Atmosphärische Treibhausgas-Konzentrationen

Seit Beginn der Industrialisierung steigt die Konzentration von Kohlendioxid (CO₂) in der Atmosphäre kontinuierlich an. Hauptursachen sind die Verbrennung fossiler Energieträger und Landnutzungsänderungen, insbesondere Entwaldung. Der Anstieg der atmosphärischen CO₂-Konzentration ist durch weltweite Messprogramme eindeutig belegt und zählt zu den wichtigsten Indikatoren des anthropogenen Klimawandels.

Im Jahr 2025 betrug die globale mittlere CO₂-Konzentration 425,65 µmol/mol (ppm), wie aus Daten der NOAA hervorgeht. Damit lag sie mehr als 50 % über dem vorindustriellen Niveau von etwa 280 µmol/mol. Neben Kohlendioxid tragen auch Methan (CH₄), Lachgas (N₂O) und fluorierte Treibhausgase wesentlich zur zusätzlichen Erwärmung des Klimasystems bei.

Das Umweltbundesamt überwacht die atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen an den Messstationen Schauinsland im Südschwarzwald und auf der Zugspitze. Beide Stationen verfügen über langjährige Messreihen, die einen wichtigen Beitrag zur Beobachtung der Hintergrundkonzentration der Atmosphäre leisten. Bereits im Jahr 2015 überschritt die mittlere CO₂-Konzentration an beiden Standorten erstmals den Wert von 400 µmol/mol.

Die Messstation auf der Zugspitze liefert besonders repräsentative Daten für die Hintergrundbelastung der Atmosphäre in Mitteleuropa. Aufgrund ihrer Höhenlage befindet sie sich häufig in der unteren freien Troposphäre und wird daher nur gering von regionalen Emissionsquellen beeinflusst. Im Jahr 2025 betrug der Jahresmittelwert dort 426,93 µmol/mol (siehe Abbildung „Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittel)”).

Langjährige Messreihen ermöglichen eine zuverlässige Quantifizierung des weltweiten Anstiegs der atmosphärischen CO₂-Konzentration. Dank ihrer hohen Genauigkeit lassen sich langfristige Trends eindeutig von natürlichen Schwankungen unterscheiden. Die Messdaten bilden eine wesentliche Grundlage für die Analyse des globalen Kohlenstoffkreislaufs sowie für die Entwicklung, Validierung und Verbesserung von Klimamodellen.

Für die Bestimmung des globalen CO₂-Anstiegs werden unter anderem die Messdaten des Global Atmosphere Watch (GAW)-Observatoriums auf dem Mauna Loa (Hawaii) herangezogen. Aufgrund seiner abgelegenen Lage und der geringen Beeinflussung durch lokale Emissionsquellen eignet sich dieser Standort besonders gut zur Erfassung der globalen Hintergrundkonzentration.

Während der mittlere jährliche Anstieg der CO₂-Konzentration in den 1960er-Jahren noch bei rund 0,86 µmol/mol lag, betrug er in den vergangenen 15 Jahren durchschnittlich etwa 2,5 µmol/mol pro Jahr. Damit hat sich die jährliche Zunahme der atmosphärischen CO₂-Konzentration gegenüber den frühen Messjahren nahezu verdreifacht. Diese Entwicklung verdeutlicht den anhaltenden Einfluss anthropogener CO₂-Emissionen auf die Zusammensetzung der Atmosphäre.

Nach Kohlendioxid ist Methan das zweitwichtigste langlebige Treibhausgas in der Atmosphäre. Es entsteht sowohl durch natürliche Prozesse, beispielsweise in Feuchtgebieten, als auch durch anthropogene Quellen, insbesondere durch die Landwirtschaft (Viehhaltung und Reisanbau), Deponien sowie die Förderung und Nutzung fossiler Energieträger.

Die globale Methankonzentration ist seit der vorindustriellen Zeit deutlich angestiegen und dieser Trend setzt sich auch in den letzten Jahren fort. Im Jahr 2025 lag sie bei etwas über 1 936 nmol/mol (ppb). Dieser anhaltende Anstieg trägt wesentlich zur Verstärkung des Treibhauseffekts bei.

An der Messstation Zugspitze wurde im Jahr 2025 ein Jahresmittelwert von rund 2 006 nmol/mol gemessen (siehe Abbildung „Methan-Konzentration in der Atmosphäre (Monats- und Jahresmittelwerte)“).

Lachgas ist ein weiteres langlebiges Treibhausgas mit hoher atmosphärischer Verweildauer. Es entsteht überwiegend durch mikrobielle Prozesse in Böden und Ozeanen, wobei anthropogene Emissionen insbesondere aus der Landwirtschaft (Düngemitteleinsatz) eine zentrale Rolle spielen.

Die globale Lachgaskonzentration ist ebenfalls kontinuierlich gestiegen. Im Jahr 2025 lag sie bei etwa 338,9 nmol/mol (ppb) (NOAA). Dieser Trend ist seit mehreren Jahrzehnten stabil steigend und trägt zur langfristigen Verstärkung des Strahlungsantriebs bei.

An der Messstation Zugspitze wurde im Jahr 2025 ein Jahresmittelwert von rund 339,7 nmol/mol (ppb) ermittelt (siehe Abbildung „Lachgas-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittelwerte)“). 

Die langlebigen Treibhausgase Kohlendioxid, Methan, Lachgas und fluorierte Gase tragen gemeinsam zum anthropogenen Strahlungsantrieb der Atmosphäre bei. Sie beeinflussen das globale Klimasystem langfristig und mit hoher Wirksamkeit.

Im Jahr 2024 betrug der gesamte Strahlungsantrieb dieser Gase etwa 3,5 W/m² (NOAA). Im Vergleich zu 1990 entspricht dies einer Zunahme von rund 50 %. Der größte Anteil entfällt dabei auf Kohlendioxid, das trotz geringerer pro Molekül-Wirkung aufgrund seiner hohen Konzentration den Hauptbeitrag zur Erwärmung leistet. Die relative Verteilung des Beitrags zum Treibhauseffekt stellt sich wie folgt dar:

• Kohlendioxid: ca. 66 %
• Methan: ca. 16 %
• Lachgas: ca. 6 %
• Fluorierte Treibhausgase: ca. 12 % 

Diese Zusammensetzung verdeutlicht, dass insbesondere CO₂ der dominante Treiber des anthropogenen Klimawandels ist, während Methan und Lachgas wichtige sekundäre Beiträge leisten.

Um die angestrebte Zwei-Grad-Obergrenze der atmosphärischen Temperaturerhöhung mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 66 % zu unterschreiten, müsste die gesamte Treibhausgas-Konzentration (Kohlendioxid, Methan, Lachgas und F-Gase) in der Atmosphäre bis zum Jahrhundertende bei rund 450 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten stabilisiert werden. Dabei ist eine kurzfristige Überschreitung dieses Konzentrationsniveaus möglich (IPCC-Synthesebericht).

2024 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 539 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten (siehe Abb. „Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-Äquivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich. 

Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der Klimarahmenkonvention (COP21) das Klimaschutz-Übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem völkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg möglichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie möglich abgesenkt werden. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und das Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen. Zur Erreichung der Klimaziele hat Deutschland das Klimaschutzprogramm 2030 verabschiedet.

Auf den folgenden Seiten finden Sie weiterführende Informationen zu internationalen Klimabeobachtungssystemen:

• Thema: Globale Überwachung der Atmosphäre (GAW)
• WMO: Global Atmosphere Watch (GAW)
• WMO: Global Climate Observing System (GCOS)
• Weltdatenzentrum für Treibhausgase (WDCGG)
• BMVBS/DWD: Die deutschen Klimabeobachtungssysteme

Wir danken der Nationalen Administration für die Ozeane und die Atmosphäre (NOAA Global Monitoring Division) in Boulder, USA und dem Scripps Institut für Ozeanography, La Jolla, USA für die CO₂-Daten des GAW Globalobservatoriums von Mauna Loa, Hawaii, sowie dem Mace Head GAW Globalobservatorium, Irland und dem AGAGE Projekt für die Lachgasdaten.