Smidt/ BFW
Treibhausgase
Stefan Smidt
Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft
/ BFW
Direkte Treibhausgase absorbieren IR-Strahlung
• Wasserdampf (troposphärisch)
• Kohlendioxid
• Methan
• FCKW
• Ozon
• Lachgas
• Wasserdampf (stratosphärisch)
• SF 6 , NCl 3
Beitrag zur globalen
Erwärmung
Smidt/ BFW
Absorption der Wärmerückstrahlung der Erdoberfläche durch THG
ftp://ftp.ipn.uni-kiel.de/pub/SystemErde/02_Begleittext_oL.pdf
Atmosphärische Fenster
/ BFW
Atmosphärische Fenster
Spektrum Akademischer Verlag
Smidt/ BFW
Treibhausgase
H 2 O
CO 2
O3 bodennah
O3stratosphärisch Aerosole
Lachgas Methan FCKWs grün: nicht phytotoxisch
rot: phytotoxisch
hellblau: wenig toxisch
Treibhausgase
Anti-
Treibhausgase
SF
6NF
3/ BFW
Indirekte
Treibhausgase
H 2 O
CO 2
O3 bodennah
O3stratosphärisch NH4NO3
Sulfat
Lachgas Methan FCKWs
NH
3NOx
SO
2Treibhausgase
Anti-
Treibhausgase SF
6NCl
3CO VOC
NOx
H
2Smidt/ BFW
Wasserdampf
• Globale Menge: 1/100.000 des Meerwassers
(0,013 Mio. km
3) in der Atmosphäre
• 80 % des kontinental verdunstenden
Wassers wird durch die Stomata abgegeben
• Wichtig für Selbstreinigungsprozesse
• Flugzeuge (EU): 3% der THG-Emissionen
/ BFW
Kohlendioxid
• Quellen: Verbrennung (5-6 Pg p.a.), je ca. 10x soviel durch pflanzliche Atmung und Böden
• Konzentration 384 ppm (vor 1750: 281 ppm)
• Konzentrationserhöhung
– Stomataöffnung, Wassernutzungskapazität
– Toxische Konzentrationen unrealistisch (MIK: 0,3%) – Nährstoffversorgung / Entwicklungsstadium /
Strahlungsbilanz
Smidt/ BFW
+3 Pg p.a
+2 ppm p.a.
Pflanzen: 61 Pflanzen: 62-63
… Boden
Kohlendioxid
Fossile Brennstoffe: 5-6
Ozean: 46
Bresinsky et al. (2008)
Ozean: 44
Landnutzung: 1-2
Wälder größte Senke
/ BFW
Kohlendioxid
Pflanzentoxische Konzentrationen unrealistisch
MIK (Mensch): 3000 ppm
384 ppm
280 ppm
Smidt/ BFW
Methan [CO 2 * 25]
Keine direkten phytotoxischen Wirkungen
1770 ppb
750 ppb
/ BFW
+90 Tg p.a
+30 ppb p.a.
Natürliche Quellen: 180
OH*: 500
Methan [CO 2 * 25]
Anthropogene Quellen: 410
Stratosphäre: 40
Houghton et al. (1990)
Boden: 6
1 Kuh ~ Kleinwagen 18.000 km
2 Mio. Kühe in Österreich
Smidt/ BFW
Lachgas [CO 2 * 300]
Ozonabbau in der Stratosphäre
Direkte toxische Wirkungen unbekannt
315 ppb
270 ppb
/ BFW
3,5 Tg p.a
0,7ppb p.a.
Natürliche Quellen: 10,3
Stratosphäre: 10,5
Lachgas [CO 2 * 300]
Anthropogene Quellen: 4,8
Boden: ?
WMO (1985)
Smidt/ BFW
3,9 Tg p.a
Natürliche Quellen: 9
Stratosphäre: 12,3
Lachgas [CO 2 * 300]
Anthropogene Quellen: 5,7
Boden: ?
IPCC (1994/1995)
/ BFW
Lachgas [CO 2 * 300]
Bodenemissionen:
• bis 34 kg N 2 O-N/ha.a, Wald: bis 4 kg/ha.a
• Treibhauspotential der Waldbodenemissionen
deutlich geringer als CO 2
Smidt/ BFW
Ozon [CO 2 * 2000]
±0 Tg p.a.
Photochemie: 3940 (CO, NMHC, CH
4)
Stratosphäre: 480
Photochemie: 3120
Trockene Deposition: 1300
Crutzen (1999)
/ BFW
Ozontrend [AUT; n=41]
0 50 100 150
1990 1995 2000 2005 2010
ug/m3
O3 Jahresmittel
O3 95-Perzentil
Smidt/ BFW
Jahrestrends [1990-2008; n=41]
0 50 100
J F M A M J J A S O N D
ug/m3
Ozon
NOx
SO
2/ BFW
FCKW [CO 2 * 400 - 22.000]
SF 6 [CO 2 * 23.900]
• In der Troposphäre „inert“
• In der Stratosphäre sind FCKW Ozonkiller
• Phytotoxische Konzentrationen unbekannt
Smidt/ BFW
FCKW
IPCC (2007)
/ BFW
FCKW
http://www.egbeck.de/skripten/bs11oe.htm?bs11-19.htm
Smidt/ BFW
Kohlenmonoxid – ein indirektes THG
• Globale Bildung 1,5 – 5 Pg p.a.
(1 Pg durch Biomasseverbrennung)
• Konzentrationen bis weit über 100 ppb
• Phytotoxische Wirkungen nicht bekannt
/ BFW
Stickstoffoxide – indirekte THGe
• Ozonvorläufer
• Verringern Methankonzentration, aber:
Ozon nimmt stärker zu als Methan
abnimmt
Smidt/ BFW
Wasserstoff – ein indirektes THG
550 ppb
Reagiert mit OH* Æ verringerter CH 4 -Abbau
/ BFW
Wirkungsketten der „Inertgase“
Strahlungsbilanz Temperatur
Wind
Luftfeuchte Niederschlag
C-Allokation
Biomassebildung Inhaltsstoffe
Schädlinge
Wassernutzung
Bodenfeuchte
Nährstoffverfügbarkeit Bodenatmung
CO2
Smidt/ BFW
Die Effekte des CO 2 sind sehr komplex
Direkt: Stoffwechsel, Stomatadichte
Indirekt: Temperaturerhöhung
Smidt/ BFW
Literatur
Bresinsky A., Körner C., Kadereit J.W., Neuhaus G., Sonnewald U. 2008: Strasburger Lehrbuch der Botanik. 36. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg .
Crutzen P. 1999: Global problems of atmospheric chemistry - The story of man's impact on atmospheric ozone. In: Atmospheric Environmental Research - Critical decisions between technological progress and preservation of nature (D. Möller, Hrsg,).
Springer.Houghton et al.
Herman F., Smidt S., Loibl W., Bolhar-Nordenkampf H.R. 2005. Evaluation of the ozone-related risk for Austrian forests. In: Plant responses to air pollution and Global Change (K. Omasa, I. Nouchi, L.J. De Kok, eds.), 53-61. Springer.
IPCC 1994/95: http://www.ipcc.ch
IPCC 2007: Klimaänderung 2007. Zusammenfassungen für politische Entscheidungsträger.
Mann M.E., Kump L.R. 2008: Dire predictions. Understanding Global Warming. The illustrated guide to the findings of the IPCC. Dorling Kindersley Ltd., ISBN 978-0-7566- 3995-2.
Möller D. 2003: Luft. De Gruyter Berlin, New York.
Müller M., Fuentes U., Kohl H. 2007: Der UN-Weltklimareport. KiWi Paperback.
Österreichische Akademie der Wissenschaften (Kommission Reinhaltung der Luft) 1992: Bestandsaufnahme anthropogene Klimaänderungen.
WMO 1985: Atmospheric ozone. Rep. no.16. Genf.
Weitere Hinweise siehe Foliensammung “Treibhauseffekt”.
