Der Kohlenstoffkreislauf

Atmosphäre ⇌ Ozean ⇌ Lebewelt ⇌ Gestein: Was über 10⁸ Jahre begraben wurde, holt die fossile Verbrennung in 10² Jahren zurück in den schnellen Kreislauf.

Als Nächstes empfohlen → Die neun Grenzen · ERDE

Der Beitrag

Rund zehn Gigatonnen Kohlenstoff setzt die Menschheit Jahr für Jahr frei — verbrannt als fossiler Brennstoff, gerodet als Wald. Etwa die Hälfte davon bleibt in der Luft, und die Keeling-Kurve steigt entsprechend: von vorindustriellen 280 ppm auf 420 ppm im Jahr 2024. Etwa ein Viertel löst sich im Ozean, etwa ein Viertel nimmt die terrestrische Biosphäre auf. Dass dieser Luftanteil seit Jahrzehnten bei rund 45 % liegt, ist keine Garantie: Lassen die Senken in Ozean und Biosphäre nach, bleibt von jeder weiteren Tonne mehr oben. Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt, wie Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Ozean, Lebewelt und Gestein umläuft; kein anderes biogeochemisches System greift so stark ins Klima ein. Und normalerweise braucht dieser Umlauf zehn bis hundert Millionen Jahre — die industrielle Verbrennung schließt ihn brutal kurz.

Genau genommen laufen zwei Kohlenstoffkreisläufe nebeneinander, in völlig verschiedenem Tempo, und das Klimaproblem sitzt im Spalt zwischen beiden. Der schnelle Kreislauf schließt sich binnen Jahren bis Jahrhunderten: Die Photosynthese bindet an Land rund 120 GtC pro Jahr und im Oberflächenozean weitere 50, Atmung und Zersetzung geben ungefähr dasselbe zurück; CO₂ löst sich in den kalten Meeren hoher Breiten und entweicht wieder aus den warmen tropischen; und eine biologische Pumpe schafft einen kleinen Teil des Oberflächenkohlenstoffs für Jahrhunderte in die Tiefsee. Der langsame Kreislauf braucht 10⁵ bis 10⁸ Jahre. Sein Herzstück ist die Silikatverwitterung: Atmosphärisches CO₂ reagiert mit Regen und Silikatgestein zu gelöstem Hydrogencarbonat, und weil die Reaktion temperaturabhängig ist, wirkt sie als Langzeit-Thermostat der Erde. Daneben lagern Meeresorganismen ihre Calciumcarbonatschalen ab, und winzige 0,1 % des organischen Kohlenstoffs entgehen der Zersetzung und gehen ins Sediment — über Hunderte Millionen Jahre wuchsen daraus die fossilen Lagerstätten, die heute abgebaut werden. Genau hier liegt die Zeitskalen-Diskrepanz, aus der die Wucht der fossilen Verbrennung folgt: Kohlenstoff, dessen Entzug aus der Atmosphäre rund 10⁸ Jahre gedauert hat, kehrt in rund 10² Jahren in den schnellen Kreislauf zurück, also etwa eine Million Mal schneller, als er begraben wurde. Atmosphäre und Oberflächenozean können sich in diesem Tempo nicht einpendeln; der Luftanteil bleibt hoch, das Klima erwärmt sich. Die Isotope machen die Sache endgültig: Fossiler Kohlenstoff ist an Kohlenstoff-14 verarmt, das während der Lagerung zerfallen ist, und leicht an Kohlenstoff-13, weil die Photosynthese ¹²C bevorzugt. Die atmosphärischen Verhältnisse verschieben sich genau so, wie es fossile Emissionen erwarten lassen — eine unabhängige Bestätigung, dass das steigende CO₂ vom Menschen stammt.

Warum jetzt2024 lagen die Jahresemissionen bei rund 41 GtCO₂, seit 1750 summieren sie sich auf rund 2.500 GtCO₂. Für die Begrenzung der Erwärmung auf 1,5 °C blieb Anfang 2025 ein Restbudget von etwa 250 GtCO₂ — bei dem Tempo keine sieben Jahre, und mit jedem Jahr eines weniger. Die Landsenke zeigt Zeichen von Stress: Amazonas und boreale Wälder leiden unter Feuer und Dürre, auftauender Permafrost gibt Kohlenstoff und Methan zugleich frei. Das Global Carbon Project sieht den Luftanteil zwar weiterhin stabil, doch die IPCC-Szenarien, die 1,5 °C noch erreichen, rechnen bis zur Jahrhundertmitte mit einer Kohlendioxid-Entnahme im Gigatonnenmaßstab — gegenüber den paar Megatonnen pro Jahr, die Mitte der 2020er Jahre im Einsatz waren — drei bis vier Größenordnungen zu wenig.