Der Treibhauseffekt ist ein natürlicher Prozess, bei dem Treibhausgase (z.B. Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid oder Methan) in der Atmosphäre die einfallende kurzwellige Sonnenstrahlung durchlassen, aber einen Teil der von der Erde abgestrahlten langwelligen Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) absorbieren und zurück in Richtung Erdoberfläche strahlen. Dadurch erwärmt sich die Erdoberfläche momentan auf eine mittlere globale Temperatur von etwa +15 Grad Celsius. 
Ohne den natürlichen Treibhauseffekt läge die mittlere globale Temperatur der Erde nur bei -18 Grad Celsius. Die vom Menschen verursachten Treibhausgas-Emissionen verstärken nun allerdings diesen natürlichen Treibhauseffekt. Das führt zu einer zusätzlichen Erwärmung der unteren Atmosphäre und der Erdoberfläche und dadurch zu globalen Klimaveränderung mit gravierenden ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Folgen.
 

Die wichtigsten anthropogenen, also vom Menschen verursachten, Treibhausgase sind:

• Kohlenstoffdioxid (CO₂)
• Methan (CH₄)
• Lachgas (Distickstoffmonoxid - N2O)
• Fluorierte Gase (F-Gase)

 

Kohlenstoffdioxid (CO₂)
Kohlenstoffdioxid ist das wichtigste anthropogene Treibhausgas. Insbesondere durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Erdgas, Erdölprodukte und Kohle zur Energiegewinnung oder zum Antrieb von Fahrzeugen sowie durch Landnutzungsänderungen, einschließlich Entwaldung, Bodendegradation und Torfverbrennung, erhöht sich die Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Atmosphäre.
Kohlenstoffdioxid entsteht auch durch natürliche Prozesse, wie der Zellatmung von Pflanzen und der Zersetzung abgestorbener Pflanzen. Gleichzeitig nehmen Pflanzen durch Photosynthese Kohlenstoffdioxid auf, sodass sich im natürlichen Kohlenstoffkreislauf die Aufnahme und Abgabe von Kohlenstoff ausgleichen und das emittierte Kohlenstoffdioxid nicht zum Klimawandel beiträgt.
Der Anstieg der Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Atmosphäre verschiebt allerdings das natürliche Gleichgewicht zwischen Atmosphäre, Land und Ozean. Nur die Hälfte des anthropogenen Kohlenstoffdioxids verbleibt in der Atmosphäre und macht sich als Kohlenstoffdioxid-Anstieg bemerkbar. Die andere Hälfte wird bisher von der Biosphäre und vom Ozean aufgenommen, was zu weiteren Problemen wie der Versauerung der Ozeane führt. 

 

Methan (CH₄)
Methan ist das zweitwichtigste anthropogene Treibhausgas. Es entsteht unter anderem beim Abbau organischen Materials, wie Pflanzen, durch Mikroorganismen unter Ausschluss von Sauerstoff, z.B. in Mooren oder Sümpfen, im Magen von einigen Tierarten wie Kühen oder in Kläranlagen und Hausmülldeponien. Eine weitere Quelle sind Erdgasleitungen. Erdgas besteht zum großen Teil aus Methan, da es vor Millionen von Jahren durch die Zersetzung von abgestorbenen Pflanzen gebildet wurde. Deshalb tragen undichte Leitungen zu Methan-Emissionen bei. Geringfügige Mengen von Methan entstehen auch bei der unvollständigen Verbrennung, z.B. im Straßenverkehr und in stationären Verbrennungsanlagen.
Obwohl die emittierte Menge vonMethan sowie die Konzentration in die Atmosphäre wesentlich geringer ist als die von Kohlenstoffdioxid, ist Methan für ungefähr ein Drittel der Erderwärmung verantwortlich. Dies liegt daran, dass Methan ein wesentlich höheres Treibhauspotential (Global Warming Potential, GWP) hat als Kohlenstoffdioxid. Auf 100 Jahre gesehen hat Methan ein 28-fach höheres Treibhausgaspotential (GWP₁₀₀ von 28, IPCC AR6 The Physical Science Basis, Seite 16) als Kohlenstoffdioxid und auf 20 Jahre gesehen sogar ein 81-fach stärkeres (GWP₂₀ von 81, IPCC AR6 The Physical Science Basis, Seite 16). 
Die wichtigste Senke von Methan ist die Oxidation durch Hydroxylradikale (OH) in der Atmosphäre, wodurch Kohlenstoffdioxid entsteht. Ein geringer Teil von Methan wird im Boden durch Mikroorganismen zu Kohlenstoffdioxid umgewandelt.

 

Distickstoffmonoxid (N₂O)
Distickstoffmonoxid, auch besser bekannt als Lachgas, entsteht, wenn stickstoffhaltige Verbindungen im Boden abgebaut werden. Der Einsatz von Stickstoffdünger in der Landwirtschaft trägt damit maßgeblich zu den Lachgas-Emissionen bei.
Lachgas wird zwar in weitaus geringeren Mengen als Kohlenstoffdioxid oder Methan freigesetzt, hat allerdings berechnet auf 100 Jahre ein 273-fach stärkeres Treibhauspotenzial als Kohlenstoffdioxid (GWP₁₀₀ von 273, IPCC AR6 The Physical Science Basis, Seite 16).

 

Fluorierte Gase (F-Gase)
Fluorierte Gase, sogenannte F-Gase, kommen nicht natürlich vor. Sie werden industriell hergestellt und zum Beispiel in Klimaanlagen und Kühlschränken, als Feuerlöschmittel oder als Treibmittel in Schäumen und Dämmstoffen verwendet.
Zu den klimarelevanten F-Gasen zählen:
•    teilfluorierten Kohlenwasserstoffe (HFC), zum Beispiel aus Kühlmitteln und der chemischen Industrie
•    perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC), zum Beispiel aus der Aluminiumproduktion
•    Schwefelhexafluorid (SF₆), zum Beispiel aus der Elektroindustrie und chemischer Industrie
•    Stickstofftrifluorid (NF₃), zum Beispiel aus der Halbleiterindustrie
•    andere Treibhausgase, die Fluor enthalten, oder Gemische, die einen dieser Stoffe enthalten.
Die F-Gase besitzen ein starkes Treibhauspotential, das berechnet auf 100 Jahre z.B. für Schwefelhexafluorid 24 300 mal größer sein kann als das von Kohlenstoffdioxid (GWP₁₀₀ von 24 300, IPCC AR6 The Physical Science Basis, Seite 21). Allerdings werden sie nur in sehr geringen Mengen emittiert. Ihr gesamter Beitrag zu den Treibhausgasemissionen ist daher gering. 

 

Die verschiedenen Treibhausgase haben eine unterschiedlich starke Klimawirkung. Um die Auswirkungen der Treibhausgase auf die Erderwärmung besser miteinander vergleichen zu können, werden die Treibhausgas-Emissionen in Kohlenstoffdioxid (CO₂)-Äquivalente angegeben, das heißt die Klimawirkung wird im Vergleich zu derjenigen von Kohlenstoffdioxid ausgedrückt. 
Das Treibhauspotential (engl. Global Warming Potential, GWP) beschreibt die Wirkung eines Treibhausgases im Vergleich zu Kohlenstoffdioxid. Da die verschiedenen Treibhausgase auch eine unterschiedliche Verweilzeit in der Atmosphäre haben, wird das Treibhausgaspotential über einen bestimmten Zeitraum (meist 100 Jahre) betrachtet.
Zur Umrechnung der Treibhausgas-Emissionen in CO₂-Äquivalente wurde auf dieser Webseite die Treibhausgaspotentiale (GWP₁₀₀) des IPCC AR6 zugrunde gelegt. Beispielsweise hat Methan auf 100 Jahre gesehen ein Treibhausgaspotential GWP₁₀₀ von 28 (IPCC AR6 The Physical Science Basis, Seite 16). Das bedeutet 1 t Methan-Emissionen können auch als 28 t CO₂-Äquivalent (CO₂-Äq.) angegeben werden und entsprechen (auf 100 Jahre gesehen) 28 t CO₂-Emissionen. 
Wird allgemein von Treibhausgas-Emissionen gesprochen und sind die Emissionen in CO₂-Äquivalente angegeben, so handelt es sich um die Summe der Treibhausgas-Emissionen von Kohlenstoffdioxid, Methan, Lachgas und F-Gasen, welche zuvor in CO₂-Äquivalente umgerechnet wurden. 

Treibhausgas	Lebensdauer in Atmosphäre	Treibhausgaspotential (Zeithorizont 100 Jahre)	Treibhausgaspotential (Zeithorizont 20 Jahre)
Kohlenstoffdioxid (CO2)	Eine einzelne Lebensdauer kann nicht angegeben werden.	1	1
Methan (CH4)	11,8	28	81
Distickstoffmonoxid (N2O)	109	273	273
teilfluorierten Kohlenwasserstoffe (HFC), zum Beispiel 1,1-Difluorethan (CH3CHF2)	1,6	164	591
perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC), zum Beispiel Tetrafluormethan (CF4)	50 000	7 380	5 300
Schwefelhexafluorid (SF6)	1 000	24 300	18 200
Stickstofftrifluorid (NF3)	569	17 400	13 400

Quelle: Smith, C., Z.R.J. Nicholls, K. Armour, W. Collins, P. Forster, M. Meinshausen, M.D. Palmer, and M. Watanabe, 2021: The Earth’s Energy Budget, Climate Feedbacks, and Climate Sensitivity Supplementary Material. In Climate Change 2021: The Phys-ical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Available from: IPCC AR6 The Phyiscal Science Basis.

 

Auf unterschiedlichen politischen Ebenen (EU, Deutschland, Baden-Württemberg) wurden Klimaschutzziele zur Reduktion der Treibhausgas-Emissionen festgelegt. Die in der Tabelle aufgeführten Klimaschutzziele beschreiben die Abnahme der Treibhausgas-Emissionen im Vergleich zum Jahr 1990, welche bis zum Zieljahr mindestens erreicht werden soll. Netto-Treibhausgasneutralität bezeichnet das Gleichgewicht zwischen den vom Menschen verursachten Treibhausgas-Emissionen aus Quellen und dem Abbau solcher Gase durch Senken.

politische Ebene	2030	2040	2045	2050	Gesetzgebung/Verordnung
EU	55%			Netto-Treibhausgas-neutralität	Europäisches Klimaschutzgesetz
Deutschland	65%	88%	Netto-Treibhausgas-neutralität		Bundes-Klimaschutzgesetz
Baden-Württemberg	65%	Netto-Treibhausgas-neutralität			Klimaschutz- und Klimawandelanpassungsgesetz Baden-Württemberg

 

Der Landtag von Baden-Württemberg hat am 1. Februar 2023 das Klimaschutz- und Klimawandelanpassungsgesetz Baden-Württemberg verabschiedet und im August 2025 aktualisiert. Darin hat sich Baden-Württemberg das Ziel gesetzt, bis 2040 netto-treibhausgasneutral zu sein. Im Zwischenschritt soll bis 2030 eine Senkung der Emissionen um 65 Prozent im Vergleich zu den Emissionen des Jahres 1990 erreicht werden. Zur Erreichung dieser Ziele sind für die verschiedenen Emittentengruppen Sektorziele festgelegt. Des Weiteren sind im Klima-Maßnahmen-Register (KMR) Maßnahmen zur Erreichung dieser Ziele zusammengestellt.

Sektor	Zielsetzung*
Energiewirtschaft	75
Industrie	62
Verkehr	55
Gebäude	49
Landwirtschaft	39
Abfallwirtschaft und Sonstiges	88
Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft	-4,4

(*) Minderungsziele in Prozent jeweils im Vergleich zu den Treibhausgasemissionen des Jahres 1990;
      für den Sektor »Landnutzung,Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft« Senkenleistung in
      Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid-Äquivalent
Quelle: Klimaschutz- und Klimawandelanpassungsgesetz Baden-Württemberg

Der Europäische Emissionshandel soll die von Energie- und Industrieanlagen verursachten Treibhausgas-Emissionen in Europa effektiv reduzieren, indem wirtschaftliche Anreize zu Investitionen in Klimaschutzmaßnahmen und dadurch zur Reduktion der Treibhausgas-Emissionen geboten werden.