CO₂ – Was ist es und warum beeinflusst es das Klima?

Kohlenstoffdioxid, kurz CO₂, ist ein farb- und geruchloses Gas, das natürlicherweise in der Erdatmosphäre vorkommt. Es entsteht unter anderem bei der Atmung, bei der Zersetzung organischer Stoffe und bei vulkanischen Aktivitäten. Auch bei der Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas wird CO₂ freigesetzt. Mehr zu Vulkanen und CO₂ im Artikel „Vulkane und CO₂: Warum der Mensch mehr CO₂ ausstößt als Vulkane“.

CO₂ gehört zu den sogenannten Treibhausgasen. Diese Gase können Wärmestrahlung aufnehmen, die von der Erdoberfläche abgegeben wird, und sie anschließend wieder in verschiedene Richtungen abstrahlen. Dadurch bleibt mehr Wärme im System aus Erdoberfläche und Atmosphäre. Der natürliche Treibhauseffekt ist deshalb eine wichtige Voraussetzung für die heutigen Lebensbedingungen auf der Erde. Mehr zum Treibhauseffekt im Artikel „Der Treibhauseffekt einfach erklärt“.

CO₂ macht nur einen sehr kleinen Teil der Atmosphäre aus. Vor Beginn der Industrialisierung lag die Konzentration bei etwa 280 ppm („parts per million“, Teile pro Million), also rund 0,028 % der Atmosphäre. Das globale Jahresmittel betrug 2025 nach Messungen der US-Wetter- und Ozeanbehörde NOAA 425,6 ppm (Stand September 2026; Werte des letzten Jahres können sich noch geringfügig ändern).

Der Wert schwankt im Jahresverlauf: Im Winterhalbjahr der Nordhalbkugel steigt er, weil dort wenige Pflanzen wachsen und viele verrotten, im Frühjahr und Sommer sinkt er wieder. 2025 lagen die globalen Monatsmittel zwischen 422,9 ppm im August und 427,3 ppm im Dezember. Für die langfristige Entwicklung ist deshalb das Jahresmittel entscheidend: Es stieg von 399,7 ppm im Jahr 2015 auf 425,6 ppm im Jahr 2025, also um rund 26 ppm oder im Schnitt 2,6 ppm pro Jahr.

Der Anstieg von etwa 280 auf rund 426 ppm entspricht einer Zunahme um gut 50 %. Nach Eisbohrkernmessungen war die CO₂-Konzentration in den vergangenen 800.000 Jahren nie so hoch wie heute. Der Weltklimarat IPCC hält die heutigen Werte sogar für die höchsten seit mindestens 2 Mio. Jahren.

Dass CO₂ nur in einer Konzentration von einigen hundert Molekülen pro Million vorkommt, sagt wenig über seine Wirkung aus. Entscheidend sind die physikalischen Eigenschaften des Gases.

Die Erde nimmt Energie von der Sonne auf und gibt einen Teil davon als Wärmestrahlung wieder ins All ab. CO₂ kann bestimmte Wellenlängen dieser Wärmestrahlung aufnehmen und anschließend wieder abstrahlen. Dadurch verändert sich die Energiebilanz der Erde. Stickstoff und Sauerstoff, die den größten Teil der Atmosphäre ausmachen, besitzen diese Wirkung in den für den Treibhauseffekt relevanten Wellenlängen nicht in vergleichbarer Weise.

Bei CO₂ geht es deshalb nicht darum, dass es einen großen Anteil der Luft ausmacht, sondern darum, wie es mit der von der Erde abgegebenen Wärmestrahlung wechselwirkt.

Pflanzen brauchen CO₂. Es ist ein notwendiger Ausgangsstoff der Photosynthese. Mithilfe von Lichtenergie wandeln Pflanzen CO₂ und Wasser unter anderem in energiereiche organische Stoffe um. Ohne CO₂ könnten Pflanzen keine Biomasse aufbauen.

Daraus folgt allerdings nicht, dass möglichst viel CO₂ automatisch gut für Pflanzen oder für die Umwelt ist.

Steigende CO₂-Konzentrationen können das Pflanzenwachstum tatsächlich fördern. Dieser Effekt wird als CO₂-Düngungseffekt bezeichnet. Pflanzen können bei höherem CO₂-Angebot mehr Kohlenstoff aufnehmen und gehen zum Teil sparsamer mit Wasser um. Wie stark dieser Effekt ausfällt, hängt jedoch von der Pflanzenart und den übrigen Wachstumsbedingungen ab.

Pflanzen benötigen nämlich nicht nur CO₂, sondern auch Wasser, Licht, geeignete Temperaturen und Nährstoffe. Fehlt beispielsweise Wasser oder Stickstoff, kann zusätzliches CO₂ diesen Mangel nicht ausgleichen. Auch der Weltklimarat IPCC stellt fest, dass die Wirkung höherer CO₂-Konzentrationen auf die Vegetation davon abhängt, wie Pflanzen und Böden auf Erwärmung, Trockenheit und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor reagieren.

Hinzu kommt: Höhere CO₂-Konzentrationen können zwar unter bestimmten Bedingungen das Pflanzenwachstum steigern, gleichzeitig führt die zusätzliche Erwärmung zu Belastungen wie Hitze und Wasserknappheit. Bei Nutzpflanzen verändert sich außerdem die Zusammensetzung: Nach Angaben der NASA wachsen manche Kulturpflanzen unter mehr CO₂ schneller und liefern höhere Erträge, ihr Gehalt an Eiweiß und Mikronährstoffen fällt aber anteilig geringer aus.

Die Aussage „Pflanzen brauchen CO₂“ ist deshalb richtig, aber als Argument gegen den menschengemachten Klimawandel unvollständig. Dass ein Stoff für Lebewesen notwendig ist, bedeutet nicht, dass jede zusätzliche Menge davon ohne Folgen bleibt. Entscheidend sind die Menge und das Zusammenspiel mit den übrigen Bedingungen.

Der natürliche Treibhauseffekt ist nicht das Problem. Problematisch ist seine zusätzliche Verstärkung durch den Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen.

Seit Beginn der Industrialisierung steigt die CO₂-Konzentration vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe sowie durch Veränderungen der Landnutzung, etwa die Rodung von Wäldern. Kohle, Erdöl und Erdgas enthalten Kohlenstoff, der über Millionen von Jahren in geologischen Lagerstätten gespeichert war. Bei ihrer Verbrennung wird dieser Kohlenstoff als CO₂ in die Atmosphäre freigesetzt.

Ozeane und Landökosysteme nehmen einen erheblichen Teil des zusätzlich ausgestoßenen CO₂ wieder auf und bremsen so den Anstieg in der Atmosphäre. Vollständig aufnehmen können sie die zusätzlichen Emissionen jedoch nicht. Im Zeitraum 2010–2019 nahm nach Angaben des IPCC die Landvegetation rund 31 % des vom Menschen ausgestoßenen CO₂ auf, der Ozean rund 23 %. Die übrigen rund 46 % blieben in der Atmosphäre.

Pflanzen nehmen den zusätzlichen CO₂-Ausstoß also nicht einfach „weg“. Ihre Aufnahme ist Teil eines dynamischen Kohlenstoffkreislaufs, und fast die Hälfte des zusätzlichen CO₂ verbleibt in der Atmosphäre und beeinflusst dort das Klima.

CO₂ ist nicht das einzige Treibhausgas. Auch Methan und Lachgas tragen zur Erwärmung bei. CO₂ spielt jedoch eine zentrale Rolle, weil es in großen Mengen ausgestoßen wird und lange im Klimasystem wirksam bleibt. Nach Angaben des Umweltbundesamts entfallen rund zwei Drittel (ca. 66 %) der Erwärmungswirkung der langlebigen Treibhausgase auf CO₂.

Durch die zunehmende Konzentration verändert sich die Energiebilanz des Klimasystems. Die Folge ist eine Erwärmung der Erdoberfläche und der unteren Atmosphäre. Damit verändern sich unter anderem Eis- und Schneemengen, der Meeresspiegel, Niederschlagsmuster und die Bedingungen für Ökosysteme.

CO₂ ist damit weder ein grundsätzlich „schädlicher“ noch ein grundsätzlich „nützlicher“ Stoff. Pflanzen brauchen CO₂, und gleichzeitig führt eine deutlich erhöhte CO₂-Konzentration zu einer zusätzlichen Erwärmung des Klimas. Beides ist gleichzeitig richtig.

Die entscheidende Frage ist daher nicht, ob CO₂ für Pflanzen notwendig ist, sondern wie viel zusätzliches CO₂ in die Atmosphäre gelangt und welche Folgen die dadurch verstärkte Erwärmung für das gesamte Klimasystem hat.