AndreyPopov, © Copyright (C) Andrey Popov
Wir hören alle so oft vom menschgemachten (anthropogenen) Treibhauseffekt und davon, dass es der bestimmende Faktor des Klimawandels ist. Aber was hat es mit diesen 419 ppm (parts per million/ Anteile pro Million) Kohlenstoffdioxid (CO2) überhaupt auf sich und wie würde eine Atmosphäre ohne die vom Menschen und seiner Wirtschaftsprozesse verursachten Treibhausgasemissionen aussehen und wie funktioniert dieser Effekt?
Für den Anfang schauen wir uns den Aufbau und die Zusammensetzung der Erdatmosphäre an. Manche mag das überraschen, andere haben es vielleicht schon selbst bei einer Reise ins Gebirge erlebt oder davon gehört, die Luft wird mit zunehmender Höhe nicht nur kälter, sondern auch dünner, der Luftdruckt sinkt, atmen fällt in höheren Lagen schwerer und Wasser beispielsweise kocht schon bevor es 100 °C erreicht. Das stimmt soweit für die untere Atmosphäre in der wir leben und in der unser Wetter stattfindet. Die nahezu absolute Obergrenze für Wolken ist die Höhe in der die Temperatur 0° C erreicht, der Wasserdampf kondensiert - es bilden sich Wolken und Eiskristalle. Diese Wolken wiederum sind besonders gut geeignet, langwellige Wärmestrahlung aufzunehmen und teilweise wieder zurück zur Erdoberfläche zu strahlen. Gleiches gilt auch für die kurzwellige Strahlung von der Sonne, die absorbiert und zurückgestrahlt werden kann. Dabei haben die niedrigen Wolken, wie z.B. Regenwolken eher einen abkühlenden Effekt, da der Anteil reflektierter Sonnenstrahlen höher ist, als der Anteil reflektierter Wärmestrahlung von der Erde. Die Schönwetterwolken, Schäfchenwolken oder auch Cirren genannt, bilden sich in noch höheren Lagen. Sie lassen die Sonnenstrahlen von oben durch, reflektieren aber viel der Wärmestrahlung von der Erde zurück, die Schönwetterwolken machen also tatsächlich schönes (warmes) Wetter. Oberhalb dieser Wolkengrenze kühlt sich die Luft noch weiter ab, bis in 10 – 12 km Höhe dann eine Temperatur von ca. - 56 °C erreicht ist. Danach dreht sich die Temperaturkurve wieder um bis in etwa eine Höhe von 50 km. Grund dafür ist die Ozonschicht, die uns vor harter UV-Strahlung schützt und diese in Wärme umwandelt. Darüber ist die Luft so dünn, dass die einkommende Sonnenstrahlung quasi nicht auf Luftmoleküle trifft, die mit ihr wechselwirken könnten. Diese beiden beschriebenen Schichten, die Troposphäre und die darüberliegende Stratosphäre enthalten 99 % unserer Luftmasse. Die dort ablaufenden Prozesse sind klimatisch bedeutsam.
Chemisch betrachtet, setzt sich die Luft hauptsächlich aus Stickstoff, Sauerstoff und Argon zusammen. Die restlichen ca. 0,1 % Volumenanteil nennt man Spurengase. Das Wichtigste davon ist Wasserdampf aufgrund seines natürlichen Treibhauseffekts! Dank des Effekts der Spurengase haben wir im globalen Mittel keine - 18 °C sondern + 15 °C. Nur dadurch ist höheres Leben, wie wir es kennen, auf der Erde möglich! Während Wasser allerdings auch schnell wieder aus der Atmosphäre verschwindet, also durch Regen, können andere Spurengase wie Kohlenstoffdioxid, Lachgas oder Methan sehr lange in der Luft bleiben und sich dort über die Zeit anreichen (akkumulieren). Bei Kohlendioxid (C02), dem bekanntesten anthropogenen Treibhausgas, beträgt die Verweildauer in der Atmosphäre ca. 50 – 200 Jahre. Das bedeutet: Würden wir heute aufhören C02 zu emittieren würde es das in der Atmosphäre befindliche Gas die nächsten 50 – 200 Jahre noch weiter zu einer globalen Erwärmung beitragen.
Weiterführende Informationen zum Thema:
- https://www.studysmarter.de/schule/geographie/geodynamische-prozesse/strahlungs-und-waermehaushalt-der-erde/
- https://www.bpb.de/shop/zeitschriften/izpb/umweltpolitik-287/8988/klimawandel-und-klimaschutz/
- https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Wasserdampf
- https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Aufbau_der_Atmosph%C3%A4re
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