CO2-Gehalt der Atmosphäre im Jahre 1890
Ich interessiere mich nicht sonderlich für Behauptungen, die den Klimawandel infrage stellen. Daher wäre mir die Behauptung glatt entgangen, der CO2-Gehalt der Atmosphäre sei seit 1890 gar nicht angestiegen, wenn mich nicht neulich jemand darauf angesprochen hätte.
Hier ist der Facebook-Post, auf den sich unzählige Leute berufen. Dort wird auf einen Eintrag zum Stichwort “Kohlensäure” in der Ausgabe von Meyers Konversationslexikon vom Jahr 1890 Bezug genommen.
Da viele Leute diese Behauptung verbreitet haben, haben sich auch Faktenchecker damit auseinandergesetzt, beispielsweise correctiv.org oder mimikama.at. Die Faktenchecker weisen – zu Recht – darauf hin, dass die Messung des Anteils eines Spurengases in der Erdatmosphäre im Jahr 1890 noch nicht exakt gewesen sein konnte. Sie verweisen auch auf die zahlreichen und umfassenden modernen Messungen der letzten Jahrzehnte hin, die den Anstieg des CO2-Gehalts der Atmosphäre belastbar dokumentieren.
Seltsamerweise weisen die Faktenchecker nicht auf die augenfälligste Schwäche des Lexikoneintrags von 1890 hin. Dort wird nur gesagt, CO2 “[…] findet sich zu etwa 0.04 Prozent [in der] Atmosphäre […]”. Allein schon wegen einer solchen Aussage sollte man diesen Wert mit Vorsicht behandeln. Prozent wovon? Sind damit Massen-Prozent, Volumenprozent oder der Anteil von CO2-Molekülen an den Teilchen in der Atmosphäre gemeint?
Wenn so ein fundamentaler Umstand nicht explizit dazugeschrieben ist, kann man mit dem genannten Wert erst einmal gar nichts anfangen. Stefan Taubitz, der Autor des Facebook-Posts, schreibt dazu: “Recherche bedeutet Mühe, wird aber immer wieder belohnt“. Das ist zwar im Prinzip zutreffend. Aber alle recherchierten Informationen sollten auch verifiziert werden. Insbesondere dann, wenn man sie interpretiert und daraus weitreichende Schlüsse zieht.
ppm, Massen-Prozent oder Volumen-Prozent?
Der CO2-Gehalt der Atmosphäre wird aktuell mit etwas über 400 ppm angegeben. Das ist eine ziemlich saubere und unmissverständliche Angabe: Von einer Million Teilchen (zumeist Molekülen) in dem Gasgemisch, das unsere Atmosphäre darstellt, sind etwa 400 CO2-Moleküle, also 0.04%.
Meinten die Autoren von Meyers Konversationslexikon von 1890 dasselbe? Das halte ich für ziemlich unwahrscheinlich, wenn man den allgemeinen Wissensstand der damaligen Zeit berücksichtigt. Viel wahrscheinlicher ist, dass im Konversationslexikon Massen-Prozent gemeint sind.
Will man allerdings Massen-Prozent in ppm umrechnen, muss man die Masse der Moleküle des Kohlendioxids und der anderen Bestandteile der Luft berücksichtigen. Kohlenstoff hat die Atommasse 12, Stickstoff 14, Sauerstoff 16 und Argon 40. Der Durchschnittswert der Massen der Luftteilchen (zweiatomige Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle plus Argon-Atome) ist ziemlich genau 29; Kohlendioxid liegt mit der Masse 44 um einen Faktor 1.5 darüber.
Nehmen wir jetzt mal an, der Messwert von 0.04% im Jahr 1890 sei exakt bestimmt und man hätte damit Massen-Prozent gemeint. Um von diesem Wert auf den Anteil der CO2-Moleküle an den Teilchen der Luft zu kommen, muss man 0.04% durch besagten Faktor 1.5 dividieren. Das ergibt 0.0267% bzw. 267 ppm. Nebenbei bemerkt entspricht dies ziemlich genau dem Wert von weniger als 300 ppm, den die moderne Wissenschaft für den CO2-Gehalt im späten 19. Jahrhundert auf Basis von Messungen und Berechnungen ermittelt hat.
Wir sehen also: keineswegs widerlegt Meyers Konversationslexikon von 1890 den aktuellen Stand der Atmosphärenforschung. Es ist sogar umgekehrt – die dort gemachte Aussage unterstreicht den erheblichen Anstieg vom CO2-Gehalt. Man sollte zwar einer so alten Quelle nicht übermäßig viel Bedeutung beimessen, das sage ich fairerweise dazu. Aber als Beleg für die Schlussfolgerungen, zu denen der Autor des Facebook-Artikels und alle diejenigen kommen, die ihn zitieren – dafür taugt Meyers Konversationslexikon von 1890 nicht. Mal ganz abgesehen davon, dass ein Eintrag in einem alten Lexikon ohnehin nicht mal eben so die Ergebnisse von Jahrzehnten wissenschaftlicher Forschung und Messungen vom Tisch wischen würde, ebensowenig wie ein Facebook-Post.
Es gibt einen “aktuellen” Vergleich, der ist aber schon 15 Mio Jahre alt. Der Meeresspiegel lag 30 m höher! (Link)
Das wußte man schon 2009, wenn die “facebooker 2019” nicht nur Rosinen picken würden.
Meyers Konversationslexikon von 1890 als Referenz zu nehmen für den damaligen Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre ist um vieles schlimmer als die heutige Wikipedia als Referenz zu nehmen und dabei wird genau das, die Wikipedia als Referenz zu nehmen häufig kritisiert, sogar von Wikipedianern, denn die Wikipedia bemüht sich ja gerade, gültige Referenzen etwa zu Forschungsartikeln zu unterhalten.
Erstaunlich, über was man alles diskutieren und sich austauschen kann.
Ich vermute eher, dass damals, wenn nicht explizit angegeben, Volumen- statt Massenprozent gemeint sind. Was aber an der Unzuverlässigkeit der Quelle natürlich nichts ändert. Hier ein weiterer alter Lexikonwert:
Der Artikel “Atmosphäre” im selben Lexikon bringt Aufschluss, was gemeint ist: Da gibt es eine Tabelle der Zusammensetzung, und da sind für “Kohlensäure” 0,03 “Volumprozente” und 0,05 “Gewichtsprozente” angegeben.
Ich vermute in der Facebook-Kopie eher Masseprozent. Seinerzeit wurde der CO2-Gehalt gravimetrisch bestimmt: eine definierte Menge Luft wurde durch ein Rohr geleitet, das mit einer basischen Chemikalie (etwa fein gemahlenes NaOH) gefüllt war, aus der Gewichtsdifferenz erhält man dann direkt die Massenprozent. Alternativ kann man auch eine alkalische Lösung nehmen (z.B. Natronlauge), das funktioniert beides sehr gut und gibt auch recht genaue Resultate. Dieses Verfahren wurde noch bis in die 1970er Jahre in der Elementaranalyse verwendet.
Um auf Volumenprozent zu kommen, muss man dann umrechnen, d.h. sich über das Ergebnis Gedanken machen. Wenn man schon so weit ist, ist es natürlich naheliegend, auch die korrekte Einheit anzugeben.
Der letzte Schrei der Technik war damals Luftverflüssigung nach Linde.
Wenige Jahre nach 1890 wurden dann auch die Edelgase entdeckt, angefangen mit Argon.
Was auch gegen Teilchenzahl-Prozent spricht: damals war noch nicht entschieden, ob es Atome und Moleküle wirklich gibt.
Namhafte Physiker, darunter Ernst Mach, waren da skeptisch.
In den nuller Jahren des 20. Jahrhunderts hat sich das geklärt.
Ja und in meinem Brockhaus Konversationslexikon von 1902 steht ca. 0,6gr/m³ enstpricht ziemlich genau 328ppm CO2
beste Grüße
Mal angenommen Deutschland sei “CO²-neutral”. Um wieviel Prozent würde sich der CO²-Anteil der Atmospäre dadurch verringern?
Das ist eine ganz andere Frage, die mit dem Thema des Artikels nichts zu tun hat.
Ich nehme an, Google wird Ihnen bei der Suche nach dieser Information dienlich sein. Hinweis: Seien Sie vorsichtig mit Quellen, die “CO²” schreiben. Man kann davon ausgehen, dass die nicht wirklich wissen, wovon sie reden.
“Mal angenommen Deutschland sei “CO²-neutral”. Um wieviel Prozent würde sich der CO²-Anteil der Atmospäre dadurch verringern?”
Gar nicht.
Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre würde etwas weniger stark ansteigen, wenn eine Quelle wegfällt. CO2 reichert sich in der Atmosphäre an.
Auch damals (im 19. Jhd.) gab es schon Bücher und die Suchmaschine “Google” bietet die Möglichkeit in einigen von ihnen nach Wörtern zu suchen : (Link)
Die aktuelle Schadstoff- und Klimaentwicklung in Europa der letzten 40 Jahre (Link)
Zunahme CO2 +20% , N2O + 10% , CH4 +15% , es geht aufwärts bis ? und dann
Soso….
Correctiv hat also “recht”, leistet sich aber gleichzeitig einen Riesenbock. Und der Rest des Kommentars sind Vermutungen und Annahmen von “Wahrscheinlichkeiten”. Wie aussagekräftig die Co2-Messungen im 19. Jahrhundert waren, weiß Herr Khan einfach nicht. Aber er hat eine sehr starke Meinung darüber!
Das ist genau das “Geschwurbel”, das üblicherweise “Klimaleugnern” unterstellt wird!
Correctiv.org hat recht mit seinem Hinweis auf die damalige Genauigkeit der Messungen, hätte aber bemerken müssen, dass eine Angabe des “prozentualen Anteils” ohne nähere Angabe darüber, welcher Anteil gemeint ist, keine Aussagekraft hat. Darauf habe ich hingewiesen. Was werfen Sie mir vor?
Ihre Vorwürfe sind nicht nachvollziehbar. Jede meiner Angaben im Artikel ist begründet. Zahlenwerte werden genannt.
Um die “Aussagekraft der CO2-Messungen” im 19. Jahrhundert geht es hier gar nicht. Auch nicht um den Kohlendioxidanteil in der Atmosphäre zur damaligen Zeit, denn der ist heute mit hoher Genauigkeit messbar. Die Aussagekraft der damaligen Messungen ist also gar nicht relevant. Wer einen Lexikoneintrag von 1890 zu Unrecht schon als Beweis für die unzutreffende Behauptung sieht, dass der wissenschaftlich gesicherte Anstieg des Kohlendioxidgehalts der Atmosphäre gar nicht stattfindet, der sollte etwas genauer hinschauen.
Herr Khan, bitte erklären Sie, wie Sie genau auf den Durchschnitt von 29 kommen:
Will man allerdings Massen-Prozent in ppm umrechnen, muss man die Masse der Moleküle des Kohlendioxids und der anderen Bestandteile der Luft berücksichtigen. Kohlenstoff hat die Atommasse 12, Stickstoff 14, Sauerstoff 16 und Argon 40. Der Durchschnittswert der Massen der Luftteilchen (zweiatomige Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle plus Argon-Atome) ist ziemlich genau 29; Kohlendioxid liegt mit der Masse 44 um einen Faktor 1.5 darüber.
Denn (44+32+28+40):4 = 36 und nicht 29
Sie müssen schon die jeweiligen Anteile von O2, N2 und Ar berücksichtigen.
Mittelwert der Molekularmasse der Hauptbestandteile von Luft: 0.21*32+0.78*28+0.01*40= ca. 29
Wenn sie 3 Murmeln mit 10 Gramm Masse, 12 mit 15 Gramm und 30 mit 20 Gramm Masse haben und die durchschnittliche Masse wissen wollen, dann rechnen Sie ja hoffentlich auch nicht (10+15+20)/3=15 Gramm, oder? Die richtige Rechnung ist (3*10+12*15+30*20)/45=18 Gramm.
Ob es sich bei der Angabe um Massen- oder Volumenprozente handelt ist in der Tat unklar. Letztlich müsste man herausfinden, welch Quelle sie damals 1890 benutzt haben.
Volumenprozente sind jedenfalls auch möglich, denn damals gab es nur lokale Messungen des CO2 Gehaltes in der bodennahen Luft und keine Messungen, die representativ für die gesamte Atmosphäre wären.
Das Problem den CO2 Gehalt der gesamten Atmosphäre zu bestimmen, wurde erst in den 1950er Jahren gelöst.
Der CO2 Gehalt der Atmosphäre ist nämlich nur in der freien Atmosphäre oberhalb von etwa 1500 Metern Höhe einigermaßen repräsentativ. Unterhalb davon, in der planetaren Grenzschicht ist der CO2 Gehalt sehr unterschiedlich, je nachdem ob Quellen oder Senken in der Nähe sind und wie gut die Atmosphäre gerade durchmischt ist.
Nur in Abwesenheit von Quellen und Senken sind Messungen in Bodennähe überhaupt ähnlich wie in der oberen Atmosphäre, z.B. über Eisschilden.
Bodennahe Messungen in der Nähe von Vegetation oder menschlich Quellen von CO2 werden dagegen unterschiedliche lokale Werte liefern.
Bei ausgedehnten Wäldern in der Wachstumsphase kann der lokale CO2 Gehalt der Atmosphäre deutlich weniger als das globale Mittel betragen, da die Pflanzen der Luft das CO2 entziehen.
Andererseits wird außerhalb der Wachstumsphase organische Materie wieder zersetzt und gibt CO2 an die Luft ab, wodurch der lokale CO2 Gehalt ansteigt. Zusätzlich gibt der Menschen durch die Verbrennung von Holz und Kohle ebenfalls CO2 an die Luft ab, besonders im Winter.
Am stärksten ist der Einfluss der Quellen und Senken, wenn der Luftaustausch mit der oberen Atmosphäre nur gering ist. Gerade bei Inversionswetterlagen wie sie vorwiegend im Winter auftreten, sammelt sich das CO2 aus den menschlichen wie natürlichen Quellen in der Luft nahe dem Boden an und es können lokal CO2 Konzentrationen erreicht werden, die deutlich über dem mittleren CO2 Gehalt der Atmosphäre liegen.
Die Messungen des CO2 Gehalts der Luft, die im 19. Jahrhundert gemacht wurden stammen aus der Nähe von Vegetation oder menschlichen Siedlungen. Sie schwanken daher stark und liegen oftmals deutlich über dem globalen Mittel, wenn sie zu einer Zeit gemessen wurden, in der die lokale CO2 Emissionen hoch und der Luftaustausch mit der oberen Atmosphäre schlecht war.
Sie sind daher nicht repräsentativ für die gesamte Atmosphäre.
Dann erklären Sie UNS doch einmal, lieber Herr Khan, wie ganz OHNE ,,menschengemachtes” Co2 der Anstieg von 0,029% auf 0,038% kommt? Denn : jetzt 0,04 % ,davon 4 % ,,menschengemacht”= 0,04×4= 0,16 : 100 = 0,0016, bedeutet 0,04-0,0016 = 0,0384 % ????
Lieber Herr Mitdenker, bevor ich Ihnen etwas erkläre, müssen Sie mir noch Ihren Kommentar erklären.
1.) Wie (und warum) sollte ich erklären können, woher der CO2-Anstieg auf den aktuellen Wert ohne menschengemachten Beitrag kommt?
2.) Woher stammt Ihre Annahme, nur 4% des aktuellen CO2-Anteils der Atmosphäre sei menschengemacht?
Lieber Herr “Mitdenker”, jetzt ist mir klar geworden, worauf sich Ihr sicherlich ironisch gemeinter Kommentar bezieht. Die Leser meines Blogs sind doch gewiss naturwissenschaftlich ausreichend bewandert, um solche Fehlleistungen erkennen zu können.
Also erstens ist der menschengemachte Beitrag zum aktuellen CO2-Ausstoß etwa 5%, nicht 4%. Aber ob nun 5 oder 4 – das ist nicht der springende Punkt. Wesentlich ist, dass dies eben der Anteil am aktuellen Ausstoß ist. Der Anteil am CO2-Gehalt der Atmosphäre ist ein ganz anderer Wert, der eben nicht nur 5 (oder 4) Prozent des CO2-Gehalts beträgt – warum sollte er?
Ich denke, Sie wissen das selbst ganz genau und haben sich nur einen Scherz erlaubt, aber ich gehe mal darauf ein.
Jährlich wird auf natürlichem Wege viel CO2 freigesetzt (und auch andere klimarelevante Gase). Die natürliche CO2-Produktion geschieht durch biologische Prozesse, aber auch auf anderem Wege. Beispielsweise stoßen Vulkane CO2 aus. Es gibt natürliche CO2-Senken. Im Mittel entspricht die CO2-Aufnahme der Abgabe, aber nicht genau, gewisse Schwankungen sind normal.
Nun kommt seit der Industrialisierung der Ausstoß menschengemachten Kohlendioxids hinzu. Der liegt aktuell bei knapp 5% des gesamten CO2-Ausstoßes, was allein schon eine gewaltige Menge ist und Besorgnis auslösen sollte. Diesem erheblichen zusätzlichen Ausstoß steht jedoch keine entsprechende Aufnahme gegenüber. Die Aufnahme kann sogar abnehmen, beispielsweise durch Waldrodungen oder Auswirkungen des Klimawandels. Das heißt, der CO2-Anteil der Atmosphäre muss ansteigen, und zwar so lange und immer weiter, wie das Ungleichgewicht zwischen CO2-Ausstoß und -Aufnahme besteht.
Man kann sich das so vorstellen wie ein Bankkonto. Angenommen, Sie haben ein jährliches Nettoeinkommen von 30000 Euro und Ausgaben in gleicher Höhe. Dann gleichen die Einkünfte die Ausgaben aus. Sie machen keine Miesen, häufen aber auch keine Ersparnisse an.
Steigen nun aber die Einkünfte um 5% an, also auf 31500 Euro pro Jahr, aber Ihre Ausgaben bleiben gleich, dann werden Sie einen Anstieg Ihres Kontostands beobachten. Nach einem Jahr um 1500 Euro, nach zwei Jahren um 3000 usw. Der Anstieg hängt also nicht nur vom Überschuß ab, sondern auch von der Zeitdauer, während der dieser Überschuß besteht. Dies ist in der von Ihnen sicher scherzhaft zitierten Berechnung nicht berücksichtigt. Sie wissen genau, eine solche Schein-Berechnung kann nichts zur Sache beitragen.
Ich denke, wir beziehen uns hier beide auf öffentliche Aussagen eines Politikers, der dieselbe Rechnung angestellt hat wie Sie. Es ist mir aber nicht bekannt, ob dieser Politiker das so scherzhaft gemeint hat wie Sie. Allerdings kann ich mir nicht vorstellen, dass jemand mit einer Ausbildung und Berufserfahrung in der Betriebswirtschaft einen so elementaren Fehler macht. Es kann sich also nur um einen Scherz gehandelt haben.
Eine Schein-Berechnung wie “4 Äpfel + 5 Birnen = 9 Apfelsinen, denn 4+5=9” würde niemand für bare Münze nehmen. Gleiches gilt für die “Berechnung”, die Sie in Ihrem Kommentar wiedergeben. Ich denke, da sind wir uns alle einig. Frohe Weihnachten.
Nur weil ich es aktuell vor Augen hatte:
“Die Kohlensäure, CO2, ist dagegen in der Luft in sehr konstanter Menge anzutreffen, im Mittel findet man 0.03 Volumprozente oder 3 Volum in 10000 Volum Luft Auf hohen Bergen wie bei Ballonfahrten hat man bis zu 4 km hinauf kaum eine Änderung des CO2 Gehaltes der Luft gefunden, Waldluft enthält nach Ehermayer die gleiche Menge, wie die Luft im Freien. Dagegen enthält die Luft hei Nacht etwas mehr CO2 als hei Tag; über Wasser etwas weniger als auf dem Lande. Die Bodenluft ist reich an CO2. Die Luft im Innern der Städte enthält 3.3 — 4.3 COs (in 10000 Volum Luft) gegen 2.9 in der Umgebung. Die Luft über dem Meere auf der nördlichen Hemisphäre enthält im Mittel 2.82, auf der südlichen 2.72 ( M ü n t z -A u b i n). Nach S c h 1 ö s i n g ist der Ozean der Regulator des CO2 Gehaltes der Luft, er giebt CO2 ab bei Temperaturzunahme und umgekehrt. Die südlichen Ozeane sind kühler, darum weniger CO2. Die Quellen des CO2 Gehaltes der Luft sind namentlich die Vulkane, Mineralquellen usw. und die grossen Städte und Fabrikanlagen. Boussingault berechnete schon 1844 dass die Stadt Paris täglich fast 3 Millionen Kubikmeter COs erzeugt. Die Zunahme von COs in der Nacht rührt vielleicht her von dem Austritte der wärmeren kohlensäurereichen Bodenluft.”
Lehrbuch der Meteorologie von Julius von Hann; 1906
In Ausgabe 4 von 1885 auf Seite 13 sieht man verschiedene Messbereiche und es wird immer in Volumenprozent gemessen. Schwankungen von 250ppm zwischen Tälern und Höhen und Messungen in der Arktis von Durchschnittlich 553ppm. In einem Ort wurde bei Trockenheit, Regen und Schnee unterschieden. Mit respektive 330, 460 und 560 ppm. An der Oase Dachel hat man 470-490ppm gemessen.
“Der Kohlensäuregehalt der Luft ist sehr gering und an einem und demselben Ort einem dauernden Wechsel unterworfen, der von der Temperatur, dem Luftdruck, dem Wind und Regen abhängig ist. Die Menge der atmosphärischen Kohlensäure schwankt in 10,000 Teilen dem Volumen nach zwischen 3,7 und 6,2 Volumteilen, wofür freilich auch noch andre Zahlen angegeben werden, indem Muntz und Aubin dafür in Paris die Werte 2,88 und 4,22 Volumteile fanden. Dabei zeigten sich die Maxima bei bedecktem Himmel und ruhigem Wetter, während die Minima bei reiner und bewegter Luft beobachtet wurden. Im allgemeinen ist die Luft im Sommer reicher an Kohlensäure als im Winter, in der Nacht reicher als am Tage. Mit der Erhebung vom Boden nimmt der Sauerstoffgehalt ab, der Kohlensäuregehalt zu, und diese Zunahme ist vielleicht aus einer vollständigen Oxydation der der Luft beigemengten organischen Stoffe zu erklären. Auf dem Meer ist die Luft an Kohlensäure ärmer als auf dem Land wegen des Absorptionsvermögens der See in Bezug auf Kohlensäure, und man hat daher in Küstengegenden den Kohlensäuregehalt der Luft bei Seewind ab-, bei Landwind zunehmen sehen. Ebenso ist derselbe in der Nähe des Meers im Durchschnitt kleiner als in weiterer Entfernung. In Rostock wurde er z. B. als 0,029 Volumprozent gefunden, während er sich in Göttingen und Dahme resp. als 0,032 und 0,033 Volumprozent ergab. Wüstenluft aus der Oase Dachel hat 0,047-0,049 Volumprozent Kohlensäure, also soviel, wie die Luft auch bei uns besitzt, indem ihr Kohlensäuregehalt in Thälern und auf hohen Bergen bei uns zwischen 0,025 und 0,050 Volumprozent schwankt. Polarluft scheint reich an Kohlensäure zu sein, nach den Bestimmungen von Moß beträgt sie im Mittel 0,0553 Volumprozent. Anhaltender Regen vermindert den Kohlensäuregehalt der A., nach kurzem Regen scheint er etwas zu steigen. So ergab sich nach den Beobachtungen von Truchot in Clermont der mittlere Kohlensäuregehalt an Tagen ohne Niederschlag 0,033, an Tagen mit Niederschlag 0,046 und an Tagen, an denen der Boden mit Schnee bedeckt war, 0,056 Volumprozent.”
https://www.retrobibliothek.de/retrobib/seite.html?id=101252&textview=true
In der Erstausgabe von 1844 maß man am Bodensee 415ppm. Und auch wenn die Messmethoden nicht so genau waren wie heute, sondern einen Fehlermargin von 10% haben so sind die Werte trotzdem teilweise viel höher als heute.
Allein diese Aussage lässt es angeraten erscheinen, die Ausführungen aus dem 19. Jahrhundert mit großer Vorsicht aufzunehmen.
Ich empfehle die Lektüre des Wikipedia-Artikels zum Thema Keeling-Kurve —> siehe hier
Dort wird auch erläutert, wieso die Messungen des CO2-Gehalts der Atmosphäre bis weit ins 20. Jahrhundert hinein mit systematischen Fehlern behaftet waren, die keine Aussagen auf den mittleren CO2-Gehalt der Atmosphäre zulassen.