Kohlenstoffkreislauf

Übersicht

Kohlenstoffaustausch zwischen Atmosphäre, Landvegetation und Ozean in GtC pro Jahr sowie die Reservoire in GtC (Gigatonnen = Milliarden t; 1 t C entspricht 3,67 t CO2). Die grünen Pfeile und Werte zeigen die natürlichen Austausche und die blauen Werte die natürlichen Reservoire vor 1750. Die roten Pfeile und Werte zeigen die anthropogenen Flüsse in den 1990er Jahren, die roten Werte bei den Reservoiren die anthropogenen Veränderungen seit Beginn der Industrialisierung.

Neben der Atmosphäre sind der Ozean und die Landbiosphäre die wichtigsten Kohlenstoffspeicher, die mit der Atmosphäre in einem aktiven Austausch stehen. Die Landvegetation enthält etwa drei Mal so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre, der Ozean etwa 50 Mal so viel. Die Lithosphäre, die durch Vulkanismus und Verwitterung ebenfalls Kohlenstoff an die anderen Reservoiren abgibt, kann auf Zeitskalen von einigen hundert Jahren wegen der geringen Austauschmengen vernachlässigt werden.

Das atmosphärische CO₂ wird relativ schnell mit dem Ozean und den Land-Ökosystemen ausgetauscht. Das Verhältnis zwischen der Aufnahme von atmosphärischem CO₂ und der Abgabe an die Atmosphäre durch diese beiden Reservoire bestimmt allgemein das Tempo der Zu- oder Abnahme von Kohlendioxid in der Atmosphäre. Landvegetation und Ozean sind für atmosphärisches Kohlendioxid sowohl Quellen wie Senken. Die Fähigkeit des Ozeans und der Ökosysteme auf dem Land, als Netto-Senken zu wirken, entscheidet darüber, wie viel von dem anthropogen emittierten Kohlendioxid in der Atmosphäre verbleibt. Während der letzten 10 000 Jahre vor 1750 war der Austausch zwischen Atmosphäre und Land sowie Atmosphäre und Ozean relativ ausgeglichen. Die natürlichen Austauschmengen betrugen zwischen Atmosphäre und Land 120 GtC/Jahr und zwischen Atmosphäre und Ozean 90 GtC/Jahr. Das wesentlich größere, allerdings auch sehr langsam reagierende Reservoir des Ozeans steuert den atmosphärischen CO₂-Gehalt der Atmosphäre über Zeiträume von Jahrhunderten und Jahrtausenden nachhaltiger als das Landreservoir.

Durch anthropogene Emissionen sind die Austauschprozesse zwischen den drei Reservoiren merklich verändert worden. Dabei tauscht der Ozean von dem anthropogen emittierten Kohlenstoff etwa das Zehnfache der Menge mit der Atmosphäre aus, die zwischen Land und Atmosphäre ausgetauscht wird. Beide Reservoire sind z.Zt. eine Netto-Senke von anthropogenem Kohlenstoff. Die anthropogenen Störungen des natürlichen C0₂-Kreislaufs resultieren aus zwei Haupt-Quellen: 1. aus der Verbrennung fossiler Energie-Träger und 2. aus Veränderungen der Landnutzung, vor allem der Entwaldung. Von den anthropogenen Emissionen sind etwa 45% in der Atmosphäre verblieben, 30% hat der Ozean aufgenommen, den Rest die Landvegetation. Der Kohlenstoff-Gehalt der Atmosphäre hat durch anthropogene Emissionen seit Beginn der Industrialisierung um 165 GtC oder 38,2% zugenommen. Die Landvegetation hat einen Verlust von 39 GtC (101-140) aufzuweisen, obwohl sie in jüngster Zeit zu einer Nettosenke geworden ist. Der Kohlenstoffgehalt des Ozeans hat sich um 118 GtC erhöht.