CO₂-Budget

Im Jahr 2014 gab der Weltklimarat (englisch Intergovernmental Panel on Climate Change, abgekürzt IPCC) das gesamte Budget mit 2.900 Gigatonnen CO₂ an, wenn die Erwärmung mit 66-prozentiger Wahrscheinlichkeit unterhalb von 2 °C gehalten werden soll, wobei davon bis 2011 bereits 1.900 Gigatonnen CO₂ ausgestoßen wurden.^[3] Wenn das Zwei-Grad-Ziel mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 50 % erreicht werden soll, dürfen im Zeitraum 2011 bis 2050 maximal zwischen 870 und 1.240 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden. Umgerechnet auf die Reserven bedeutet dies, dass im globalen Kontext beispielsweise etwa ein Drittel der Ölreserven, die Hälfte der Erdgas­reserven und mehr als 80 Prozent der Kohle­reserven nicht verbraucht werden dürfen.^[21]

Ende 2016 lag das Restbudget, bei dem mit 66 % Wahrscheinlichkeit das Zwei-Grad-Ziel eingehalten werden würde, nach verschiedenen Schätzungen zwischen 390 und 940 Gigatonnen CO₂ (im Mittel 760 Gigatonnen), beim Anvisieren des 1,5 °C-Zieles mit 50 % Wahrscheinlichkeit zwischen −48 und 167 Gigatonnen (im Mittel 59 Gigatonnen).^[22]

Je nach Modell bezieht sich das Restbudget auf einen Zeitraum bis Mitte des Jahrhunderts, danach kompensieren die IPCC-Szenarien den ansonsten fortlaufenden Temperaturanstieg mit negativen Emissionstechnologien.^[23]

CO₂ gegenüber CO₂-Äquivalent

Das Treibhauspotenzial verschiedener Treibhausgase wird üblicherweise in CO₂-Äquivalenten angegeben. Das IPCC-Klimamodell geht anders vor und unterstellt für die übrigen Treibhausgase wie Methan und Lachgas ein bestimmtes Reduktionsszenario.^[24][25] Ursache hierfür ist, dass CO₂ sowohl das mengenmäßig wichtigste, als auch das am schnellsten und einfachsten reduzierbare Treibhausgas ist. Im Unterschied zu vielen weiteren Treibhausgasen bleibt es außerdem für eine lange Zeit in der Atmosphäre.^[25] Die genaue Verweildauer ist jedoch schwierig zu bestimmen: Der IPCC gibt für CO₂ im Gegensatz zu den übrigen Treibhausgasen keine mittlere Verweildauer an, schreibt jedoch, dass ein bestimmter Anteil (ca. 20 %) des emittierten CO₂ viele Jahrtausende in der Atmosphäre verbleibt.^[26] Die mittlere Verweildauer in der Atmosphäre liegt laut Umweltbundesamt bei ca. 120 Jahren.^[27]

Generell wird in den Klimamodellen angenommen, dass sich Emissionen durch die Energieerzeugung und durch die Industrie schneller reduzieren lassen, als die Emissionen aus Wald- und Landwirtschaft.^[28]

CO₂-Konzentration in der Atmosphäre

Bei der Betrachtung der Kohlendioxidwerte müssen natürliche und menschliche Quellen unterschieden werden. Zwar wird sehr viel Kohlenstoffdioxid durch natürliche Prozesse freigesetzt, beispielsweise durch Abbau von Biomasse, dem steht jedoch eine praktisch gleich große natürliche Fixierung durch Pflanzen gegenüber. Der natürliche Stoffkreislauf ist somit geschlossen. Durch Verbrennung fossiler Energieträger sowie weitere Eingriffe des Menschen wie Brandrodung wird jedoch zusätzliches Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre abgegeben, wodurch der Anteil in der Atmosphäre steigt.^[29]

Dieses zusätzlich vom Menschen ausgestoßene CO₂ wird zwar teilweise gebunden, jedoch bleiben gut 40 % der bisherigen menschengemachten CO₂-Emissionen langfristig in der Atmosphäre, was dort die CO₂-Konzentration ansteigen lässt und den Treibhauseffekt erhöht. Der Rest wird in Pflanzen und Böden sowie im Ozean gespeichert und damit der Atmosphäre wieder entzogen.^[3] Der Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Erdatmosphäre macht nur ca. 45 % der Gesamtemissionen aus; je 27 % werden von Ozeanen und Landökosystemen aufgenommen. Diese fungieren somit als Kohlenstoffsenken. Ohne diese Wirkung wäre die Kohlendioxidkonzentration von rund 280 ppm (Millionstel, genauer: Teilchen pro Million Luftteilchen, englisch parts per million, abgekürzt ppm) vor der Industrialisierung um rund 250 ppm auf rund 530 ppm bis 2015 gestiegen, durch diesen Effekt nahm sie tatsächlich jedoch nur auf rund 400 ppm zu.^[30]

Im Februar 2015 erreichte sie laut der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) – der US-Behörde für Wetter- und Meeresforschung – einen Wert von 403 Millionstel.^[31] Bis zu einer Grenze von 450 ppm wird damit gerechnet, dass die Erderwärmung auf zwei Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit begrenzt werden kann. An der Mauna-Loa-Messstation in Hawaii wurde 2015 erstmals ein jährlicher Anstieg um 3,05 Millionstel verzeichnet.^[31][32]

Aufgrund der langsamen Abbauprozesse wird sich die Konzentration von atmosphärischem CO₂ langfristig weiterhin erhöhen, auch wenn die Emissionen im Vergleich zum heutigen Niveau erheblich vermindert werden.^[26] Wissenschaftler von der University of East Anglia erwarten den Höhepunkt der Klimawirksamkeit von CO₂ nach Ablauf von zehn Jahren nach der Emission und rechnen mit einer Wirkungsdauer von mehr als 100 Jahren.^[33]

Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) hat im Jahr 2015 empfohlen, einen Zeitraum zwischen 2060 und 2075 festzulegen, bis zu dem die CO₂-Emissionen „unter dem Strich“ auf null sinken sollten.^[34][35] Um das bei der UN-Klimakonferenz in Paris 2015 gesteckte Ziel, die Erderwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen erreichen zu können, muss die Welt die Nettotreibhausgasemissionen zwischen 2045 und 2060 auf null zurückfahren und damit einen sehr ambitionierten Klimaschutz betreiben. Ebenfalls wurde auf die Notwendigkeit von CCS-Maßnahmen, insbesondere der BECCS-Technik (Biomasseverbrennung mit Kohlenstoffdioxidabscheidung) oder eine erhöhte CO₂-Aufnahme durch eine veränderte Landbewirtschaftung (z. B. Anpflanzen von Wäldern) während der zweiten Jahrhunderthälfte hingewiesen. Zudem schließt sich das Fenster zum Erreichen dieses Zieles schnell (Stand 2015).^[36]

Viele Berechnungen berücksichtigen noch nicht, dass der Permafrost schneller schmilzt als angenommen und dadurch mehr Klimagase freisetzt.^[37][38]

Das NewClimate-Institut gibt unter Berücksichtigung der Beschlüsse von Paris den Ausstiegs-Zeitpunkt mit 2035 an, sofern auf die Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre verzichtet werden soll.^[28] Szenarien, die unter 1,5 Grad bleiben und keine negativen Emissionen berücksichtigen, gibt es zurzeit nicht.^[28]

Soll das 1,5-Grad-Ziel ohne Einsatz der CCS-Technik erreicht werden, muss die Verbrennung fossiler Energieträger in Deutschland bis ca. 2040 komplett eingestellt werden und die Energieversorgung – d. h. Strom, Wärme und Verkehr – in diesem Zeitraum vollständig auf erneuerbare Energien umgestellt werden.^[39] Eine Studie des NewClimate-Institutes nennt neben der deutlichen Beschleunigung der Energiewende einen früheren Ausstieg aus der Kohleverstromung bis 2025. In diesem Szenario müsste die Welt bis zum Jahr 2035 komplett aus der Verbrennung fossiler Rohstoffe aussteigen.^[28]

Nach Berechnungen des Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change muss die Null-Emission im Jahr 2035 umgesetzt sein, damit das 2-Grad-Ziel noch erreicht werden kann. Um das 1,5 °C-Ziel zu erreichen, müsste die Null-Emission bereits vor 2020 umgesetzt werden.^[40][41] Um dieses anschaulich zu visualisieren, wurde am 18. September 2019 eine 40 Meter lange sogenannte Carbon Clock am Gasometer auf dem EUREF-Campus in Berlin installiert. Sie zählt die verbleibende Zeit herunter.^[42]

Oft wird berechnet, in wie vielen Jahren das CO₂-Budget unter bestimmten Annahmen „verbraucht“ sein würde.^[43] Bei unveränderten Emissionen würde beispielsweise das Kohlenstoffbudget für das Zwei-Grad-Ziel nach einer Berechnung aus dem Jahr 2015 zwischen 2035 und 2045 aufgebraucht sein.^[44]Zudem wird das globale CO₂-Budget häufig durch die Weltbevölkerung und die verbleibenden Jahre bis zum Erreichen der Null-Emission dividiert und so eine „erlaubte“ Pro-Kopf-Emission von zum Beispiel 2,7 t CO₂ pro Jahr berechnet.^[43][45]

Das Beratungshaus PricewaterhouseCoopers (PWC) rechnet vor, dass die CO₂-Emissionen jährlich um sechs Prozent sinken müssten, um die Klimaziele zu erreichen.^[45][46] Das ist eine Größenordnung, wie sie bereits 1997 durch das Kyoto-Protokoll völkerrechtlich verbindlich für die Industrienationen verabschiedet wurde, mit dem Unterschied, dass die Kyoto-Ziele innerhalb von 4 Jahren erfüllt werden sollten.

Daneben schlägt ein Klimaexperte aus der Schweiz vor, das Budget selbst als Pfad zu definieren, der vorgibt, in welchem Maße die Emissionen über einen Zeitraum reduziert werden müssten.^[47]

Auch Reduktionsziele zu bestimmten Zeitpunkten würden dem Sachverhalt weniger gerecht, so Manfred Sargl von der Universität der Bundeswehr. Entscheidend sei alleine die Summe der Emissionen in den Jahren bis zum kompletten CO₂-Ausstieg.^[25]

Für die Verteilung des verbleibenden CO₂-Budgets auf Staaten, als für die Festlegung nationaler Budgets, wurde eine Vielzahl von Verfahren der Lastenteilung (burden-sharing) bzw. Anstrengungsteilung (effort-sharing) vorgeschlagen.

Beim sogenannten „Regensburger Modell“ wird zunächst von den tatsächlichen Emissionen eines Landes ausgegangen. Danach wird schrittweise auf eine gleiche Pro-Kopf-Verteilung umgestellt. Damit versucht das Modell Gerechtigkeit mit politischer Pragmatik zu kombinieren, setzt auf Strukturwandel und vermeidet Strukturbrüche.^[24][25][48]

Ein ähnliches Verfahren wird durch die Begriffe Kontraktion und Konvergenz beschrieben, wobei aber Entwicklungsländern vorübergehend – bis zum Konvergenzzeitpunkt – höhere Emissionen zugestanden werden.

Weitere Vorschläge setzen auf andere Prinzipien:^[28]

• an den Kosten orientiert wird nach der Lösung mit den geringsten Kosten gesucht
• an der Gerechtigkeit orientiert – mit Berücksichtigung der bisherigen Emissionen
• an der Gerechtigkeit orientiert – ohne Berücksichtigung der bisherigen Emissionen

Das Europäische Klimagesetz gibt der Europäischen Kommission auf, im Rahmen der Erarbeitung eines Klimaziels für 2040 ein indikatives Treibhausgasbudget der Europäischen Union zu veröffentlichen. Das Budget soll für den Zeitraum 2030–2050 die Netto-Treibhausgasemissionen (Emissionen abzüglich Abbau durch Senken), ausgedrückt in CO₂-Äquivalenten, angeben, die noch mit den Verpflichtungen der Union gemäß dem Übereinkommen von Paris vereinbar sind.^[49]

Der WBGU empfiehlt zur Überprüfung der Dekarbonisierungs-Fahrpläne die Einrichtung einer unabhängigen, internationalen Weltklimabank.^[43]

Der Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU) berechnete ein faires CO₂-Budget für Deutschland und die Europäische Union. Es basiert auf einer Aufteilung des globalen Budgets anhand der Welt-Bevölkerungszahlen im Jahr 2016, dem Jahr, in dem mit Zustimmung Deutschlands das Übereinkommen von Paris in Kraft trat mit dem Ziel, die Erderwärmung auf deutlich unter 2 °C, möglichst 1,5 °C zu begrenzen. Die Annahmen des SRU seien, so das Bundesverfassungsgericht in seinem Klimabeschluss, nachvollziehbar, die Rechenschritte schlüssig. Bei Unsicherheiten hatte der SRU zugunsten des deutschen Budgets entschieden – es handelt sich nach Ansicht des SRU also um eine Obergrenze für ein faires Budget. Auf Basis des 2022 verbleibenden globalen CO₂-Budgets und der Emissionsdaten bis 2022 waren das deutsche und das europäische CO₂-Budget für das 1,5 °C-Ziel im Jahr 2024 aufgebraucht. Das deutsche Budget, um mit 67 % Wahrscheinlichkeit unter 1,75 °C zu bleiben, reicht noch 13 Jahre, wenn von 2024 bis 2037 die Emissionen jährlich um den gleichen Betrag bis auf Null sinken; bei aus dem Bundes-Klimaschutzgesetz abgeleiteten Reduktionsschritten wäre das 1,75 °C-Budget schon vier Jahre früher aufgebraucht, das 2 °C-Budget würde eingehalten werden. Das europäische 1,75 °C-Budget würde bei einer linearen Reduktion bis 2042 reichen.^[50]

Die Mehrzahl der Klimaszenarien, die untersuchen, wie das Zwei-Grad-Ziel eingehalten werden kann, geht davon aus, dass es während des 21. Jahrhunderts zum sog. Überschießen kommt. Das bedeutet, dass zunächst mehr Treibhausgase ausgestoßen werden, als zum Erreichen der Klimaziele erlaubt sind, gegen Ende des 21. Jahrhunderts dann aber wieder Kohlenstoffdioxid aus der Erdatmosphäre entnommen wird, sodass das Klimaziel bis zum Jahr 2100 wieder eingehalten werden kann.^[51] Daher wird weltweit nach Wegen gesucht, Kohlenstoff zu binden und so der Atmosphäre zu entziehen.^[52]

Eines der Konzepte sieht vor, (Holz-)Kohle bzw. aus organischen Abfallstoffen gewonnene Pflanzenkohle nicht zu verbrennen, sondern landwirtschaftlich genutzten Böden beizumischen und sie so für mehrere Tausend Jahre zu binden. Diese „Kohledüngung“ (Terra preta) hat darüber hinaus den Vorteil, dass der Boden Wasser und Nährstoffe besser zurückhalten kann und dass die landwirtschaftlichen Erträge verbessert werden können.Das Potenzial, die CO₂-Belastung der Atmosphäre durch Kohledüngung zu reduzieren, wird auf knapp zwei Milliarden Tonnen CO₂ pro Jahr geschätzt.^[53][54]

Fast alle Szenarien des Weltklimarats IPCC enthalten die Annahme, dass in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts Carbon-Capture-and-Storage-Technologien (CCS) angewendet werden. Bei den 1,5 °C-Szenarien liegt die Notwendigkeit zur Nutzung solcher Technologien noch höher.^[55][56] Das Setzen auf negative Emissionen birgt zugleich große Risiken. Zwar besteht durchaus die Möglichkeit, dass solche Strategien erfolgreich sind. Bei einem ebenso möglichen Scheitern besteht jedoch die Gefahr, dass zukünftige Generationen von erheblichen Klimafolgen, hohen Bewältigungskosten und inakzeptablen (Ziel-)Konflikten betroffen sind. Zudem können während des temporär geplanten Überschreitens des Temperaturziels Kippelemente im Erdsystem ausgelöst werden, die dann permanente Folgen nach sich ziehen. Beispiele hierfür sind die Destabilisierung von Eisschilden, die einen starken und irreversiblen Meeresspiegelanstieg zur Folge hätten, oder die Freisetzung großer Treibhausgasmengen in der Arktis oder dem Amazonasgebiet, die anschließend wiederum die globale Erwärmung verstärken würden.^[57]

Der IPCC hält fest, dass das Überschießen schwerwiegende Risiken birgt und irreversible Folgen für Mensch und Umwelt mit sich bringt, selbst wenn bis 2100 die Temperatur wieder so weit reduziert wird, dass das Übereinkommen von Paris erfüllt wird. Beispiele für solche irreversiblen Folgen sind das Abschmelzen von Gletschern, das Absterben von Korallenriffen und zusätzliche Todesfälle infolge von Hitzeereignissen. Zudem steigt dadurch das Risiko, dass durch verschiedene Faktoren wie Waldbrände, Baumsterben, Insektenplagen, Austrocknen von Mooren und dem Auftauen von Permafrostböden große Mengen Kohlenstoff freigesetzt werden, die ihrerseits den Klimawandel wieder verstärken und seine Bekämpfung umso schwerer machen. Auch steigt sich mit jeder weiteren Erwärmung das Risiko für das Aussterben von Arten stark an und liegt selbst bei der niedrigsten IPCC-Prognose um Faktor 1000 höher als unter natürlichen Umständen.^[58]

• CO₂-Fußabdruck
• CO₂-Bilanz
• Fünfter Sachstandsbericht des IPCC
• Global Atmosphere Watch
• Liste der größten Kohlenstoffdioxidemittenten
• Geoengineering

• Bård Lahn1: A history of the global carbon budget. In: WIREs Climate Change. 2020, doi:10.1002/wcc.636 (open access). 
• Joeri Rogelj, Piers M. Forster, Elmar Kriegler, Christopher J. Smith, Roland Séférian: Estimating and tracking the remaining carbon budget for stringent climate targets. In: Nature. 17. Juli 2019, doi:10.1038/s41586-019-1368-z (open access). 

Wiktionary: CO₂-Budget – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• showyourbudgets.org (Nationale Budgets (interaktiv, unter Annahme eines ab 2016 gleichen Emissionsrecht eines jeden Menschen))
• mcc-berlin.net: "CO₂-Rechner"