klima

Wenn der Mond sich vor die Sonne schiebt, wird bei Tage Nacht.
Wenn der Sturm dann kommt und die Blätter reisst,
dann suchst Du Dir ein Dach.
Wenn der Blitz den Himmel teilt, darauf der Donner kracht,
weisst Du endlich was es heisst, wenn die Natur erwacht.
Wenn der Baum dann knickt und das Wasser steigt,
wird der Bach zum grossen Fluss; und die Weide wird zum See,
wo das Vieh ertrinken muss;
und wenn dann noch der Damm bricht und die Flut kommt angerollt;
steigst Du noch schnell auf’s Dach rauf; nein, das hast Du nicht gewollt.
Du hast nur Dein nacktes Leben; und Du merkst, das ist nicht viel;
und am Ende bringst Du wieder Gott in’s Spiel.
Wie in Sodom und Gomarra, wie in Babel und bei Noah;
am Ende bringst Du Gott in’s Spiel.

Wenn aus den Wäldern Wüsten werden, an den Polen schmilzt das Eis;
die Fische aus dem Wasser springen; alle Pflanzen strahlend weiss;
dann die Strassen Blasen werfen, fällt Dir das Atmen schwer;
Du weisst nicht, was Du tun sollst; Dein Gewehr hilft Dir nicht mehr.
Wenn die Erde bebt und die Kruste reisst; Die Häuser stürzen ein;
Wenn Du demutierst, und die Ratte wächst; Sie bleibt nicht länger klein;
Deine Kinder nur noch Krüppel sind; dann ist es schon zu spät;
den Ast, auf dem Du sitzt; den hast Du selber abgesägt.
Du hast nur Dein nacktes Leben; jetzt merkst Du, das ist nicht viel;
und am Ende bringst Du wieder Gott in’s Spiel;
Wie in Sodom und Gomarrha, wie in Babel und bei Noah;
Am Ende bringst Du Gott in’s Spiel.
(© Acapulco Gold "Zeitlos")

Gefahr aus dem 3-Wege-Kat: "Entgiftete" Autos schädigen die Pflanzenwelt

Ammoniak statt Saurer Regen
Gefahr für die menschliche Gesundheit geht von den gemessenen Mengen dennoch nicht aus, da sich das Gas schnell verdünnt. Gefährlicher ist da schon der "Düngeeffekt" von Ammoniak: "Die Düngung ist so hoch, dass sie nur von wenigen Moos- und Flechtenarten toleriert wird", betont Frahm. "Die anderen halten das gar nicht aus." Auch Blütenpflanzen, die Stickstoff anders als Moose und Flechten nicht aus der Luft aufnehmen, sind gefährdet: Ammoniak verbindet sich nämlich mit den Stickoxiden in der Luft zu Ammoniumnitrat - das ist der Dünger, den man in jedem Gartencenter kaufen kann. Mit dem Regen gelangt der Dünger dann in den Boden. Folge: Seltene Arten sterben aus und werden durch Stickstoffanzeiger wie Brennessel oder Brombeere ersetzt. "Anders als beim Sauren Regen sterben wegen des Ammoniaks keine Bäume", sagt Frahm. Er fürchtet jedoch die schleichenden Veränderungen: "Das langfristige Resultat ist eine zunehmende Verarmung der Natur - wir leben bald in einer Güllewüste."

"Entgiftete" Autos schädigen die Pflanzenwelt

© Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung	Grönland bald ohne Eis? Bremerhaven, 23.10.2005: Ein Anstieg des Meeresspiegels ist eine der wichtigsten Konsequenzen aus einer erhöhten Konzentration an Treibhausgasen in unserer Atmosphäre und der daraus resultierenden globalen Klima- erwärmung.	Diese theoretische Möglichkeit, wie es in Zukunft um das Klima , die Eisverteilung und die Höhe des Meeresspiegels auf der Erde bestellt ist, macht deutlich, wie wichtig zuverlässige Daten über das gesamte Eisvorkommen auf unserem Planeten sind. Der Anfang Oktober beim Start verloren gegangene Satellit CryoSat sollte der Wissenschaft ebensolche Daten liefern, um genauere Aussagen über die klimatische Zukunft unseres Planeten treffen zu können. Die Prognosen der Glaziologen um Dr. Huybrechts machen eines besonders klar: Ein Neustart von CryoSat ist für alle Menschen wichtiger den je. Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der fünfzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Autor: Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung
Ein völliges Abschmelzen des grönländischen Inlandeises und der Eiskappe der Antarktis würde den Meeresspiegel um etwa 70 Meter ansteigen lassen. Bereits heute ist aufgrund der globalen Erwärmung ein zunehmendes Abschmelzen der Gletscher auf Grönland zu erkennen. Dank eines erhöhten Schneefalls in der Antarktis ist ein bedrohlicher Anstieg des Meeresspiegels bisher ausgeblieben. In einem jetzt im Wissenschaftsmagazin Science (Science, 21.Oktober 2005) veröffentlichten Beitrag zeigen Wissenschaftler anhand von Modellrechnungen, dass ein theoretischer Anstieg der globalen Temperatur von nur 3 °C ausreichen würde, das Grönlandeis rapide abschmelzen zu lassen. "Bleibt es bei dem derzeitigen Ausstoß von Treibhausgasen in unsere Atmosphäre, könnte bereits im Jahre 2050 dieser Prozess unwiderruflich in Gang gesetzt werden", so Dr. Philippe Huybrechts, einer der Autoren des Artikels und Glaziologe am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven. Der Schneefall in der Antarktis würde nach dem 21. Jahrhundert demnach dann nicht mehr ausreichen, den Beitrag Grönlands zum Anstieg des Meeresspiegels zu kompensieren.

Gletscher

Die Gletscher der Erde sind aus klimatologischer Sicht von großer Bedeutung. Während die Veränderung von Gebirgsgletschern hervorragende passive Kilimaanzeiger sind, beeinflussen die polaren Eiskappen und Eisschelfe zusätzlich aktiv das globale Klima sowie den Spiegel der Weltmeere. Durch ihre große Dynamik können Gletscher auch direkte Naturgefahren darstellen.

Klimaforschung per Linienflug

Seit 1994 fliegen Messfühler an Bord von fünf europäischen Airbus-Linienflugzeugen mit und zeichnen den Ozon- und Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre auf – mit überraschenden Ergebnissen. Um diese besser zu verstehen und die künftige Klimaentwicklung verlässlicher vorhersagen zu können, messen neu entwickelte Sensoren nun zusätzlich die Werte von Stickoxiden und Kohlenmonoxid.

Auf rund 2.500 Flügen pro Jahr reisen die MOZAIC-Messgeräte mit fünf europäischen Linienmaschinen rund um die Welt.

Klimaerwärmung am Südpol

Nur wenige Tage nach dem Auseinanderbrechen von 720 Mrd. Tonnen Eis des Larsen-B-Eisschelfs auf der Antarktischen Halbinsel ist in der Westantarktis ein Grossteil des Thwaites-Gletschers als ganzes Stück abgerissen. Damit entstand eine «schwimmende Insel» von der Grösse Mallorcas.
Dieses Ereignis aus dem März 2002 wird von Experten als alarmierend angesehen, da Modellrechnungen den nächsten Abriss des Gletschers erst in 10-20 Jahren hatten erwarten lassen.

Auf der antarktischen Halbinsel wurden in diesem Jahr ungewöhnlich hohe Temperaturen gemessen, Niederschlag fiel als Regen statt als Schnee und es wurde das geringste Packeis- aufkommen seit langer Zeit beobachtet. Die Temperatur auf der Antarktischen Halbinsel ist in den letzten 50 Jahren um 2,5 ⁰C gestiegen.

^{Quelle: UFZ-Magazin Juni 2002}

Um die Verhältnisse im nördlichen Polarwirbel genauer zu untersuchen, machten sich die Jülicher Forscher im Winter 1999/2000 nach Kiruna in Nordschweden auf, wo sie mit zahlreichen Forscherteams aus aller Welt – mehr als 400 Wissenschaftler und Techniker waren beteiligt – die bisher größte Messkampagne über der Arktis unternahmen. Im Gepäck der Jülicher: Messgeräte für den Einsatz auf einem Stratosphärenballon. Diese Apparaturen erfassen Chlor- und Bromverbindungen sowie Wasserdampf. Auch ein Luftprobensammler zur Messung langlebiger Spurengase war an Bord – er gehörte einem Team der Universität Frankfurt,
mit dem die Jülicher Forscher eng zusammen- arbeiten. Der erste Start allerdings, geplant für den 19. Januar 2000, ging schief: Der mit 100.000 Kubikmeter Wasserstoff gefüllte Ballon bekam ein Loch und musste leider unten bleiben.
Doch schon eine Woche später ist, kurz vor Sonnenuntergang, der zweite Versuch erfolgreich Und der brachte höchst interessante Ergebnisse: "Erstmals konnten wir über der Arktis in bestimmten Schichten eine Dehydrierung nachweisen. Das heißt, dort gab es weniger Wasser als erwartet. Das wiederum beweist indirekt, dass sich zuvor in etwa 20 Kilometer Höhe Eiswolken gebildet hatten.

Methanverteilung in etwa 19 km Höhe
Blau: der Polarwirbel. Vom Wirbelrand lösen sich Filamente, die sich mit den Luftmassen aus den mittleren Breiten vermischen. So gelangen ozonarme Luftmassen auch über dicht bewohnte Gebiete in Europa und Nordamerika.

"Forschen in Jülich" Umweltforschung

Wie entsteht ein Ozonloch? Welchen Einfluss haben Pflanzen auf das Klima?

Von der Stratosphäre, dem oberen "Stockwerk" der Atmosphäre, bis in die Erde untersuchen die Wissenschaftler, wie sich die komplexen Wechselwirkungen zwischen Boden, Pflanze und Atmosphäre sowie der immer stärkere Einfluss des Menschen auf die Umwelt auswirken. Die Forscher wollen Prognosen liefern, wann ein neu entwickeltes Treibgas in der Atmosphäre wieder abgebaut ist oder wie sich ein Schadstoff in Boden und Grundwasser ausbreitet. Dazu benötigen sie eine große Anzahl von Messdaten, die sie nicht nur im Labor, sondern vor allem im Freiland gewinnen - und zwar an den unterschiedlichsten Orten.

Ihre Expeditionen führten zum Beispiel nach Schweden, wo die Jülicher Stratosphärenforscher an der bislang größten internationalen Messkampagne zur Untersuchung des Ozonabbaus teilnahmen. Die Paläoklimatologen reisten in das Tibetische Hochplateau und fahndeten nach dem Klima von vor 15 Millionen Jahren. Mit dem Forschungsschiff waren die Atmosphärenforscher auf dem Atlantik unterwegs auf der Suche nach kleinsten Teilchen, die für die Selbstreinigungskraft unserer Atmosphäre verantwortlich sind. Einige Messgeräte aus dem Forschungszentrum sind nahezu ständig auf Weltreise: Sie fliegen auf Linienflugzeugen mit und messen unter anderem den Ozon- und Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre.

Ozon schützt die Lebewesen auf der Erde vor zu starker UV-Strahlung von der Sonne.
Gehen wir einmal von der Mischung aus, die im Sommer einen großen Teil der UV-Strahlung absorbiert (Bild 16): Sauerstoffmoleküle werden durch UV-Strahlung in Atome gespalten. Ozon bildet sich ständig in exothermer Reaktion aus Sauerstoffmolekülen und freien Sauerstoffatomen. Bei Bestrahlung zerfällt Ozon wieder in diese Bausteine, bildet sich daraus wieder neu (usw.). Auf diese Weise wird in der Stratosphäre die UV-Strahlung langsam in Wärme umgewandelt. Daher steigt die Temperatur in der Stratosphäre wieder an. Soll ein Stoff den Ozongürtel schädigen, muß er zunächst einmal das Ozonmolekül durch Übernahme des dritten labilen O-Atoms spalten. Außerdem muß die Rückbildung des Ozons durch Abfangen der freien Sauerstoffatome verhindert werden. Das ist bereits das Schema, wie Chloratome zum Ozonloch beitragen. Die Chloratome bilden bei Reaktion mit Ozon Chloroxomoleküle, die die Neubildung von Ozon durch Abfangen von freien Sauerstoffatomen unterbinden. Wirksam sind übrigens auch die aus der Troposphäre stammenden Stickoxide ("NOx"). Das Stickstoffmonooxid NO wirkt dabei wie Chlormonooxid ClO, indem es die Neubildung von Ozon durch Abfangen von freien O-Atomen verhindert

Gegen die Ozonzerstörung wirkt jedoch die UV-Strahlung der Sonne, durch die Ozon ständig neu gebildet und die Ozonschicht ständig "repariert" wird.
(Auch Stickoxide können wie es auch in Bodennähe der Fall ist, unter bestimmten Bedingungen die Ozonschicht aufbauen helfen: Stickstoffdioxid überträgt dann ein Sauerstoffatom auf ein Sauerstoffmolekül.)
Es gibt also mehrere Möglichkeiten zum Aufbau und zum Abbau von Ozon. Letztere werden aber nicht voll genutzt. Der Hauptgrund für den geringen Ozonabbau im Sommer ist nämlich, daß die aktiven Chloratome, Chloroxomoleküle und Stickoxide durch andere Reaktionen unter Bildung von Verbindungen wie Chlorwasserstoff HCl, Chlornitrat ClONO2 und Salpetersäure HNO3 inaktiviert werden. (Daran sind noch Methan CH4, Wasserdampf und Schwefelsäure H2SO4 beteiligt.) Diese Verbindungen sind gegen UV-Strahlung stabil, setzten also keine Chloratome oder Stickoxide frei und bauen Ozon deshalb nicht mehr ab. Sie sammeln sich den ganzen Sommer über in den 15-16 km hoch gelegenen polaren Stratosphärenwolken ("PSC"), die vor allem aus Salpetersäure- und Schwefelsäure-Eis bestehen. (Diese kann man in Skandinavien bei Sonnenuntergang sehr gut sehen. Wegen ihres Schimmers nennt man sie Perlmuttwolken; siehe Bild.)
Die gesamte sommerliche Ausdünnungsrate beträgt deshalb "nur" etwa 5 % und hängt von der regionalen Konzentration an FCKW sowie Stickoxiden ab.

Schwerer Wasserstoff in der Stratosphäre
Vor dem Hintergrund, dass die Energieversorgung künftig möglicherweise von fossilen Brennstoffen auf molekularen Wasserstoff umgestellt werden könnte, ist das Interesse am globalen Wasserstoffkreislauf in letzter Zeit stark gestiegen. Vor allem geht es darum, den momentanen Zustand der Atmosphäre mit vielfältigen Methoden zu charakterisieren, um später mögliche anthropogene Änderungen, die durch die Umstellung der Energieversorgung auftreten könnten, messtechnisch verfolgen und quantifizieren zu können. Neu entwickelte Messmethoden erlauben seit kurzem, die Isotopenzusammensetzung von H2, d.h. den Gehalt des schweren Wasserstoffisotops Deuterium, an kleinen Luftproben hochpräzise zu bestimmen. Bei den ersten Untersuchungen der Wasserstoffisotopenzusammensetzung von H2 in der Stratosphäre haben deutsche und amerikanische Forschungsgruppen jetzt eine überraschende Entdeckung gemacht: Obwohl sich die Konzentration von H2 in der Stratosphäre nicht ändert, nimmt der Deuteriumgehalt extrem stark zu. Dies bedeutet, dass H2 in gleichem Maße produziert und zerstört wird, und sich dabei das Deuterium im H2 anreichert. Die gemessenen Isotopenanreicherungen in der Stratosphäre gehören zu den größten, die in der Erdatmosphäre je gemessen wurden. Rechnungen zeigen, dass diese Anreicherungen bei der Oxidation von Methan zu Wasserstoff erzeugt werden - der genaue Mechanismus ist jedoch noch nicht verstanden. Da die Methanoxidation eine der Hauptquellen von H2 in der Atmosphäre ist, erlauben diese Resultate nun die Aufstellung von Isotopenbilanzen, die neue Einblicke in den globalen Kreislauf von H2 ermöglichen.

Quelle: [Article] Atmospheric Chemistry & Physics. 3:2015-2023, 2003 Nov 19.
Autoren: Rockmann T. Rhee TS. Engel A.

Polare Stratosphärische Wolken über Kiruna/Nordschweden

Atmosphäre und Klima

Die Atmosphäre spielt für die Umweltbedingungen auf der Erde eine zentrale Rolle. Sie bestimmt das Klima, schützt uns vor schädlichen UV-Strahlen und gewährleistet den Kreislauf des Wassers. Aber wie tief greifend ist überhaupt das Wissen darüber, welche Mechanismen und Prozesse für Atmosphäre und Klima wichtig sind? Mit dem Programm „Atmosphäre und Klima“ arbeiten die Helmholtz-Wissenschaftler daran, dieses Wissen auszubauen.

Durch Emissionen verschiedenster Art beeinflussen die Menschen massiv Atmosphäre und Klima: Die chemische Zusammensetzung der Lufthülle hat sich im Laufe des letzten Jahrhunderts erheblich verändert. Die Helmholtz-Forscher fragen nach den Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre und den angrenzenden Bereichen wie der Biosphäre. Darüber hinaus erkunden sie die Beschaffenheit von Wasserkreisläufen und erforschen, wie sich die Versorgung mit Wasser verbessern ließe. Denn in vielen Ländern der Welt haben Menschen darunter zu leiden, dass es durch klimatische Veränderungen in ihren Regionen immer weniger Wasser gibt.

Die Helmholtz-Wissenschaftler wollen durch ihre Arbeit dazu beitragen, globale und regionale Klimaänderungen besser vorhersagen zu können. Dazu sind auch große internationale Experimente geplant. Neuartige Satellitendaten, geliefert zum Beispiel von ENVISAT, steuern wichtige Informationen zu verschiedenen dieser Projekte bei.

Dr. Birgit Gruner
Helmholtz-Geschäftsstelle

Autor: O. Möhler, K.D. Beheng IMK

Bildungsmechanismen und Erscheinungsformen der Wolken hängen seht stark von der Temperatur und damit von der Höhe ab. Das Schema zeigt einen Höhenschnitt durch die Atmosphäre, in der die Temperatur mit der Höhe abnimmt.
Auslöser für die Wolkenbildung sind in der Regel aufsteigende Luftmassen, die sich auf Grund des mit der Höhe abnehmenden Luftdrucks ausdehnen und dabei stark abkühlen. Da kalte Luft weniger Wasserdampf speichern kann, nimmt die relative Luftfeuchtigkeit zu. Entscheidend für die Wolken- und Niederschlagsbildung sind dabei die Werte der Eissättigung (vertikale Linie) und der Wassersättigung, deren Differenz mit abnehmender Temperatur zunimmt. Bis zu einer Temperatur von -35 ⁰ C
entstehen Mischwolken aus unterkühlten Wassertröpfchen und Eispartikeln, bei tieferen Temperaturen reine Eiswolken, so genannte "Cirren"

Was sind Aerosole?

Aerosole wie beispielsweise Russpartikel oder Pollen sind per Definition jene flüssigen oder festen Teilchen in unserer Luft, die wenige millionstel bis mehrere tausendstel Millimeter gross sind. Veranschaulicht heisst das, dass sie rund 100 bis 1000 mal kleiner sind als ein menschliches Haar "dick" ist. Trotz ihrer "Winzigkeit" sind Aerosole von grosser Bedeutung für unsere Gesundheit und unser Klima.

Der Begriff Aerosol meint eigentlich das Aerosolteilchen und die es umgebende Luft. Wissenschaftlich ausgedrückt lautet die Definition: "Dispersion von flüssigen oder festen Teilchen (= Partikel) in einem Gas, üblicherweise in Luft." Ein mittelgrosses Aerosolpartikel misst zirka 100 Nanometer respektive 0,0001 Millimeter. Es ist also rund 2000 mal kleiner als das Satzzeichen Punkt in einer gängigen Tageszeitung (s. auch "Anschauliche Grössenvergleiche").
Die Forschung an diesen vielfältigen Mini-Partikeln mit grosser Bedeutung für unser Klima und unsere Gesundheit ist voll im Gange. Sie hat beispielsweise auch schon Auswirkungen auf die Schweizer Gesetzgebung gezeigt: Der Anfang 1998 eingeführte PM10-Grenzwert in der Luftreinhalteverodnung basiert auf den Resultaten der Aerosolforschung.
Unsere Luft, ein Molekül-/Partikelgemisch.

Unsere Luft

Unsere Atmungsluft besteht hauptsächlich aus gasförmigen Molekülen (s. Glossar), und zwar zu 78 Prozent aus Stickstoff (N2), zu 21 Prozent aus Sauerstoff (O2) und zu 1 Prozent aus anderen Gasen. Die Zahlen beziehen sich auf "trockene" Luft, die es so im Freien nicht gibt. Unsere Umgebungsluft enthält zusätzlich 1 bis 5 Prozent Wasserdampf. Alle diese verschiedenen Moleküle sind weniger als ein Nanometer klein, das heisst weniger als ein millionstel Millimeter (1000 Nanometer = 1 Mikrometer; 1000 Mikrometer = 1 Millimeter).

Aerosolpartikel sind im Gegensatz zu den Gasmolekülen feste oder flüssige Teilchen, und ihre Grösse reicht von einem Nanometer bis zu mehreren Mikrometern.

Noch grösser sind Wolkentröpfchen und Eiskristalle, also die eigentlichen Bestandteile einer Wolke. Sie messen 10 bis 100 Mikrometer. Mit einer Grösse von mehreren Millimetern sind die Regentropfen und Schneeflocken richtige "Brummer" unter den Teilchen in unserer Luft, weshalb sie ja auch zu Boden fallen.

Aerosolpartikel kommen an verschiedenen Standorten übrigens verschieden häufig vor: In der Stadt misst man typischerweise 100'000 Partikel pro Kubikzentimeter Luft, auf dem Land 10'000 Partikel und in der mittleren und oberen Troposphäre (Luftschicht bis 10 Kilometer Höhe), in der sich auch das Jungfraujoch befindet, deren 1000.

Auswirkung auf das Klima
Aerosole haben einen Einfluss auf unser Klima. Indem sie einerseits Sonnenlicht zurück in den Weltraum streuen und andererseits dazu beitragen, dass sich Wolken bilden, wirken sie tendenziell abkühlend auf unsere Erde. Wie gross diese beiden Effekte sind, darüber herrscht noch Unklarheit.

Damit genauere Aussagen über die Klimarelevanz von Aerosolen möglich sind, ist weitere Forschungsarbeit nötig. Diese ist von grosser Bedeutung, denn die abkühlende Wirkung des direkten und indirekten Aerosol-Effekts steht im Gegensatz zum bekannten Treibhausgas-Effekt, der für eine Erwärmung der Erdatmosphäre sorgt. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse führen in der Folge beispielsweise zu präziseren Klimamodellen.

Auswirkung auf unsere Gesundheit
Aerosole sind gleichfalls wichtig für unsere Gesundheit. Weil sie so klein sind, können sie die Atemweg-Filtersysteme des Menschen ungehindert passieren. Über die Bronchien dringen sie je nach Grösse bis in die so genannten Lungenbläschen respektive Alveolen (s. Glossar) der Lunge ein und gelangen von da teilweise auch in den Blutkreislauf. Diese Fähigkeit der Aerosole wird in der Medizin bereits genutzt: In Atem-Inhalationssprays kommen Wirkstoff-Partikel zum Beispiel zur Anwendung. Wenn die Teilchen aber krebserregende Substanzen auf sich tragen, dann ist das entsprechend gefährlich für unseren Körper. Dies ist beispielsweise beim Rauchen der Fall oder beim Einatmen von (Dieselmotor-)Abgasen.

Feinstäube - eine ernste Gefahr für die Gesundheit

Die menschlichen Sinne sind auf diese Gefahr nicht eingestellt. Man kann sie nicht riechen, man kann sie nicht schmecken und mit bloßem Auge sind Feinstäube auch nicht zu sehen. Feinstäube - das sind winzige Partikel, die nicht einmal ein Zehntel des Durchmessers eines Haares erreichen. Ihre Wirkung ist dennoch groß. Die Partikel dringen über die Lunge in den Organismus vor und können neben Atemwegserkrankungen auch Erkrankungen des Herz-Kreislaufsystems verursachen. Die Weltgesundheitsorganisation WHO rechnet damit, dass bereits 10 Mikrogramm Feinstaub pro Kubikmeter Luft eine Verkürzung der Lebens- erwartung der gesamten Bevölkerung um ein halbes Jahr bewirken.

Foto: UFZ Leipzig-Halle

"Feinstäube sind inzwischen zu einer der größten Gesundheitsgefahren in Stadtgebieten geworden", so Dr. Martin Lanzendorf vom Umweltforschungszen- trum Leipzig-Halle (UFZ) über die Bedeutung der Untersuchungen. Einer aktuellen Studie der EU-Kommission zufolge sollen 65 000 Todesfälle pro Jahr in Deutschland auf Herz- und Kreislaufer- krankungen zurückzu- führen sein, die durch Luftverschmutzungen ausgelöst oder zumindest gefördert würden.

© Max-Planck-Institut für Chemie
© Max-Planck-Institut für Chemie

Der CARIBIC-Forschungscontainer, ein anderthalb Tonnen schweres, fliegendes Messlabor im Frachtraum des Lufthansa-Airbusses, untersucht zahlreiche Spurengase in der Reiseflughöhe.

Mit dem CARIBIC-Container werden alle Treibhausgase, Wasserdampf, Ozon, Stickoxide, Quecksilber, Kohlenmonoxid und zahlreiche weitere Gase in der Atmosphäre erfasst. Darüber hinaus wird fundierte Information über die Häufigkeit und Eigenschaften von Aerosolen erhalten. Aerosolpartikel spielen eine wichtige, wenn auch komplexe Rolle bei der Wolkenbildung und beeinflussen auch den Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Weiterhin werden detaillierte Erkenntnisse über die Phänomene der Biomasseverbrennung, über die Emissionen der Ozeane und tropischen Wälder sowie über den Luftmassenaustausch zwischen Stratosphäre und Troposphäre erwartet.

Presseinformation PRI 14/2004
13. 12. 2004

Ein innovatives Klimaprojekt hebt ab

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie messen Spurengase mit einem Lufthansa-Passagierflugzeug

Ein Lufthansa Airbus A340-600 wird ab Mitte Dezember 2004 auf Langstrecken- und Intercontinentalflügen als Messplattform für die internationale Atmosphärenforschung dienen. Unter Federführung des Mainzer Max-Planck-Instituts für Chemie werden Wissenschaftler aus fünf europäischen Ländern über viele Jahre die Zusammensetzung der Erdatmosphäre sowie die dortigen chemischen Prozesse und Transportvorgänge untersuchen können.

Der erste Messflug des CARIBIC-Projekts (Civil Aircraft for the Regular Investigation of the Atmosphere Based on an Instrumented Container) führt vom Flughafen Frankfurt nach Buenos Aires, wo zurzeit die 10. Weltklimakonferenz stattfindet. Während des 14-stündigen Fluges über den Atlantik nach Südamerika werden wertvolle Daten gesammelt. Von dem Forschungsvorhaben dürften die Flugpassagiere kaum etwas bemerken. Unterhalb des Flugzeugsbauchs ist ein Lufteinlasssystem mit Mess-Sonden montiert (Abb. 1), das die Luftproben einsammelt und sie zu den empfindlichen Instrumenten in einem Messcontainer leitet, der im vorderen Laderaum des Airbusses untergebracht wird. Die Instrumente dieses fliegenden Laborcontainers (Abb. 2) arbeiten während des ganzen Fluges unabhängig und vollautomatisch. Hier werden die Proben – Spurengase und Aerosolpartikel – an Ort und Stelle genau analysiert. Die eingeströmte Probenluft wird zusätzlich über das Einlasssystem gesammelt und später in den beteiligten Forschungsinstituten untersucht.

Klimaänderungen haben komplexe Ursachen globalen Maßstabs. Mit diesem einzigartigen Projekt verfügen nun die Max-Planck-Wissenschaftler und ihre Kollegen über ein äußerst leistungsfähiges System, um weltweite Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre detailliert verfolgen zu können. „Wir erwarten auch, dass die Ergebnisse von CARIBIC dazu beitragen, Satellitenbeobachtungen deutlich verlässlicher zu machen, indem die Messergebnisse beider Methoden verglichen werden“, meint Dr. Brenninkmeijer.

Das CARIBIC-Projekt ist eine Kooperation des Max-Planck-Instituts für Chemie mit dem Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, dem Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Forschungszentrums Karlsruhe, dem Institut für Physik der Atmosphäre am Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt und dem Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg, in enger Zusammenarbeit mit der Lufthansa und Lufthansa Technik. Es wird unterstützt durch die Lufthansa, das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, Projekt AFO-2000) und die Europäische Kommission. Insgesamt sind 10 Institutionen aus fünf Ländern der Europäischen Union an diesem innovativen Projekt beteiligt.

Dr. Carl A.M. Brenninkmeijer Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz

N° 3-2002: 26 Februar 2002

Weltgrößte Schaltstelle für Klimaüberwachung

Europas Paradestück der Umweltbeobachtung heißt Envisat. Der größte, aufwändigste und leistungsstärkste Erdbeobachtungssatellit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ist – vollständig ausgerüstet – 25 Meter hoch, zehn Meter breit und über acht Tonnen schwer. Sein Start mit einer Ariane 5 ist in der Nacht vom 28. Februar zum 1. März geplant. Europas fliegendes Klimalabor ist den Umweltveränderungen auf der Spur. Er soll mindestens fünf Jahre lang Daten über die globale Erwärmung, den Abbau von Ozon und den Klimawandel liefern. Sie sind als Grundlage politischer Entscheidungen dringend notwendig und überfällig.

Bislang hatte nur eine Handvoll Menschen das Glück, die Erde aus dem Weltraum zu sehen und zu erkennen, wie winzig und zerbrechlich sie ist. „Ich hoffe“, sagte Alexei Leonow, der erste Kosmonaut, der aus seinem Raumschiff ausstieg, „dass alle Menschen dies verstehen und unseren blauen Planeten schützen: Als das Heim, in dem sie geboren sind, als die Heimat, in welcher sie leben, und als die Heimstatt, wo ihre Kinder und Enkelkinder nach ihnen leben werden.“

Dieses Ziel hat sich Envisat zu eigen gemacht. Er ist mit den besten Augen ausgestattet. Seine zehn Instrumente bieten alles, was sich Wissenschaftler im Einsatz des von Umweltgefahren bedrängten Heimatplaneten wünschen. Die einzigartige fliegende Umweltstation schließt zugleich nahtlos an die erfolgreichen europäischen Geofernerkundungssatelliten ERS 1 (1991) und ERS 2 (1995) an. Klimaschutz ist eine Herausforderung für die gesamte Gesellschaft. Deshalb hat die ESA auch nicht gekleckert, sondern geklotzt: Die Gesamtkosten des Envisat-Programms liegen bei 2,3 Mrd. Euro, verteilt über 15 Jahre. Darin eingeschlossen sind Entwicklung und Bau der Geräte sowie des Satelliten, der Start mit der Trägerrakete Ariane 5 sowie die Kosten des Satellitenbetriebes während fuenf Jahre. Jeder Bürger der 15 ESA-Mitgliedsländer investiert hiermit 7 Euro in die Umwelt. Oder anders ausgedrückt: Envisat kostet jedem europäischen Bürger etwa eine Tasse Kaffee pro Jahr. Im Gegenzug erhält er mindestens fünf Jahre lang exakte Daten über die Umweltveränderungen: Über die globale Erwärmung, den Abbau von Ozon und den Klimawandel. Sie sind als Grundlage politischer Entscheidungen dringend notwendig und überfällig. Denn die Gashülle der Erde ist nicht an politische Grenzen gebunden. Die Atmosphäre ist global, ihre Zirkulation planetar. Entwarnung kann es daher weder in Europa noch anderswo geben.

Eine kranke Erdatmosphäre

Die Symptome sind eindeutig: Die Erdatmosphäre ist krank. Wie krank, darüber streiten die Gelehrten. Die Umweltbedrohung erscheint in flüchtiger Gestalt. Es sind Gase, die aus Schornsteinen der Haushalte und der Industrie strömen, die bei der Verbrennung von Holz, Kohle, Öl und Gas sowie der Brandrodung entstehen, von Autos oder Flugzeugen ausgestoßen werden, Rindermägen entweichen, aus Spraydosen, Verschäumungsstoffen, Lösungs-, Kühl- und Reinigungsmitteln an die Luft gelangen. Hierunter befinden sich Kohlenmonoxid und -dioxid, Methan, Ozon, Stickoxide sowie Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW), aber auch Wasserdampf. Zwar sind es nur winzige Mengen der insgesamt etwa 0,04 % umfassenden Spurengase, doch sie könnten Ausgangspunkt globaler Klimaänderungen werden. Denn wie so oft kommt es auf die Dosis an.

Envisat
Copyright 2000 - 2005 © European Space Agency

Seit mehreren Jahrzehnten ist eine stete Zunahme klimawirksamer Spurengase in der Atmosphäre zu verzeichnen. Das Fatale daran ist: Die Prozesse vollziehen sich schleichend. Alle der Atmosphäre zugeführten Stoffe kommen irgendwann und irgendwo einmal zum Tragen. Aber wann, wo, mit welcher Intensität und mit welchen Folgen das geschieht, ist aufgrund der Kompliziertheit und Komplexität von Klimaprozessen schwer verständlich. Und aufgrund der Rückkopplungen auch kaum vorhersehbar. Weil eben alles mit allem zusammenhängt.

"Als ich die Atmosphäre zu untersuchen begann, konzentrierte ich mich ausschließlich auf vier chemische Reaktionen, die damals als entscheidend galten", berichtet Paul Crutzen (67), dem 1995 der Chemie-Nobelpreis für seine Untersuchungen über die Ursache des Ozonlochs verliehen wurde. "Heute aber müssen wir in unseren chemischen Modellen mit Hunderten von Reaktionen arbeiten, wenn wir etwas verstehen wollen."

Es lässt sich nicht einmal in allen Fällen zweifelsfrei sagen, ob bestimmte Stoffe neutral oder schädlich sind. Das beste Beispiel sind die FCKW. Sie haben eine bemerkenswerte Karriere und Metamorphose hinter sich. Vor 70 Jahren entdeckt, galten sie lange als absolut harmlos, neutral und in hohem Maße umweltfreundlich, denn sie sind nicht giftig, nicht ätzend, nicht brennbar sowie farb- und geruchlos. Entsprechend breit gefächert waren ihre Anwendungsmöglichkeiten – als Treibmittel in Spraydosen, als Kühlmittel in Kühlschränken und Klimaanlagen, als Aufschäumungsmittel bei der Kunststoffherstellung, als Sterilisationsmittel für medizinische Geräte, als Lösungs- und Reinigungsmittel für Textilien und Leder oder als Mittel zum Säubern von Leiterplatten in der Mikroelektronik.

Aus umweltfreundlichen FCKW wurden geschasste Ozonkiller. Dass sie die Ozonschicht zerstören und für das berüchtigte Ozonloch über der Antarktis verantwortlich sind, ist mittlerweile Allgemeinwissen. Täter und Opfer können also zeitlich und örtlich weit auseinander liegen. Das Beispiel macht aber auch klar, wie sehr eine ganzheitliche Betrachtungsweise des Systems Erdatmosphäre zum Verständnis von Klimaprozessen notwendig ist.

Die Wissenschaft reagiert auf ihre Art: So hat sich der Schulterschluss zwischen Theoretikern, die Modelle zur Atmosphärenchemie entwickeln, sowie Praktikern, die Messungen durchführen und Messgeräte entwickeln, als außerordentlich nützlich erwiesen. Eine derartige erkenntnisbereichernde Symbiose praktizieren auch die beiden Klima-Koryphäen, der Holländer Paul Crutzen, langjähriger Direktor des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz sowie der Brite John Burrows (47), der sich am Institut für Umweltphysik und Fernerkundung der Universität Bremen auf die Chemie der Erdatmosphäre spezialisiert hat. Beide verbindet eine langjährige freundschaftliche Partnerschaft. John Burrows hat als Leiter einer internationalen Wissenschaftlergruppe die Ozonmessgeräte GOME und SCIAMACHY für die Satelliten ERS sowie Envisat Mitte der 1980er Jahre vorgeschlagen und diese Projekte betreut. Burrows über Crutzen: "Er war ein wichtiger Unterstützer des ESA-Umweltsatellitenprojektes Envisat. Er ist aber vorrangig ein Modellierer, ich dagegen eher ein Experimentator. So haben wir uns stets gut ergänzt."

Ozon - das lebensnotwendige Gift

Eines der wichtigsten Treibhausgase ist das Ozon. Ein Gas mit einem Januskopf. Wir treffen es von der Erdoberfläche bis in eine Höhe von etwa 110 km an. Nahezu 10 % befinden sich in der Troposphäre, 90 % in der Stratosphäre, der Anteil in der Mesosphäre ist unbedeutend. Die maximale Ozondichte liegt in der Stratosphäre zwischen 18 bis 30 km am Äquator sowie zwischen 12 bis 25 km in den höheren Breiten.

Das stratosphärische Ozon ermöglichte vor Milliarden Jahren die Bildung von Leben auf diesem Planeten. Es schützt uns auch heute vor der schädlichen UV-Strahlung der Sonne. Wir könnten also nicht überleben, gäbe es kein Ozon in der Stratosphäre. Auch in der oberen Troposphäre trägt das Ozon noch etwas zum UV-Filterschutz bei. Am Boden jedoch ist Ozon ein Gesundheitsrisiko. Starke Sonneneinstrahlung auf bodennahe Ozonfelder machen uns das Leben schwer: sie erzeugen den Smog.

Hohe Ozon-Konzentrationen in der unteren Troposphäre sind also Gift für die Menschen sowie Tier- und Pflanzenwelt. "Andererseits brauchen wir das Ozon in der Troposphäre," erläutert Paul Crutzen mit erhobener Stimme, "denn es ist verantwortlich für die Bildung von Hydroxylradikalen (OH). Sie sorgen dafür, dass fast alle Stoffe, die in die Atmosphäre gelangen, auch wieder oxidiert und so aus der Atmosphäre entfernt werden. Die Hydroxylradikale stellen demzufolge im Verbund mit der UV-Strahlung der Sonne das ‘Universalwaschmittel‘ der Atmosphäre dar."

Löcher im Schutzschild

Häufig wird das Problem der globalen Klimaerwärmung mit dem Ozonloch verwechselt. Es gibt zwar eine Verbindung, denn Ozon trägt zum Treibhaus-Effekt bei und es gibt auch Wechselbeziehungen. Dennoch sind es zwei vollkommen separate Themen. 1985 haben britische Forscher das berüchtigte Ozonloch über der Antarktis entdeckt. Es tritt alljährlich im Frühling auf der Südhalbkugel auf, das entspricht unserem Herbst. Dass die dramatischen Ozonverluste in der Stratosphäre auf Chlor-Radikale vornehmlich aus den FCKW-Stoffen zurückzuführen sind und der ganze Prozess von Eispartikeln abhängt, wurde erst Jahre später klar. Einen entscheidenden Anteil an der Klärung dieses Rätsels hat das Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie geleistet.

Wissentlich seit 1985, unwissentlich seit Beginn der 70er Jahre, läuft alljährlich das gleiche Procedere über dem Südpol ab: Im antarktischen Frühjahr kommt es in der Stratosphäre zu einem Zusammenbruch der Ozonschicht. Dramatisch war die Entwicklung. Von Jahr zu Jahr wurde das Ozonloch flächenmäßig größer. Es liegt nunmehr bei etwa 25 Mill. km2. Gleichzeitig nahm die Dauer zu. Die rapide Ozonverdünnung setzt jetzt bereits Ende September ein und dauert bis Dezember. Auch in der Nordhemisphäre sind zunehmend derartige Erscheinungen anzutreffen. Allerdings, so Crutzen, "hängt das mit bestimmten meteorologischen Erscheinungen zusammen" und die Intensitäten sind höchst unterschiedlich. Das Ozonloch über der Nordpolarregion im Frühjahr befindet sich ebenfalls in der Stratosphäre, in etwa 12 bis 22 km Höhe. Auch dieses geht eindeutig auf die FCKWs zurück, ist also anthropogenen Ursprungs.

Selbst in mittleren Breiten, wie beispielsweise über Berlin, sind im März bereits ab 20 km Höhe so genannte Polare Stratosphärenwolken (PSC) registriert worden. Das ist ein aggressives Gemisch aus Eis- und Wasserteilchen, Schwefel- und Salpetersäure, in denen Chlorverbindungen in ozonzerstörende Chlorradikale verwandelt werden. Das Ergebnis: ein ozonverdünntes Areal, das oft mit Ozon"loch" umschrieben wird.

Das eigentlich Bedrohliche an der zunehmenden Ozon-Ausdünnung und Durchlöcherung der Atmosphäre ist die Schädigung des Abschirmeffektes. Denn die Ozonschicht wirkt als überdimensionale Sonnenbrille. Auf diese Weise hält sie den überwiegenden Teil der für Lebewesen schädlichen UV-Strahlung zurück. Die Verminderung der Ozonkonzentration in der Stratosphäre führt somit zur Abschwächung dieses Abschirmeffektes. Die Folgen: Augenschäden, Hautkrebs und die Schwächung des Immunsystems. Aber auch die UV-Strahlung unterliegt starken natürlichen Schwankungen. Wie viel der UV-Strahlung "natürlichen" Ursprungs bzw. auf den abnehmenden Ozongehalt zurückzuführen ist, ist noch unklar.

Empirische Untersuchungen in Nord- und Mitteleuropa zeigen einen UV-Anstieg von 0,5% pro Jahr in den letzten zehn Jahren. Zum Zeitpunkt des nördlichen Ozonloch-Maximums, also in den Monaten Januar bis März, kann die UV-Strahlung kurzzeitig sogar um 30% ansteigen. Hier trifft es also besonders die Skiurlauber. Apropos Urlauber. Zukünftig wird es für Badeorte und Gebirgsregionen einen speziellen UV-Strahlungs-Wetterbericht geben. Quasi ein "Abfallprodukt" der globalen und präzisen Ozonerfassung durch Envisat.

Neuer Vernichtungskreislauf entdeckt

Ein neues Ozon-Phänomen ist am Nordpol in der untersten Schicht der Atmosphäre, der Troposphäre, gefunden worden. Mehrmals im arktischen Frühling verschwindet über einer Fläche von einigen tausend Quadratkilometern das Ozon-Gas vollständig. Paul Crutzen erläutert die Situation: "Der Vorgang läuft sehr schnell ab. Innerhalb weniger Stunden kann alles Ozon vernichtet sein. Anders als sein stratosphärisches Gegenstück hat dieses Ozonloch zwar keine negativen Auswirkungen. Im Gegenteil: Ozon am Boden ist in höheren Konzentrationen gesundheitsschädlich, das merken wir vor allem beim Smog im Hochsommer. Dennoch war die verblüffende Beobachtung faszinierend und auch etwas beunruhigend: Zeigte sie doch, dass die Chemie der Atmosphäre noch immer Überraschungen parat hat, und die Wissenschaft längst nicht alle Vorgänge kennt, die sich in der irdischen Lufthülle abspielen."

Messkampagnen auf Spitzbergen sowie in Kanada ergaben, dass sowohl das Ozonloch in der Troposphäre als auch sein Gegenstück in der Stratosphäre eine Gemeinsamkeit aufweisen: Es wirkt jeweils ein Stoff als Katalysator, der das Ozon zu normalem zweiatomigem Sauerstoff-Gas abbaut, selbst aber nicht verbraucht wird. Deshalb können bereits kleinste Mengen dieser Substanz eine enorme zerstörerische Wirkung entfalten. Der Katalysator in der Stratosphäre ist Chlor, in der Troposphäre dagegen Brom. Der GOME-Sensor des europäischen Erderkundungssatelliten ERS 2 hat hierzu die Indizien geliefert. Danach genügt ein Bromteilchen – Bromoxid BrO – auf 100 Milliarden Luftmoleküle, um das aggressive Ozonzerstörungswerk zu beginnen.

Glossar

Erdatmosphäre
Sie ist wie eine Zwiebel in schalenförmige Schichten aufgebaut. Im vertikalen Aufbau unterscheidet man Troposphäre (etwa 8 bis 17 km), Stratosphäre (etwa 12 bis 30 km), Mesosphäre (etwa 30 bis 80 km), Ionosphäre (bis etwa 400 km) sowie die in den Weltraum übergehende Exosphäre (ab 400 km). Die Forschungen konzentrieren sich momentan auf die für das Wettergeschehen und die globalen Klimaprozesse relevanten Bereiche der Troposphäre und Stratosphäre.

Troposphäre
Die unterste Schicht der Erdatmosphäre reicht bis etwa 8 km an den Polen und 17 km am Äquator. In ihr spielt sich das gesamte Wettergeschehen ab, vollzieht sich die atmosphärische Zirkulation. Die oberste Schicht der Troposphäre wird als Tropopause bezeichnet. Sie bildet die Grenze zur darüber liegenden Stratosphäre.

Stratosphäre
Teilschicht der Erdatmosphäre in etwa 12 km (Pole) bis 30 km (Äquator). Sie enthält wenig Luftfeuchtigkeit, so dass sich in ihr kaum noch Wolken bilden können. Diese Schicht wird durch eine erneute Grenze, die Stratopause, abgeschlossen.

Mesosphäre
Teilschicht der Erdatmosphäre zwischen 30 und 80 km Höhe. Im unteren Teil bis etwa 50 km steigt die Temperatur bis etwa 50 ^oC an, da hier eine dünne Ozonschicht einen Teil der Sonnenstrahlung in Wärme umsetzt. Bis zur oberen Grenze der Mesosphäre sinkt die Temperatur auf -80 ^oC ab.

Wetter
Wetter ist der Augenblickszustand der Atmosphäre an einem Ort. Gutes oder schlechtes Wetter kann Stunden oder Tage dauern.

Klima
Die Wetterlagen mehrerer Tage bis zu einer Jahreszeit werden als Witterung zusammengefaßt. Was darüber hinausgeht ist Klima, die statistische Gesamtheit des Wetters. Von der räumlichen Betrachtungsweise wiederum hängt seine Bezeichnung ab. So unterscheidet man unter anderem Mikro-, Landschafts-, Stadt-, Zonen-, Großraum- oder globales Klima.

Anthropogen
Ein vom Menschen verursachter oder geschaffener Faktor

Aerosole
Feinste feste (Staub) oder flüssige (Nebel) Stoffe in allerfeinster Verteilung, so genannte Schwebstoff-Partikel. Aerosole spielen in der Chemie der Erdatmosphäre eine große Rolle, da zwischen ihnen chemische Reaktionen mit der Bildung aggressiver Substanzen stattfinden können.

Ozon (O3)
Wichtiges klimawirksames Spurengas; stechender Geruch, für Flora und Fauna giftig; in allen Schichten bis 110 km Höhe anzutreffen. In der Stratosphäre entsteht Ozon primär unter Einwirkung der kurzwelligen Sonnenstrahlung. Etwa 90% befinden sich in einer mächtigen Schicht in der unteren Stratosphäre. Diese Ozonschicht filtert wie eine Sonnenbrille die für das Leben gefährlichen UV-Strahlen aus dem Sonnenlicht. Sie wird durch FCKW-Stoffe verdünnt (Ozonloch). Dadurch wird die Schutzwirkung der Ozonschicht gemindert.

Methan (CH4)
Wichtiges klimawirksames Spurengas; geruchlos. Jährlich gelangen etwa 500 Mill. t in die Atmosphäre. Quellen: Zersetzung organischer Substanz unter Luftabschluß (Sumpfgebiete, Mülldeponien, Rindermägen); Emissionen bei der Kohle-, Erdöl- und Erdgasförderung. Beim Wiederkäuen gelangen bis zu 120 l pro Tag und Kuh ins Freie. Der ständig wachsende Bestand von derzeit weit über 1 Mrd. Rindern auf der Welt hat die Methanproduktion gewaltig anschwellen lassen.

Stickoxide
Sauerstoffverbindungen des Stickstoffs. Hierzu gehören N2O (Distickstoffoxid oder Lachgas) und NO (Stickstoffmonoxid). Die Zunahme des klimarelevanten Lachgases ist anthropogenen Einflüssen zuzuschreiben (Stickstoffdünger, Verbrennung von Biomasse und fossilen Energieträgern). Problematisch ist die besonders lange Verweilzeit in der Atmosphäre von mehr als 150 Jahren.

FCKW
Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW) sind geruchlose und ungiftige Flüssigkeiten oder Gase. Sie werden als Kältemittel in Kühlschränken und Klimaanlagen verwendet und dienten bis vor einigen Jahren sehr oft als Treibmittel in Spraydosen. Technisch wichtige und in großen Mengen produzierte FCKW sind die Verbindungen FCKW-11 (CCl3F) mit einer Verweildauer in der Atmosphäre von rund 50 Jahren sowie FCKW-12 (CCl2F2) mit etwa 110 Jahren.

Radikale
Radikale sind im chemischen Sinn Atome, Moleküle oder Ionen mit einem ungepaarten Elektron. Sie sind deshalb sehr reaktionsfreudig. Sie treten bei chemischen Reaktionen als Zwischenprodukte auf und gehen bei Folgereaktionen neue Verbindungen ein. Ein Radikal ist beispielsweise das Hydroxyl-Radikal OH.

GOME
Das "Global Ozone Monitoring Experiment" wird auf dem europäischen Fernerkundungssatelliten ERS 2 (Start April 1995) eingesetzt. Das Instrument tastet das von der Erdoberfläche rückgestreute Sonnenlicht senkrecht zur Erde ab (Nadir-Modus). Aus der spektralen Zusammensetzung lassen sich Rückschlüsse auf Menge und Verteilung von Ozon, Wasserdampf, Distickstoffoxid, Bromoxid sowie von Aerosolen und Wolkenparametern in der Atmosphäre ziehen. GOME erfasst dabei den Wellenlängenbereich von 240 bis 793 nm.

SCIAMACHY
Das "Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography" ist der wichtigste Atmosphären-Sensor auf Envisat. Er arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie GOME, jedoch im erweiterten Wellenlängenbereich von 240 bis 2380 nm. Außerdem kommen verschiedene Mess-Modi zum Einsatz: neben der Nadir-Messung die Limb-Messung (Blickrichtung über den Horizont zum Rand der Atmosphärenschicht), die Okkultations-Messung (Messung von durch die Atmosphäre geschwächtem Sonnen- oder Mondlicht) sowie kombinierte Messungen. Aus den Daten können Erkenntnisse über weitere Spurengase und ihre dreidimensionale Verteilung in der Troposphäre und unteren Stratosphäre gewonnen werden.

GOMOS
GOMOS ("Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars") dient der sehr genauen Messung von Ozon in der Stratosphäre sowie Profilmessungen von Spurengasen in der oberen Troposphäre und der Mesosphäre. GOMOS nimmt Sterne ins Visier, die über dem Horizont aufgehen und mißt deren Lichtspektrum durch die Atmosphäre hindurch. Aus den Messwerten kann die Menge an Ozon und Wasserdampf in der Atmosphäre in Höhen von 20 bis 100 km ermittelt werden.

MIPAS
Das "Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding" wird von Envisat für die Messung von Gas-Emissions-Spektren im mittleren Infrarot-Spektrum eingesetzt. Damit lassen sich Spurengase wie Ozon oder die Zusammensetzung von Industrieabgasen bestimmen. Die Daten sollen auch dem Studium der mittleren Atmosphäre bezüglich chemischer Zusammensetzung, Dynamik und Strahlungshaushalt dienen.

Further information:
Media Relations Office

N° 11-2001: Europas Umweltsatellit

ENVISAT wird aus 800 Kilometern Höhe Bilder und Daten liefern, die helfen sollen, die Erde besser zu verstehen und wirkungsvoller zu schützen.

Experten des wissenschaftlichen und technischen Zentrums der europäischen Weltraumorganisation ESA im holländischen Noordwijk haben das gewaltige Erdbeobachtungsprojekt für knapp fünf Milliarden Euro konzipiert und den Satelliten mit den Ausmassen eines Sattelschleppers gebaut. Projektleiter Jacques Louet nennt den Satelliten, der mehr Messgeräte an Bord hat als je ein anderer, "eine grosse Herausforderung für die ESA und Europa".

1988 wurde das Projekt als "Polare Plattform" beschlossen; Anfang der 90er Jahre bekam der Umweltsatellit, der stündlich so viele Daten sammelt, wie auf die Festplatten von 20 PCs passen, das Kürzel ENVISAT. Er kann den Zustand der Erde analysieren und komplexe Umweltabläufe von der Algenblüte bis zu Vorläufererscheinungen von Naturkatastrophen sichtbar machen. Eine russische Antonow und zwei Boeing 707-Frachter haben ENVISAT mit dem 14 mal 4,5 Meter grossen Sonnensegel, das 6,6 Kilowatt Strom liefert, zum Startplatz geflogen.

Das Weltraum-Labor wird seine Millionen Datenbits zu den ESA-Empfangsstationen im schwedischen Kiruna und zur weltweit größten zivilen Bodenstation im italienischen Fucino senden. Erstmals wird auch ein Datenaustausch per Laserstrahl an den 36.000 Kilometer über der Erde kreisenden Satelliten ARTEMIS getestet, der die Daten weiter zur Erde überträgt. Der Super-Satellit registriert winzigste Erdbewegungen und warnt vor Fluten, Schlammlawinen, Schneeabgängen und Stürmen; er überwacht das Eis der Polarzonen und das Niveau der Ozeane; er erkennt El Nino, der sich als tückischer Wellenrücken im Pazifischen Ozean aufbaut; er misst die Ozonschicht und macht das Ozonloch sichtbar; er sieht jedes Buschfeuer im Regenwald und ortet Wasseradern unter den Wüsten.

Michael Rast, Wissenschaftler in der Direktion für Erdbeobachtung der ESA, weiss nicht erst seit der Klima-Konferenz in Rio und dem Kyoto-Protokoll, dass Politiker auf dünnem Dateneis gehen, wenn sie über den Ausstoß der Treibhausgase verhandeln. ENVISAT hingegen liefert Fakten. Der Internationale Klimaausschuss IPCC (Intergovernmental Panel for Climate Change) hat festgestellt: Die Menschheit versteht die Prozesse, die in unserer Umwelt ablaufen, nicht gut genug. Mehr Messungen und mehr Forschung seien nötig, doch dies könne nur mit guten Daten geschehen, unabhängig zusammengetragen und quantitativ untermauert.

Der Satellit wird vom Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt per Funksignal gesteuert und bei Bedarf korrigiert. Er umkreist im 100-Minuten Takt die Erde, 14mal pro Tag, kehrt im 35-Tage-Rhythmus auf dieselbe Umlaufbahn zurück und zeichnet nach drei Tagen eine komplette Weltkarte. "Wir wollen ", erklärt Rast, "den Überblick behalten und zum Beispiel sehen, wie die Wasserqualität im Ozean aussieht und wie die Treibhausgas- bzw. Temperaturverteilung in der Atmosphäre ist. Wie und wo die tropischen Wälder abgeholzt werden oder wo sie noch intakt sind."
Zehn Instrumente an Bord, mehr als in jedem anderen Satelliten, decken das gesamte Spektrum ab. Sie liefern Belege für die Interaktionen zwischen der Atmosphäre, den Ozeanen und den Landoberflächen.
Auf SCIAMACHY sind die Deutschen besonders stolz: Das Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography durchsucht die Atmosphäre nach Spurengasen, Ozon und ähnlichen Verbindungen sowie nach Wolken und Staubteilchen, bestimmt die Gesamtmenge der Gase und zeigt sie in den verschiedenen Höhenschichten. Damit sieht man förmlich die Folgen von Waldbränden, Industrieabgasen, arktischem Dunst, Staubstürmen und Vulkanausbrüchen. SCIAMACHY ist eine Zugabe der deutschen, niederländischen und belgischen Raumfahrtindustrie zum Programm, die nicht mit ESA-Geld finanziert wurde. Und einer der höchst entwickelten Sensoren auf der Plattform, mit der die weltweite Wanderung der Treibhausgase durch die Atmosphäre beobachtet und gemessen werden soll.

Europas Augen im All messen auch die Planktonströme in den Weltmeeren, um neben der Erkenntnis biologischer Produktivität unserer Ozeane auch Grundlagen für Fangquoten festzulegen. Michael Rast: "So können wir das Überfischen der Meere verhindern, weil wir die Fangschiffe lenken können." Mehr noch, es gibt auch giftige Algen, die sogenannte Red Tide, die schon ganze Öko-Systeme vernichtet haben. Rechtzeitig vom Satelliten erkannt, kann man am Boden ihre Ausbreitung eindämmen, um Fischbestände zu schützen.

ENVISAT soll noch mehr leisten. Wenn wir beurteilen können, wie viel Kohlenstoff die photosynthetisch aktiven Algen im Wasser aufnehmen, haben wir eine bessere Möglichkeit, auszuloten, wie viel Treibhausgas die Umwelt tatsächlich verträgt.

ENVISAT erfasst auch die Ressourcen auf der Erde. Rast: "Wir werden geringste Bodenveränderungen auf der Erde im Zentimeterbereich aufspüren können, besser, als man es von der Erde aus kann." Warnungen vor Vulkanausbrüchen und Erdbeben rücken damit langsam in die Nähe der Realität. Daten von ENVISAT werden sicher in die Erforschung von Vulkanen und Erdbeben einfliessen. Rast schliesst nicht aus, "dass wir künftig Erdbeben-Schadensabschätzungen und eventuell auch Vorhersagen zumindest unterstützen werden".

Der promovierte Geologe in Noordwijk sieht den Satelliten als "Eckpfeiler in der europäischen Raumfahrt". Er hofft, "dass wir mit ENVISAT soviel Einsicht in unsere Umweltsituation und unsere Klimavorgänge bekommen, dass wir später mit kleineren Satelliten gezielt auf spezifische Probleme eingehen können, nachdem wir den Zusammenhang besser verstanden haben". Er räumt "ein grosses Risiko" ein, "soviel Know-how in einen einzigen Satelliten zu packen", indes: "Wenn wir umfassend verstehen wollen, müssen wir diesen Weg gehen."

Nähere Auskunft erteilt :
Referat für Medienbeziehungen
ESA Media Relations Office

Geschäfte mit dem Klima - Emissionshandel Internationaler Klimaschutz

Die Grundlage des EU Emissionshandels ist das Bestreben der Staatengemeinschaft, dem Treibhauseffekt, sowie der damit verbundenen Klimaveränderung entgegenzuwirken. Diesbezüglich wurde die Klimarahmenkonvention (UNFCCC) als erster internationaler Vertrag zum Schutz des globalen Klimas angenommen. Die Vertragsparteien kommen jährlich zu einer Sitzung (Vertragsstaatenkonferenz, Conference of the Parties COP) zusammen um die Fortschritte zu überprüfen und weitere Maßnahmen zu erörtern.

Klimawandel

Treibhausgas-Emissionen, allen voran Kohlendioxid (CO2), sind für den globalen Temperaturanstieg - den sogenannten Treibhauseffekt - verantwortlich. Wenn ihr Anstieg nicht aufgehalten wird, wird sich die Konzentration dieser Gase in der Atmosphäre bis zum Jahr 2100 verdreifachen.
Nach dem dritten Bewertungsbericht der zwischenstaatlichen Sachverständigengruppe für Klimaveränderungen (IPPC), in der die weltweit führenden Experten in diesem Bereich vertreten sind, ist - sofern man weiter macht wie bisher - damit zu rechnen, dass die durchschnittliche Erdoberflächentemperatur zwischen 1990 und 2100 um 1,4 bis 5,8 °C und die Meereshöhe im gleichen Zeitraum um 9 bis 88 Zentimeter steigt.
Die Einführung des Emissionshandels in Deutschland

Die Europäische Emissionshandelsrichtlinie vom Oktober 2003 sieht einen anspruchsvollen Zeitplan zur Umsetzung in den Mitgliedstaaten vor. Ab 1. Januar 2005 soll das System europaweit starten.

Dazu müssen bisher nicht vorliegende Daten erhoben, Pläne erstellt, Gesetze und Verordnungen verabschiedet, Institutionen geschaffen und eine Fülle praktischer Fragen geklärt werden. Eine umfassende Beteiligung der Öffentlichkeit wird dabei von der Richtlinie ausdrücklich gefordert.

Der Emissionshandel verfolgt das Ziel, die Kyoto-Verpflichtungen der EU für die Periode 2008 – 2012 sicher zu erreichen. Entsprechend sieht das System zwei Elemente vor: Eine absolute Minderung der 2-Emissionen und die Möglichkeit zu handeln, um die CO2-Emissionen dort zu senken, wo es am wirtschaftlichsten ist. Ausgangsbasis für den Handel ist neben der Aufteilung der Minderungsziele auf die Wirtschaftssektoren die Ausstattung der handelsberechtigten Anlagen mit Emissionszertifikaten. Hierzu wird die Bundesregierung am 31. März 2004 den Nationalen Allokationsplan (NAP) vorlegen, der die Gesamt- menge an Zuteilungen und die Zuteilungsregeln beschreibt. Die wesent- lichen Inhalte des Natio- nalen Alloka- tionsplans werden vom Parlament im NAP-Gesetz beschlossen.

Von A bis Z: Alles zum Emissionshandel

Allokation
Zuteilung der Emissionsrechte, sei es kostenlos, sei es durch Versteigerung

Auktion
Variante der Allokation: (ganz oder teilweise) Versteigerung der Emissionsrechte

Benchmarks
Meßlatten zur Bemessung der Zertifikatmenge auf Anlagenebene und zur Anerkennung von Early Action. Für Anlagentypen oder Branchen werden spezifische Standardwerte für die Emissionen ermittelt (z.B. nach BAT [Best Available Technology] oder Durchschnittswerten), nach denen sich die Ausstattung mit Emissionsrechten richtet.

Burden Sharing
Lastenteilung beim Klimaschutz innerhalb der EU zur Erfüllung der EU-Verpflichtung nach dem Kyoto-Protokoll (– 8 %). Deutschland hat sich in der ersten Kyotoperiode 2008 - 2012 zur Reduktion von 21 % aller Treibhausgase gegenüber 1990 verpflichtet.

Cap
Deckel, der die Emissionsobergrenze bzw. das Emissionsziel angibt. Das Gesamt-cap für 2008 – 2012 ergibt sich aus der Verpflichtung Deutschlands im Rahmen des Kyoto-Protokolls. Das Klimaschutzprogramm der Bundesregierung stellt dar, wie sich die Emissionen auf die Makrosektoren verteilen sollen ("sektorale Ziele"), so dass insgesamt das Kyoto-Ziel erreicht wird. Im Emissionshandel ist das cap die Obergrenze für die Zahl der ausgegebenen CO2-Zertifikate. Weil am Emissionshandel ganz überwiegend Anlagen aus Energiewirtschaft und Industrie teilnehmen, wird die Diskussion über diese Obergrenzen häufig an Hand der Zahlen für diese beiden Makrosektoren geführt. Die Bundesregierung will das cap für den Emissionshandel auf Basis der Selbstverpflichtung der Wirtschaft festlegen.

CDM (Clean Development Mechanism)
Möglichkeiten für Staaten oder Unternehmen, mit Klimaschutzprojekten in Entwicklungs- und Schwellenländern (ohne eigene Reduktionsverpflichtung) Emissionsgutschriften zu erwerben, die auf die eigenen Verpflichtungen angerechnet werden können.

Deutsche Emissionshandelsstelle (DEHSt) im Umweltbundesamt
Zuständige nationale Behörde im Sinne des Treibhausgas-Emissionshandelsgesetzes ist das Umweltbundesamt. Die DEHSt wird als neuer Fachbereich im UBA mit Sitz in Berlin aufgebaut.

Early action
"Frühzeitiges Tätigwerden" im Sinne klimapolitisch aktiven Handelns. Bei der Diskussion um den Emissionshandel: Maßnahmen im Zeitraum 1990 – 2002, die freiwillig ergriffen wurden und die weder durch öffentliche Mittel finanziert noch durch Ordnungsrecht erzwungen wurden.

Emissionen
Die Freisetzung von Treibhausgasen oder deren Vorläufersubstanzen in die Atmosphäre über einem bestimmten Gebiet und in einem bestimmten Zeitraum (Definition des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen).

Emissionshandel (ET, Emissions-Trading)
Ein marktbasierter Ansatz zum Erreichen von Zielen im Bereich des Umweltschutzes, definiert im Rahmen des Kyoto-Protokolls. Dieser Ansatz ermöglicht es Staaten, die ihre Treibhausgasemissionen stärker als erforderlich senken, ihre überschüssigen Reduktionen zu nutzen bzw. mit diesen zu handeln, um sie mit Emissionen aus anderen Quellen innerhalb oder außerhalb des Landes zu verrechnen. Der Handel kann auf nationaler oder internationaler Ebene stattfinden bzw. von Unternehmen untereinander abgewickelt werden. Eine EU-Richtlinie regelt den Start des Emissionshandels in Europa ab 1. Januar 2005. Unternehmen bekommen eine bestimmte Menge an Zertifikaten zugeteilt. Unternehmen, die bereits größere Anstrengungen zum Klimaschutz geleistet haben oder sich als besonders innovativ zeigen, können überschüssige Zertifikate verkaufen. Sie haben eine zusätzliche Einnahmequelle. "Umweltsünder" müssen zusätzliche Anstrengungen unternehmen oder Rechte zukaufen, um ihre Verpflichtungen zu erfüllen. Wer diese nicht einhält, muss eine Sanktion zahlen. Durch dieses System erfolgen die Emissionsminderungen dort, wo die Vermeidungskosten am niedrigsten sind. Die Effizienz des Klimaschutzes wird erhöht, die ökologische Zielerreichung sichergestellt.

EU-Emissionshandelsrichtlinie
Richtlinie (2003/87/EG) der Europäischen Union, die den Start des Emissionshandels in der EU ab 1. Januar 2005 vorsieht.

Emissionsreduktionsverpflichtungen
Im Kyoto-Protokoll sind für die erste Verpflichtungsperiode (2008 – 2012) verbindliche Pflichten der Industrieländer zur Begrenzung und Minderung ihrer Treibhausgasemissionen festgelegt. In Annex B des Protokolls ist festgehalten, dass folgende Staaten ihre Treibhausgasemissionen bezogen auf 1990 wie folgt begrenzen: Bulgarien, Estland, alle EU-Staaten, Lettland, Litauen, Monaco, Rumänien, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Tschechien: – 8 %, USA: – 7 %, Japan, Kanada, Polen, Ungarn: – 6 %, Kroatien: – 5 %, Neuseeland, Russland, Ukraine: +/– 0 %, Norwegen: + 1 %, Australien: + 8 %, Island: + 10 %. Dies bedeutet eine Gesamtreduktion der Treibhausgasemissionen in den genannten Ländern um – 5,2 %. Die Staaten der Europäische Union haben in einer "EU-Lastenverteilung" ihre Reduktionsverpflichtungen neu verteilt.

Erfüllungsfaktor
Faktor, der das Emissionsminderungsziel für die einzelne Anlage ausdrückt. Der Erfüllungsfaktor setzt sich aus Minderungszusagen entsprechend der Selbstverpflichtung der Deutschen Wirtschaft sowie ausgehandelte Sonderregeln zusammen. Ein Erfüllungsfaktor kleiner als 1 bedeutet eine Minderungsverpflichtung gegenüber den in einer Referenzperiode erfassten historischen Emissionen.

Erstallokation
Erstausstattung mit Emissionsrechten

Flexible Mechanismen
Das Kyoto-Protokoll sieht drei Instrumente vor, die den Vertragsstaaten Flexibilität bei der Umsetzung ihrer Reduktionsziele erlauben: Emissionshandel, Joint Implementation (gemeinsam durchgeführte Projekte zwischen Industrieländern) und Clean Development Mechanism (Projekte zwischen Industrieländern und Entwicklungsländern). Der Grundgedanke aller drei flexiblen Mechanismen ist, dass die Industrieländer ihre Reduktionsverpflichtungen teilweise im Ausland erbringen können, kostengünstiger als dies im eigenen Land möglich wäre.

Gesetz zum Nationalen Allokationsplan (NAP-Gesetz)
Bundesgesetz, das die Verteilung der Zertifikate im Umfang und in den Zuteilungsregeln für die Einzelanlagen festlegt. Muss vor der endgültigen Entscheidung über die Zuteilungsanträge der Anlagenbetreiber in Kraft sein (30.9.2004 nach Richtlinie).

Grandfathering
Ausstattung mit Emissionszertifikaten auf Basis historischer Daten.

Handelsperiode
Zeitraum, für den Emissionszertifikate im Rahmen des EU- Emissionshandels zugeteilt werden. Die Richtlinie sieht zunächst eine dreijährige (2005 – 2007), danach fünfjährige Handelsperiode vor (2008 – 2012 usw.). Danach weitere Handelsperioden im Fünfjahresrhythmus.

heiße Luft (engl.: "hot air")
In Kyoto wurden einigen Staaten (u.a. Russland, Ukraine) deutlich mehr Emissionsrechte zugebilligt, als sie (aufgrund des Zusammenbruchs ihrer Wirtschaften und Gesellschaften nach 1990) absehbar benötigen werden. Diese so genannte "heiße Luft" kann per Emissionshandel verkauft werden.

JI (Joint Implementation)
Möglichkeiten für Staaten oder Unternehmen, mit Projekten in anderen Unterzeichnerstaaten des Kyoto-Protokolls Emissionsgutschriften zu erwerben, die auf die eigenen Verpflichtungen angerechnet werden können.

KWK-Anlagen
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erhält als wichtige Option im Mix der CO2-Emissionsminderungsmaßnahmen in Deutschland eine Sonderzuteilung, um Anreize zur Auskoppelung der bei der Stromerzeugung entstehenden Wärme zu verhindern.

Kyoto-Mechanismen
siehe Flexible Mechanismen

Nationaler Allokationsplan
Zuteilungsplan für Emissionszertifikate, nach der Richtlinie für jede Handelsperiode von den Mitgliedstaaten aufzustellen. Er muss sich am Ziel der Einhaltung der Kyoto-Verpflichtungen orientieren.

Newcomer
Neue Marktteilnehmer und damit neue Emittenten, die grundsätzlich bei der Erst-Allokation mit anderen Marktteilnehmern gleichbehandelt werden sollen.

Opt-in
Option, weitere bislang von der Emissionshandels-Richtlinie nicht erfasste Aktivitäten und Treibhausgase auf nationaler Ebene in den Emissionshandel einzubeziehen, sofern eine hinreichend genaue Erfassung sichergestellt ist, die ökologische Integrität des Handelssystems gewährleistet wird und keine Wettbewerbsverzerrungen auftreten. In der Periode 2005 – 2007 für kleinere Anlagen im Geltungsbereich der Richtlinie möglich, ab 2008 auch darüber hinaus.

Opt-out
Den Mitgliedstaaten wird die Option eingeräumt, bestimmte Anlagen in der ersten Handelsperiode aus dem Emissionshandel herauszunehmen, wenn sie vergleichbare Klimaschutzmaßnahmen hinsichtlich Emissionsbegrenzung, Überprüfung und Sanktionen sicherstellen.

Pool
Auf Initiative der Bundesregierung und auf Wunsch der Wirtschaft wird in der Richtlinie die Möglichkeit eingeräumt, auf freiwilliger Basis sogenannte Pools zu bilden, in denen Anlagen sich zusammenschließen können, um gemeinsam am Emissionshandel teilzunehmen.

prozessbedingte Emissionen (PE)
Freisetzung von CO2 in die Atmosphäre als unmittelbares Produkt einer chemischen Reaktion, die keine Verbrennung ist (präzisierte Definition auf Basis EU Monitoring Guidelines vom 24.11.03.

Reservefonds
Teil des Gesamtbudgets an Emissionszertifikaten, der für völlig neue Anlagen, die keine Vorgängeranlagen haben (Newcomer), reserviert wird.

Sanktionen
Die Höhe der Geldbußen bei Nichteinhaltung der Emissionsziele im europäischen Emissionshandel. Für die Phase 2005 – 2007 werden 40 Euro pro Tonne Geldbuße erhoben, ab 2008 100 Euro pro Tonne. Zusätzlich zu der Zahlung dieser Geldbuße sind die fehlenden Emissionszertifikate zu beschaffen.

Selbstverpflichtung der Wirtschaft
Verpflichtung der deutschen Wirtschaft vom November 2000, erweitert durch die Vereinbarung mit der Bundesregierung zur Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung vom Juni 2001 ("KWK-Vereinbarung"). In letzterer sagte die deutsche Wirtschaft zu, ihre Kohlendioxid-Emissionen bis 2005 gegenüber 1998 um 20 Mio. t CO2 und bis 2010 um 45 Mio. t zu verringern.

Treibhausgas-Emissionshandelsgesetz (TEHG)
Bundesgesetz, das die Einführung des Emissionshandelssystems ab 1. Januar 2005 regelt. Beschluss des Bundeskabinetts vom 17.12.2003, derzeit im parlamentarischen Verfahren (Stand: März 2004).

Übertragungsregel
Vorschlag des BMU für eine Allokationsregel. Bei Ersatz einer alten durch eine neue Anlage dürfen die der alten Anlage zugeteilten Zertifikate in voller Höhe auf die neue Anlage übertragen werden - unabhängig vom eingesetzten Brennstoff. Es wird erwartet, dass die meisten Betreiber von dieser Übertragungsregel Gebrauch machen. Da neue Technik meist weniger CO2 ausstößt, entsteht ein Überschuss an CO2-Zertifikaten ("Effizienzdividende"), der am Markt veräußert oder für eigene Zwecke genutzt werden kann.

Verpflichtungsperiode
Um den Vertragsstaaten des Kyoto-Protokolls Flexibilität bei der Erfüllung der Kyoto-Verpflichtungen einzuräumen und den Einfluss vorübergehender Emissionsschwankungen zu verringern bzw. zu glätten, werden die Emissionsreduktionsverpflichtungen jeweils für einen Fünfjahreszeitraum festgelegt. Die erste Verpflichtungsperiode reicht von 2008 bis 2012. Über Ziele für weitere Verpflichtungsperioden soll laut Kyoto-Protokoll spätestens ab 2005 verhandelt werden.

"Und Du sollst draussen vor dem Lager einen Platz haben, wohin Du zur Notdurft hinausgehst.
Und Du sollst eine Schaufel haben.
Und wenn Du Dich draussen setzen willst, sollst Du damit graben.
Dein Lager soll heilig sein,
dass nichts Schändliches unter Dir gesehen werde."

Diese wohl älteste Deponierichtline der Welt aus dem Deuteronomium - 5. Moses 23,13-15 - bildet heute noch die Grundlage der Abfallbeseitigung. Noch immer wird der Abfall, zum Teil noch unbearbeitet verscharrt, und dies möglichst ausserhalb der bewohnten Gebiete.

Der überwiegende Teil der durch Menschen versuchten Abfälle wird durch die natürliche Selbstreinigungskraft der Biosphäre entfernt, insbesondere durch die Aktivität von Mikroorganismen, die diese Abfälle als Nährstoffe zum Wachstum nutzen.
Mikroorganismen spielen eine Schlüsselrolle für die globalen Kreisläufe des Kohlenstoffs und von anorganischen Nährstoffen sowie für den biologischen Abbau giftiger Chemikalien in der Umwelt. Sie sind verantwortlich für die Fruchtbarkeit unserer Böden, den Zustand der Seen, Flüsse und des Meeres sowie für die Qualität des Trinkwassers und der Atemluft.

Was sind Dioxine?
Mit Dioxinen bezeichnet man in der Chemie ein ungesättigtes Sechsringsystem mit zwei Sauerstoffatomen. Das mit Abstand giftigste Dioxin ist das TCDD (2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-para-dioxin). Dioxine werden nicht hergestellt, sondern entstehen unbeabsichtigt, wenn fehlgesteuerte Synthesen ablaufen: z.B. bei der Produktion des Entlaubungsmittels 2,4,5-Trichlorphenoxyessigsäure (im Vietnamkrieg bekannt geworden unter dem Codenamen "Agent-Orange") oder des Hautdesinfektionsmittels Hexachlorophen. Aber auch bei der Müllverbrennung werden Dioxine freigesetzt. Höhere Temperaturen über 150 Grad Celsius, ein hoher Druck, alkalische Reaktionsmedien und Beimischungen wie Kupfer und Kohlenstoff begünstigen die Freisetzung von Dioxinen.

Umwelt: Müll schluckt Dioxine
Wissenschaftlern des GSF-Instituts für Ökologische Chemie gelang es, bei Verbrennungsprozessen durch Zugabe unproblematischer Schwefelverbindungen eine Dioxinminderung von bis zu 99 Prozent zu erreichen. Da auch der ganz normale Hausabfall erhebliche Mengen an Schwefelverbindungen enthalten kann, eröffnet das Verfahren völlig neue Perspektiven für Müll- und andere Verbrennungsanlagen wie etwa Kohlekraftwerke.

Müllverbrennung: Die Mischung macht´s
Bei der Verbrennung von Abfällen können im Abgas giftige Dioxine entstehen. Ein großes Problem in Müllverbrennungsanlagen. Dass ausgerechnet durch Zugabe bestimmter Abfälle die Bildung von Dioxinen deutlich reduziert werden kann, fanden jetzt die beiden Forscher Dieter Lenoir und Karl-Werner Schramm vom GSF-Institut für Ökologische Chemie heraus. Die Wissenschaftler mischten nacheinander verschiedene schwefelhaltige Verbindungen in gewöhnlichen Hausmüll. Das Ergebnis überraschte: Durch Zugabe von nur fünf Prozent Amidosulfonsäure reduzierte sich die Dioxinbildung um 97 Prozent. Die Säure selbst ist für die Umwelt ungefährlich. Bei der Verbrennung wird sie rückstandsfrei eliminiert. Genau die schwefel- und stickstoffhaltigen Verbindungen, die in den Labors des GSF-Forschungszentrums verwendet wurden, um die Bildung von Dioxin im Abgas zu verhindern, finden sich auch in beinahe jeder Hausmüllmischung. Aber sie könnten auch in Form von Gipsabfällen, Autoreifen, Abraummaterial, oder sogar bestimmten pharmazeutischen Abfällen dem normalen Verbrennungsmaterial zugesetzt werden.

Alles fliesst "panta rhei"

Alles fliesst "panta rhei"
Kruste, Mantel und Kern: der Schalenaufbau der Erde

"panta rhei" - heißt auf Deutsch : Alles fließt. Das wusste der griechische Philosoph Heraklit bereits im fünften Jahrhundert vor Christus und meinte damit, dass sich alles im Zustand ständigen Entstehens und Vergehens befindet. Das gilt insbesondere für unsere Erde, denn die Erdkruste verändert sich ständig - und das, obwohl wir davon im Allgemeinen nichts mitbekommen. Nur manchmal, nämlich dann, wenn die Erde bebt oder Vulkane ausbrechen, wird uns das bewusst.

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