Jörk Wegener
Klima
Energie
Wie lebt der Mensch
3. Welt

Infos rund um das Thema Klima:

 

Strahlungshaushalt der Erde

Anthropogener und natürlicher Treibhauseffekt

Passatzirkulation

Monsun

Steigungsregen und Föhn

 

 

Treibhauseffekt und Klimaveränderungen
 
Die Erde ist von einer Atmosphäre umgeben, welche aus verschiedenen Gasen besteht. Die Erdanziehungskraft verhindert, dass die Gase in das Weltall entweichen. Diejenige Schicht, in der das Leben, sowie das Wettergeschehen ablaufen, wird Troposphäre genannt. Sie ist an den Polen nur etwa 8 Kilometer dick, in den Tropen bis zu 15 km. Das ist im Vergleich zur Größe der Erde mit 12000 km Durchmesser relativ wenig!
Die Luft besteht zu 78% aus Stickstoff und zu 21% aus Sauerstoff. Der Rest setzt sich aus verschiedenen Gasen zusammen, wobei das Kohlenstoffdioxid (CO2) nur einen relativ kleinen Anteil einnimmt. Der Wasserdampf der Luft ist in der Grafik nicht berücksichtigt. Die Atmosphäre kann bis zu 4% Wasserdampf aufnehmen. Dieser ist wie das Kohlenstoffdioxid einem ewigen Kreislauf unterworfen.

 

Der Mensch hat mit den von ihm verursachten Emissionen eine sehr schnell wirkende Erwärmung der Atmosphäre erzeugt, die die bisherigen natürlichen Erdzyklen deutlich an Geschwindigkeit übertrifft. Diese Meinung wird von der Mehrzahl der Wissenschaftler vertreten, einige wenige bestreiten diese Theorie. Man nennt die durch den Menschen erzeugte, zusätzliche Treibhauswirkung auch anthropogener Treibhauseffekt. Das Jahr 2005 war bisher das schlimmste Hurrikanjahr seit Beginn der Wetteraufzeichnungen, und es lässt sich eindeutig ein Trend der Hurrikanhäufung innerhalb der letzten Jahre erkennen. Hurrikane entstehen erst, wenn die Wassertemperatur mindestens 26,5°C beträgt. Der Gletscherschwund und der Rückgang der oberen Schneegrenze im Sommer, sowie das Auftauen des Permafrostes in den Alpen an vielen Orten sind ebenfalls eindeutige Belege für eine massive Temperaturerhöhung. Die heißen Sommer lassen sich nicht mehr nur durch das periodische Auftreten der Sonnen- oder Vulkanaktivitäten erklären. In den Alpen sind die Folgen überall zu sehen.

Der Mensch hat mit den von ihm verursachten Emissionen eine sehr schnell wirkende Erwärmung der Atmosphäre erzeugt, die die bisherigen natürlichen Erdzyklen deutlich an Geschwindigkeit übertrifft. Diese Meinung wird von der Mehrzahl der Wissenschaftler vertreten, einige wenige bestreiten diese Theorie. Man nennt die durch den Menschen erzeugte, zusätzliche Treibhauswirkung auch anthropogener Treibhauseffekt. Das Jahr 2005 war bisher das schlimmste Hurrikanjahr seit Beginn der Wetteraufzeichnungen, und es lässt sich eindeutig ein Trend der Hurrikanhäufung innerhalb der letzten Jahre erkennen. Hurrikane entstehen erst, wenn die Wassertemperatur mindestens 26,5°C beträgt. Der Gletscherschwund und der Rückgang der oberen Schneegrenze im Sommer, sowie das Auftauen des Permafrostes in den Alpen an vielen Orten sind ebenfalls eindeutige Belege für eine massive Temperaturerhöhung. Die heißen Sommer lassen sich nicht mehr nur durch das periodische Auftreten der Sonnen- oder Vulkanaktivitäten erklären. In den Alpen sind die Folgen überall zu sehen.

   

Rhonegletscher um 1870                                                  Aufnahme im Jahr 2001
Offensichtlich entsteht aufgrund des menschlichen Eingriffs eine völlig neue Situation mit neuen Abhängigkeiten von Ursache und Wirkung: Neben dem Gas Kohlenstoffdioxid spielt vor allem der Wasserdampf bei der Erwärmung der Erdatmosphäre eine entscheidende Rolle. Wasserdampf ist das wichtigste natürliche Treibhausgas und macht ca. 60% am natürlichen Treibhauseffekt aus. Früher ging man davon aus, dass es am anthropogenen Treibhauseffekt kaum beteiligt ist, da sich die Wasserdampfkonzentration im Vergleich zur Kohlenstoffdioxidkonzentration kaum verändert hat. Grundsätzlich kann aber wärmere Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte. Einer Erwärmung der Troposphäre durch den Treibhauseffekt folgt eine höhere Aufnahme von Wasserdampf, welcher selbst wiederum als Treibhausgas wirkt.
 
Das Kohlenstoffdioxid ist wie das Wasser für das Leben auf der Erde von großer Bedeutung. Tiere und Menschen atmen
Sauerstoff ein und verbrennen ihn zusammen mit Zucker in ihren Muskeln, als Abfallprodukt entsteht Kohlenstoffdioxid. Die Pflanzen benötigen das Kohlenstoffdioxid für ihre Stoffwechselvorgänge, sie produzieren daraus mit Hilfe von Lichtenergie wieder Sauerstoff und Stärke. Der Kreislauf beginnt von neuem.
Für die Erhaltung des Weltklimas ist das Kohlenstoffdioxid und der Wasserdampf von großer Bedeutung: Sonnenstrahlen, die auf den Erdboden auftreffen, werden absorbiert und erwärmen den Erdboden. Dabei wird Wärmestrahlung an die Atmosphäre abgegeben. Ein großer Teil dieser Wärmestrahlung strahlt jedoch wieder in das Weltall zurück und geht der Erdatmosphäre verloren. Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf besitzen die Eigenschaft von Treibhausgasen: Sie bilden eine "Schutzglocke" und verhindern, dass die Wärmestrahlung in das Weltall zurückstrahlt. Dieser Treibhauseffekt innerhalb des natürlichen Rahmens ist für die Warmblüter der Erde lebensnotwendig, ohne Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf wäre die Atmosphäre bedeutend kälter.
Problematisch wird der Treibhauseffekt erst dann, wenn durch unvorhergesehene Eingriffe des Menschen der Kreislauf der Natur gestört wird. Durch eine schonungslose Verfeuerung der fossilen Brennstoffe, wie zum Beispiel von Benzin, Öl oder Kohle, entstehen riesige Mengen an zusätzlichem Kohlenstoffdioxid.
Fossile Brennstoffe haben sich im Laufe von Millionen Jahren aus ehemaligen Pflanzenresten gebildet. Sie sind organischen Ursprungs und bestehen aus Kohlenwasserstoffen. Bei der Verbrennung werden die Kohlenstoffatome zu Kohlenstoffdioxid und die Wasserstoffatome zu Wasserdampf oxidiert, dabei wird Energie in Form von Wärme frei:
 
Fossiler Brennstoff  +  Sauerstoff  ----->  Kohlenstoffdioxid  +  Wasserdampf  (+ Energie)
 
Inwieweit die freiwerdende Energie einen Einfluss auf die atmosphärische Erwärmung hat, wird wenig diskutiert. Die Entstehung von Wasserdampf bei der Verbrennung scheint für die Wasserdampfkonzentration in der Atmosphäre ebenfalls nicht so entscheidend, da die Luft nur bis zu ihrem Sättigungsgrad Feuchtigkeit aufnehmen kann, bevor es zu Kondensation und Niederschlag kommt. Wird die Luft aber generell wärmer, so kann sie auch mehr Feuchtigkeit aufnehmen und der so gespeicherte Wasserdampf führt wiederum zu einer Verstärkung des Treibhauseffektes.
 
Dem entgegen steht allerdings, dass mit zunehmendem Wasserdampfgehalt der Luft auch die Bewölkung zunimmt. Wolken können wie Treibhausgase wirken. Andererseits reflektieren sie aber auch die Sonnenstrahlung zurück ins Weltall, bevor sie die Erdoberfläche erreicht. Dieser Effekt wirkt kühlend und damit dem Treibhauseffekt entgegen. Die Rolle der Wolken bei der Erderwärmung ist derzeit das wichtigste noch nicht vollständig verstandene Gebiet in der Klimaforschung.
 
Nach neusten Erkenntnissen spielt für den Treibhauseffekt auch die Menge an Aerosolen in der Atmosphäre eine bedeutende Rolle. Ein Aerosol liegt vor, wenn flüssige oder feste Stoffe in fein verteilter Form mit Gasen vermischt sind. So wirkten die aus den Abgasen stammenden Rußteilchen im 20. Jahrhundert dem Treibhauseffekt entgegen, da sie zu einer geringfügigen Verdunkelung führten. Durch den zunehmenden Einsatz von Abgasfiltern wurde die Luft in der Folgezeit wieder klarer und die Treibhauswirkung verstärkte sich erheblich. Daher waren die anfänglichen Berechnungen bezüglich der Erwärmung zu optimistisch. Heute geht man davon aus, dass der anthropogene Treibhauseffekt zu einer wesentlich stärkeren Erwärmung in der Erdatmosphäre führen wird als bisher angenommen.
Eine weitere Ursache für die Zunahme der Treibhausgase in der Atmosphäre ist die rücksichtslose Brandrodung tropischer Regenwälder. Durch die Rodung wird Acker- und Bauland auf schnellem Weg geschaffen, dabei entstehen riesige Mengen an Kohlenstoffdioxid. Immense Mengen des lebensnotwendigen, atmosphärischen Sauerstoffs werden dabei verbraucht. 12 Prozent aller Landflächen der Erde sind mit tropischem Regenwald bedeckt, doch jährlich werden mehr als 500000 Quadratkilometer Urwald gerodet. Diese Fläche ist größer als Deutschland, Schweiz und Österreich zusammengerechnet! Bis in wenigen Jahrzehnten könnten die tropischen Regenwälder ganz verschwunden sein. Die meisten Tier- und Pflanzenarten der Erde leben im Regenwald, für sie gäbe es dann keinen Lebensraum mehr.
   
Die Verfeuerung fossiler Brennstoffe und die Brandrodung hat in den letzten hundert Jahren zu einer messbaren Zunahme des Kohlenstoffdioxidanteils in der Atmosphäre geführt. Nicht nur Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf tragen zur Verstärkung des Treibhauseffekts bei, sondern auch andere von Menschen produzierte "Abfallgase", zum Beispiel die Chlor-Fluor-Kohlenwasserstoffe (CFKW), aber auch Methan, Ozon und Distickstoffoxid. Die großen Rinderherden der Welt, aber auch der Reisanbau erzeugen erhebliche Mengen an Methangas, das an dritter Stelle bei der Wirkung der Treibhausgase steht.
 
Die langfristigen Folgen des künstlichen, durch Menschen produzierten Treibhauseffektes könnten für den Menschen katastrophal ausfallen: Die Temperaturerhöhungen haben den Meeresspiegel der Weltmeere in den letzten hundert Jahren bereits um fast 25cm ansteigen lassen, bis zum Jahr 2100 wird mit einem Anstieg um 40cm bis zu einem Meter gerechnet. Die Ursache für den Meeresspiegelanstieg ist zum einen die Erwärmung der Meere selbst. Wasser dehnt sich bei Erwärmung aus. Hinzu kommt ein Abschmelzen der Inlandgletscher, wie dies in den Alpen sehr gut zu beobachten ist. Das Eis am Nordpol führt beim Abschmelzen zu keiner Erhöhung des Meeresspiegels. Das schwimmende Eis taucht im Wasser größtenteils unter, beim Abschmelzen wird daher keine nennenswerte Volumenänderung erreicht. Allerdings könnte eine Eisschmelze auf dem Festland - beispielsweise in Grönland oder in der Antarktis - zu einem noch wesentlich höheren Anstieg der Weltmeere führen.
Der Eisbär gehört in der Zwischenzeit zu den vom Aussterben bedrohten Tierarten, da er aufgrund der Eisschmelze in den Nordmeeren immer weniger Eisbrücken für seine Wanderungen findet. In manchen Gegenden der Arktis haben sich Eisschollen in der Größe des Bundeslandes Bremen vom Packeis abgelöst und treiben südwärts. Sie werden das Klima der nordischen Länder in Zukunft mit beeinflussen. Durch den Anstieg des Meeresspiegels werden langfristig ganze Städte und Landschaften im Meer versinken. Überschwemmungskatastrophen durch brechende Deiche sind vorprogrammiert! Während in den Industriestaaten Schutzmaßnahmen ergriffen werden können (z.B. Deichbauprojekte in den Niederlanden), sind Inselgruppen in der Südsee oder arme Staaten mit großen Flutzonen wie Bangladesch dem Anstieg schutzlos ausgeliefert.
Durch die Temperaturerhöhungen ändert sich das Weltklima. Wüsten breiten sich in bestimmten Gegenden durch die Austrocknung der Böden aus. In anderen Gegenden, zum Beispiel in Deutschland ist jedoch mit einer starken Zunahme der Niederschläge zu rechnen. Warme Luft kann wesentlich mehr Feuchtigkeit aufnehmen, was zu mehr Regen führt. Die milden Winter in unseren Breitengraden werden mehr Regen als Schnee bringen. Problematisch werden die Regenfälle im Winter dadurch, dass die Wurzeln der Bäume und die Moose des gefrorenen Waldbodens im Vergleich zum Sommer nur wenig Wasser speichern können. Das Wasser fließt sehr schnell in die Flüsse ab, es kommt auch zu verheerenden Überschwemmungskatastrophen im Winter. Dass die Katastrophe bereits begonnen hat, ist im Sommer und im Winter spürbar. Doch nach wie vor gehen die Menschen rücksichtslos mit der Energie um. Jedes Jahr nimmt der Straßenverkehr zu und der Energieverbrauch steigt, auch wenn in den Welt-Klima-Konferenzen erste Maßnahmen zur Reduzierung des Treibhausgasausstoßes beschlossen wurden.

Graphik: Strahlungshaushalt der Erde

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