Als „Airborne Fraction“ AF(t) wird das Verhältnis des konzentrationserhöhenden Anteils dC/dt zur anthropogenen CO2-Emissionen E(t)/m1 (in ppm/Jahr) bezeichnet (m1 = 7.814 Gt/ppm):
AF(t) = dC/dt * m1/E(t)
Abb. 1 | Airborne Fraction bis 2024 und Prognose bis 2100 je nach Modellierung (Bern-CC oder Bilanzgleichungslösung mit RT-Modell) und Szenario
Airborne Fraction bis 2024
Die schwarze Kurve in Abb. 1 zeigt den bisherigen Verlauf der Airborne Fraction, berechnet aus der Lösung der Bilanzgleichung. Die hohen Werte vor 1945 trotz geringer Emissionen erklären sich daraus, daß die gemessenen CO2-Konzentrationen bis ca. 1960 oberhalb einer theoretischen Kurve lagen, die unterstellt, alle anthropogenen Emissionen seien bis dahin zu 100% in der Atmosphäre verblieben.
Dem steilen Anstieg der Airborne Fraction von 40% auf 65% zwischen 1945 und 1970 entspricht ein Wachstum der Weltbevölkerung von 2.4 Mrd. auf 3.8 Mrd (+ 60%) sowie eine Verdoppelung der mittleren Pro-Kopf-CO2-Emission von ca. 2 t/Jahr auf ca. 4 t/Jahr in diesen 25 Jahren.
Seit 1970 fällt die Airborne Fraction tendenziell auf mittlerweile ca. 48%. Der temporäre Anstieg zwischen 2000 und 2012 erfolgte parallel zu einer Steigerung der mittleren Pro-Kopf-Emission von ca. 4 t/Jahr auf ca. 5 t/Jahr und einem Wachstum der Weltbevölkerung von 6.1 auf 7.1 Milliarden. 2024 sind die mittleren Pro-Kopf-Emissionen wieder auf ca. 4.6 t/Jahr zurückgegangen.
Prognose der Airborne Fraction 2024 – 2100
Für die Prognose verwendet wurden das Bern-CC-Modell mit den (IPCC 2007)-Parametern sowie die Lösung der Bilanzgleichung unter Modellierung der konzentrationsabhängigen Erhöhung der Relaxationszeit (RT-Modell).
Erwartungsgemäß führen beide Modelle zum Ergebnis, daß die Airborne Fraction im Jahr 2100 umso höher sein wird, je mehr CO2 bis dahin emittiert wird. Für das Szenario eines linearen Anstiegs der Emissionen auf 62 Gt CO2 im Jahr 2100 führen beide Modelle zu einer nahezu identischen Prognose, einem Rückgang der Airborne Fraction von jetzt 48% auf ca. 43%.
Für das Szenario eines Emissionsanstiegs auf 87 Gt CO2 im Jahr 2100 prognostiziert das Bern-CC-Modell einen Airborne-Fraction-Rückgang auf 44%, während das RT-Modell einen Anstieg auf 54% vorhersagt.
Umgekehrt liegt bei Szenarien mit gleichbleibenden oder fallenden Emissionen (2100: 37 Gt/Jahr bzw. 12 Gt/Jahr) das Bern-CC-Modell mit seinen Airborne-Fraction-Prognosen deutlich oberhalb des RT-Modells.
Zu erklären sind diese Unterschiede damit, daß die Geschwindigkeit des CO2-Abbaus beim Bern-CC immer gleichbleibend (und damit bei geringen Emissionen zu gering und bei hohen Emissionen zu hoch) ist, während beim RT-Modell die Absorptions-Geschwindigkeit mit steigender CO2-Konzentration sinkt und mit fallender steigt.