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Der Kohlenstoffkreislauf

Eine Messkurve vom Gipfel eines Vulkans, Schnecken mit schwindender Schale — und die Frage, ob Bäume pflanzen allein genügt.

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Die Keeling-Kurve

AFB I–III

Seit 1958 wird auf dem Vulkan Mauna Loa (Hawaii, Nordhalbkugel) in 3 400 m Höhe fern von Städten und Wäldern der CO₂-Gehalt der Luft gemessen. M1 zeigt Jahresmittelwerte, M2 die Monatsmittel eines Jahres, M3 weitere Angaben.

M1CO₂-Gehalt der Luft am Mauna Loa (Jahresmittel)
Jahr1960197019801990200020102020
CO₂ in ppm317326339354370390414
ppm: Teilchen pro Million Teilchen Luft; gerundete Messwerte (NOAA). Vorindustrieller Wert: etwa 280 ppm.
M2Monatsmittel am Mauna Loa im Jahr 2023
417 419 421 423 425 J F M A M J J A S O N D CO₂ in ppmMonat 2023
Gerundete Messwerte (NOAA). An der Station am Südpol schwankt der Wert im Jahresverlauf nur um etwa 1 ppm.
M3Umrechnung und Richtwerte

1 ppm CO₂ in der Atmosphäre entspricht etwa 2,13 Gt Kohlenstoff. Emissionen aus fossilen Brennstoffen, Zement und Landnutzung 2010–2019: im Mittel ≈ 11,2 Gt C pro Jahr. Ein junger, wachsender Wald in Mitteleuropa bindet netto etwa 3 t C pro Hektar und Jahr (Modellwert). Die gesamte Landfläche der Erde beträgt rund 13 Mrd. ha, davon sind etwa 4 Mrd. ha bewaldet.

  1. Beschreiben Sie die Entwicklung des CO₂-Gehalts in M1 und den Jahresgang in M2.
  2. Erklären Sie den Jahresgang in M2 und die viel kleinere Schwankung am Südpol.
  3. Berechnen Sie mithilfe von M1 und M3 die mittlere jährliche Zunahme des atmosphärischen Kohlenstoffs zwischen 2010 und 2020 in Gt C/a sowie ihren Anteil an den Emissionen.
  4. Ein Politiker sagt: „Wir pflanzen einfach genug Bäume — dann ist das CO₂-Problem gelöst.“ Beurteilen Sie diese Aussage mithilfe von M3.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Achten Sie in M1 darauf, ob die Zunahme pro Jahrzehnt gleich bleibt; nennen Sie in M2 Maximum, Minimum und Amplitude.
Hinweis zu Aufgabe b)
Wann betreiben die Pflanzen der Nordhalbkugel am meisten Fotosynthese, wann überwiegt die Zellatmung? Wo liegen die großen Landmassen?
Hinweis zu Aufgabe c)
Zunahme in ppm pro Jahr mit 2,13 Gt C/ppm multiplizieren und durch die Emissionen teilen.
Hinweis zu Aufgabe d)
Berechnen Sie die Fläche, die nötig wäre, und bedenken Sie, wie lange ein Wald wächst.Beurteilen: Zu einem Sachverhalt ein selbstständiges Urteil unter Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden formulieren und begründen.