Wieso ist Methan klimaschädlicher als CO2?
Wieso ist Methan um ein vielfaches klimaschädlicher als CO2? Die Anzahl an verbindungen ist doch auch nicht 50 mal so viel?
Was ist für dich "Anzahl an verbindungen"? CO₂ ist eine Verbindung und Methan ist auch eine Verbindung. Oder meintest du Bindungen? Davon gibt es jeweil 4.
ch4 ist ja 4 verbindungen oder wie das heißt und co2 nur 2.
aber wie auch immer. es sind ja nicht 25 mal oder 50 mal so viele. wieso ist das dann so viel mehr klimaschädlich
4 Antworten
Das liegt daran, dass Methan Wärmestrahlung effektiver als CO2 absorbieren kann. Das liegt hauptsächlich an seiner Molekülstruktur. Im Vergleich zu CO2 besitzt Methan eine asymmetrische Molekülstruktur, die ihm eine höhere Effektivität bei der Absorption von Wärmestrahlung verleiht. Das liegt daran, dass Methan eine größere Anzahl von Schwingungs- und Rotationsmoden aufweist, die im Infrarotbereich absorbiert werden können.
Zudem absorbiert Methan in der unteren Atmosphäre Wärmestrahlung besonders effektiv, weil sein zentraler Wellenlängenbereich im Gegensatz zu CO2 nicht gesättigt ist. Kurz gesagt, eine Veränderung beim Methangehalt hat eine größere Auswirkung auf die Absorption von Wärmestrahlung. Methan hat auch weniger Absorptionsspektren, welche mit diesen des Wasserdampfs überlappen, somit ist der Effekt grösser.
Man muss jedoch beachten, dass Methan zu CO2 oxidiert, was seine Effizienz als Treibhausgas natürlich Zeitlich beschränkt. Methan verweilt lediglich etwa 12 Jahre in der Atmosphäre. Die Effektivität eines Treibhausgases wird üblicherweise auf 100 Jahre (GTP100, GWP100) berechnet; da ist vom ursprünglich emittierten Methan kaum mehr etwas übrig.
Hier sind die GTP-Werte für häufige Treibhausgase laut AR5 des Weltklimarates:
Wobei hier das GWP und GTP zwei verschiedene "Methoden" sind, welche unterschiedliche Faktoren betrachten. Die Zahl dahinter bezieht sich auf die Jahren, auf welche sich diese beziehen. Also bei "100" wird gemessen, welches Potenzial ein Gas innerhalb von 100 Jahren hat.
"By accounting for the climate sensitivity and the exchange of heat between the atmosphere and the ocean, the GTP includes physical processes that the GWP does not. The GTP accounts for the slow response of the (deep) ocean, thereby prolonging the response to emissions beyond what is controlled by the decay time of the atmospheric concentration. Thus the GTP includes both the atmospheric adjustment time scale of the component considered and the response time scale of the climate system"
Infrarotstrahlen, genauer fernes Infrarot, regen Schwingungen in Molekülen an oder werden von schwingenden Molekülen abgestrahlt, wobei sich die Schwingung abschwächt.
Das sind aber nciht beliebige Schwingungen, sondern nur solche, bei denen sich das Dipolmoment, also vereinfacht das elektrische Feld, eines Moleküls ändert - Wärmestrahlen sind elektromagnetische Wellen, also vereinfacht scheingende elektrische und magnetische Felder.
Die Hauptbestandteile der Luft, Stickstoff und Sauerstoff, haben kein Dipolmement und können auch keines erhalten, wenn sie schwingen. Sie können Wärmestrahlen weder absorbieren noch abstrahlen. Kohlendioxid hat aber 2 Schwingungsmöglichkeiten, bei denen sich ein Dipolmoment ergibt. Methan hat noch einige mehr. Grob gesagt erhöht sich die Anzahl mit der Anzahl der Atome im Molekül, und da hat Methan mit 5 eben mehr als CO₂ mit nur 3. Noch wirksamer ist Schwefelhexafluorid mit 7 Atomen, aber das ist eher gering konzentriert.
Die Zahl der Bindungen ist es nicht. Übrigens, da die C-O-Bindungen Doppelbindungen sind, hat CO2 rechnerisch gleich viele Bindungen (2*doppelt = 4 Bindungen) wie CH4.
Aber es sind beim Methan eben andere Bindungen. Mit anderen Bindungspartnern und anderer Bindungslänge. Dadurch haben sie andere Schwingungsfrequenzen und absorbieren folglich andere Wellenlängen an elektromagnetischer Strahlung (hier: Licht und Wärme).
Und Methan absorbiert eben genau die Infrarot-Wellenlängen ("Wärmestahlung"), die von der Erde eigentlich zurück ins Weltall abgestrahlt werden, deutlich besser als CO2. Was von den Gasen in der Atmosphäre absorbiert wird, wird nicht ins Weltall abgestrahlt. Das ist der Treibhauseffekt.
Die Anzahl der Bindungen spielt nur eine untergeordnete Rolle. Entscheidend sind die Arten der Bindung und deren dreidimensionelle Anordnung.