Treibhausgase

Einige Gase in der Atmosphäre wirken als Treibhausgase. Sie lassen das Sonnenlicht fast ungehindert passieren, halten aber die Wärmestrahlung, die von der Erdoberfläche ausgeht, in der Atmosphäre zurück. Zu diesem natürlichen Treibhauseffekt trägt überwiegend Wasserdampf (H2O) bei, gefolgt von Kohlendioxid (CO2), Ozon (O3), Lachgas (N2O) und Methan (CH4). Der Treibhauseffekt macht das Leben in seiner heutigen Form erst möglich. Mit Beginn der Industrialisierung hat die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre immer mehr zugenommen. Dadurch wird der natürliche Treibhauseffekt verstärkt, die durchschnittliche Temperatur auf der Erde steigt. Dieser anthropogene – vom Menschen verursachte – Treibhauseffekt gilt als wesentliche Ursache des Klimawandels.

Vor allem der Anteil an CO2 ist stark gestiegen. Das Gas wird vorrangig bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt. Aber auch die Menge an Methan und Lachgas, die insbesondere durch landwirtschaftliche Tätigkeiten entsteht, hat zugenommen. Nicht zuletzt gelangen mit den fluorierten Treibhausgasen (F-Gase) neue, künstlich erzeugte Treibhausgase in die Atmosphäre.

Messung von Treibhausgasen

Die TU Dresden und damit Sachsen leistet seit 2012 einen wesentlichen Beitrag zum Ökosystemmonitoring im Rahmen der europäischen Forschungsinfrastruktur ICOS (Integrated Carbon Observation System). ICOS ist ein Netzwerk von Messstationen, die kontinuierlich, standardisiert und mit höchst möglicher Präzision Treibhausgase messen.

Langfristbeobachtung des CO2-, Wasser-, Wärme- und Energiehaushaltes gibt es in Sachsen für die Landnutzungen Fichte (Tharandter Wald), Dauergrünland (Grillenburg), Acker (Klingenberg) und Eichenpflanzung nach Windbruch (Hetzdorf).

 

Nebenstehende Abbildungen zeigen die Zunahme der CO2-Konzentration an der Station Tharandter Wald.

 

https://www.icos-cp.eu/

https://www.icos-infrastruktur.de/

 

Tharandt

Die Station Tharandter Wald (50°57’49”N, 13°34’01”E, 380 mNN) befindet sich in einem Altfichtenbestand. Hier wird seit 1996 kontinuierlich u.a. der CO2-Austausch zwischen Wald und Atmosphäre und die Verdunstung gemessen (längste derartige Messzeitreihe Deutschlands). Der Fichtenbestand im Tharandter Wald ist weit über 100 Jahre alt. Im Einflussbereich der Messungen befinden sich überwiegend immergrüner Nadelwald (vorwiegend Gemeine Fichte) und zu einem kleinen Teil laubabwerfender Wald. Der Standort wird seit 1811 bewirtschaftet (u.a. Auflichtungen, Pflanzungen, Kalkungen).

 

DE-Tha_Station

 

Am Messturm im Tharandter Wald werden neben der CO2-Konzentration insbesondere atmosphärische CO2-Flüsse (CO2-Senken und -Quellen) und die Verdunstung des Fichtenbestandes gemessen.

Die folgende Abbildung zeigt die jeweils jährlich aufsummierte CO2-Senke, die im Mittel 15,5  tCO2 pro Hektar und Jahr beträgt. Das Minimum der CO2-Senke war 2022 mit 9  tCO2 pro Hektar und Jahr infolge mehrerer Trockenjahre seit 2018.

 

Nachfolgend ist die Verdunstung des Waldes abgebildet (ebenfalls jährlich aufsummiert). Diese beträgt durchschnittlich 480 mm pro Jahr bei einem mittleren Niederschlag von 842 mm pro Jahr.

Der Wald als CO2-Senke – aber wie?

ca. 5-minütiger Beitrag zur Langzeitmessung der Kohlenstoffspeicherung im Tharandter Wald (TU Dresden) sowie die besondere Funktion der Wälder als C-Speicher vor dem Hintergrund des globalen Klimawandels

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langfristig angelegtes Projekt BENEATH:

Wissenschaftler der TU Dresden gehen der Frage nach: Wie wirkt sich der Klimawandel auf die C-Speicherfähigkeit von Waldböden aus?

Grillenburg

Die Station Grillenburg (50°57’04”N, 13°30’50”E, 380 mNN) befindet sich auf einer Dauergrünlandfläche. Messungen finden hier seit 2002 statt.

Das Dauergrünland ist seit 1987 ungedüngt und wird extensiv genutzt (1-3 Mahdtermine pro Jahr, gelegentliche Beweidung durch Kühe und Schafe im Herbst).

 

DE-Gri_Station

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Das extensiv genutzte Dauergrünland ist mit durchschnittlich 3  tCO2 pro Hektar und Jahr eine deutlich geringere CO2-Senke als der Wald. Nach Abzug des Biomasse-Exports durch Mahd ist diese Landnutzung weitgehend CO2-neutral.

 

Die Verdunstung ist mit 600 mm pro Jahr höher als am Fichtenstandort Tharandt.

Klingenberg

Im Erzgebirgsvorland bei Colmnitz (Gemeinde Klingenberg)  befindet sich die Agrarstation Klingenberg (50°53’34”N, 13°31’21”E; 478 mNN), wo seit 2004 EC-Messungen stattfinden. Der Acker wird seit 1975 intensiv landwirtschaftlich genutzt.

 

DE-Kli_Station

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die ackerbauliche Nutzung mit einer typischen Fruchtfolge (Raps, Winterweizen, Mais, Sommer- und Wintergerste) zeigt, dass Wintergetreide und Raps eine höhere CO2-Senke sind als Sommergetreide und Mais (im Mittel ca. 3,5  tCO2 pro Hektar und Jahr). Werden in die Kohlenstoffbilanz Ernte und organische Düngung einbezogen, ist dieser Acker eine CO2-Quelle (im Mittel ca. 4,3  tCO2 pro Hektar und Jahr).

 

Die Verdunstung ist ähnlich wie im Fichtenwald.

Hetzdorf

Die Station Hetzdorf befindet sich auf einer Windwurffläche im Tharandter Wald, die nach dem Sturm Kyrill 2007 mit Eichen bepflanzt wurde (50°57’50.50″N, 13°29’23.37″E, 395 mNN).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dieser Eichenjungbestand im Tharandter Wald wurde nach dem Windbruch des vormaligen Fichtenaltbestandes (2007) gepflanzt. Bis 2017 war dieses Ökosystem eine deutliche CO2-Quelle (14 tCO2 pro Hektar und Jahr). Seit 2018 ist der aufwachsende Bestand wieder eine zunehmende CO2-Senke (1 bis 8 tCO2 pro Hektar und Jahr).

 

Dagegen reagiert die Verdunstung kaum auf die Ökosystemstörung und ist an diesem nassen Standort sogar etwas höher als am Fichtenstandort Tharandt.

Berechnung von Treibhausgasemissionen und Identifizierung wesentlicher Quellen

Seit 1990 reduzierten sich die Emissionen von Treibhausgasen im Freistaat Sachsen um die Hälfte. Beteiligt war hieran die wirtschaftliche Umstrukturierung in Ostdeutschland während der 1990er-Jahre, insbesondere die Schließung stark Umwelt verschmutzender Anlagen im Energie- und Industriesektor. In den letzten zwanzig Jahre sind jedoch kaum noch Minderungen erkennbar.

CO2 ist mengenmäßig das bedeutendste Treibhausgas.
Die Entwicklung der CO2-Emissionen ist stark an den Energiesektor gebunden. Hauptverursacher in Sachsen sind die Großfeuerungsanlagen, insbesondere die Stromerzeugung aus Braunkohle.

–> Mehr zu Treibhausgas-Emissionen in Sachsen

 

Die nachfolgende Abbildung zeigt die Entwicklung der Treibhausgasemissionen in Sachsen seit 1990. (Quelle: LfULG, Emissionskataster Sachsen)

Die Anteile der einzelnen Treibhausgase an den gesamten sächsischen Treibhausgasmissionen im Jahr 2022 wird im nächsten Bild gezeigt. (Quelle: LfULG, Emissionskataster Sachsen)

Nachfolgende Abbildung zeigt die Anteile der Sektoren an den gesamten sächsischen Treibhausgasemissionen im Jahr 2022. (Quelle: LfULG, Emissionskataster Sachsen)