Als Treibhausgase werden alle Gase bezeichnet, die in der Luft einen Einfluss auf die Strahlung unter anderem der Sonne haben. Dabei können Treibhausgase sowohl natürlichen als auch vom Menschen verursacht sein. Treibhausgase verhindern teilweise, dass die Wärme, die vom Erdboden ausgeht, ins Weltall entweicht. Zudem reflektieren diese Gase einen gewissen Anteil dieser Wärmestrahlung und werfen sie zusätzlich zu der Wärme, die von der Sonne auf die Erde abgegeben wird, zur Erdoberfläche zurück. Ohne die natürlichen Treibhausgase wäre es auf der Erde zu kalt für menschliches Leben. Durch die Eingriffe der Menschen in den vergangenen Jahrzehnten und durch die Einbringung von massenweise zusätzlichen Treibhausgasen in die Atmosphäre, verstärkt sich der Prozess der Erderwärmung. Die Wissenschaft geht davon aus, dass die aktuelle Erderwärmung zu einem großen Teil auf anthropogene Aktivitäten zurück zu führen ist.

Anthropogene Treibhausgase

Zu den Gesellschaften, die die meisten Treibhausgase ausstoßen gehören die USA, China, Russland, Indien, Deutschland, Kanada, Brasilien und Großbritannien. Mit großem Abstand sind also die Industriestaaten die Emmittenten von Treibhausgasen. Länder, in denen viele Autos unterwegs sind und Länder, in denen es kälter ist und daher mehr geheizt wird, generieren mehr Treibhausgase als andere. Wenn man also weltweit die Treibhausgase reduzieren will, was erklärtes Ziel der Wissenschaftler und Umweltschützer ist, dann sollte man bei den Ländern ansetzen, die die meisten verursachen.

Ein Meilenstein in der Klimapolitik war die Konferenz von Kyoto, bei der das Kyoto Protokoll als ein verbindliches völkerrechtliches Abkommen unterzeichnet wurde. Ziel des Abkommens war die Reduzierung der wichtigsten Treibhausgase. Die Reduzierung auch der indirekten Treibhausgase wie Kohlenstoffmonooxid, Methan und Stickoxiden wurde im Montreal Protokoll vereinbart. Die Tatsache, dass die USA als größter Treibhausgasproduzent, das Kyoto Protokoll nicht unterschrieben haben, dämpft seine Effektivität. Das Ziel, den CO2 Ausstoss bis 2020 auf das Niveau von 1990 herab zu fahren, kann ohne die USA wahrscheinlich nicht erreicht werden.

Haupttreibhausgas Kohlenstoffdioxid CO2

CO2 macht einen Anteil von 0,039 Prozent der Erdatmosphäre aus und ist damit als ein natürliches Treibhausgas am Erdklima beteiligt. Normalerweise produziert die Erde auf natürliche Weise etwa 550 Gigatonnen CO2 im Jahr und etwas dieselbe Menge wird auch auf natürliche Weise wieder verbraucht, zum Beispiel durch Photosynthese. CO2 entsteht bei der Verbrennung von Erdöl, Erdgas, Holz und allen fossilen Brennstoffen, also durch Verkehr, Industrie, bei der Stromerzeugung und zum Heizen. CO2 Moleküle bleiben etwa 120 Jahre lang in der Atmosphäre. Durch menschlichen Einfluss sind im Jahr 2006 etwa 32 Gigatonnen zusätzlich zu den natürlich erzeugten 550 Gigatonnen in die Atmosphäre abgegeben worden. Seit Beginn der Industrialisierung ist durch menschliche Aktivitäten der CO2 Gehalt der Erdatmosphäre um 40% gestiegen. Um CO2 abzubauen kann nur die Biomasse der Erde helfen. Eine weitere Möglichkeit ist das Lösen von Kohlenstoffdioxid in Meerwasser, ein Prozess, der sehr langsam von Statten geht und gleichzeitig zu einer Übersäurung der Meere führt.

Das Treibhausgas Methan

Methan (CH4) kommt in der natürlichen Atmosphäre nur zu einem winzigen Bruchteil vor. Durch menschliche Einflüsse gelangt jedoch Methan vermehrt in die Luft. Es entsteht durch Land- und Forstwirtschaft, durch Kläranlagen und Mülldeponien und durch die Tierhaltung. Auch in der Industrie entsteht Methan zum Beispiel bei der unvollständigen Verbrennung von verschiedenen Gasen. Methan entweicht aus Reisfeldern und auch beim Auftauen von Permafrostböden, das durch die Klimaerwärmung verstärkt wird. Auch aus den wärmer werdenden Meeren wird im Gestein gebundenes Methan freigesetzt. Methan hat einen viel stärkeren Einfluss auf die globale Erwärmung als CO2 und es trägt, obwohl es mengenmässig deutlich weniger vorhanden ist als CO2 ebenfalls mit 20% zum Treibhauseffekt bei. Methan bleibt zwischen neun und 15 Jahren in der Atmosphäre, also deutlich kürzer als CO2. Fast 40% der Methanemmissionen stammen direkt aus der Massentierhaltung, hauptsächlich Rinderhaltung, in deren Mägen Fermentationsprozesse stattfinden. Der Methangehalt in der Erdatmosphäre hat sich seit der Industrialisierung etwa verdreifacht.

Distickstoffoxid

Distickstoffoxid wird auch als Lachgas bezeichnet. Auch Distickstoddoxid, N2O ist ein Treibhausgas, das wesentlich wirksamer ist als CO2, nämlich etwa 300 mal wirksamer. Es bleibt mit 114 Jahren sehr lange in der Atmosphäre, bevor es sich abbaut. Das durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre abgegebene N2O ist heute mit etwa 5% am aktuellen Klimawandel beteiligt. N2O entsteht durch Tierhaltung, durch die Herstellung von Düngemitteln und es entweicht aus Biomasse. Ein wenig entsteht auch bei der Verbrennung von Kraftstoffen und in der Medizintechnik. Lachgas und seine Auswirkungen sind nicht so gut erforscht wie die Auswirkungen von CO2 auf das Klima. Man weiß aber, dass Lachgas dazu beiträgt, dass sich das Ozon in der Atmosphäre langsamer abbaut. N2O behindert den Ozonabbau besonders bei Dunkelheit und wenn es sehr kalt ist.

Fluorkohlenwasserstoffe, FCKW

Im Gegensatz zu CO2, Lachgas und Distickstoffoxid, die alle als Abfälle oder Nebenprodukte bei verschiedenen Prozessen entstehen und in die Atmosphäre entweichen, werden Fluorkohlenwasserstoffe gezielt produziert. Sie dienen als Treibgas, als Mittel zur Kälteerzeugung und als Löschmittel. Der Hauptansatz, um die Emmissionen von FCKW zu reduzieren ist also, andere Stoffe zu entwickeln und neue Technologien zu erforschen, die ohne den Einsatz von FCKWs auskommen. Seit man in den 90er Jahren herausgefunden hatte, dass das Ozonloch durch den Einsatz von FCKWs entstanden ist, hat die Erforschung von Ersatzprodukten begonnen. FCKWs sind aber nicht nur für die Zerstörung der Ozonschicht verantwortlich, sondern sind nebenbei auch für sich genommen ein äußerst wirksames Treibhausgas. Seine Auswirkungen sind 15.000 mal stärker als die von Kohlendioxid und tragen aktuell etwa zu 10% zur globalen Erwärmung bei. Die ergriffenen Maßnahmen sind relativ wirksam und seit 1999 beginnt der Gehalt von FCKW in der Atmosphäre langsam aber stetig zu sinken.

Weitere Treibhausgase

Schwefelhexafluorid ist ein weiteres Gas, das einen starken Einfluss auf das Klima hat. Schwefelhexafluorid ist dabei das stärkste bekannte Treibhausgas. Es verbleibt sogar 3200 Jahre in der Atmosphäre. Man kann also nicht davon ausgehen, dass sich dieses Gas innerhalb kurzer Zeit abbaut. Seine Wirkung auf den Treibhauseffekt ist 23.000 mal stärker als die von CO2, das als das bekannteste Treibhausgas immer als Maßstab genommen wird. Jedoch ist die Menge an Schwefelhexafluorid in der Erdatmosphäre sehr niedrig, so dass sein Einfluss relativ gering ist. Es wird als Löschgas in Hochspannungsanlagen verwendet und man braucht es, um Magnesium herzustellen. Neben diesen verschiedenen Gasen trägt auch gewöhnlicher Wasserdampf zum Treibhauseffekt bei. Obwohl man Wasserdampf gemeinhin nicht als Gas bezeichnet, handelt es sich dabei doch um gasförmiges Wasser.

Wasserdampf ist das wichtigste Treibhausgas und hat einen Anteil von 60% am aktuellen Treibhauseffekt. Durch seinen natürlichen Kreislauf ist es stets in der Atmosphäre enthalten. Das Wasser der Ozeane und der Oberflächen verdunstet und fällt dann als Niederschlag wieder auf die Erde herunter. Durch die Erderwärmung erhöht sich die Konzentration von Wasserdampf in der Atmosphäre, weil die Luft wärmer ist und damit die Verdunstungsrate steigt. Dies ist einer der stärksten sich selbst verstärkenden Effekte im Rahmen des Treibhauseffektes. Das klimarelevante Gas Ozon wird vom Menschen nur indirekt beeinflusst. Die natürliche Ozonschicht der Erde liegt in der Stratosphäre. Ozon absorbiert UV Strahlung aus den Sonnenstrahlen und dadurch steigt die Temperatur innerhalb der Ozonschicht, also auf etwa 20 bis 40 Kilometern Höhe. Wenn die Ozonschicht jedoch ausgedünnt oder zerstört wird, dann gelangt deutlich mehr ultraviolette Strahlung auf die Erdoberfläche. Zudem tragen auch Aerosole und Ruß zum Treibhauseffekt bei.