Radiokohlenstoff und Tracer für fossiles CO2 Methoden zur fossilen CO2 Bestimmung
Die Trennung von fossilen und nicht-fossilen CO₂-Quellen ist entscheidend, um lokale und globale CO₂-Konzentrationsvariationen zu verstehen. Während auf globaler Ebene die natürlichen CO₂-Flüsse durch Photosynthese und Respiration die fossilen Emissionen um ein Vielfaches übersteigen, dominieren in städtischen Gebieten meist fossile Quellen. In Heidelberg stammen lokale CO₂-Variationen etwa zu gleichen Teilen aus fossilen und nicht-fossilen Prozessen.
Das Isotop ¹⁴CO₂ gilt als „Goldstandard“ zur Bestimmung fossiler CO₂-Anteile, da fossile Brennstoffe praktisch frei von ¹⁴C sind. Die Verbrennung solcher Brennstoffe senkt das ¹⁴C/C-Verhältnis in der Atmosphäre, was durch hochpräzise Messungen erfasst werden kann. Eine detaillierte Einführung hierzu findet sich in Maier et al. (2023).
¹⁴CO₂-Messungen sind jedoch aufwendig und teuer, weshalb sie nur an wenigen Stationen durchgeführt werden. Alternativ werden an der ICOS-CRL-Pilotstation sogenannte Proxies wie CO und NOx untersucht. Diese Spurenstoffe werden bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt und können ebenfalls genutzt werden, um fossile CO₂-Anteile abzuschätzen. Wir nutzen atmosphärische ¹⁴CO₂-Beobachtungen, um die Proxy-zu-fossil-fuel-CO₂-Verhältnisse zu kalibrieren. Ein Beispiel, wie gut die Erhöhungen der Proxykonzentrationen mit denen der fossilen CO₂-Konzentrationen in Heidelberg zusammenpassen, ist in folgender Figur zu sehen.
Die ¹⁴C-kalibrierten Proxy-zu-fossil-fuel-CO₂-Verhältnisse werden genutzt, um aus kontinuierlichen CO- oder NOx-Messreihen eine zeitlich hochaufgelöste Abschätzung der Variation fossiler CO₂-Konzentrationen zu erhalten. In Maier et al. (2024) wird die proxy-basierte ffCO₂-Abschätzung ausführlich beschrieben.
