Ein internationales Wissenschaftlerteam hat eine historische Aufzeichnung des atmosphärischen Spurengases Kohlenmonoxid rekonstruiert, indem es Luft im Polareis und Luft aus einer antarktischen Forschungsstation maß.
Das Team unter der Leitung des französischen Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und der australischen nationalen Wissenschaftsagentur CSIRO erstellte auf der Grundlage von Luftmessungen die erste vollständige Aufzeichnung der Kohlenmonoxidkonzentrationen in der südlichen Hemisphäre.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Klima der Vergangenheit.
Der Rekord erstreckt sich über die letzten drei Jahrtausende. Der CSIRO-Atmosphärenforscher Dr. David Etheridge sagte, dass die Aufzeichnung eine seltene positive Geschichte im Zusammenhang mit dem Klimawandel darstelle.
„Atmosphärisches Kohlenmonoxid begann etwa zur Zeit der industriellen Revolution von seinem natürlichen Hintergrundwert anzusteigen, beschleunigte sich Mitte des 20. Jahrhunderts und erreichte Anfang/Mitte der 1980er Jahre seinen Höhepunkt“, sagte Dr. Etheridge.
„Die gute Nachricht ist, dass die Konzentrationen des Spurengases mittlerweile stabil sind oder sogar sinken, und zwar seit Ende der 1980er Jahre – zeitgleich mit der Einführung von Katalysatoren in Autos.“
Kohlenmonoxid ist ein reaktives Gas, das wichtige indirekte Auswirkungen auf die globale Erwärmung hat. Es reagiert mit Hydroxylradikalen (OH) in der Atmosphäre und verringert so deren Häufigkeit. Hydroxyl fungiert als natürliches „Reinigungsmittel“ zur Entfernung anderer Gase, die zum Klimawandel beitragen, einschließlich Methan. Kohlenmonoxid beeinflusst auch den Ozongehalt in der unteren Atmosphäre. Ozon ist ein Treibhausgas.
Die Autoren sind zuversichtlich, dass eine Hauptursache für den Rückgang Ende der 1980er-Jahre verbesserte Verbrennungstechnologien waren, darunter die Einführung von Katalysatoren, einem in Fahrzeugen verwendeten Abgassystem.
„Die Stabilisierung der Kohlenmonoxidkonzentrationen seit den 1980er Jahren ist ein fantastisches Beispiel dafür, welche Rolle Wissenschaft und Technologie dabei spielen können, ein Problem zu verstehen und anzugehen“, sagte Dr. Etheridge.
Die Reaktion der Weltgemeinschaft auf die Identifizierung von Kohlenmonoxid als Luftschadstoff und indirektes Treibhausgas in den 1980er Jahren war schnell. Katalysatoren sind in Australien seit 1986 in allen Neuwagen Pflicht, im Rest der Welt bereits seit den 1970er Jahren. Katalysatoren entfernen Kohlenmonoxid, ein schädliches Gas für Mensch und Umwelt.
Dr. Etheridge sagte, die Reduzierung der CO-Emissionen habe ihren Beitrag zur lokalen Luftverschmutzung verringert. Es hatte auch den Effekt, dass der Anstieg der CO-Konzentrationen in der globalen Atmosphäre abgeschwächt wurde, was zu einem Klimavorteil führte. Methan ist ein extrem starkes Treibhausgas, das aufgrund seiner Effizienz bei der Wärmespeicherung sogar ein mindestens 28-fach höheres Treibhauspotenzial als Kohlendioxid hat.
„Ein verringerter Kohlenmonoxidgehalt entlastet Hydroxyl, was bedeutet, dass es stattdessen Gase wie Methan auswaschen kann, wodurch Methan und seine Auswirkungen auf das Klima indirekt gemindert werden“, sagte Dr. Etheridge.
Dr. Etheridge sagte, die Ergebnisse zeigten, wie wissenschaftliche und technologische Interventionen die Politik bei der Bewältigung dringender globaler Herausforderungen wie dem Klimawandel unterstützen können. Da die Konzentrationen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid, Methan und Lachgas weiter steigen, wären globale Maßnahmen weiterhin erforderlich.
„Wir wissen, dass Wissenschaft und Technologie dazu beitragen können, wichtige globale Probleme zu identifizieren und Entscheidungsträgern dabei zu helfen, zu verstehen, was zur Reduzierung von Emissionen erforderlich ist“, sagte Dr. Etheridge.
Die Forschung war das Ergebnis einer langfristigen internationalen Zusammenarbeit mit dem CNRS in Frankreich und mit mehreren internationalen und australischen Organisationen, darunter der Australian Antarctic Division. Der Austausch historischer Daten über mehrere Institute und Organisationen hinweg, darunter von Eisbohrkernen, Luftproben und im Schnee eingeschlossenen Luftblasen, bekannt als Firn, ermöglichte es, über Jahrtausende hinweg ein vollständiges Bild von Kohlenmonoxid zu erstellen.
Die früheste Entnahme von Eisproben in der Antarktis für das Projekt erfolgte 1993 im Anschluss an den französisch-australischen Antarktisvertrag von 1991 zum Schutz der antarktischen Umwelt.
„Da Kohlenmonoxid ein reaktives Gas ist, ist es schwierig, langfristige Trends zu messen, da es in vielen Luftprobenbehältern instabil ist. Kaltes und sauberes Polareis bewahrt die Kohlenmonoxidkonzentrationen jedoch über Jahrtausende hinweg“, sagte Dr. Etheridge.
Die CO-Daten werden zur Verbesserung von Erdsystemmodellen verwendet. Dies wird es Wissenschaftlern vor allem ermöglichen, die Auswirkungen zu verstehen, die künftige Emissionen von CO und anderen Gasen (wie Wasserstoff) auf die Schadstoffbelastung und das Klima haben werden, wenn sich der globale Energiemix in der Zukunft verändert.
Mehr Informationen:
Xavier Faïn et al., atmosphärische Geschichte von Kohlenmonoxid in der südlichen Hemisphäre im späten Holozän, rekonstruiert aus mehreren antarktischen Eisarchiven, Klima der Vergangenheit (2023). DOI: 10.5194/cp-19-2287-2023