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Ist die Erderwärmung menschengemacht? 

Autorenbild: Fabian SchierscherFabian Schierscher

Die Erderwärmung ist eine Tatsache, die mittlerweile nicht mehr geleugnet werden kann. Die wissenschaftlichen Beweise, besonders die regelmässigen Temperaturmessungen, sprechen eine eindeutige Sprache.


Die Auswirkungen sind aber auch ohne wissenschaftliche Beweise offensichtlich: Gletscher schmelzen, Vegetationen verändern sich und langanhaltende Hitzeperioden nehmen zu. Auch die extremen Wetterereignisse treten statistisch gesehen häufiger auf, was ebenfalls der Erderwärmung zuzuschreiben ist. Mehr Wärme bedeutet mehr Energie im System, und mehr Energie bedeutet mehr Bewegung. Ein einfaches physikalisches Prinzip.

 

Aber ist die Erderwärmung tatsächlich menschengemacht? Wo ist der Beweis, dass es sich dabei um ein hausgemachtes Problem handelt? Immerhin gab es in der Geschichte unseres Planeten regelmässige Klimaveränderungen, verursacht z.B. durch vermehrte globale Vulkanausbrüche oder erhöhte zyklische Sonnenaktivitäten.


Konzentration von 14C Isotopen in der Atmosphäre
Abbildung 1: Der Suess-Effekt: Die Konzentration von 14C Isotopen ist in den letzten Jahrzehnten gesunken.

Zur Erklärung eine Exkursion in die Kernphysik und die Radiokarbonmethode

Ein Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. Die Anzahl Protonen bestimmt das chemische Element, die Anzahl Neutronen bestimmt, um welches Isotop des gleichen chemischen Elementes es sich handelt. Zum Beispiel besitzt ein Kohlenstoffatom immer sechs Protonen, und ca. 99% aller Kohlenstoffatome haben auch sechs Neutronen. Die Bezeichnung für diese Art von Kohlenstoffatomen lautet C-12. Es gibt aber auch Kohlenstoffatome mit sieben (C-13) oder acht (C-14) Neutronen. Im Gegensatz zu den Isotopen C-13 und C-12 ist das Isotop C-14 nicht stabil und unterliegt dem radioaktiven Zerfall. Seine Halbwertszeit beträgt ca. 5'730 Jahren, was bedeutet, dass innerhalb dieses Zeitraums die Hälfte der C-14 Isotope zerfallen ist.


Das Isotop C-14 wird von den Pflanzen aufgenommen und gelangt über die Nahrung auch in den Organismus von Menschen und Tieren. Alle lebenden Organismen haben deswegen immer etwa das gleiche Verhältnis von C-14 zu C-12 in sich. Sobald ein Organismus stirbt, nimmt er keine C-14 Isotope mehr auf, was bedeutet, dass das Verhältnis gemäss dem Zerfallsgesetz abnimmt. Mit diesem Wissen kann das Alter von abgestorbenem organischem Material bestimmt werden. Weil wir wissen, dass sich 5'730 Jahre nach dem Absterben die Anzahl der C-14 Isotopen im Organismus halbiert hat.

 

Die fossilen Energieträger Erdöl, Kohle oder Erdgas bestehen zwar aus organischem Material, doch weil dieses Millionen Jahre alt ist, sind die ursprünglich darin enthaltenen C-14 Isotope bereits vollständig zerfallen.


Der Suess-Effekt

Der österreichische Chemiker Hans Suess untersuchte im Jahr 1955, wie sich die C-14 Konzentration im Laufe der Zeit verändert hat. Er stellte eine deutliche Abnahme des C-14 Anteiles in den letzten Jahrzehnten fest (siehe Abbildung 1). In weiteren Untersuchungen wurde gezeigt, dass auch das Isotop C-13 eine wichtige Rolle spielt. Der durch Photosynthese in Pflanzen gebundene Kohlenstoff hat im Vergleich zum atmosphärischen Kohlenstoff einen niedrigeren Anteil an C-13. Weil das Isotop C-13 stabil ist, zerfällt es nicht. Das heisst, in fossilem organischem Material herrscht immer noch das gleiche Verhältnis von C-13 zu C-12 wie in lebenden Pflanzen.


Und wie lautet der Beweis?

Wir kennen nun zwei entscheidende Fakten: Erstens, fossile Energieträger enthalten kein C-14 mehr und zweitens, sie weisen einen geringeren Anteil an C-13 auf als der atmosphärische Kohlenstoff. Werden nun Erdöl, Kohle oder Erdgas in grossen Mengen verbrannt, verändert sich die Verteilung der verschiedenen Kohlenstoff-Isotope in der Atmosphäre. Und zwar so, dass die Konzentration an C-14 sowie an C-13 Isotopen geringer wird.

Die Konzentration des 13C Isotopes in der Atmosphäre ist gesunken, während die atmosphärische CO2-Konzentration angestiegen ist.
Abbildung 2: Die Konzentration des C-13 Isotopes in der Atmosphäre ist gesunken, während die atmosphärische CO2-Konzentration angestiegen ist.

Abbildung 2 zeigt, dass einerseits die Konzentration an CO2 in der Atmosphäre seit dem Industriezeitalter stark zugenommen, andererseits der darin enthaltene Anteil von C-13 seither deutlich abgenommen hat. Die Abnahme der C-13 Konzentration kann nur auf die Verbrennung von fossilen Energieträgern zurückgeführt werden. Wären z.B. erhöhte Vulkanaktivitäten die Ursache für die erhöhte CO2 Konzentration, dürfte kein geringerer Anteil an C-13 festgestellt werden, da der Kohlenstoff, der aus Vulkanen austritt, nicht aus Photosynthese entstanden ist.



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