Das CO2 und die Katze

Von Dr. Eike Roth.

Natürlich gibt es einen Klimawandel. Und er kann – muss aber durchaus nicht – schlimme Auswirkungen haben. Doch wie groß ist unser Anteil? Hier eine anschauliche Analyse, bei der das Gleichnis von einer Katze und einem Tier mit vier Beinen erstaunliche Einsichten eröffnet. 

Zwei Personen sehen ein Tier und ziehen daraus ihre Schlüsse: Person A sieht eine Katze und schließt daraus, dass das Tier vier Füße hat. Person B sieht, dass das Tier vier Füße hat und schließt daraus, dass es eine Katze ist. Es ist einfach: Der Schluss der Person A ist prinzipiell berechtigt, weil Katzen normalerweise vier Füße haben, der Schluss der Person B ist prinzipiell nicht berechtigt, weil nicht alle vierfüßigen Tiere Katzen sind. 

Person B könnte fast ein Witz sein. Aber in der Klimawissenschaft findet man an zentraler Stelle genau so einen Schluss, nur etwas besser versteckt: Die Klimawissenschaft sieht (genauer: misst), dass die CO2-Konzentration in der Atmosphäre derzeit jährlich um 2,5 ppm [1] zunimmt, und viele Klimawissenschaftler schließen daraus, dass die Hälfte der anthropogenen CO2-Freisetzungen, die es früher nicht gab und die derzeit 5 ppm/a betragen, langfristig in der Atmosphäre verbleibt (jedenfalls mengenmäßig, nicht die individuellen Moleküle) und dass die Konzentration genau deswegen steigt. Aus diesem Schluss werden dann weitreichende Konsequenzen abgeleitet, bis hin zur Forderung, die anthropogenen CO2-Freisetzungen unverzüglich vollständig einzustellen. 

Bei diesem Schluss entspricht der Konzentrationsanstieg um 2,5 ppm/a dem „Tier mit vier Füßen“ der Person B (dieses „Tier“ sehen wir) und die Behauptung, dass „50 Prozent der anthropogenen Freisetzungen verbleiben“, entspricht der Schlussfolgerung „Katze“ der Person B (also der Behauptung, dass das „Tier mit vier Füßen“ ganz bestimmte Eigenschaften hat, hier eben die Eigenschaft, dass 50 Prozent des zusätzlich freigesetzten CO2 verbleiben). Berechtigt ist dieser Schluss prinzipiell ebenso wenig wie der Schluss „Katze“ der Person B: Dort, weil es viele Tierarten mit vier Füßen gibt, hier, weil es viele Möglichkeiten gibt, wie der Anstieg der Konzentration um 2,5 ppm/a zustandekommen kann. Wir sehen zwar den Konzentrationsanstieg um 2,5 ppm/a (ein Tier mit vier Füßen), aber daraus kann man vom Grundsatz her nicht schließen, wie er zustandekommt (um welche Tierart es sich handelt).

„50 Prozent verbleiben“ ist prinzipiell unzulässig!

Eigentlich könnte ich hier schon aufhören, die Beurteilung (genauer: die Zurückweisung) des Schlusses „50 Prozent verbleiben“ ist klar. Aber noch ein paar ergänzende Erklärungen:

Ein Beispiel, wie sich beim CO2 ein „Tier mit vier Füßen“ ergeben kann, ist, wenn die natürlichen CO2-Flüsse konstant geblieben und nur die anthropogenen Freisetzungen mit 5 ppm/a hinzugekommen sind, und wenn tatsächlich halb so viel in der Atmosphäre verbleibt: Dann wächst die Konzentration eben um 2,5 ppm/a, das ist das „Tier mit vier Füßen“, das wir sehen. Und in diesem speziellen Fall stimmt die Schlussfolgerung „50 Prozent verbleiben“ auch tatsächlich, jedenfalls zahlenmäßig, das Beispiel wurde ja gerade so zusammengestellt. Aber dieses „Stimmen“ ist nur ein ganz spezielles Einzelereignis ohne generelle Gesetzmäßigkeit, wie ich gleich zeigen werde:

Dazu nehmen wir zunächst alternativ und als Beispiel an, dass die natürlichen CO2-Freisetzungen um 2,5 ppm/a zurückgegangen sind, die Konzentration aber trotzdem um 2,5 ppm/a steigt. Das letztere besagt wieder, dass ein „Tier mit vier Füßen“ da ist. Es ist aber ein deutlich anderes „Tier“: Bei diesem verbleiben nicht 50 Prozent, sondern 100 Prozent der anthropogenen Freisetzungen in der Atmosphäre (wieder nur mengenmäßig)! Die Behauptung „50 Prozent“ ist hier also eindeutig falsch. Oder, wenn die natürlichen CO2-Freisetzungen z.B. um 5 ppm/a angestiegen sind, dann sind insgesamt 10 ppm/a hinzugekommen, und wenn dabei 2,5 ppm/a verbleiben (also wieder ein „Tier mit vier Füßen“ zu sehen ist), dann sind das 25 Prozent der erhöhten Freisetzungen. Die Behauptung „50 Prozent“ stimmt wieder nicht. 

Noch ein letztes Zahlenbeispiel: Wenn die natürlichen CO2-Freisetzungen um 40 ppm/a angestiegen sind, dann sind insgesamt 45 ppm/a hinzugekommen, und wenn dann 2,5 ppm/a verbleiben, dann sind das ca. 5,5 Prozent der erhöhten Freisetzungen. Auch hier stimmt die Schlussfolgerung klar nicht. 

Allgemein: Ein „Tier mit vier Füßen“ ist bei jeder beliebigen Freisetzung möglich, es muss nur die gleichzeitige Entnahme um 2,5 ppm/a niedriger sein. Dann ist so ein „Tier mit vier Füßen“ eben da. Aber es gibt unendlich viele solche „Tierarten“, die zwar alle vier Füße haben, ansonsten aber klar unterschiedliche Eigenschaften besitzen, insbesondere ist der verbleibende Prozentsatz jedes Mal ein anderer. Daher ist die generelle Schlussfolgerung „50 Prozent verbleiben“ prinzipiell unzulässig! Was an ihrer Statt wirklich gilt, das kann man nicht mittels Konzentrationsmessungen klären, sondern nur durch zusätzliche Überlegungen. 

Erhebliche Unsicherheit über die beiden großen Einflussgrößen

Davor aber noch eine kurze Anmerkung zu den natürlichen Freisetzungen und Entnahmen: Diese können wir nicht direkt messen, sondern nur aus anderen Beobachtungen abschätzen. Der „Weltklimarat“ IPCC gibt für das vorindustrielle Gleichgewicht ca. 80 ppm/a in beide Richtungen an, mit einer großen Unsicherheit von „mehr als ±20 Prozent“. Real dürften die Freisetzung und die Entnahme daher irgendwo zwischen etwa 60 und 100 ppm/a gelegen haben. Genaueres darüber wissen wir nicht, außer dass die beiden damals, wenn tatsächlich Gleichgewicht geherrscht hat, gleich groß gewesen sein müssen. Und wie sie sich in der Zwischenzeit verändert haben, das können wir nach wie vor nicht messen, wir messen bis heute immer nur die Konzentration bzw. deren Veränderung. Wie man bei dieser erheblichen Unsicherheit über die beiden großen Einflussgrößen auf die Konzentration meint, eine quantitative Aussage über die Auswirkungen der kleinen anthropogenen Freisetzungen (heute 5 ppm/a, früher noch weniger) machen zu können, erschließt sich mir nicht.

Damit zur Frage, was denn wirklich anstatt der „50 Prozent“ gilt. Eine Überlegung hierzu beruht auf den physikalischen Gesetzmäßigkeiten für die Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre [Anzahl der Moleküle pro Sekunde]: Diese Entnahme hängt zwangsweise von der Konzentration in der Atmosphäre ab, sie ist aber völlig unabhängig davon, ob und wie viel CO2 gleichzeitig in die Atmosphäre freigesetzt wird (Achtung, das unterscheidet die „Entnahme“ von der „Netto-Entnahme“, bei der genau diese Gegenströmung mitberücksichtigt wird). Allein schon wegen dieser Unabhängigkeit ist der genannte Schluss der Klimawissenschaft „die Hälfte der anthropogenen Freisetzungen verbleibt“ logisch unzulässig und nicht zu retten.

Doch fahren wir fort im „was gilt dann?“: Weil die Entnahme im Wesentlichen über Diffusionsprozesse erfolgt, muss sie nicht nur mit der Konzentration wachsen, sondern sie muss proportional mit ihr wachsen, zumindest angenähert (wieder der Unterschied zur Netto-Entnahme: Die wächst proportional zur Konzentrationsdifferenz, die Entnahme wächst proportional zur absoluten Konzentration). Wenn die (absolute) Konzentration um 50 Prozent gestiegen ist (von ca. 280 ppm vorindustriell auf ca. 420 ppm heute), dann muss die Entnahme auch (zumindest angenähert) um 50 Prozent gestiegen sein, von ca. 80 ppm/a vorindustriell auf ca. 120 ppm/a heute. Und damit die Konzentration überhaupt wächst, muss die Freisetzung (alle Quellen zusammengenommen) notwendigerweise größer sein als die Entnahme (alle Senken zusammengenommen). Wächst die Konzentration heute um 2,5 ppm/a, dann muss dieses größer sein heute eben 2,5 ppm/a betragen. Es müssen daher die (gesamten) Freisetzungen ganz wesentlich stärker zugenommen haben als um 5 ppm/a. Es verbleiben nicht 50 Prozent der kleinen anthropogenen Freisetzungen in der Atmosphäre, sondern wenige Prozent einer viel größeren Freisetzung!

Ein ähnlicher Fall, allerdings messbar

Hierzu noch eine kleine Ergänzung: Wenn die Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre mit der Konzentration in ihr wächst, dann hat das zwei wichtige Konsequenzen: Erstens stellt sich bei konstanter Freisetzung immer ein Gleichgewicht ein, bei der Konzentration, bei der die Entnahme gleich groß ist wie die Freisetzung, und zweitens kann eine Erhöhung der Freisetzungen um 5 Prozent (die anthropogenen Freisetzungen) die Konzentration nur um maximal 5 Prozent erhöhen (im Gleichgewicht, vorher weniger). Der gemessene Anstieg der Konzentration um 50 Prozent hat daher nur durch wesentliche zusätzliche Freisetzungen eintreten können, die weit höher als die anthropogenen Freisetzungen sind – woher auch immer diese zusätzlichen Freisetzungen kommen! Das ist zwangsweise so, unabänderlich, erfordert aber noch eine Klarstellung, für alle diejenigen, die es genau nehmen (was man eigentlich immer tun sollte): Beide genannten Folgen gelten nur für offene Systeme, nicht für abgeschlossene. Infolge der enormen Größe des Speichers „tiefer Ozean“ reagiert die Atmosphäre im relevanten Zeitrahmen aber grundsätzlich wie ein offenes System. Sonst gäbe es ja auch gar keine Entnahme aus ihr. 

Eine weitere Überlegung zur Klärung der Ursache des Konzentrationsanstiegs beruht auf Messungen von 14CO2 (das sind CO2-Moleküle, bei denen das C-Atom das Atomgewicht 14 hat, anstatt wie normal 12): Dieses 14CO2 ist erstens radioaktiv (Halbwertszeit ca. 6.000 Jahre) und damit eindeutig messtechnisch von „normalem“ CO2 zu unterscheiden, verhält sich ansonsten aber praktisch vollkommen gleich. Zweitens liegt beim 14CO2 der menschliche Einfluss nicht im Bereich von wenigen Prozent der natürlichen Vorgänge (wie beim „normalen CO2“), sondern ist wesentlich größer und damit viel besser zu erkennen und zu quantifizieren. Und drittens gibt es hier auch präzise Beobachtungen über einen länger anhaltenden Rückgang der Konzentration, die es beim „normalen CO2“ nicht gibt. Damit entsprechen Aussagen über das 14CO2 gewissermaßen nicht Aussagen über ein nicht näher bekanntes „Tier mit vier Füßen“, wovon es viele und sehr unterschiedliche gibt, sondern Aussagen über eine eindeutig erkennbare Katze, deren Eigenschaften man sehr gut kennt.

14CO2 kommt in kleinen Mengen von Natur aus in der Atmosphäre vor und ist durch die Atombombenversuche der Menschen in so großen Mengen zusätzlich in die Atmosphäre freigesetzt worden, dass dadurch seine Konzentration innerhalb weniger Jahre praktisch verdoppelt wurde. An der anthropogenen Verursachung dieser Zunahme besteht kein Zweifel. Nach dem Teststoppabkommen 1963 ist das 14CO2 dann aber – und das ist wohl die wichtigste Erkenntnis vom 14CO2 – fast vollkommen wieder auf seine Ausgangskonzentration vor den Atombombentests zurückgegangen, mit einer einheitlichen Zeitkonstanten von ca. 15 Jahren. Es sind also eindeutig nicht 50 Prozent der Freisetzungen in der Atmosphäre verblieben, sondern nur ein sehr viel kleinerer Prozentsatz! Erklärung: Das anthropogene 14CO2, das zunächst nur in der Atmosphäre allein vorhanden war, hat sich sehr rasch auf alle verfügbaren Speicher verteilt. In der Atmosphäre verblieben ist nur ein sehr kleiner Prozentsatz, zweifelsfrei im einstelligen Bereich. Beim 14CO2 ist das alles eindeutig belegt, eben weil wir das 14CO2 gezielt messen können.

Der anthropogene Anteil am Klimawandel ist sehr gering

Und genau gleich wie 14CO2 muss sich auch „normales CO2“ verhalten: Wird zusätzliches in die Atmosphäre eingebracht, verteilt auch dieses sich auf alle verfügbaren Speicher, mit derselben Verteilung und gleichen zeitlichen Charakteristik wie das 14CO2! Egal, welche CO2-Sorte es ist, es kann immer nur der gleiche (kleine!) Prozentsatz in der Atmosphäre verbleiben! Und wenn dieser kleine Prozentsatz 2,5 ppm/a ausmacht, dann müssen die gesamten Freisetzungen sich um weit mehr als 5 ppm/a erhöht haben. Die anthropogenen Freisetzungen langen hierfür bei weitem nicht, der Anstieg der CO2-Konzentration muss vielmehr weit überwiegend aus stärker gewordenen natürlichen Quellen gespeist sein! 

Es gibt noch weitere Beobachtungen und Überlegungen, die übereinstimmend alle klar den Schluss der Klimawissenschaft „die Hälfte verbleibt“ zurückweisen [2]. Das „Tier mit vier Füßen“, das man sieht, ist eben nur ein unbestimmtes „Tier mit vier Füßen“ und unbekannten Eigenschaften. Es ist gerade keine Katze, deren Eigenschaften man gut kennt, und wenn es doch eine Katze ist, dann verhält die sich entscheidend anders als behauptet, siehe 14CO2. Damit bricht für sehr viele Aussagen der „etablierten Klimawissenschaft“ die Grundlage in sich zusammen. Präziser: Die Grundlage ist nicht nur einfach nicht mehr tragfähig, sondern sie ist klar widerlegt. Die betroffenen Aussagen können daher gar nicht stimmen. Damit ist das Klimaproblem in der Realität entscheidend anders, als es vielfach dargestellt wird! Ein Umdenken ist wohl unumgänglich.

Schlussbetrachtung: Natürlich gibt es einen Klimawandel, das bestreitet niemand ernsthaft. Einen solchen hat es immer schon gegeben und wird es ganz sicher auch weiterhin geben. Und dieser Klimawandel kann selbstverständlich auch schlimme Auswirkungen auf die Menschheit haben (kann, muss aber nicht, das wird unterschiedlich bewertet; ich für meine Person lebe jedenfalls eindeutig lieber im heutigen und wohl auch in einem noch etwas wärmeren Klima als in dem der Kleinen Eiszeit vor 300 Jahren). Aber menschengemacht ist dieser Klimawandel wohl auf jeden Fall nur zu einem sehr kleinen Teil! Das ist insofern wichtig, als der Klimawandel dann auch nicht vom Menschen aufgehalten werden kann (jedenfalls nicht durch Reduzieren seiner CO2-Freisetzungen). Der Mensch muss sich vielmehr an das sich ändernde Klima anpassen, so, wie er das immer schon gemacht hat. Und er sollte froh sein, dass ihm heute hierzu bessere Mittel zur Verfügung stehen als in früheren Zeiten. Billige und reichliche Energie ist eines davon, sogar ein ganz wesentliches, auch wenn der Zeitgeist das oft nicht wahrhaben will. 

[1] ppm sind parts per million, also millionstel Volumenanteile, 1 ppm sind daher 0,0001 Prozent; 1 ppm CO2 in der Atmosphäre entspricht etwa 2,1 Milliarden t Kohlenstoff in Form von CO2. 

[2] Weitergehende Informationen hierzu und auch ausführlichere Diskussionen von Pro- und Contra-Argumenten z. B. in Eike Roth „Das große Klimarätsel: Woher kommt das viele CO2?“ BoD-Verlag Norderstedt 2022, ISBN 978-3-7562-2033-5, als E-Book 978-3-7562-5347-0.

Dr. Eike Roth ist ein österreichischer Physiker. Er hat sein gesamtes Berufsleben auf dem Gebiet der Kernenergie gearbeitet und ist Autor mehrerer populärwissenschaftlicher Bücher zum Thema Umwelt und Energie.