Klimawandel verringert den Beitrag von Lachgas zum Treibhauseffekt

Pressemitteilung des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie vom 30. Juni 2016:

Klimawandel verringert den Beitrag von Lachgas zum Treibhauseffekt

Distickstoffmonoxid (N2O), auch als Lachgas bekannt, ist das drittwichtigste anthropogene Treibhausgas und die bedeutendste, derzeit emittierte ozonabbauende Substanz. Die vom Menschen verursachten N2O-Emissionen betragen heutzutage etwa ein Drittel des weltweit emittierten N2O und stammen vor allem aus dem zunehmenden Einsatz von Dünger. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M) und des Forschungszentrums Jülich identifizieren in einer aktuellen Studie einen atmosphärischen Mechanismus, der den Beitrag von N2O zur globalen Erwärmung bei steigenden globalen Temperaturen verringert. Mit ihrer Studie heben die Autoren eine Klima-N2O-Kopplung hervor, die bisher ignoriert wurde.

N2O wird in der oberen Atmosphäre (Stratosphäre) hauptsächlich durch Fotolyse abgebaut. Durch die Klimaerwärmung wird mehr N2O von seinen Quellen an der Erdoberfläche (Böden und Ozeane) zu den Senken in der Stratosphäre transportiert. Grund hierfür ist eine Beschleunigung der großskaligen atmosphärischen Zirkulation (” Brewer-Dobson”-Zirkulation), die den Austausch zwischen der unteren und der oberen Atmosphäre antreibt. In idealisierten Klimasimulationen mit dem Atmosphärenmodell des MPI-M Erdsystemmodells (ECHAM) zeigen die Autoren, dass die beschleunigte Zirkulation zu vermehrtem Abbau von N2O führt, was eine reduzierte mittlere Lebensdauer in der Atmosphäre zur Folge hat. Eine Verringerung der Lebensdauer von N2O wirkt sich in vielerlei Hinsicht aus. So wird die atmosphärische Lebensdauer von Substanzen üblicherweise als konstant angenommen, z. B. für die Umrechnung von Emissionen in Konzentrationen, wie bei der Szenarienerstellung des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Konstante Lebensdauern werden bisher insbesondere auch für die Berechnung des Treibhauspotenzials (global warming potential) von Treibhausgasen vorausgesetzt. In ihrer Studie zeigen die Autoren, wie eine abnehmende Lebensdauer zu einer Verringerung des Treibhauspotenzials von N2O führt.

Die Studie von Kracher et al. untersucht explizit die Auswirkungen einer Änderung der atmosphärischen Zirkulation auf die Lebensdauer und das Treibhauspotenzial von N2O, wobei Änderungen der Stratosphärenchemie nicht mit eingehen. Durch diese Herangehensweise gelangen die Autoren zu Ergebnissen, die einen direkten Zusammenhang mit der globalen Erwärmung aufweisen und die nicht auf ein bestimmtes Szenario eingeschränkt sind. Bei Berücksichtigung der komplexen chemischen Zusammenhänge in der Atmosphäre können Vorhersagen über die Veränderungen der Lebensdauer und des Treibhauspotentials für festgelegte Szenarien zur chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre weiter verdichtet werden.

Das Treibhauspotenzial ist ein häufig verwendetes Maß, um Emissionen verschiedener Treibhausgase hinsichtlich ihrer Relevanz für die globale Erwärmung zu vergleichen. Eine Verringerung des N2O Treibhauspotenzials in einem zukünftigen, wärmeren Klima hat demnach eine Abnahme des relativen Beitrags von N2O Emissionen zum Klimawandel zur Folge. Aufgrund seiner hohen Strahlungseffizienz und der nach wie vor langen Lebensdauer wird N2O weiterhin eine wichtige Rolle für Emissionsminderungsstrategien spielen. Mit abnehmender Lebensdauer von N2O verringert sich allerdings die Effizienz derartiger Minderungsstrategien zur Abschwächung des Klimawandels. Die Autoren belegen somit mit ihrer Studie die Wichtigkeit einer unter Klimawandel beschleunigten Zirkulation für die globale Erwärmung durch eine Verringerung der Lebensdauer von N2O.

Veröffentlichung:
Kracher, D., Reick, C. H., Manzini, E., Schultz, M. G., & Stein, O. Climate change reduces warming potential of nitrous oxide by an enhanced Brewer-Dobson circulation. Geophysical Research Letters, Opens external link in current windowdoi: 10.1002/2016GL068390.