CO₂ in der Atmosphäre und Treibhauseffekt

Kohlenstoffdioxid absorbiert einen Teil der Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung), während kurzwelligere Strahlung, d. h. der größte Teil der Sonnenstrahlung, passieren kann. Diese Eigenschaft macht Kohlenstoffdioxid zu einem so genannten Treibhausgas. Nach Wasserdampf ist Kohlenstoffdioxid entsprechend seinem Mengenanteil das wirksamste der Treibhausgase, wenngleich die spezifischen Wirksamkeiten von Methan und Ozon höher sind. Alle Treibhausgase zusammen erhöhen die mittlere Temperatur auf der Erdoberfläche von ca. −18 °C auf +15 °C (natürlicher Treibhauseffekt). Kohlenstoffdioxid hat einen Anteil von ca. 9 bis 26 % an diesem Gesamteffekt und ist somit in hohem Maß für das lebensfreundliche Klima der Erde mitverantwortlich.

Der CO₂-Anteil in der Erdatmosphäre war im Verlauf der Erdgeschichte beträchtlichen Schwankungen unterworfen, die verschiedene biologische, chemische und physikalische Ursachen haben. So lag er im Karbon vor ca. 300 Mio. Jahren wahrscheinlich bei mindestens 1400 ppm. Seit wenigstens 650.000 Jahren lag der Anteil jedoch immer unterhalb von 280 ppm. Die CO₂-Konzentration in den letzten 10.000 Jahren blieb relativ konstant bei 280 ppm. Die Bilanz des Kohlenstoffdioxidkreislaufes war somit in dieser Zeit weitgehend ausgeglichen. Mit Beginn der Industrialisierung im 19. Jahrhundert stieg der CO₂-Anteil in der Atmosphäre auf bislang 380 ppm (2005) [1] und steigt z. Zt. weiter um durchschnittlich 1,5 bis 2 ppm pro Jahr.

Dieser Anstieg wird durch die anthropogenen, d. h. vom Menschen verursachten, CO₂-Emissionen von jährlich ca. 32 Gt bzw. ca. 8,7 Gt^[4] bewirkt, von denen etwa die Hälfte in der Atmosphäre verbleibt. Dies macht zwar nur einen kleinen Anteil des überwiegend aus natürlichen Quellen stammenden Kohlenstoffdioxids von jährlich etwa 550 Gt CO₂ bzw. 150 Gt Kohlenstoff aus^[5], bewirkt jedoch einen Nettozufluss, da die Bilanz des natürlichen CO₂-Kreislauf durch das Bevölkerungswachstum bestenfalls Null beträgt, wahrscheinlich aber die Kohlenstoffdioxidaufnahmefähigkeit der Erdvegetation durch erweiterte landwirtschaftliche Nutzung eher abnimmt. Die anthropogenen CO₂-Emissionen werden somit nur zum Teil von den natürlichen Kohlenstoffdioxidsenken kompensiert. Kohlenstoff

Von der überwiegenden Mehrheit der Wissenschaftler wird die Meinung vertreten, dass eine vom Menschen verursachte Zunahme der Treibhausgase in der Atmosphäre zum anthropogenen Treibhauseffekt beiträgt, der zur globalen Erwärmung führt. Einen wesentlichen Beitrag zur Erwärmung leistet dasjenige CO₂, das durch die Verbrennung der fossilen Energieträger Erdöl, Erdgas und Kohle freigesetzt wird, während die Verbrennung von Biomasse und daraus gewonnenen Kraftstoffen in der Bilanz nur CO₂-Mengen freisetzt, die vorher photosynthetisch gebunden worden waren. Die Folgen der globalen Erwärmung sollen durch Klimaschutz und technischem Klimaschutz gemindert werden.