30.08.2013

CO2: Unterschätzte Vulkane

Von Fred F. Mueller

Vulkane sind eine wichtige Quelle von CO2-Emissionen. Leider wird dies in der Debatte um die menschengemachte globale Erwärmung weitestgehend ignoriert. Eine kritische Bestandsaufnahme über den Forschungsstand zu Vulkanismus und Emissionen von Fred F. Mueller

Zurzeit liegt der CO2-Gehalt der Atmosphäre bei etwa 0,0395 Prozent beziehungsweise 395 parts per million (ppm). Zwar lag er im Laufe der Erdgeschichte zeitweilig sogar noch etwas niedriger, die weitaus meiste Zeit jedoch ganz erheblich höher als heute, wobei in der Spitze teils 6000 ppm und mehr erreicht wurden (Bild 1).

Dabei ist anzumerken, dass die Frage, welchen CO2-Gehalt die Atmosphäre in vorindustrieller Zeit hatte, nach wie vor wissenschaftlich umstritten ist. Mehrere wissenschaftliche Untersuchungen belegen, dass die aus Eisbohrkernen ermittelten Daten aufgrund zahlreicher nicht ausreichend geklärter Einflüsse sowohl quantitative als auch zeitliche Abweichungen aufweisen. [1]



Bild 1: Entwicklung des CO2-Gehalts der Atmosphäre in den letzten ca. 570 Mio. Jahren. Der Parameter RCO2 bezeichnet das Verhältnis des Massenanteils an CO2 in der Atmosphäre des jeweiligen Zeitpunkts im Vergleich zum vorindustriellen Wert von ca. 300 ppm (Grafik: W. H. Berger [2])

Fossile Brennstoffe als Hauptübeltäter?

Die Kernaussagen der heute vorherrschenden Idee von der menschengemachten globalen Erwärmung (Anthropogenous Global Warming, AGW) lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  • Hauptemittent von zusätzlichem CO2 in die Atmosphäre ist der Mensch, natürliche Quellen sind vernachlässigbar, weil ihr Ausstoß von sogenannten „Senken“ wieder gebunden wird.
  • CO2 ist ein entscheidendes „Klimagas“ und Hauptursache der „globalen Erwärmung“.
  • Der Mensch hat demnach die Macht, CO2-Emissionen zu reduzieren und so das Klima zu retten.


Einer der prominentesten deutschen Klimaforscher und -warner hat diese Sichtweise anschaulich auf den Punkt gebracht: „Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre war jahrtausendelang praktisch konstant und steigt erst an, seit wir dem System riesige Mengen an zusätzlichem Kohlenstoff aus fossilen Lagerstätten zuführen“, erklärte Prof. Stefan Rahmstorf vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung in einem Focus-Artikel. [3]

Doch diese Aussagen sind nicht stimmig. Rechnet man die durch Verbrennung fossiler Rohstoffe seit 1750 entstandenen CO2-Emissionen zusammen [4], kommt man bis 2012 auf rund 383 Milliarden Tonnen C-Äquivalent. Ausgehend von dem von Rahmstorf behaupteten vorindustriellen CO2-Pegel von cirka 280 ppm und einem Anstieg von cirka 0,5 ppm pro Milliarden Tonnen zusätzlich eingebrachten Kohlenstoffäquivalents müsste der CO2-Gehalt der Atmosphäre inzwischen bereits auf rund 467 ppm angestiegen sein. Die Diskrepanzen zum gemessenen CO2-Anstieg der Atmosphäre sind zudem nicht nur quantitativ. Auch die völlig andere Charakteristik der Kurven fällt sofort ins Auge (Bild 2).

Hinzu kommen noch weitere CO2-Quellen, die aufgrund der steigenden Temperaturen und der aktuell andauernden menschlichen Naturzerstörung ebenfalls nur in eine Richtung tendieren können, nämlich hin zu höheren CO2-Gehalten. So tragen Waldbrände, die beispielsweise zur Vernichtung des Regenwalds gelegt werden, um danach Palmölplantagen für die Gewinnung von „Biosprit“ einzurichten, jährlich 10-15 Milliarden Tonnen beziehungsweise bis zu 5-7 ppm zum CO2-Gehalt in der Atmosphäre bei. [5] Eine noch größere Quelle ist der auftauende Permafrostboden in subarktischen Breiten, dessen Freisetzung den CO2-Gehalt um jährlich bis zu 15 ppm ansteigen lassen müsste.



Bild 2: Theoretisch aufgrund der kumulierten menschlichen Emissionen zu erwartender CO2-Anstieg seit 1751 (rot) sowie Anstieg nach Messdaten von Eisbohrkernen [6] sowie vom Mauna-Loa [7] (grün)

Sich erwärmende Ozeane sind Quellen, nicht Senken

Da den Vertretern der Theorie vom menschengemachten Klimawandel die Diskrepanz zwischen den freigesetzten Mengen und dem tatsächlich zu beobachtenden Anstieg des CO2 in der Atmosphäre natürlich bewusst ist, wird behauptet, dass die fehlenden Mengen von natürlichen CO2-Senken aufgenommen worden seien. [8] Als wichtigste werden die Ozeane genannt.

Die Ozeane sind in der Tat ein gigantischer CO2-Puffer und enthalten eine rund 50 Mal größere Menge Kohlenstoffdioxid als die Atmosphäre. Der Austausch von CO2 zwischen Luft und Wasser erfolgt recht schnell. Zu behaupten, das „verschwundene“ CO2 sei von den Ozeanen aufgenommen worden, ist jedoch nicht plausibel, denn wie bei anderen Gasen sinkt auch beim CO2 die Löslichkeit in Wasser mit steigender Temperatur (Bild 3). [9] Bei einem Temperaturanstieg der Ozeane – den die AGW-Vertreter ja postulieren – müsste deshalb der Stoffaustausch zwischen Meer und Atmosphäre so ablaufen, dass die Meere CO2 in Richtung Atmosphäre abgeben und nicht umgekehrt.



Bild 3: Mit steigender Wassertemperatur nimmt die Löslichkeit von CO2 erheblich ab (Grafik: Uni Münster [10])

Vulkanismus unterschätzt

Auch der Vulkanismus wird nicht adäquat berücksichtigt. Würde man anerkennen, dass Vulkane ständig und in erheblichen Mengen CO2 ausstoßen, so würde das ganze Gedankengebäude des Klimaalarmismus in sich zusammenbrechen. Dann könnte man nicht mehr den Menschen als Hauptschuldigen an der Klimaerwärmung hinstellen. Deshalb wird die Rolle von Mutter Erde als wichtige CO2-Quelle negiert. [11] Für eine möglichst flächendeckende Verbreitung entsprechender Berichte gibt es sogar eine eigene Website. [12] Über alle möglichen Blogs und „pädagogischen“ Websites wird behauptet, Vulkane emittierten nur etwa 1/135stel der CO2-Menge, die der Mensch in die Atmosphäre sende, obwohl diese Einschätzung in Fachkreisen umstritten ist. [13] Besonders „wissenschaftlich“ wird es dann, wenn solche Botschaften auch noch per Leserabstimmung zur „besten Antwort“ erklärt werden. [14]

Tatsache ist zunächst, dass in Vulkanen erhebliche Mengen Gase aufsteigen und CO2 nach Wasserdampf das zweitwichtigste der dabei emittierten Gase ist. [15] Besonders gasreiche Lava wie der Bimsstein ist so porös, dass sie schwimmt (Bild 4).



Bild 4: Bimsstein: Diese gasreiche Lava enthält zahllose Poren und kann daher schwimmen (Symbolbild)


Einige Vulkanologen greifen daher gern zu einem Ablenkungsmanöver: Man tut so, als träten vulkanische CO2-Emissionen hauptsächlich im Zusammenhang mit direkten Ausbrüchen auf. Auf der Erdoberfläche gibt es Schätzungen zufolge rund 1500 Vulkane, die in den letzten 10.000 Jahren ausgebrochen sind. Pro Jahr erfolgen lediglich 50 bis 70 Ausbrüche. Der häufig zitierte Vulkanologe Gerlach vom US Geological Survey (USGS) schätzte die Menge des dabei freigesetzten CO2 auf etwa 55 Millionen Tonnen C-Äquivalents pro Jahr (einschließlich unterseeischer Ausbrüche), was etwa 0,7 Prozent der aus fossilen Brennstoffen emittierten Mengen entspräche. [16] Diese Herangehensweise lässt jedoch grundlegende Erkenntnisse der Geowissenschaften unbeachtet. Auch wenn ein Vulkan möglicherweise nur alle 10.000 Jahre ausbricht, ist seine Magmakammer auch in der Zwischenzeit vorhanden und „heiβ“. Zu den vom Menschen gefürchteten heftigen Eruptionen kommt es insbesondere dann, wenn der Strom von Gasen, welche Magmakammern mit hohem Gasgehalt freisetzen, am Austreten gehindert wird. Auch in ihren Ruheperioden stoßen Vulkane, deren Magmakammer aktiv ist – und das sind die weitaus meisten – Gase aus. Bekannte Beispiele sind die zahllosen Vorkommen von heiβen Quellen und kohlensäurehaltigen Mineralwässern überall auf der Welt. In Eifelmaaren kann man jahrein, jahraus das ständige Blubbern von CO2-Gasblasen beobachten, obwohl der letzte Ausbruch schon mehr als 10.000 Jahre zurückliegt. In der gesamten Landschaft rundherum dürfte noch viel mehr CO2 lautlos, ungesehen und unbemerkt ständig überall aus dem Boden dringen. Die Preisfrage an die Vulkanologen ist letztlich die, wann mehr Gas emittiert wird: Wenn eine Magmakammer 10.000 Jahre lang ungehindert ihre Gase ablassen kann oder dann, wenn sie nach einer vielleicht 100 Jahre andauernden Verstopfung explosiv ausbricht? Letzteres ist natürlich spektakulärer, ersteres bedingt aber sicherlich im Laufe der Zeit deutlich größere, aber eben unauffällige CO2-Emissionen.



Bild 5: Aus Vulkanfeldern entweichen ständig große Mengen vulkanischer Gase, darunter viel CO2 (Symboldbild)


Da dieses unauffällige Entweichen meist nicht mit akuten Gefährdungen in Verbindung gebracht wird, hat man sich nur selten die Mühe gemacht, die hierbei produzierten Mengen zu quantifizieren. In einem konkreten Fall wurde festgestellt, dass ein einziges, rund 62.000 Quadratkilometergroßes Gebiet jährlich rund 9 Milliarden Tonnen CO2 beziehungsweise 2,45 Milliarden Tonnen C-Äquivalent ausstößt, 34 Mal so viel wie die Schätzung der USGS. [17] Anders ausgedrückt, die Behauptung, der Mensch produziere durch Verbrennung fossiler Rohstoffe 135 Mal so viel CO2 wie Vulkane, ist schon allein mit dieser einen Untersuchung widerlegt.

Verborgenes wird verschwiegen

Hinzu kommt, dass die AGW-Vertreter unter den Vulkanologen dazu neigen, mehr als 90 Prozent der gesamten irdischen Vulkane zu ignorieren, und zwar deshalb, weil diese nicht an Land, sondern am Meeresboden zu finden sind. Manche Fachleute schätzen die Zahl unterseeischer Vulkane auf 39.000 [18], andere sprechen sogar von mehreren Millionen. [19] Die Erklärung hierfür ergibt sich aus der Plattentektonik: Die Spalten, entlang derer die Kontinente auseinanderdriften, reichen tief hinab, füllen sich mit Wasser und liegen daher nach einiger Zeit fast alle am Grund von Ozeanen. Genau hier dringen ständig Magmaströme nach oben, werden dann seitlich abgelenkt und treiben so die Platten der Erdkruste immer weiter auseinander. Die entsprechend dünne Erdkruste wird ständig weiter aufgerissen, Lava dringt nach oben durch. Das Resultat sind zahllose Vulkane sowie „schwarze Raucher“. Erst jüngst hat man außerdem ein neues Phänomen entdeckt: Riesige Lavaströme, die unter dem Meeresboden versteckt große Mengen CO2 ausstoßen. [20]

In dieses Bild passt auch die kürzliche Meldung aus Norwegen, dass vor der Küste eine bisher unbekannte Kette von Unterwasservulkanen mit einer Gesamtlänge von 1500 Kilometern mit fünf Schlotfeldern entdeckt wurde. [21] Einige dieser Vulkane sind nur noch 20 Meter von der Meeresoberfläche entfernt und könnten sogar in naher Zukunft eine neue Inselkette bilden.

Der Umstand jedoch, dass wir über die Tiefen der Ozeane weniger wissen als über die Oberfläche von Mond und Mars, ermöglicht es den AGW-Vertretern, diese Vorgänge weitgehend zu ignorieren. Manchmal wird auch behauptet, das in großen Wassertiefen aus Vulkanen dringende CO2 bleibe aufgrund der Kombination von hohem Druck und tiefer Temperatur dort unten quasi „gefangen“ und erreiche nicht die Atmosphäre. Wäre dies der Fall, hätten sich über geologische Zeiträume am Grund der Ozeane bereits ungeheure CO2-Lagerstätten aufbauen müssen. Davon kann jedoch keine Rede sein.

Welchen Umfang haben vulkanische CO2-Emissionen?

Aus den hier vorgestellten Tatsachen geht hervor, dass Vulkane ganz sicher eine wesentliche Quelle von CO2-Emissionen sind. Natürlich sind genaue Schätzungen schwierig, doch genügen schon die hier aufgeführten Fakten, um den Behauptungen über die angeblich unbedeutenden Mengen an emittiertem CO2 viel von ihrer die Glaubwürdigkeit zu nehmen. Realistischer dürften dagegen Annahmen wie die von Voisin [22] sein, der davon ausgeht, dass die CO2-Freisetzung aus vulkanischen Quellen derjenigen aus fossilen Rohstoffen mindestens ebenbürtig ist und möglicherweise sogar um 100 Prozent darüber liegt. Ähnliche Ansichten vertritt auch der australische Geowissenschaftler Ian Plimer. [23] Noch höher – bei 24,2 Milliarden Tonnen C-Äquivalent – liegen die Schätzungen des Geologen Timothy Casey über die CO2-Emissionen untermeerischer Vulkane. [24]

Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass es zwar Satelliten gibt, welche die CO2-Konzentration der Atmosphäre messen, dass deren dem Laien zugängliche Bilddateien allerdings keinen eindeutigen Zusammenhang zwischen CO2-Konzentration und industriellen Ballungszentren erkennen lassen (Bild 6). Um diesem Mangel abzuhelfen, greift man zu komplexen Algorithmen und Modellierungen. Dies mindert jedoch die Transparenz des Verfahrens und damit die Glaubwürdigkeit der so ermittelten Darstellungen.

Festzuhalten bleibt somit, dass die Menge des von Vulkanen jährlich emittierten CO2 nicht bekannt ist und auch nicht systematisch erfasst wird. Die aktuell von den AGW-Anhängern verbreiteten Zahlen sind jedoch sehr zweifelhaft und dürften sehr wahrscheinlich um mindestens zwei Größenordnungen zu niedrig angesetzt sein.



Bild 6: Mit Hilfe von Satellitenmessungen ermittelte CO2-Verteilungen der Atmosphäre (Grafik: IUP/IFE, Univ. Bremen [25])

CO2 – zu Unrecht am Pranger

Die hier aufgeführten Fakten zeigen, dass natürliche Quellen viel mehr CO2 in die Atmosphäre einbringen als der Mensch durch Verbrennung fossiler Rohstoffe. Die bisher entwickelten Modelle zu CO2-Kreisläufen lassen offensichtlich wichtige Faktoren unberücksichtigt und sind daher nicht ausreichend belastbar. Damit fällt die zentrale These der AGW-Theorie.

Mit Ausnahme des Vulkanismus und der vom Menschen verursachten Emissionen haben die übrigen natürlichen CO2-Quellen zudem eine für die AGW-Theorie unerfreuliche Eigenschaft gemeinsam: Sie folgen der Temperatur, statt ihr vorauszulaufen. Je wärmer es wird, desto lebhafter entfaltet sich die Aktivität von Insekten und Bakterien, und auch Permafrostböden und Ozeane setzen bei Erwärmung vermehrt Gas frei. Dieser Nachlauf ist genau das Gegenteil von dem, was die AGW-Vertreter behaupten. Die CO2-These taugt einfach nicht als Erklärung für die aktuelle Klimaentwicklung.