TU-BERLIN Erläuterungen zur Vorlesung TWK an der TU-Berlin
Inst. f. Ökologie
LV-TWK-Kehl
  ZM05
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Vegetationsökologie Tropischer & Subtropischer Klimate
back   S.: A2-34
   
Der Kohlenstoffkreislauf
(keine Bewertung der CO2 - Wirksamkeit, kurzer Abriss für die LV-TWK)
 
Stoffkreisläufe aus ökologischer Perspektive
Kohlenstoffbilanz und -zyklus allgemein (kurzer Abriss)
Anthropogenes Kohlendioxid und Bedeutung
Biosphäre - Atmosphäre - Zyklus
Das globale "Gleichgewicht"
Verschiedene Diagramme mit C-Keisläufen
Weiterführende Literatur-Quellen
Weiterführende Hyperlinks zum Thema "Global Warming"
Stoffkreisläufe aus ökologischer Perspektive
Aus Neil A. Campbell (1998) Biologie - Dt. Übersetzung hrsg. von Jürgen Markl.-
Spektrum Akad. Verlag, S. 1256-1257
"Kohlenstoff ist ein Grundbestandteil aller organischen Verbindungen. Sein Weg durch Ökosysteme verläuft stärker als der anderer Elemente parallel zum Weg der Energie; in der Photosynthese werden Kohlenwasserstoffe gebildet, und bei der Respiration werden Kohlendioxid (CO2) und Energie freigesetzt. Im Kohlenstoffkreislauf stellen die gegenläufigen Prozesse von Photosynthese und Zellatmung eine Verbindung zwischen der Atmosphäre und terrestrischen Ökosystem her [vgl. folgende Abb.!]. Durch die Stomata [Beispiel] ihrer Blätter nehmen Pflanzen Kohlenstoff in Form von CO2 aus der Atmosphäre auf und bauen ihn über die Photosynthese in die organische Substanz ihrer Biomasse ein. Ein Teil dieser organischen Substanz wird dann zur Kohlenstoffquelle für Konsumenten. Durch die Respiration aller Organismen gelangt Kohlendioxid wieder zurück in die Atmosphäre."
 
Abb. rechts:
"Der Kohlenstoffkreislauf.

Die gegenläufigen Prozesse von Photosynthese und Zellatmung sind für die wichtigsten Umwandlungen und Bewegungen von Kohlenstoff verantwortlich. Eine Schwankung des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre im Jahresgang ist die Folge der im Winter geringeren Photosyntheseaktivität auf der Nordhalbkugel. Betrachtet man die Atmosphäre global, so halten sich atmungsbedingte CO2-Abgabe und photosynthetische CO2-Aufnahme nahezu die Waage. Durch die Verbrennung von Holz (bei schrumpfenden Waldflächen) und fossilen Energieträgern wird jedoch zusätzlich Kohlendioxid freigesetzt, und infolgedessen steigt die CO2-Konzentration in der Atmosphäre stetig an. Aquatische Systeme tauschen Kohlendioxid mit der Atmosphäre aus; in ihnen besteht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen CO2 und anderen anorganischen Kohlenstoffverbindungen, darunter Bicarbonat (Hydrogencarbonat)."
[vgl. nächsten Abschnitt!]
 
"Kohlendioxid ist zwar nur in relativ geringer Konzentration (etwa 0,03 Prozent) in der Atmosphäre enthalten, aber die Rate, mit der Kohlenstoff umgesetzt wird, ist relativ hoch, da Pflanzen einen hohen CO2-Bedarf haben. Jährlich nimmt die Vegetation etwa ein Siebtel des in der Atmosphäre enthaltenen Kohlendioxids auf; diese Menge wird durch die Respiration ungefähr (aber nicht exakt) ausgeglichen. Ein Teil des Kohlenstoffs kann über längere Zeiträume aus dem Kreislauf entfernt werden, beispielsweise wenn er in Holz oder anderer dauerhafter organischer Substanz festgelegt wird. Durch Zersetzung gelangt selbst dieser schliesslich als Kohlendioxid in die Atmosphäre zurück; wesentlich schneller können Brände solche organische Substanz zu CO2 oxidieren. Bestimmte Prozesse können Kohlenstoff allerdings auch für Jahrmillionen aus dem Kurzzeitkreislauf entfernen: In manchen Ökosystemen sammeln sich organische Abfälle sehr viel schneller an als die Zersetzer sie abbauen können. Unter bestimmten Bedingungen entstehen aus diesen Ablagerungen schliesslich Kohle und Erdöl, die als nicht verfügbare Nährstoffe eingeschlossen werden.
 
Die in der Atmosphäre enthaltene Kohlendioxidmenge schwankt im Jahresverlauf geringfügig. Am niedrigsten ist die CO2-Konzentration während des Sommers der Nordhemisphäre, am höchsten während des Winters. Dieses jahreszeitliche Auf und Ab der Kohlendioxidkonzentration resultiert aus der Tatsache, dass es auf der Nordhemisphäre eine grössere Landfläche und damit mehr Vegetation gibt als auf der Südhemisphäre. Die Photosystheseaktivität der Vegetation ist im Sommer am höchsten, wodurch die Gesamtmenge an CO2 in der Atmosphäre global sinkt. Im Winter setzt die Vegetation mehr Kohlendioxid durch Atmung frei als sie durch Photosynthese verbraucht; dadurch steigt die Konzentration dieses Gases global an (...).
 
Diese jahreszeitlichen Schwankungen überlagert ein kontinuierlicher Anstieg der Gesamtkonzentration an atmosphärischem Kohlendioxid infolge der Nutzung fossiler Brennstoffe durch den Menschen. Langfristig betrachtet kann man dies als Rückführung des Kohlendioxids ansehen, das vor langer Zeit durch Photosynnthese aus der Atmosphäre entnommen wurde. Doch in den Jahrmillionen, während derer diese Substanzen nicht am globalen Kohlenstoffkreislauf beteiligt waren, hat sich ein neues Gleichgewicht eingestellt. Nun wird dieses Gleichgewicht gestört - mit ungewissen Folgen (...).
 
Die grundlegenden Prozesse der Respiration und Photosynthese laufen zwar auch in aquatischen Ökosystemen ab, aber der Kohlenstoffkreislauf ist dort wegen der Wechselbeziehungen von Kohlendioxid mit Wasser und Kalkstein komplizierter. Gelöstes Kohlendioxid reagiert mit Wasser zu Kohlensäure (H2CO3). Kohlensäure wiederum reagiert mit dem in vielen Gewässern einschliesslich der Meere in grosser Menge vorhandenen Kalkstein (Calciumcarbonat, CaCO3) zu Bicarbonat- und Carbonationen:
 
H2O + CO2 H2CO3
H2CO3 + CaCO3 Ca(HCO3)2 Ca2+ + 2 HCO3-
2 HCO3 2 H+ + 2 CO32-
Bicarbonat                  Carbonat
 
Der Verbrauch von Kohlendioxid durch photosynthetisch aktive Organismen in aquatischen Ökosystemen verschiebt das Gleichgewicht dieser Reakktionsreihe nach links, das heisst, Bicarbonat wird in CO2 zurückverwandelt. Bicarbonate dienen also als CO2-Reservoir. Manche aquatischen Autotrophen können auch gelöstes Bicarbonat direkt als Kohlenstoffquelle nutzen. Die Gesamtmenge an Kohlenstoff, die in verschiedenen organischen Formen in den Meeren enthalten ist, beträgt - Sedimente nicht eingerechnet - etwa das Fünfzigfache der in der Atmosphäre vorhandenen Menge. Wegen der anorganischen Reaktionen von Kohlendioxid in Wasser und der CO2-Aufnahme durch das marine Phytoplankton wirkt der Ozean vielleicht als wichtiger "Puffer", der einen Teil des durch die Nutzung fossiler Brennstoffe freigesetzten Kohlendioxids absorbiert."
 
CO2-Konzentrationen in der Vegetation sind extrem unterschiedlich. Maximale Werte werden in den Immergrünen und -feuchten Tropischen Regenwäldern erreicht. Die nächtlichen CO2 - Konzentrationen können hier über 450 ppm erreichen.
 
Kohlenstoffbilanz und -zyklus allgemein (kurzer Abriss)
 
 
Die folgenden Hinweise wurden in grossen Teilen den sehr informativen und umfangreichen Websites des Bildungsservers der "Zentrale für Unterrichtsmedien", Abschnitt: 4.2 Wissenschaftliche Fakten zur Atmosphäre, Strahlung, CO2, Wetter, Klima, Thermodynamik: Kohlenstoff-Zyklus entnommen. Die dort angegebenen Lit.-Hinweise werden hier genannt, ohne sie jedoch in die Literaturliste der LV-TWK-Websites zu übernehmen. Besuchen Sie daher bitte den oben aktivierten URL für detaillierte Informationen!
[letzte Aktualisierung: 11.04.05] 
 
Zur Diskussion um die Bedeutung des Spurengases Kohlenstoffdioxid (CO2) für die globale Erwärmung (vgl. den Abschnitt Treibhauseffekt) wurde eine eigene Seite eingerichtet. Vgl. Kohlenstoffdioxid, tatsächlich ein entscheidendes Treibhausgas? - Pro & Contra. Die folgende Tabelle zeigt den geringen Anteil von Kohlenstoffdioxid am Volumen der Atmosphäre. Bei dem Spurengas handelt es sich um ein sogenanntes "Treibhausgas", dessen Bedeutung für den globalen Erwärmungstrend jedoch - "entgegen anders lautenden Meldungen" - sehr umstritten ist.
Zusammensetzung der wasserdampflosen, reinen Atmosphäre nahe dem Meeresniveau. Wo stehen die Kohlenstoffverbindungen?
Bestandteil (Stoff) Volumen - %
Stickstoff (N2) 78,084
Sauerstoff (O2) 20,948
Argon (Ar) 0,934
Kohlendioxid (CO2) (0,028) 0,033 - 0,037 (variabel)
Neon 0,001818
Wasserstoff (H2) 0,001-0,00005
Methan (CH4) 0,0002
Helium (He) 0,00052
Krypton (Kr) 0,000114
Schwefeldioxid (SO2) 0,0001 (variabel)
Distickstoffoxid (N2O) 0,000 05
Xenon (Xe) 0,000 0087
Ammoniak (NH3) 0,000 0026
Ozon (O3) 0,000 002 (variabel)
Allgemein:  
Wasserdampf (H2O) fast 0,1 bis max. 4% in den Tropen (variabel)

Wegen der grossen Variabilität des Wasserdampfes in der Atmosphäre (vertikal / horizontal), ist es schwer, ihn in Klimamodelle einzubeziehen. Vgl. ESPERE-ENC 2003 - 2007

Aus:  Blüthgen & Weischet (1980) Allgemeine Klimageographie (Lehrbuch der Allgemeinen Geographie), 3.Aufl., Berlin, S.43., tw. modifiziert. Vgl. Sie auch "Die Zusammensetzung der Atmosphäre und ihre Entstehung"

 
Nebenbei (vor 150 Jahren):
In Wöhlers "Grundriss der Unorganischen Chemie" aus dem Jahre 1851 (10. Aufl.) heisst es dazu auf der Seite 34 im Kapitel "Zur atmosphärischen Luft":
"Im Mittel enthalten 100 Volumtheile atmosphärischer Luft:
Stickgas [Stickstoff N2] 78,492
Sauerstoffgas [Sauerstoff O2] 20,627
Kohlensäuregas [Kohlendioxid CO2] 00,041
Wassergas 00,840
 
 
Anthropogenes Kohlendioxid und seine Bedeutung für den globalen Kohlenstoffhaushalt:
 

Statistik:

Marland, G., Boden, T.A., and Andres, R.J. (2006) Global, Regional, and National Fossil Fuel CO2 Emissions, In Trends: A Compendium of data on global change, Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Dept. of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.
[letzte Aktualisierung: 08.01.16]

 

Seuffert, O. (2000b) Klimawandel - Erkenntnisse, Defizite und Erfordernisse bei Erfassung und Prognose.- Petermanns Geographische Mitteilungen, 144, 2000/4: 66-71.PDF-File 8 S. [letzte Aktualisierung: 08.11.16]

"341 Gt CO2 soll der Mensch seit 1850 in die Atmosphäre emittiert haben. 291 Gt durch die Verbrennung fossiler Biomasse, den Rest durch vielfältige Veränderungen der Landnutzung (Waldrodungen usw.). Von dieser Gesamtmenge sollen heute aber nur noch 42-43% in der Atmosphäre vorhanden sein, der Rest teils in den Weltmeeren (ca. 30%) sowie in der terrestrischen Vegetation (ca. 27-28%). Diese oder ähnliche, heute in der Wissenschaft gehandelte Sätze sind freilich - vor allem mit Bezug auf die Anteile in der Vegetation und in den Ozeanen - eher Glaubenssache, denn wirklich konkret nachgewiesene Werte. (...)

Es ist keine Frage: Die immer noch vorhandenen erheblichen Defizite in der Kenntnis des Kohlenstoffhaushalts an und nahe der Erdoberfläche sind ein Hauptproblem der Klimavorhersage, denn dafür braucht es nicht nur genauer Informationen über die Anteile aller CO2 -Quellen und - Senken in der Luft, im Wasser und in der Vegetation (...). Dasselbe gilt für alle übrigen Spurengase und zugleich für alle weiteren Faktoren ...". (Seuffert, 2000b: 70)

Diese Feststellung hat nach wie vor Gültigkeit!

 
 

Nicht oft genug kann betont werden, dass das Klimasystem selbst und der Kohlenstoffzyklus (hier interessieren vor allem CO2 und Methan) in ihm extrem komplex sind und von einer Vielzahl Faktoren beeinflusst werden, deren Wirkungsweisen teilweise nur fragmentarisch bekannt sind.

Dabei spielen das absorbierte Sonnenlicht, die Temperatur, die emittierte IR-Strahlung, der latente Wärmefluss (latent heat flux durch Wasserdampf), die fühlbare Wärme und Meeresströmung eine wichtige Rolle.

Beim Faktor Strahlungsabsorption sind die IR-Strahlung absorbierenden Komponenten der Atmosphäre H2O und CO2 von entscheidender Bedeutung. Dabei ist die Dynamik des Kohlenstoffdioxid nur ein Teil des Kohlenstoffzyklus.

 
 
Biosphäre / Atmosphäre - Zyklus:
 

Kohlenstoff kommt anorganisch im Boden als Kohle, in verschiedenen Carbonaten (Salzen der Kohlensäure) z.B. als Kalziumcarbonat (Kalk), als im Wasser gelöstes Kalziumhydrogencarbonat und in der Atmosphäre als gasförmiges CO2 und Methan vor. In organischer Form findet man C-Verbindungen als Erdgas oder Erdöl, in allen lebenden und toten (Detritus) Organismen, aber auch in lebenden Mikro-Organismen bis in grosse Tiefen. Der Kohlenstoffzyklus stellt die Umwandlung in seine verschiedenen Formen dar. Insgesamt kann man global 3 Teilzyklen feststellen:

  • Biosphäre / Atmosphären-Zyklus (siehe verschiedene Abbildungen unten und erster Abschnitt oben!)
  • Lithosphären / Platten-Zyklus
  • Gesteinszyklus

Nachfolgend ist der Kohlenstoffkreislauf des IPCC (UNEP) 1998 dargestellt. Dieser dient den meisten offiziellen Stellen als Grundlage. Er bildet jedoch nur einen Teil der bekannten Wirklichkeit ab.

  • Es fehlen - oder wurden unzureichend dargestellt - folgende Aspekte (vgl. Text neben der Abb.):

C-Aufnahme / Abgabe der Bodenorganismen (ca. 55 Gt/Jahr)

[Vorkommen von Kohlenstoffverbindungen in Sedimenten bis in grosse Tiefen - ca. 6.000 m, z.B. bakterielle bzw. Bio-Hopanoide (nichtpflanzliche Triterpene). Thomas Gold (Dept. of Energy, USA, im Programm Tiefen-Mikrobiologie, 1992) schätzt, dass unter der Erdoberfläche 10 bis 100 Billionen Tonnen Hopanoide lagern, gegenüber nur rund 1 Billion Tonnen Kohlenstoff, der in allen auf der Erdoberfläche lebenden Organismen gebunden ist];
effektive Grösse unbekannt!!!

Vulkanische und nichtvulkanische Bodenausgasungen. (ca. 3 % der Böden vermessen)
effektive Grösse unbekannt!!!

Vulkanische Eruptionen ( 0,6 Gt C/Jahr; derzeit sind 24 der 550 aktiven Vulkane vermessen)
effektive Grösse unbekannt!!!

Gashydratvorkommen der Meeresböden (ca. 10.000 Gt C);
effektive Grösse unbekannt!!!

   

Auch bei allen anderen offiziellen C - Zyklen wie NASA, NOAA usw. fehlen die Bodenausgasungen und Gashydratlager

 

Die obige Abbildung zeigt das System bestehend aus Land, Organismen, Wasser und Atmosphäre in dem CO2 und seine Umwandlung eine wichtige Rolle spielt.

Aktuell ist CO2 in der Atmosphäre mit 0,037 % vertreten. CO2 wird von Organismen ausgeatmet und von Pflanzen (Land/wasser) zur Photosynthese (ca. 550 Gt/Jahr) aufgenommen. Dieselbe Menge CO2 ( ca. 550 Gt/Jahr) wird durch die Zellatmung der Organismen zu Land und zu Wasser an die Atmosphäre abgegeben. Der Fehler beträgt dabei ± 37 Gt CO2.

  • Photosynthese / Zellatmung stellen eines der beiden wichtigen Teilgleichgewichte der Biospäre dar.
  • Das 2. wichtige Teilgleichgewicht ist das Lösungsgleichgewicht von CO2 in den Ozeanen.

Dieses wird von der physikalischen Löslichkeit von CO2 im Zusammenhang mit dem Kalkgleichgewicht, also dem Zerfall und der Löslichkeit von CaCO3 bestimmt.

Betrachtet man einfach die Grenzfläche Atmosphäre - Land/Wasser (29% / 71 %) so kann man die beiden Gleichgewichte als Photosynthese/Zellatmung Land mit ca.420 Gt/Jahr CO2-Austausch (= 130 Gt C/Jahr) und der CO2-Austausch im Ozean (ca. 330 Gt CO2/Jahr = 90 Gt C/Jahr) darstellen.

Battle et al. (2000) bestimmten im Jahr 2000 die Aufnahmegeschwindigkeit der Biosphäre mit 1.4 ± 0.8 Gt C/Jahr und die Rate der Ozeane mit 2.0 ± 0.6 Gt C/Jahr basierend auf Messungen zwischen 1991 and 1997. Vgl. dazu Oceanic Uptake of Anthropogenic CO2 [ letzte Aktualisierung: 11.04.05]

Durch die Zivilisation werden jährlich ca. 22 oder 25 oder 28 Gt CO2 - siehe unten! - durch Rodung, Verbrennung von Kohle und Öl, auch Zementherstellung, nach Deutsches Museum (DMZ), Zentrum f. Neue Technologien, emittiert. Dies sind ca. 4 % (bzw. 5 %) des Gesamtgleichgewichts von ca. 550 Gt CO2/Jahr. Legt man die aktuellen (?) Angaben des Deutschen Museums (DM) zugrunde, dann werden 15,5 Gt CO2 in den Landlebewesen und den Ozeanen zusätzlich gespeichert (nach neueren Untersuchungen in den Ozeanen sogar viel mehr), und 12,5 Gt CO2 in die Atmosphäre abgegeben (2,3 % des Gesamtgleichgewichts). Die Verweildauer soll nach Angaben des DM etwa 100 Jahre betragen.

Auch hier muss betont werden, dass die Mengenangaben selbst in der seriösen Literatur sehr unterschiedlich sind, was ein deutliches Indiz dafür ist, dass das Gesamtsystem noch sehr unvollständig verstanden ist. Siehe Bemerkungen weiter unten!

 
 
Grundsätzliche Analyse des globalen C-Gleichgewichts:
 
(Angaben des Bildungsservers der "Zentrale für Unterrichtsmedien")
 

In der öffentlichen Diskussion sind besonders der Anstieg der atmosphärischen CO2 - Konzentration (2002 = 0,037 %). Die atmosphärische C - Konzentration wird durch 2 dynamische Teilgleichgewichte bestimmt (siehe IPCC - Schaubild oben!):

 
das Lösungsgleichgewicht der Ozeane (71% der Erdoberfläche ist Wasser) - ca. 90 Gt C/Jahr
CO2 (aq) CO2(g) DH° = +22 J/Mol
 
das Photosynthese/Dissimilations-Gleichgewicht der Organismen ca. 60 Gt C/Jahr
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 DH° = +2882 KJ/Mol
 

Insgesamt findet also ein ständiger Austausch von ca. 210 Gt C/Jahr zwischen Boden/Wasser und der Atmosphäre statt.

 

Dazu kommen die nichtvulkanischen und vulkanischen Bodenausgasungen und die Schlammvulkane die bisher weltweit kaum vermessen sind. Von den ca. 550 aktiven Vulkanen sind derzeit nur 24 und deren Umgebung vermessen worden. Bisherige Messungen zeigen einen C-Fluss im Gigatonnenbereich. Diese Menge wird sich durch weitere Messungen bald enorm erhöhen.

Bie Bodenausgasungen und Schlammvulkane sind in den bisherigen C-Zyklen deutlich unterschätzt und deswegen als geologische C-Quelle ignoriert worden (Neben Wasserdampf ist i.d.R. Kohlenstoffdioxid das zweithäufigste, von Vulkanen abgegebene Gas).

Deshalb sind alle bisher veröffentlichten 'C - Flux - Modelle' unvollständig und lassen keine eindeutigen Schlussfolgerungen zu.

Andere Substanzflüsse sind minimal oder können noch nicht quantifiziert werden

 

Die anthropogenen Emissionen belaufen sich derzeit auf ca. 22 (oder 25 nach Bremer Instituts für Umweltphysik oder 28, nach Deutsches Museum (DMZ), Zentrum f. Neue Technologien) Gt CO2/Jahr bzw. ca. 5,5 Gt C/Jahr. Diese Menge ist im Bereich des statistischen Fehlers der Schätzungen des Gesamtgleichgewichts. (siehe oben!)

Eine solch kleine Menge kann das Gesamtgleichgewicht nicht stören, da die Gleichgewichte ohne Umschlagspunkte verschoben werden (Löslichkeit, Photosynthese) und die Bodenausgasungen wesentlich höher sind.

(Damit hat natürlich eine anthropogene Zunahme des klimawirksamen CO2 stattgefunden. Wieweit aber diese äusserst geringe Zunahme von 250ppm auf 330ppm, d.h. 0,009 Vol.% der Gesamtatmosphäre - siehe Tabelle oben! - bereits für einen globalen Temperaturanstieg verantwortlich ist, ist nach wie vor völlig offen, Anm. Verfasser)

 

SPIEGEL ONLINE - Meldung vom 21. März 2007: "Satellit zeigt Quellen der Klimakiller"

 

Von Markus Becker - "Zum ersten Mal ist es Forschern gelungen, die globale Verteilung der beiden wichtigsten Treibhausgase aus dem All zu erfassen. Die Messdaten über Kohlendioxid und Methan sollen Fehler in Computermodellen ausmerzen - und so zu besseren Vorhersagen über die Zukunft des Klimas führen. ..."

"Tropische Regenwälder haben einen höheren Methan-Ausstoß als bislang in den Klimamodellen angenommen. Im Januar hatten Forscher des Heidelberger Max-Planck-Instituts für Kernphysik im Fachblatt "Nature" eine Studie veröffentlicht, der zufolge die tropischen Regenwälder gewaltige Mengen Methan ausstoßen - so viel, dass sie für bis zu 30 Prozent des globalen Aufkommens verantwortlich sein könnten. ..."

"Die Menschen stoßen pro Jahr etwa 25 Milliarden Tonnen Kohlendioxid aus", so Buchwitz. "Aus natürlichen Quellen kommen dagegen fast 400 Milliarden Tonnen pro Jahr." Beides messtechnisch voneinander zu trennen und so den CO2-Ausstoß einzelner Länder zu erfassen, sei kaum möglich. "Es ist offen, ob eine solche Genauigkeit jemals erreicht wird", sagt der Bremer Forscher. ..."

"Im natürlichen Kohlenstoff-Kreislauf werden gewaltige Mengen von Kohlendioxid umgesetzt. "Allerdings speichert die Biosphäre jedes Jahr ein wenig mehr CO2, als sie später wieder abgibt", sagt Buchwitz. Von den 25 Milliarden Tonnen, die von Menschen stammen, bleibe etwa die Hälfte in der Atmosphäre. Der Rest verschwinde, wiederum jeweils zur Hälfte, in den Pflanzen und den Ozeanen. "Wir müssen herausfinden, wo genau dieses Kohlendioxid bleibt."

 
 
 
Nachfolgend der um die allgemein ignorierten und unbekannten C - Quellen ergänzte C - Kreislauf der NASA:
 
 
http://earthobservatory.nasa.gov/Library/CarbonCycle/carbon_cycle4.html [letzte Aktualisierung: 11.04.05]
 
 
Diagramm des globalen Kohlenstoffkreislaufs nach Daten von Bolin (Universität Stockholm):
 
 
Abb. oben aus: Schneider (1989) Veränderungen des Klimas.- Spektrum der Wissenschaft, Nov. 1989: 72.

".... Die Zahlen geben angenähert die jährlichen Kohlenstoffflüsse (in Form von Kohlendioxid) und die Menge des in jedem Reservoir gespeicherten Kohlenstoffs in Milliarden Tonnen an. Die seit jeher existierenden Kreisläufe zwischen Atmosphäre und Kontinenten beziehungsweise Ozeanen nehmen aus der Atmosphäre ungefähr so viel Kohlenstoff auf, wie sie wieder abgeben. Aber durch die menschlichen Aktivitäten wie Waldrodung und Verfeuerung fossiler Brennstoffe nimmt der Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre gegenwärtig um etwa 3 Milliarden Tonnen jährlich zu."

 
Volcanic CO2 Emissions
Volcano CO2 Flux
(tonnes per day)
Percent from
soil degassing
CO2/CO
average value*
Mt. Etna 70.000 XXX 47.9
  11 - 38.000    
Popocatepetl 6.400 0 - -
  40.000    
Oldoinyo Lengai 7.200 <2 - -
Augustine 6.000 - - - -
Mt. St. Helens 4.800 - - 401
Stromboli 3.000 - - - -
Kilauea 2.800 ~50 30.8
White Island 2.600 <1 6825
Erebus 1.850 - - 12.3
Redoubt 1.800 - - - -
Grimsvotn 360 - - - -
Vulcano 270 20 413
   
* The values presented are averages taken from data by Symonds et al., 1994.
Data sources for available CO2 emissions: Gerlach et al., 1997; Allard et al., 1998;
Varley et al., 1998; Delagdo et al., 1998; Kopenick et al., 1996; Allard et al., 1994;
Wardell and Kyle, 1998; Brantley et al., 1993; and O'Keefe, 1994.
 
Tabelle aus: http://www.ees.nmt.edu/Geop/mevo/geochem/co2.html [letzte Aktualisierung: 23.09.05]
 
 
Weiterführende Quellen:
 

Literatur:

 
 

Baier, A. Von Wolkenschichten, Wärmespeichern und Vulkanen - einige Aspekte zur "Klimakatastrophe", Angewandte Geologie, Uni Erlangen. [letzte Aktualisierung: 13.07.07]

  • Hier auch eine sehr umfangreiche und profunde Zusammenstellung zum Kohlenstoffkreislauf in Geschichte und Gegenwart - sehr zu empfehlen!.
 

Battle et al. (2000) Oceanic Uptake of Anthropogenic CO2. Stable Isotope Lab, Washington [letzte Aktualisierung: 25.07.10]

  • ... bestimmten im Jahr 2000 die Aufnahmegeschwindigkeit der Biosphäre mit 1.4 ± 0.8 Gt C/Jahr und die Rate der Ozeane mit 2.0 ± 0.6 Gt C/Jahr basierend auf Messungen zwischen 1991 and 1997.
 

Beer et al. (2010) Terrestrial Gross Carbon Dioxide Uptake: Global Distribution and Covariation with Climate.-
Science Express online, 5. Juli 2010

  • (siehe weitere Angaben unter Mahecha et al. 2010 weiter unten)
 
Ferguson, R.P. & J. Veizer (2007) Coupling of water and carbon fluxes via the terrestrial biosphere and its significance to the Earth's climate system.- Journal of Geophysical Research, Vol. 112, D24S06, oi:10.1029/2007JD008431, 2007 -
Abstract
 

Grassl et al. (1984) CO2, Kohlenstoff-Kreislauf und Klima.-PDF-File 5 S. Naturwissenschaften, Volume 71, Number 5 / Mai 1984.

  • "Die Autoren bedanken sich für die Unterstützung ihrer Arbeiten beim Bundesministerium für Forschung und Technologie, bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft, bei den Europäischen Gemeinschaften, beim Gesamtverband des Deutschen Steinkohlebergbaus, beim Scientific Committee on Problems of the Environment, beim Shell Grants Committee, beim Umweltbundesamt und beim United Nations Environmental Program."

    Nebenbei: Heute in Verbindung gebracht zu werden mit der Kohle- und Erdölindustrie ist eher ein Nachteil für die Glaubwürdigkeit wissenschaftlicher Untersuchungen, was natürlich völliger Unsinn ist.
 
Houghton, R.A. (2008) Carbon Flux to the Atmosphere from Land-Use Changes: 1850-2005. In TRENDS: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.
 
Houghton, R.A. (2002) Revised estimates of the annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use and land management 1850-2000. Tellus.
 

Mahecha et al. (2010) Global Convergence in the Temperature Sensitivity of Respiration at Ecosystem Level.
Science Express online, 5. Juli 2010

"Klimaprognosen könnten in Zukunft genauer und zuverlässiger werden - dank neuer Erkenntnisse über die Rolle terrestrischer Ökosysteme im globalen Kohlenstoffkreislauf. Internationale Forscherteams unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena präsentieren dazu in zwei Studien nun umfassende Datenanalysen. Daraus ergeben sich auch präzisere Abschätzungen, wie die Ökosysteme auf den Klimawandel reagieren könnten. So ändert sich die Fotosyntheserate, mit der Pflanzen Kohlendioxid aus der Atmosphäre binden, in den meisten Ökosystemen kaum, wenn die Temperatur schwankt. Dagegen reagiert sie auf 40 Prozent der bewachsenen Erdoberfläche sehr empfindlich, wenn mehr oder weniger Niederschlag fällt. Auch die Atmung der Ökosysteme, in der Flora und Fauna wieder Kohlendioxid freisetzen, verstärkt sich in geringerem Maß als zuletzt häufig angenommen, wenn die Temperatur steigt. Zudem hängt sie weltweit in gleicher Weise von der Temperatur ab - selbst in so unterschiedlichen Ökosystemen wie etwa der tropischen Savanne und dem finnischen Nadelwald. (Science Express, 5. Juli 2010)"

 
Marland, G., Boden, T.A., and Andres, R.J. (2006) Global, Regional, and National Fossil Fuel CO2 Emissions, In Trends: A Compendium of data on global change, Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Dept. of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.
[letzte Aktualisierung: 08.01.16]
 
Seuffert, O. (2000b) Klimawandel - Erkenntnisse, Defizite und Erfordernisse bei Erfassung und Prognose.- Petermanns Geographische Mitteilungen, 144, 2000/4: 66-71.PDF-File 8 S. [letzte Aktualisierung: 08.11.16]
 
 
 
 
Andere Quellen im Internet:
Infos aus Print- oder OnlineMedien sind generell auf Richtigkeit zu überprüfen
 
 
C - Zyklus: http://www.ocean.washington.edu/research/sil/anthroco2.htm
 
Kratersee Lake Nyos, Kamerun: What happened at Nyos? - An experimantal venture (updated 2007) [letzte Aktualisierung: 07.11.08]
  • ("Kamerun im August 1986: Über Nacht sterben 1.700 Menschen an den Folgen einer Kohlendioxidvergiftung. Das tödliche Gas stammt aus dem nahegelegenen Nyos-See, der sich vor Jahrtausenden im Krater eines stillen Vulkans gebildet hat. Über viele Jahrzehnte gab der Vulkan giftiges Kohlendioxid in den See ab. Doch statt langsam in die Atmosphäre zu entweichen, sammelte sich das Gas in dem über 200 m tiefen Maar-See so lange an, bis es schliesslich explosionsartig freigesetzt wurde. 15 Jahre nach der Katastrophe hat sich wieder eine gewaltige Menge Kohlendioxid im See angesammelt. Eine tickende Zeitbombe, die es zu entschärfen gilt. Der französische Physiker Michel Halbwachs will nun in einem ehrgeizigen Unternehmen den See für immer unter Kontrolle bringen."
 
Tümpel speichern CO2 besser als Ozeane, aus SpiegelOnline vom 8. Mai 2008.
  • "Je winziger, desto wirkungsvoller: Gerade kleine Gewässer sind laut einer neuen Studie besonders effektive Speicher des Treibhausgases Kohlendioxid. Möglicherweise sind die Tümpel und Seen sogar wichtiger für die Rettung des Klimas als die Ozeane."
 

Vulkanismus: Volcanic Gases and Their Effects [letzte Aktualisierung: 07.11.08]

  • "Volcanoes release more than 130 million tonnes of CO2 into the atmosphere every year. This colorless, odorless gas usually does not pose a direct hazard to life because it typically becomes diluted to low concentrations very quickly whether it is released continuously from the ground or during episodic eruptions. But in certain circumstances, CO2 may become concentrated at levels lethal to people and animals. Carbon dioxide gas is heavier than air and the gas can flow into in low-lying areas; breathing air with more than 30% CO2 can quickly induce unconsciousness and cause death. In volcanic or other areas where CO2 emissions occur, it is important to avoid small depressions and low areas that might be CO2 traps. The boundary between air and lethal gas can be extremely sharp; even a single step upslope may be adequate to escape death.".

    Heutige - konservative - Schätzungen gehen davon aus, dass der globale anthropogene Anteil etwa 150x höher ist.
 

Vulkanismus: (Spitzenplatz bei der "natürlichen Luftverschmutzung"):

  • Bekannt ist der hohe Gehalt der "Ätna-Laven an Gasen - ausser Wasserdampf und Kohlendioxid auffallend viel Schwefeldioxid. Dessen Ausstoss erreichte während einer Eruptionsphase bis zu 20.000 Tonen pro Tag (!!). Damit nimmt der Ätna einen Spitzenplatz in der Weltrangliste der natürlichen Luftverschmutzer ein." (Pfeiffer 2002)
 

 
Weiterführende Links zum Thema "Global Warming" etc. innerhalb dieser Website:
 
Das zyklische Auftreten Warm- und Kaltzeiten (150 Mio. Zykluszeit)
Das zyklische Auftreten Warm- und Kaltzeiten (125.000. Zykluszeit)
Klimaschwankungen im Jungpleistozän und Holozän und Vegetationsgeschichte
Kurzer Überblick zur Klimageschichte
Literaturangaben zur Klimageschichte, kleine Auswahl
Globalklimatische Grundlagen und Entstehung von Vegetationszonen
Die glaziale und postglaziale Vegetationsgeschichte Afrikas
Postglaziale aride und humide Phasen in der Sahara Afrikas
Meeresspiegel während des LGM (120m unter NN) u. Simulation um +5m ü.NN
Glaziale bis postglaziale Nordseegeschichte
Entwicklung der Insel Sylt
Holozäne Optima und Pessima
2000 Jahre Temperaturentwicklung der nördlichen Hemisphäre, Bemerkungen zum "Hockeystick"
Der sogenannte Treibhauseffekt
Hurrikane haben nicht immer Saison
Elektromagnetisches Spektrum, Strahlungsenergie und Absorption
Die Bedeutung von Kohlendioxid
Der Kohlenstoffkreislauf - Ein kleiner Einblick
 
 
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