Visualisierung der Entwicklung von CO2 in der Erdatmosphäre: Eine grafische Reise

Visualisierung der Entwicklung von CO2 in der Erdatmosphäre: Eine grafische Reise

​Als das zweithäufigste Treibhausgas in unserer Atmosphäre (nach Wasserdampf) ist Kohlendioxid (CO₂) zu einem entscheidenden Indikator für den Klimawandel geworden. Im Verlauf der 4,54 Milliarden Jahre währenden Geschichte der Erde schwankten die CO₂-Werte erheblich und trugen zu Verschiebungen der durchschnittlichen Temperaturen unseres Planeten bei.

Die Entwicklung von CO₂
Der wissenschaftliche Konsens beschreibt die Entwicklung unserer Atmosphäre derzeit in drei Stufen. Während der Entstehung der Erde enthielt unser Sonnensystem hohe Konzentrationen von Helium und Wasserstoff, die bei extrem hohen Temperaturen zirkulierten. Im Laufe der Zeit entwichen diese Moleküle ins All und eine neue Atmosphäre entstand durch vulkanische Emissionen. Später wurden bei Ausbrüchen Wasserdampf, CO₂ und Ammoniak (bestehend aus einem Stickstoff- und drei Wasserstoffatomen) freigesetzt, wodurch sich eine gasförmige Hülle über und Wasserreservoirs unter der Erde bildeten. Schließlich löste sich CO₂ langsam in den flachen Ozeanen auf und ermöglichte es Cyanobakterien, Sauerstoff produzierende Photosynthese durchzuführen.
Mit der Zeit akkumulierte sich der Sauerstoff, und die Zusammensetzung der Atmosphäre änderte sich so weit, dass die meisten Mikroorganismen, die zu dieser Zeit existierten, vor etwa 2,4 Milliarden Jahren ausstarben.

CO₂ und vergangene Klimaveränderungen
Zur Orientierung: Vor der industriellen Zeit lagen die CO₂-Werte bei etwa 280 Teilen pro Million (ppm), während wir uns heute fast 420 ppm nähern.

Der am weitesten zurückliegende Zeitraum, für den wir die CO₂-Werte geschätzt haben, liegt rund 500 Millionen Jahre zurück, im Ordovizium. Während dieser Zeit schwankte die atmosphärische CO₂-Konzentration zwischen erstaunlichen 3000 und 9000 ppm! Trotz dieser hohen Konzentration lag die durchschnittliche Temperatur nicht wesentlich höher als heute. Diejenigen, die mit dem Konzept eines überhitzten Hothouse-Erdszenarios vertraut sind, könnten sich fragen, warum es damals nicht eingetreten ist. Wesentliche Faktoren sind eine kühlere Sonne und unterschiedliche Umlaufbahnen des Planeten.

​Historische CO₂-Level Grafische Darstellung der CO₂-Level über die letzten 500 Millionen Jahre. Foster et al. – Abstieg in die Eiszeit.

CO₂-Level werden durch das Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffbindungen (Einlagerung in Sedimenten, Aufnahme durch Pflanzen) und Kohlenstoffemissionen (Zersetzung und vulkanische Aktivität) beeinflusst. Ungleichgewichte in diesem System führten zu einem Rückgang der CO₂-Level, was vor etwa 300 Millionen Jahren zu einer Eiszeit führte. Dies wurde von intensiver vulkanischer Aktivität gefolgt, die die CO₂-Konzentration auf etwa 1000 ppm verdoppelte. Anschließend sanken die CO₂-Level, bis sie während des Oligozän-Zeitalters vor 33 bis 23 Millionen Jahren die heute beobachteten Konzentrationen erreichten, als die Temperaturen immer noch 4 bis 6 Grad Celsius höher waren als heute. CO₂-Level haben die Geschichte geprägt und die vorherrschenden Klimatypen beeinflusst.

​Dies ist eine besorgniserregende Realität, da die von uns freigesetzten Treibhausgasemissionen uns möglicherweise in ähnliche Zustände zurückführen können. CO₂-Daten aus Eisbohrkernen: Zweifellos ist das Klima ein äußerst komplexes System mit zahlreichen unvollständig verstandenen Faktoren.

​Daher ist Vorsicht geboten, wenn solche Aussagen interpretiert werden. Darüber hinaus nimmt die Unsicherheit der Daten zu, je weiter wir in die Vergangenheit eintauchen.

Dennoch liegen konkrete Beweise für die letzten 800.000 Jahre vor, dank Eisbohrkernen, die detaillierte Aufzeichnungen von eingeschlossenen Luftblasen im gefrorenen Schnee bieten. CO₂-Daten aus Eisbohrkernen der letzten 800.000 Jahre: Zuverlässige CO₂-Daten aus Eisbohrkernen, die die vergangenen 800.000 Jahre umfassen. Quelle: climate.nasa.gov. Die höchsten CO₂-Level in jüngerer Geschichte: Wir verwenden diese Daten als Vergleichsgrundlage für unsere Analyse.

Sources:
https://earth.org/data_visualization/a-brief-history-of-co2/ by Owen Mulhern
By Glen Fergus – Own work; data sources are cited below, CC BY-SA 3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1240577
https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide_in_Earth%27s_atmosphere