Der Mensch setzt zusätzliche Stickstoffverbindungen auf verschiedene Weise frei, eine der Hauptquellen sind Gülle und synthetische Düngemittel für die Landwirtschaft.
KI erstellt
Die Forschergruppe unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena (D) veröffentlichte ihre Analyse der komplexen Auswirkungen von Stickstoffverbindungen aus der Landwirtschaft und der Verbrennung fossiler Energieträger auf die globale Durchschnittstemperatur am Mittwoch. Das hat zu einer erheblichen Zunahme des biologisch verfügbaren, reaktiven Stickstoffs geführt.
Luftverschmutzung
Bisherige Studien haben die Auswirkungen von reaktivem Stickstoff auf das globale Klimasystem seit der Industrialisierung nur unzureichend erforscht. Eine neue Studie unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena schliesst nun diese Wissenslücke. Insgesamt ergebe sich daraus ein kühlender Effekt, berichteten die Forscher in ihrer nun in der Fachzeitschrift «Nature» veröffentlichten Studie. Ohne menschlichen Stickstoffeintrag hätte sich das Klima noch weiter aufgeheizt.
Positiv werten die Expertinnen und Experten dies angesichts der diversen negativen Folgen von Stickstoffemissionen für Mensch und Umwelt aber nicht. «Luftverschmutzung führt allein in der Schweiz zu über 2000 vorzeitigen Todesfällen pro Jahr und Stickstoff spielt dabei eine wichtige Rolle», wurde Mitautor der Studie und Professor am physikalischen Institut und am Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern, Fortunat Joos, in einer Mitteilung zitiert.
Kein Mittel gegen Erderwärmung
Stickstoff ist ein natürlich in der Atmosphäre vorkommenden Gas. Unsere Luft besteht zu 78 Prozent daraus. Der Mensch setzt zusätzliche Stickstoffverbindungen auf verschiedene Weise frei, eine der Hauptquellen sind Gülle und synthetische Düngemittel für die Landwirtschaft (Ammonium). Eine weitere wichtige Quelle ist die Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Erdöl und Kohle, bei denen Stickoxide entstehen und sich in der Luft verteilen.
Allerdings unterscheiden sich die direkten und indirekten Klimawirkungen der verschiedenen Stickstoffverbindungen. So wirkt aus gedüngten Böden entweichendes Lachgas nach Angaben der Forscher als extrem starkes Treibhausgas. Seine Wirkung ist annähernd 300 Mal stärker als die von Kohlendioxid. Zugleich lässt der Stickstoffeintrag aber Pflanzen besser wachsen, so dass diese mehr Kohlendioxid binden.
Ein Sechstel der Erderwärmung kompensiert
Durch Verbrennung freigesetzte Stickoxide entfalten ebenfalls widersprüchliche Wirkungen. Unter anderem begünstigen sie die Bildung von Schwebepartikeln in der Atmosphäre, die Sonnenlicht abschirmen und deshalb kühlen. Das Phänomen ist in Bodennähe auch als Smog bekannt. Gleichzeitig lassen Stickoxide und Ammonium Pflanzen üppiger wachsen. Diese nehmen dabei CO2 aus der Atmosphäre auf, was ebenfalls kühlend wirkt. Stickoxide spielen zudem eine Rolle beim Abbau von Methan und kühlen die Atmosphäre somit, sie führen aber auch zur Bildung des Treibhausgases Ozon, was wiederum wärmend wirkt.
Kombiniert man alle Erwärmungs- und Abkühlungsprozesse durch die reaktiven Stickstoffe, so führt dies bisher zu einem Abkühlungseffekt. «Dieses neue Ergebnis legt nahe, dass die Stickstoffverschmutzung etwa ein Sechstel der bisherigen Erderwärmung durch den CO2-Anstieg über die industrielle Periode kompensiert hat», erklärt Qing Sun, Mitautorin und Postdoktorandin an der Universität Bern.
Kühleffekt
In der Summe errechnete das Forscherteam daraus einen Kühleffekt von 0,34 Watt pro Quadratmeter durch menschliche Stickstoffeinträge. Zum Vergleich: Der Mensch heizte jeden Quadratmeter laut Weltklimarat IPCC vor allem durch die Emission von Treibhausgasen zwischen 2011 und 2020 im Mittel um 2,7 Watt auf. Daraus resultierte in diesem Zeitraum ein Temperaturanstieg von im Schnitt 1,1 Grad Celsius.
Eine direkte Umrechnung der kühlenden Wirkung der Stickstoffeinträge auf die globale Durchschnittstemperatur sei allerdings nicht möglich, betonten die Experten aus Jena. Einerseits träten dabei örtliche Effekte auf, zum anderen reagiere das Klimasystem träge und in komplexer Weise auf die Verschiebungen.
Forscher: Düngemittel gezielter einsetzen
Zugleich verwiesen die Forscher auf die negativen Umwelt- und Gesundheitsfolgen von Stickstoffverbindungen – etwa in Form der Überdüngung von Gewässern oder durch deren Rolle bei der Bildung von Feinstaub und dem Entstehen von Atemwegserkrankungen.
«Die Studie unterstreicht die Dringlichkeit, die Emissionen aus fossilen Energieträgern endlich zu stoppen und Düngemittel gezielter einzusetzen», erklärte Joos. «Das würde nicht nur die globale Klimaerwärmung verlangsamen, sondern auch die Belastung durch gesundheitsschädliche Ozon- und Feinstaubkonzentrationen für uns alle auf dem Land und in der Stadt verringern.»
