Treibhausgase. Stefan Smidt. Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft. Smidt / BFW

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1 Treibhausgase Stefan Smidt Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft

2 Direkte Treibhausgase absorbieren IR-Strahlung Wasserdampf (troposphärisch) Kohlendioxid Methan FCKW Ozon Lachgas Wasserdampf (stratosphärisch) SF 6, NCl 3 Beitrag zur globalen Erwärmung

3 Absorption der Wärmerückstrahlung der Erdoberfläche durch THG Atmosphärische Fenster ftp://ftp.ipn.uni-kiel.de/pub/systemerde/02_begleittext_ol.pdf

4 Atmosphärische Fenster Spektrum Akademischer Verlag

5 Treibhausgase H 2 O grün: nicht phytotoxisch rot: phytotoxisch hellblau: wenig toxisch CO 2 Treibhausgase O 3 bodennah Lachgas Methan FCKWs SF 6 NF 3 O 3 stratosphärisch Aerosole Anti- Treibhausgase

6 Indirekte Treibhausgase H 2 O Treibhausgase CO VOC NOx CO 2 O 3 bodennah Lachgas Methan FCKWs SF 6 NCl 3 H 2 NH 3 NOx O 3 stratosphärisch NH 4 NO 3 Sulfat Anti- Treibhausgase SO 2

7 Wasserdampf Globale Menge: 1/ 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

8 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

9 Kohlendioxid Wälder größte Senke Pflanzen: 61 Pflanzen: Boden +3 Pg p.a +2 ppm p.a. Ozean: 44 Ozean: 46 Fossile Brennstoffe: 5-6 Landnutzung: 1-2 Bresinsky et al. (2008)

10 Kohlendioxid 384 ppm Pflanzentoxische Konzentrationen unrealistisch MIK (Mensch): 3000 ppm 280 ppm

11 Methan [CO 2 * 25] 1770 ppb Keine direkten phytotoxischen Wirkungen 750 ppb

12 Methan [CO 2 * 25] Natürliche Quellen: 180 Stratosphäre: Tg p.a +30 ppb p.a. OH*: 500 Anthropogene Quellen: 410 Boden: 6 Houghton et al. (1990) 1 Kuh ~ Kleinwagen km 2 Mio. Kühe in Österreich

13 Lachgas [CO 2 * 300] 315 ppb Ozonabbau in der Stratosphäre Direkte toxische Wirkungen unbekannt 270 ppb

14 Lachgas [CO 2 * 300] Natürliche Quellen: 10,3 3,5 Tg p.a 0,7ppb p.a. Stratosphäre: 10,5 Anthropogene Quellen: 4,8 Boden:? WMO (1985)

15 Lachgas [CO 2 * 300] Natürliche Quellen: 9 3,9 Tg p.a Stratosphäre: 12,3 Anthropogene Quellen: 5,7 Boden:? IPCC (1994/1995)

16 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

17 Ozon [CO 2 * 2000] Stratosphäre: 480 ±0 Tg p.a. Photochemie: 3120 Photochemie: 3940 (CO, NMHC, CH 4 ) Crutzen (1999) Trockene Deposition: 1300

18 Ozontrend [AUT; n=41] u g /m 3 50 O3 Jahresmittel O3 95-Perzentil

19 Jahrestrends [ ; n=41] 100 Ozon ug/m3 50 NOx 0 SO2 J F M A M J J A S O N D

20 FCKW [CO 2 * ] SF 6 [CO 2 * ] In der Troposphäre inert In der Stratosphäre sind FCKW Ozonkiller Phytotoxische Konzentrationen unbekannt

21 FCKW IPCC (2007)

22 FCKW

23 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

24 Stickstoffoxide indirekte THGe Ozonvorläufer Verringern Methankonzentration, aber: Ozon nimmt stärker zu als Methan abnimmt

25 Wasserstoff ein indirektes THG 550 ppb Reagiert mit OH* verringerter CH 4 -Abbau

26 Wirkungsketten der Inertgase CO 2 Strahlungsbilanz Temperatur Wind Luftfeuchte Niederschlag C-Allokation Biomassebildung Inhaltsstoffe Schädlinge Wassernutzung Bodenfeuchte Nährstoffverfügbarkeit Bodenatmung

27 Die Effekte des CO 2 sind sehr komplex Direkt: Stoffwechsel, Stomatadichte Indirekt: Temperaturerhöhung

28 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 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.), Springer. IPCC 1994/95: IPCC 2007: Klimaänderung 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 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.