CO2 und CH4 Messung


    

Allgemeines

Seit 1999 wird am Sonnblick Observatorium das klimawirksame Spurengas CO2 durch das Umweltbundesamt gemessen. Aufgrund der abgeschiedenen Lage kann aus den Messungen am Hohen Sonnblick auf die globale Veränderung der CO2 Konzentration geschlossen werden. Im Jahr 2012 konnten die Messungen am Sonnblick um CH4 erweitert werden.

In Diagramm 1 wird die Entwicklung der am Sonnblick Observatorium gemessenen CO2 Konzentration monatlich aktualisiert dargestellt. Die aus minütlichen Messungen gemittelten Monatswerte zeigen die bekannten, dem gegenwärtigen Trend überlagerten, jährlichen Zyklen. Ursache für diesen so genannten Jahresgang sind in ihrer Wirkung jahreszeitabhängige Quellen bzw. Senken -  z.B. ist die Vegetation eine starke Senke für CO2 mit überwiegender Wirkung in den Sommermonaten. Aufgrund dieser natürlichen jahreszeitlichen Schwankungen sind minimale Änderungen am Trend schwer festzustellen. Jedenfalls festzustellen ist, dass im August 2017 zum letzten Mal am Sonnblick ein CO2 - Monatsmittelwert (399.51 ppm) unter 400 ppm gemessen wurde.

Diagramm 2 zeigt die laufend aktualisierte mittlere Konzentration von CH4 seit Beginn der Messungen 2012.

CO2 Trend

Um trotz der jahreszeitlich bedingten Schwankungen auch kleinste Änderungen am gegenwärtigen Trend ausmachen zu können, wurde zuerst der durchschnittliche Jahresgang für die Jahre 2001 bis 2016 ermittelt (Diagramm 4), um mit diesem die gemessenen Monatsmittelwerte um den Anteil des Jahresganges bereinigen zu können, d.h. die gemessenen Monatsmittelwerte werden um den in Diagramm 4 gezeigten Anteil (rote Punkte) für das jeweilige Monat reduziert bzw. erhöht.

Daraus ergeben sich die in Diagramm 3 gezeigten (um den Jahresgang bereinigten) Monatsmittelwerte der CO2 Konzentration, die im Zeitraum 2001 bis 2016 (Referenzzeitraum) einer durchschnittlichen Zunahme von 2.08 ppm pro Jahr (lineare Regression) folgen. Zusätzlich werden mittels polynomialer Regression (durchgezogene rote Linie) kurzfristige Änderungen am langfristigen Trend sichtbar gemacht.

Das "IPCC Klimaziel" definiert übrigens 450 ppm als jene CO2 Konzentration, bei der eine Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur um 2 °C bis zum Ende dieses Jahrhunderts wahrscheinlich vermeidbar ist. Zu berücksichtigen ist allerdings, dass es sich beim Klimaziel von 450 ppm um die Summe der "CO2 - Äquivalenzkonzentrationen" aller Treibhausgase handelt, d.h. dass die spezifischen Beiträge verschiedener Treibhausgase (CH4, N2O, SF6 usw.) wie zusätzliche CO2 Beiträge gerechnet und kumuliert werden (Quelle: IPCC Climate Change 2014 - Synthesis Report).

2018 lag diese Summe bei 496 ppm CO2 - Äquivalenz - das Ziel von 450 ppm wird aktuell also deutlich überschritten. Eine Überschreitung des langfristigen Ziels ist laut Klimamodellen zu tolerieren, wenn bis zum Ende dieses Jahrhunderts die globalen Treibhausgasemissionen signifikant (-40% bis -70% gegenüber 2050 bzw. -100% bis zum Jahr 2100) gesenkt und die 450 ppm CO2 - Äquivalenz wieder unterschritten werden können.

Diagramm 1

Diagramm 2

Diagramm 3

Diagramm 4

 

Messprinzip

Begonnen wurde die Messreihe von CO2 mit einem Hartmann&Braun URAS 3G, die Referenzgase wurden in der Station Schauinsland eingemessen und dreimal täglich für die Kalibration verwendet. Das Messprinzip des Gerätes basierte auf der Infrarotabsorption von CO2. Seit 2012 ist ein modernes Picarro CRDS unter Verwendung von Kalibriergasen der EMPA im Einsatz, das Gerät ermittelt sowohl die CO2 als auch die CH4 Konzentration mittels Laserspektroskopie in einem optischen Resonator.

 

Kontakt

 
 
ZAMG - Sonnblick Observatorium
Gerhard Schauer
Freisaalweg 16
5020 Salzburg
 
 
Umweltbundesamt GmbH
Iris Buxbaum
Spittelauer Lände 5
1090 Wien