Treibhausgase

Treibhausgase
Stefan Smidt
Smidt / BFW
Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft
Direkte Treibhausgase absorbieren
IR-Strahlung
•
•
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•
•
•
•
Kohlendioxid
Methan
FCKW
Ozon
Lachgas
Wasserdampf (stratosphärisch)
SF6 , NCl3
Beitrag zur globalen
Erwärmung
Smidt / BFW
• Wasserdampf (troposphärisch)
Absorption der Wärmerückstrahlung der
Erdoberfläche durch THG
Smidt / BFW
ftp://ftp.ipn.uni-kiel.de/pub/SystemErde/02_Begleittext_oL.pdf
Atmosphärische Fenster
Smidt / BFW
Spektrum Akademischer Verlag
Atmosphärische Fenster
Treibhausgase
H2O
Treibhausgase
CO2
O3 bodennah
Lachgas
Methan SF6
FCKWs NF3
O3 stratosphärisch
Aerosole
AntiTreibhausgase
Smidt / BFW
grün: nicht phytotoxisch
rot: phytotoxisch
hellblau: wenig toxisch
Indirekte
Treibhausgase
H2O
Treibhausgase
CO2
H2
O3 bodennah
NH3
O3 stratosphärisch
NH4NO3
NOx
Lachgas
Methan SF6
FCKWs NCl3
Sulfat
SO2
AntiTreibhausgase
Smidt / BFW
CO
VOC
NOx
Wasserdampf
Smidt / BFW
• Globale Menge: 1/100.000 des Meerwassers
(0,013 Mio. km3) in der Atmosphäre
• 80 % des kontinental verdunstenden
Wassers wird durch die Stomata abgegeben
• Wichtig für Selbstreinigungsprozesse
• Flugzeuge (EU): 3% der THG-Emissionen
Kohlendioxid
– Stomataöffnung, Wassernutzungskapazität
– Toxische Konzentrationen unrealistisch (MIK: 0,3%)
– Nährstoffversorgung / Entwicklungsstadium /
Strahlungsbilanz
Smidt / BFW
• Quellen: Verbrennung (5-6 Pg p.a.), je ca. 10x
soviel durch pflanzliche Atmung und Böden
• Konzentration 384 ppm (vor 1750: 281 ppm)
• Konzentrationserhöhung
Kohlendioxid
Wälder größte Senke
Pflanzen: 62-63
… Boden
Pflanzen: 61
+3 Pg p.a
+2 ppm p.a.
Ozean: 44
Fossile Brennstoffe: 5-6
Landnutzung: 1-2
Bresinsky et al. (2008)
Smidt / BFW
Ozean: 46
Kohlendioxid
384 ppm
Pflanzentoxische Konzentrationen
unrealistisch
280 ppm
Smidt / BFW
MIK (Mensch): 3000 ppm
Methan [CO2 * 25]
1770 ppb
750 ppb
Smidt / BFW
Keine direkten phytotoxischen Wirkungen
Methan [CO2 * 25]
Stratosphäre: 40
Natürliche Quellen: 180
+90 Tg p.a
+30 ppb p.a.
1 Kuh ~ Kleinwagen 18.000 km
2 Mio. Kühe in Österreich
Smidt / BFW
Houghton et al. (1990)
Boden: 6
Anthropogene Quellen: 410
OH*: 500
Lachgas [CO2 * 300]
315 ppb
Ozonabbau in der Stratosphäre
270 ppb
Smidt / BFW
Direkte toxische Wirkungen unbekannt
Lachgas [CO2 * 300]
Natürliche Quellen: 10,3
Stratosphäre: 10,5
3,5 Tg p.a
0,7ppb p.a.
Boden: ?
WMO (1985)
Smidt / BFW
Anthropogene Quellen: 4,8
Lachgas [CO2 * 300]
Natürliche Quellen: 9
Stratosphäre: 12,3
3,9 Tg p.a
Boden: ?
IPCC (1994/1995)
Smidt / BFW
Anthropogene Quellen: 5,7
Lachgas [CO2 * 300]
Bodenemissionen:
Smidt / BFW
• bis 34 kg N2O-N/ha.a, Wald: bis 4 kg/ha.a
• Treibhauspotential der Waldbodenemissionen
deutlich geringer als CO2
Ozon [CO2 * 2000]
Stratosphäre: 480
Crutzen (1999)
Trockene Deposition: 1300
Photochemie: 3940
(CO, NMHC, CH4)
Photochemie: 3120
Smidt / BFW
±0 Tg p.a.
Ozontrend [AUT; n=41]
150
u g /m 3
100
50
O3 Jahresmittel
0
1990
1995
2000
2005
2010
Smidt / BFW
O3 95-Perzentil
Jahrestrends [1990-2008; n=41]
100
50
NOx
0
SO2
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Smidt / BFW
ug/m 3
Ozon
FCKW
SF6
[CO2 * 400 - 22.000]
[CO2 * 23.900]
• In der Troposphäre „inert“
• In der Stratosphäre sind FCKW Ozonkiller
Smidt / BFW
• Phytotoxische Konzentrationen unbekannt
IPCC (2007)
Smidt / BFW
FCKW
http://www.egbeck.de/skripten/bs11oe.htm?bs11-19.htm
Smidt / BFW
FCKW
Kohlenmonoxid – ein indirektes THG
• Globale Bildung 1,5 – 5 Pg p.a.
(1 Pg durch Biomasseverbrennung)
Smidt / BFW
• Konzentrationen bis weit über 100 ppb
• Phytotoxische Wirkungen nicht bekannt
Stickstoffoxide – indirekte THGe
Smidt / BFW
• Ozonvorläufer
• Verringern Methankonzentration, aber:
Ozon nimmt stärker zu als Methan
abnimmt
Wasserstoff – ein indirektes THG
550 ppb
Smidt / BFW
Reagiert mit OH* Æ verringerter CH4-Abbau
Wirkungsketten der „Inertgase“
CO
2
Bodenfeuchte
Nährstoffverfügbarkeit
Bodenatmung
C-Allokation
Biomassebildung
Inhaltsstoffe
Schädlinge
Wassernutzung
Smidt / BFW
Strahlungsbilanz
Temperatur
Wind
Luftfeuchte
Niederschlag
Die Effekte des CO2 sind sehr komplex
Smidt / BFW
Direkt: Stoffwechsel, Stomatadichte
Indirekt: Temperaturerhöhung
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 978-0-75663995-2.
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”.
Smidt / BFW
Literatur