Kohlendioxidemissionen

Globale CO2-Emissionen aus fossilen Brennstoffen 1990-2022

Die vom Menschen verursachten Kohlendioxidemissionen sind entscheidend am anthropogenen Treibhauseffekt und damit an den aktuellen Klimaänderungen beteiligt.

Daten-Quellen

Die Emissionsdaten von Kohlendioxid aus der Verbrennung fossiler Energieträger (einschließlich Zementproduktion) lassen sich relativ gut aus der Energiestatistik der einzelnen Staaten abschätzen. Die Angaben der Emissionen aus Änderungen der Landnutzung (Waldrodung, Umwandlung in Ackerland etc.) werden aus Satellitenbeobachtungen und Daten aus der Forst- und Landwirtschaft ermittelt. Statt als Kohlendioxid (CO₂) werden die emittierten Mengen auch als Kohlenstoff (C) angegeben. Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, z.B. fossilen Energieträgern, aus Kohlenstoff und Sauerstoff. 3,664 t CO₂ entsprechen mengenmäßig 1 t Kohlendioxid (1 t C).

Gesamtemissionen

Globale anthropogene CO₂-Emissionen nach Quellen 1850-2021

Seit Beginn der Industrialisierung (um 1850) haben menschliche Aktivitäten die Konzentration langlebiger Treibhausgase in der Atmosphäre deutlich verändert und damit das globale Klima erwärmt. Das wichtigste Treibhausgas ist Kohlendioxid, vor Methan, Distickstoffoxid und weiteren. Zwischen 1850 und 2022 haben die Verbrennung fossiler Rohstoffe (Kohle, Öl und Gas) und Veränderungen in der Landnutzung (vor allem die Umwandlung von Wald in landwirtschaftliche Nutzfläche) etwa 680 GtC (=2492 GtCO2) in die Atmosphäre freigesetzt. Dadurch erhöhte sich die Masse an Kohlendioxid in der Atmosphäre von ca. 600 GtC um 1850 auf 879 GtC im Jahr 2021. 70% des in die Atmosphäre emittierten Kohlendioxids wurden seit 1960 emittiert und 30% seit dem Jahr 2000. Von den CO2-Emissionen seit Beginn der Industrialisierung gehen 475 GtC auf das Konto der Verbrennung fossiler Energieträger und 205 auf die Änderung der Landnutzung zurück. Dabei hat sich die Emissionsrate in den letzten 60 Jahren mehr als verdoppelt. In den 1960er Jahren wurden 4,5 GtC/Jahr emittiert, 2012-2021 waren es im Mittel schon 10,8 GtC. und für das Jahr 2022 wurde die Emissionsrate auf 11,1 GtC geschätzt. Die Erhöhung der Emissionsrate stammt dabei fast ausschließlich aus fossilen Emissionen, während die Emissionen aus der Landnutzungsänderung nahezu gleichgeblieben sind.

Emissionen aus Landnutzungsänderungen

Gegenwärtig (Mittel 2012-2021) belaufen sich die Netto-Emissionen von Kohlendioxid aus der Land- und Forstwirtschaft auf 1,2 Gt C/Jahr bzw. 4,4 Gt CO2. Die wichtigste Ursache ist die Waldvernichtung in den Tropen, aber auch die Trockenlegung von Feuchtgebieten wie Moore und Küstenfeuchtgebiete sowie Waldbrände spielen eine Rolle. Um 1900 waren die Emissionen aus der Landwirtschaft doppelt so hoch wie die aus der Verbrennung fossiler Energieträger und wurden erst nach Mitte des 20. Jahrhunderts von diesen als dominierende Quelle abgelöst (Abb. ). Seit Beginn der Industrialisierung hat die Veränderung der Bodenbedeckung rund 30% der Kohlenstoff-Emissionen verursacht (200 GtC von 660 GtC anthropogenen Emissionen insgesamt). Über den gesamten Zeitraum 1850-2020 waren die kumulativen anthropogenen Emissionen aus der Landnutzung und die kumulative Landsenke nahezu ausgeglichen. Mit Beginn des neuen Jahrhunderts haben die Emissionen durch eine (vorübergehende) Reduktion der Entwaldung in Südamerika und Wiederaufforstung in Regionen wie den USA, Europa, China und Indien abgenommen, was inzwischen wieder einer Zunahme gewichen ist.

Die Landvegetation tauscht sich jedoch nicht nur durch direkte Veränderungen durch den Menschen mit der Atmosphäre aus, sondern ist auch Bestandteil des natürlichen CO2-Kreislaufs. Als solche nimmt sie Kohlendioxid durch Photosynthese aus der Atmosphäre auf und gibt es durch Veratmung und Verrottung an die Atmosphäre wieder ab. Diese Prozesse stehen zunehmend unter dem Einfluss des Klimawandels und seiner Ursachen. Durch den ansteigenden CO2-Gehalt der Atmosphäre wird die Photosynthese und das Wachstum von Pflanzen verstärkt (CO2-Düngeeffekt). Höhere Temperaturen und längere Wachstumszeiten können vor allem in höheren Breiten ebenfalls das Pflanzenwachstum erhöhen. Dadurch wird mehr CO2 von den Pflanzen aus der Atmosphäre aufgenommen und die Konzentration des Treibhausgases verringert.

Fossile Emissionen

Aktuelle Entwicklung

Die Emissionsentwicklung

Die globalen Emissionen von Kohlendioxid aus der Verbrennung fossiler Energieträger lagen in den 1960er Jahren mit 3,1 GtC/Jahr noch auf vergleichsweise niedrigem Niveau, wenn man sie mit den heutigen Emissionen von ca. 10 GtC/Jahr vergleicht. Die Wachstumsrate in den 1960er Jahren war jedoch mit 4,5 % im Jahr sehr hoch und nahm bis in die 1990er Jahre auf 1,0 % pro Jahr ab. Sie stieg in den 2000er Jahren dann jedoch auf 3,3 %/Jahr wieder deutlich an. Während der globalen Finanz- und Wirtschaftskrise kam es 2009 jedoch zu einer Abnahme der Emissionen um -1,3 % im Vergleich zum Vorjahr. Die Reduktion war vor allem in den traditionellen Industrieländern zu verzeichnen, mit z.B. -6,9 % in den USA, -8,6 % in Großbritannien, -7 % in Deutschland und -11,8 % in Japan, während sie in China um 8 % und in Indien um 6,2 % stiegen. In den letzten Jahren erreichte die Wachstumgsrate jedoch wieder deutlich über 2 Prozent pro Jahr. In absoluten Werten wurden danach 2014 zum erstenmal in der menschlichen Geschichte über 10 GtC in einem einzigen Jahr emittiert, mehr als dreimal so viel wie in den 1960er Jahren. - Insgesamt hat damit die Menschheit im Zeitraum 1870-2014 545 GtC emittiert, wovon 225 GtC in der Atmosphäre verblieben sind.

Entwicklung der Kohlendioxidemissionen pro Jahr von wichtigen Staaten 1990-2011

2011 wurden global 34 Mrd. t CO₂ emittiert. China lag mit 29 % an 1., die Vereinigten Staaten mit 16 % an 2., die EU mit 11 % an 3., Indien mit 6 % an 4., Russland mit 5 % an 5. und Japan mit 4 % an 6. Stelle der Rangliste. 40 % der gesamten Emissionen waren durch die Verbrennung von Kohlen verursacht, die 2011 mit 5 % deutlich stärker zunahm als Öl und Gas mit 1 % bzw. 2 %. Insgesamt nahmen die globalen Emissionen über das letzte Jahrzehnt jährlich um 2,7 % zu. Ein besonderes Jahr war 2012. Obwohl die Weltwirtschaft um 3,5 % wuchs, nahmen die CO₂-Emissionen nur um 1,1 % zu. Das ist weniger als die Hälfte der durchschnittlichen CO₂-Zunahme von 2,9 % im letzten Jahrzehnt. Dennoch wurde 2012 ein neuer Rekord von 34,5 Mrd. Tonnen an CO₂-Emissionen erreicht.

2013 war dann die Zunahme der CO₂-Emissionen mit 1,7 % wieder etwas stärker. Aber in den folgenden Jahren erfolgte eine erstaunliche Abkehr von der bisherigen Entwicklung hin zu einer nur noch sehr schwachen Zunahme von 0,6 % in 2014 und auf der Basis der Daten bis Oktober 2015 sogar zu einer Abnahme der CO₂-Emissionen um -0,6 % für das Jahr 2015. Im Gegensatz zu früheren Perioden mit geringer oder fehlender Emissionszunahme hat das Weltbruttosozialprodukt in diesen beiden Jahren deutlich um 3,4 % zugenommen, so dass von einer zumindest ansatzweisen und vorläufigen Entkopplung von CO₂-Emissionen und globalem Wirtschaftswachstum gesprochen werden kann. Dennoch wurden 2014 35,9 Mrd. Tonnen an CO₂ emittiert, was 9,8 Mrd. t Kohlenstoff entspricht. Für 2015 werden die Emissionen auf 9,7 Mrd. t Kohlenstoff geschätzt. Die in früheren Abschätzungen vorausgesagten 10 Mrd. t C/Jahr wurden damit nicht erreicht.

Die Ursachen

Ab 2006 löste die Kohle zum ersten Mal seit 1968 Erdöl als wichtigste Emissionsquelle von CO₂ ab. Während in den 1990er Jahren die Kohle für 37 % der CO₂-Emisionen aus fossilen Brennstoffen stand und Öl für 41 %, stammen im neuen Jahrzehnt 40 % aus Kohle und 36 % aus der Verbrennung von Erdöl. Dahinter steckt vor allem die starke Kohlenutzung zur Energiegewinnung in China, das seit 2006 vor den USA an der Spitze der wichtigsten Emissionsländer liegt. Die geringe Zuwachsrate der CO₂-Emissionen im Jahr 2012 ist jedoch gerade auf den Kohleverbrauch zurückzuführen, der nur um 0,9 % zunahm - trotz einer Steigerung um 2,5 % in China. Den wichtigsten Rückgang gab es vielmehr in den USA. In den Kraftwerken wurde hier Kohle zu einem erheblichen Teil durch das mit der Fracking-Methode gewonnen Erdgas ersetzt. Im Vergleich zu Kohle enthält Gas nur etwa die Hälfte Kohlendioxid pro Energie-Einheit. Außerdem laufen Gaskraftwerke mit höheren Temperaturen und besitzen so eine um 15 % höhere Energie-Effizienz. Hinzu kamen in den USA eine Zunahme von Wind-, Bio- und Sonnenenergie.

Der Hauptgrund für die Abnahme der CO₂-Emissionen in 2014 und 2015 liegt im Rückgang der Kohlenutzung in China. Während China in den 2000er Jahren noch ein Wachstum der Emissionen um 6,7 %/Jahr aufwies, lag dieses 2014 bei nur 1,2 %. Die Ursachen liegen zum einen in einem relativ stabilen Kohleverbrauch, der in 2015 möglicherweise sogar etwas abnehmen wird, und zum anderen in einer deutlichen Zunahme der nichtfossilen Energiequellen. Ein weiterer Grund für die geringe Zunahme der globalen CO₂-Emissionen ist die weltweite Zunahme der Energieproduktion durch erneuerbare Energieträger. Die Kapazität der installierten Windkraft belief sich 2014 global auf 370 GW, wovon 51 GW im Jahr 2014 neu hinzugekommen waren, und installierte Solarpower auf 178 GW, wovon 40 GW in 2014 installiert wurden. Ein weiterer Faktor ist die geringere Waldvernichtung, die in den 1990er Jahren noch 5,5 Gt CO₂-Emissionen jährlich verursacht hatt, in den 2010er Jahren dagegen auf 2,9 Gt CO₂-Emissionen jährlich gesunken war.

Emissionsverlagerung

Während die Industrieländer sich immer mehr zu Dienstleistungsgesellschaften entwickeln ("Dritte industrielle Revolution"), wird die Produktion von Industriegütern zunehmend von den Entwicklungs- und Schwellenländern übernommen. Als Folge entsteht ein erheblicher Teil der Kohlenstoffemissionen in Ländern wie China zu dem Zweck, die Bevölkerung in den Industrieländern mit Waren zu versorgen. Während der auf diese Weise entstandene Netto-Transfer von Emissionen aus den Entwicklungsländern in die Industrieländer 1990 noch 0,4 Gt CO₂ betrug, vervierfachte er sich bis 2008 auf 1,6 Gt CO₂. Insgesamt sind in diesem Zeitraum durch die Verlagerung der Produktion aus den Industrieländern in die Entwicklungsländer für den Konsum in den Industrieländern Emissionen von 16 Gt CO₂ entstanden.

Bei der üblichen regionalen Betrachtung, die danach fragt, wo die Emissionen entstehen, ist China gegenwärtig vor den USA der größte CO₂-Emittent in der Welt. Bei einer konsumbezogenen Betrachtung liegt China jedoch auf dem 2. Platz hinter den USA. Europa konnte zwar seine Emissionen 1990-2008 um 6 % reduzieren, berücksichtigt man jedoch die durch den europäischen Konsum anfallenden Emissionen in anderen Staaten, insbesondere in China, sind die europäischen Emissionen gestiegen, und nicht gesunken.

Anteil verschiedener Weltregionen an den kumulativen globalen CO₂-Emissionen 1900-2004 (ohne Emissionen durch Landnutzungsänderungen).

Historische Emissionen

Ein anderes Bild ergibt sich, wenn man nach den Anteilen der einzelnen Regionen in der Welt an den historischen Emissionen fragt (s. Abb.). Die globale Mitteltemperatur hat sich seit 1900 um etwa 0,8 °C erhöht. Wegen der Langlebigkeit der meisten Treibhausgase, insbesondere von CO₂, lag dafür die Ursache in den Emissionen seit Beginn der Industrialisierung um 1800. Länder wie China und Indien hatten daran bis weit in die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts hinein so gut wie keinen Anteil. Addiert man die historischen Emissionen von Kohlendioxid, sind dafür zu mehr als 50 % die USA und die Staaten der EU verantwortlich, China zu weniger als 10 %, ganz Lateinamerika und Südasien jeweils zu deutlich weniger als 5 %.

Emissionen aus Veränderung der Landnutzung

Zu den Emissionen aus fossilen Energieträgern kamen 2008 noch 1,2 GtC durch Veränderung der Landnutzung, so dass die anthropogenen CO₂-Emissionen 2008 insgesamt 9,9 GtC ausgemacht haben. CO₂-Emissionen durch Landnutzung entstehen in den letzten Jahrzehnten primär durch Waldvernichtung in den Tropen, die zum einen durch die Umwandlung von Wald in Ackerland und zum anderen durch Holznutzung verursacht wird. Ackerland wird in der Regel durch Brandrodung gewonnen. Regionale Schwerpunkt sind das Amazonasgebiet und Indonesien. Im brasilianischen Amazonasgebiet hat der Kampf gegen die Vernichtung des Regenwaldes in den letzten Jahren gewisse Erfolge zu verzeichnen. Auch in Indonesien ging die Brandrodung etwas zurück, was aber eher mit natürlichen Klimaschwankungen, in diesem Fall mit einem feuchten La-Niña-Jahr, zu tun hat. Hinzu kommt, dass in den mittleren Breiten die landwirtschaftliche Nutzfläche durch Wiederaufforstung schon seit Jahrzehnten tendenziell abnimmt. Im Jahr 2008 lagen die Emissionen von Kohlenstoff durch Veränderung der Landnutzung jedenfalls bei 1,2 GtC und damit deutlich unter dem langjährigen Mittel von 1,5 GtC/Jahr.

Weblinks

• Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC): Carbon Budget
• Global Carbon Atlas: Fossil Fuels Emissions Animierte Darstellungen in verschiedenen Formaten von 1960 bis zur Gegenwart
• Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (Pressemitteilung vom 26.04.2011): Welthandel: Reiche Länder verursachen zunehmend CO₂-Emissionen in ärmeren Ländern
• PNAS: Growth in emission transfers via international trade from 1990 to 2008

Bildergalerie zum Thema

• Bilder zu: Treibhausgasemissionen (Bilder)

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Kontakt: Dieter Kasang