Atmosphäre, Klima und Luftverschmutzung: Funktionen und Auswirkungen

Funktionen der Atmosphäre

• Schutzschild (Screen Protector)

  Die Ozonschicht in der Stratosphäre verhindert, dass UV-Strahlung die Erdoberfläche erreicht. Die Atmosphäre vermeidet zudem den Einschlag von Meteoriten und anderen Objekten aus dem Weltraum, da diese beim Durchqueren der atmosphärischen Schichten zerfallen.

• Beteiligung am Wasserkreislauf

  Der enthaltene Wasserdampf kondensiert, bildet Wolken und fällt als Niederschlag (Regen oder Schnee) zur Erde zurück.

• Gasversorgung für lebenswichtige Prozesse

  CO₂ und O₂ sind essenziell für lebenswichtige Prozesse wie die Atmung und die Fotosynthese.

• Regulierung der Durchschnittstemperatur

  Die Atmosphäre hat eine regulierende Funktion der Temperatur, da sie ein Gleichgewicht der Sonnenstrahlung auf der Erde aufrechterhält. Dies ist dank des Treibhauseffekts möglich, der verhindert, dass ein Teil der Wärme, die von der Erdoberfläche abgegeben wird, in den Weltraum entweicht.

Klima

Klima ist die Abfolge der Wetterereignisse in einer bestimmten Region über einen längeren Zeitraum.

Klimatische Elemente

Das Klima einer Region wird durch folgende Elemente definiert:

• Temperatur
• Luftdruck
• Luftfeuchtigkeit
• Wind
• Bewölkung
• Niederschlag (Präzipitation)

Klimatische Faktoren

Diese Elemente hängen wiederum von einer Reihe klimatischer Faktoren ab:

• Breitengrad (Latitude)

  Beeinflusst die Menge der auf die Erde auftreffenden Sonnenstrahlen. Dies wirkt sich auf die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre aus.

• Höhe (Altitude)

  Da die Temperatur mit zunehmender Höhe sinkt, sind höher gelegene Regionen kälter als tiefer gelegene.

• Kontinentalität

  Die Nähe oder Ferne zu den Ozeanen beeinflusst das Klima. Wasser kühlt und erwärmt sich langsamer als kontinentales Gestein. Daher weisen Küstenregionen geringere Temperaturschwankungen und ein milderes Klima auf.

• Ausrichtung

  Gebirgsketten können je nach ihrer Orientierung zu unterschiedlichen Klimazonen auf beiden Seiten führen und große Gebiete ohne Regen (Regenschatten) verursachen.

Klimazonen

Auf der Erde gibt es viele Arten von Klima, die nach Breitengraden unterschieden werden: Klimazonen der niedrigen, mittleren und hohen Breiten.

Luftverschmutzung

Luftverschmutzung ist definiert als der Zustand der Atmosphäre, in dem bestimmte Stoffe und/oder Energiekonzentrationen ein Niveau erreichen, das über den normalen Umweltbedingungen liegt. Dies führt zu Risiken, Schäden und Betriebsstörungen für Menschen, Ökosysteme und Sachwerte.

Saurer Regen

Ein Großteil des Schwefeldioxids und der Stickoxide, die in die Atmosphäre gelangen, kehrt zur Erdoberfläche zurück – entweder in gasförmiger Form in der Nähe der Emissionsquellen oder in Form von Säuren, die in Regentropfen gelöst sind.

Schwefeldioxid leistet den größten Beitrag zum sauren Regen, da es besser löslich ist als Stickstoffdioxid und seine Oxidation einfacher ist. Etwa zwei Drittel des anthropogenen Säuregehalts des Regenwassers stammen aus Schwefelsäure und ein Drittel aus Salpetersäure.

Hohe Schornsteine verhindern zwar die lokale Kontamination und die unmittelbare Ausbreitung von Schadstoffen, sind aber der Grund dafür, dass diese länger in der Atmosphäre verbleiben. Stickoxide und Schwefel können mehrere Tage in der Atmosphäre gehalten werden, bevor sie in Salpeter- bzw. Schwefelsäure umgewandelt werden. Deshalb können sie große Distanzen zurücklegen und sauren Regen an Orten verursachen, die weit von den Emissionsquellen entfernt sind.

Beeinträchtigung der Ozonschicht

Die Verschlechterung der Ozonschicht ist heute eines der schwerwiegendsten Umweltprobleme unseres Planeten. Das Ozon, das sich in der Stratosphäre befindet, wirkt wie ein Filter, der nur einen kleinen, weniger schädlichen Teil der ultravioletten (UV-)Strahlung der Sonne durchlässt (bekannt als UV-B). Dieser Spektralbereich liegt zwischen 290 Nanometern und 310 Nanometern.

Ist die Strahlungsintensität zu hoch, kann dies beim Menschen Hautausschläge, Bindehautentzündungen und Schäden am Immunsystem verursachen. Zudem schränkt es das Pflanzenwachstum ein und schädigt das Phytoplankton, was weitreichende Folgen für die normale Entwicklung der Meerestiere hat.

Wie Ozon zerstört wird

Der Mechanismus, durch den Ozon zerstört wird, ist relativ einfach: UV-Strahlung spaltet ein Chloratom von einem Fluorchlorkohlenwasserstoff-Molekül (FCKW) ab. Dieses Chloratom zerstört ein Ozon-Molekül und verbindet sich dann mit weiteren Ozon-Molekülen, um diese ebenfalls zu eliminieren. Dieser Prozess ist äußerst schädlich, da ein einziges Chloratom im Durchschnitt bis zu 100.000 Ozon-Moleküle zerstören kann. Dieser Vorgang stoppt erst, wenn das Chloratom mit einer Chemikalie reagiert, die es neutralisiert.

Der Treibhauseffekt und seine Verstärkung

Als Treibhauseffekt wird der Prozess bezeichnet, bei dem bestimmte Gase, die Bestandteile der planetarischen Atmosphäre sind, einen Teil der Energie zurückhalten, die von der durch Sonnenstrahlung erwärmten Erdoberfläche in Form von Wärmestrahlung emittiert wird. Dieses Phänomen betrifft alle Himmelskörper mit Atmosphäre.

Nach dem aktuellen wissenschaftlichen Konsens wird der Treibhauseffekt auf der Erde durch die Emission bestimmter Gase wie Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄) infolge menschlicher Wirtschaftstätigkeit verstärkt.

Dieses Phänomen verhindert, dass die von der Erde aufgenommene Sonnenenergie vollständig in den Weltraum zurückkehrt, wodurch ein globaler Erwärmungseffekt entsteht, der dem in einem Gewächshaus beobachteten Effekt ähnelt.