Treibhauseffekt
Allgemein
- die Eigenschaft eines Glashauses, die Wärmestrahlung der Sonne hereinzulassen, aber wenig Wärme nach außen abzugeben; wärmeregulierender Effekt der Erdatmosphäre, der ähnlich der Wirkung eines Glasdaches ist; übermäßige Erwärmung der Erdatmosphäre, insbes. durch einen zu hohen Gehalt an Kohlendioxid
- Eigenschaft der Atmosphäre (Venus), nach dem Glashausprinzip zu funktionieren => kurzwelligere Sonnenstrahlung durchzulassen diese zu absorbieren und kaum in den Weltraum zurückzustrahlen
- Folge: Temperaturerhöhung und ein Temperaturausgleich zwischen Tag und Nacht.
- Menge der abgestrahlten Energie von Zusammensetzung der atmosphärischen Gase abhängig
- menschliche Aktivitäten => Zusammensetzung atmosphärischer Spurengase verändert => Erwärmung des globalen Klimas
- Atmosphäre bildet mehrschichtigen Schutzschild => der gefährliche Röntgen- und Gammastrahlen fast vollständig zurückhält; Erdtemperatur statt bei heute +15 °C bei -18 °C => höheres Leben praktisch unmöglich
- ca. 15% der einfallenden kurzwelligen Sonnenstrahlung (Ultraviolettstrahlen) Ozonschicht der Stratosphäre (20-50 km Höhe) gefiltert, rd.
- 50% werden von der Erdoberfläche absorbiert
- übrigen 35% als Wärme (Infrarotstrahlen) ins All zurückgestrahlt
- längerwellige Infrarotstrahlen können Atmosphäre nicht ungehindert passieren => werden z. T.
reflektiert => Lufthülle der Erde (Troposphäre bis 15 km Höhe) Wärmefalle -> relativ ausgeglichenes Klima => Mechanismus wird als natürlicher Treibhauseffekt
- anthropogene Treibhauseffekt, ausgelöst durch Emission Treibhausgasen => zusätzliche Wärmespeicherung => kontinuierlicher Temperaturanstieg.
- Treibhausgase: Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O) sowie fluorierte und chlorierte Kohlenwasserstoffe (u. a. FCKW)
- selbst bei Stabilisierung der Treibhausgase auf bisherigen Niveau => mehrere Jahrhunderte langsamer Anstieg des Meeresspiegels durch Abschmelzen der Polkappen
- Folgen für den Menschen: (Erhöhung der Hautkrebsgefahr) und die Vegetation
Der natürliche Treibhauseffekt
- große Vulkanausbrüche => Stratosphäre: Bildung kleinster Partikel (0,1-1 Mikron) -> Teil der Sonnenstrahlung zurückstreuen -> geringe Abkühlung an der Erdoberfläche (nur 1-3 Jahre anhaltend)
- Wasserdampf (H2O) und Kohlendioxid (CO2) in erster Linie verantwortlich für Treibhauseffekt: durchlässig gegenüber der Sonnenstrahlung; absorbieren große Teile der infraroten Wärmestrahlung -> bodennahe Atmosphäre erwärmt
- Umsätze innerhalb der Biosphäre: Abbau des Humus in den Böden und Mooren
Ablauf:
- Sonnenenergie als Infrarotstrahlung, sichtbares Licht und UV-Licht auf die Erde (1)
- ein Drittel zurückgeworfen: Atmosphäre ca. 25% (2); Erdoberfläche rd. 5% (4)
- Atmosphäre und Wolken schlucken ca.
25% (3), 45% Erdoberfläche erreichen (5)
- aufsteigende Luft (6) und mitgeführter Wasserdampf (7) Erde gibt wieder Energie ab
- Ein Teil der reflektierten Infrarotstrahlung (8) verschwindet im Weltraum (9)
- größter Teil von den Treibhausgasen abgefangen (10)
- von Treibhausgasschicht gelangt Wärme in den Weltraum (11)
- größten Teil strahlt sie zur Erde zurück (12) => Erwärmung
Mechanismus des Treibhauseffekts
Der anthropogene Treibhauseffekt
- Kohlendioxidanteil in der Atmosphäre stark gestiegen => "Warmhalte"-Funktion verstärkt: durch CO2 kann noch weniger Wärmestrahlung von Erde in Atmosphäre entweichen
- Abholzung der Regenwälder => weniger CO2 als früher durch Photosynthese in Sauerstoff umgewandelt
- Zunahme des CO2: Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle (in Industrie und Straßenverkehr) etwa 5 Gigatonnen (109 t oder 1015 g) Kohlenstoff jährlich; über 50 % in der Atmosphäre verbleiben; Rest in den Ozean aufgenommen
- Spurengase: Ozon (O3), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und die Chlorfluor-Methane (Frigen) -> Aerosol-Sprühdosen und in Kühlschränke Zunahme der Spurengase: ein Methan-Molekül das 23fache und ein FCKW11-Molekül das 4600fache Treibhauspotentials eines CO2-Moleküls
- anthropogen bedingte Ozon-Zunahme in der Troposphäre einen (lokalen) Erwärmungseffekt besitzt -> <- stratosphärische Ozonzerstörung durch anthropogene FCKW-Emission abkühlend
- Abnahme O3-Gehalts in Stratosphäre hat negativen Strahlungsantrieb
- Temperaturerhöhung auch zu einer höheren Verdunstung => Wasserdampfgehalt der Atmosphäre höher
- Verweilzeit der emittierten Treibhausgase
- bezeichnet seit etwa 1980 als greenhouse effect
- Folge: schmelzen riesige Gletschermassen; Meeresspiegel in letzten hundert Jahren um fast 15 Zentimeter gestiegen; tropischen Meere so stark erwärmt -> weite Teile der temperaturempfindlichen Korallenriffe verödet; Verschiebung der Vegetationszonen der Erde verschieben (Ländern der Dritten Welt schaden); August 2000 Forscher meldeten, der Nordpol erstmals eisfrei; Temperaturen spätestens bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts um 1-3°C gestiegen
- vom CO2 hervorgerufene Erwärmung (ganze Erde), seit dem Beginn unseres Jahrhunderts bei durchschnittlich 0,4 °C liegen müsste
- Emissionsmenge, relatives Treibhauspotential und atmosphärische Verweilzeit bestimmen Anteil einzelner Gase an gesamtem zusätzlichem Treibhauseffekt
- fast alle anthropogenen Effekte in gleichen Richtung wirken, Erwärmung der Atmosphäre verursachen
Gefahr für Küstentiefländer
- Erwärmung aller Meere um 1°C => starke Ausdehnung des Wassers => Meeresspiegel um 0,6 m anstiege
- anschwellende Schmelzwasser der Gletscher und des polaren Inlandeises
- Weltstädte wie Amsterdam, Bombay, Hongkong, Los Angeles, Rio de Janeiro, New York, Shanghai, Sydney und Tokio bis zum Jahr 2100 3 m unter dem Meeresspiegel
- Hälfte der Weltbevölkerung lebt in Küstentiefländern => Meeresspiegelanstieg von nur 2 m -> fast 20% von Bangladesch überfluten => Evakuierung von Millionen Menschen unvermeidlich
- Anstieg Wasser um 5 m => 50% des Landes überschwemmt
Die seit dem vorigen Jahrhundert zu beobachtende Zunahme der Konzentration treibhauswirksamer Spurengase führt zu einer Veränderung des Strahlungsgleichgewichts der Atmosphäre und damit zu einem Klimawandel.
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eibhauseffekt
Der Treibhauseffekt ist absolut notwendig für das Leben auf der Erde,wie wir es kennen. Die durchschnittliche Temperatur an der Erdoberflächebeträgt +15° C, ohne den natürlichen Treibhauseffekt läge sie bei -18° C!Der Mensch beeinflusst den Treibhauseffekt auf verschiedene Art und bewirkt damit einen Anstieg der Temperatur.
Strahlung, die von einem heißen Körper wie der Sonne abgegeben wird, ist kurzwellig. Diese kurzwellige Strahlung durchdringt relativ ungehindert die Atmosphäre der Erde und trifft ungehindert auf.
Die kurzwellige Strahlung wird beim Auftreffen auf die Erdoberfläche umgewandelt und als langwellige Wärmestrahlung reflektiert. Diese langwellige Wärmestrahlung kann die Atmosphäre nicht wie die kurzwellige Strahlung durchdringen. Sie wird teilweise wieder zur Erde reflektiert und erwärmt dabei die Oberfläche zusätzlich.
Ursache für den Treibhauseffekt sind die Spurengase. Sie funktionieren wie eine Membran, die die kurzwellige Strahlung der Sonne nahezu ungehindert passierenläßt und die langwellige Strahlung der Erdoberfläche teilweise zurückhält. Das Prinzip funktioniert hier ähnlich wie beim Treibhaus.
Das Treibhaus hat eine Glashülle, die ebenfalls kurzwelliges Licht passieren lässt und langwellige Wärmestrahlung sozusagen gefangen hält.
Dieser Effekt wird uns beim Autofahren an einem heißen Sommertag bewußt: Die Sonnenstrahlen dringen durch die Verglasung ins Wageninnere ein und werden in Wärme umgewandelt. Dabei wird die Fahrgastzelle nicht selten um 30 bis 40° C aufgeheizt. Beim Treibhauseffekt der Erde übernehmen die Spurengase die Funktion der Glasscheiben. Deshalb werden diese Gase auch Treibhausgase genannt.
Das Gas, das am meisten zum Treibhauseffekt beiträgt, ist der Wasserdampf.
Von den 33° C, die die Erdoberfläche durch den natürlichen Treibhauseffekt erwärmt wird, liefert der Wasserdampf einen Anteil von ungefähr zwei Drittel. Der Rest wird von den Spuren-gasen Kohlendioxid, Methan und geringen Mengen anderer verursacht.
Pflanzen gewinnen Energie, indem sie mit Hilfe von Sonnenlicht Kohlendioxid
In Kohlenstoff und Sauerstoff umwandeln (Fotosynthese). Der Kohlenstoff wird von den Pflanzen zum Wachstum benötigt. Bei der Verrottung wird dieses CO2 wieder in die Atmosphäre freigesetzt, so entsteht ein natürlicher Kreislauf.
Der Mensch setzt hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Energieträger,
also Kohle, Erdgas und Erdöl, Größere Mengen an Kohlendioxid in die Erdatmosphäre frei.
Dieses CO2 wurde der Atmosphäre im Lauf von millionen Jahren entzogen. Wie kam das zustande? Ein Teil der pflanzen wurde im Laufe der Zeit in der Erde als Kohle, Erdgas und Erdöl eingelagert. Durch Verbrennung dieser Stoffe wandelt der Mensch Kohlenstoff und Sauerstoff wieder in CO2 um.
Aber auch durch die Abrodung von Wäldern, insbesondere der Brandrodung
der Regenwälder, werden große Mengen an gebundenem Kohlendioxid freigesetzt.
Das zusätzliche vom Mensch freigesetzte CO2 befindet sich nun gasförmig in der Atmosphäre. Der natürliche Treibhauseffekt wird dadurch verstärkt.
Es entsteht eine weitere Erwärmung der Erdoberfläche. Da der Mensch für diese zusätzliche Erwärmung verantwortlich ist spricht man hier auch von anthropogenen Treibhauseffekt.
Neben der Freisetzung von CO2 beeinflusst der Mensch den Treibhauseffekt auch
Durch den Ausstoß weiterer Spurengase wie Methan und künstlich produzierter Stoffe, alles voran die FCKWs (Fluorchlorkohlenwasserstoffe).
Die Durchschnittstemperatur der Erdoberfläche stieg in den letzten 100 Jahren um etwa 0,6° C an. Der steilste Anstieg wurde innerhalb der letzten 30 Jahre verzeichnet.Die Folgen des anthropogenen Treibhauseffekts können zum heutigen Zeitpunkt noch nicht endgültig vorhergesagt werden.
Die zur Zeit existierenden Klimamodelle beinhalten noch zu viele Unsicherheiten, als dass sich daraus sichere Prognosen ableitenließen. Die größten Unsicherheitsfaktoren sind Wolken und Wälder. Beide haben einen entscheidenden Einfluss auf das Klima und lassen sich nicht mit einfachen Zusammenhängen beschreiben.
Folgende Klimaveränderungen wurden bereits festgestellt:- ungewöhnlich lange 'El Nino' - Warmphase von 1990 bis 1995- Anstieg des Meeresspiegels um 10 bis 25 Zentimeter innerhalb der letzten 100 Jahre, hauptsächlich als Folge der Ausdehnung des Wassers aufgrund der Erhöhung der Lufttemperatur - Anstieg der Oberflächentemperatur in Alaska um 2 - 4° C- Zunahme der Luftfeuchtigkeit in den Tropen- Zunahme der Wolken über Land- Rückgang der Schneedecke in den AlpenOb der Mensch etwas damit zu tun hat ist noch nicht entgültig bewiesen. Die erheblichen Veränderungen innerhalb kürzesterZeit sind aber ein eindeutiges Indiz dafür.
In der Zukunft mögliche Auswirkungen sind:- Abschmelzen der Polkappen- Weiterer Anstieg des Meeresspiegels- Zunahme von Extremereignissen, wie z.
B. Trockenheit und Überschwemmungen- Verschiebung von Meeresströmungen mit den dadurch verbundenen extremen regionalen KlimaveränderungenWenn auch ein Einfluss des Menschen auf das Klima noch nicht letztlich bewiesen ist, spricht doch aus heutiger Sicht alles dafür.TREIBHAUSEFFEKT.com will jeden Einzelnen dazu auffordern, jetzt zu handeln und seinen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.
Wissenschafter haben herausgefunden, daß Meeresalgen das Klima beeinflussen können. Angeblich helfen sie dabei, die Luft abzukühlen.
Würde man das Algenwachstum fördern, so glauben Forscher zu wissen, könnte man dadurch die globale Erwärmung, den Treibhauseffekt ausgleichen, d.h. die Temperaturen konstant halten. Allerdings wird diese Art der Bekämpfung des Treibhauseffektes zunehmend schwieriger durchzuführen sein, weil die Algen aufgrund der Verschmutzung der Ozeane sowieso schon stark eingeschränkt sind.
Die wohl wichtigste Maßnahme gegen den Treibhauseffekt muß weltweit das ENERGIESPAREN sein. Dazu gehört auch die Eindämmung des Individualverkehrs, d.
h. der vermehrte Verzicht auf das Auto und die verstärkte Benützung öffentlicher Verkehrsmittel.
Außerdem muß der Einsatz fossiler Brennstoffe drastisch verringert werden. Greenpeace fordert sogar, daß bis zur Mitte des nächsten Jahrhunderts überhaupt keine fossilen Brennstoffe mehr verwendet werden sollen (wenn sie bis dahin nicht schon verbraucht sind).
Auch müßte die Zerstörung des Regenwaldes sofort gestoppt und neue Wälder aufgeforstet werden. Doch um dem Treibhauseffekt beizukommen, müßte man eine Fläche von ganz Europa bewalden.
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