Atmosphäre, Klima und Treibhauseffekt: Ein Überblick

Die Schichten der Atmosphäre

2.3. Troposphäre

Die unterste Schicht der Atmosphäre ist die Troposphäre. Sie erstreckt sich vom Boden bis zu einer durchschnittlichen Höhe von 11 km. Sie enthält etwa 80 % der gesamten Masse der Gase in der Atmosphäre und 90 % des gesamten Wasserdampfs. In der Troposphäre finden Wettererscheinungen wie Wolkenbildung, Niederschlag und Wind statt.

Weitere Schichten der Atmosphäre sind:

• Stratosphäre
• Mesosphäre
• Thermosphäre
• Exosphäre

3. Ursachen der ungleichen Wärmeverteilung

Die ungleiche Verteilung der Wärme auf der Erde hat zwei Hauptursachen:

• Die sphärische Form der Erde
• Die Neigung ihrer Rotationsachse

3.1. Einfluss der Erdkugelform

Wäre die Erde flach, würde die Sonne an allen Orten gleichzeitig auf- und untergehen. Die Kugelform hat zwei Konsequenzen:

• Die Sonnenstrahlung trifft in verschiedenen Winkeln auf die Erdoberfläche.
• Die Sonnenstrahlung legt unterschiedlich lange Wege durch die Atmosphäre zurück.

3.2. Einfluss der Erdachsenneigung

Die Neigung der Erdachse hat zwei Konsequenzen:

• Die Länge von Tag und Nacht ändert sich im Jahresverlauf.
• Die Neigung beeinflusst den Einfallswinkel der Sonnenstrahlung.

4.1. Thermischer Auftrieb

Die Temperatur nimmt mit zunehmender Höhe in der Troposphäre rasch ab. Luft hat zwei Arten von Grundbewegungen:

• Vertikale Bewegung: Aufgrund von Dichteunterschieden. Warme Luft ist weniger dicht und steigt auf. In den Höhenlagen der Troposphäre kühlt die Luft ab und sinkt wieder.
• Horizontale Bewegung: Die Luft bewegt sich über die Erdoberfläche, um die Lücke zu füllen, die durch die aufsteigende warme Luft entstanden ist.

Diese beiden Bewegungen sind nicht unabhängig, sondern bilden zusammen die Konvektionsströme.

5. Isobaren und Isothermen

Isobaren sind imaginäre Linien, die Punkte auf der Erde verbinden, an denen der auf Meereshöhe reduzierte Luftdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt gleich ist. Isothermen sind Kurven, die Punkte auf der Erde verbinden, an denen die durchschnittliche Lufttemperatur in einem bestimmten Zeitraum identisch ist. Manchmal zeigen sie auf der Karte auch die Orte an, die im Moment der Messung die gleiche Temperatur haben. Die Zahlen auf den Isobaren geben den atmosphärischen Druck in Millibar an.

Stürme entstehen an Orten, an denen warme Luft aufsteigt. Wenn sich Feuchtigkeit angesammelt hat, bilden sich beim Abkühlen Wolken. Hochdruckgebiete bringen stabiles und sonniges Wetter.

5.2. Fronten

Eine Front ist die Grenze zwischen zwei Luftmassen unterschiedlicher Temperatur. Wenn sie aufeinandertreffen, führt dies in der Regel zu Wetterveränderungen.

6. Die regulierende Wirkung der Hydrosphäre

Die regulierende Wirkung der Hydrosphäre beruht auf der Fähigkeit des Wassers, Energie zu speichern und zu übertragen oder zu absorbieren, je nach Temperatur. Dies trägt zu einem stabilen Treibhauseffekt bei:

• Einerseits erhöht sich der Treibhauseffekt durch die Verdunstung, da Wasserdampf entsteht.
• Andererseits verringert sich der Treibhauseffekt durch die Abnahme des atmosphärischen Kohlendioxids, das vom Phytoplankton verbraucht wird.

Die Hydrosphäre verteilt die Wärme des Planeten um und dämpft so Klimaschwankungen. Die Meeresströmungen, sowohl warme als auch kalte, tragen zum Wärmeaustausch zwischen den Polen und dem Äquator bei: Die warmen Strömungen mildern die extremen Bedingungen der polaren Küsten, während die kalten Strömungen die Hitze der tropischen Regionen mildern.

7. Treibhauseffekt

7.1. Der natürliche Treibhauseffekt

Der natürliche Treibhauseffekt wird durch die in der Atmosphäre natürlich vorkommenden Gase CO2 und Wasserdampf verursacht. Ohne ihn wäre kein Leben auf der Erde möglich.

7.2. Der anthropogene Treibhauseffekt

Der anthropogene (vom Menschen verursachte) Treibhauseffekt wird durch die Emission von Treibhausgasen aus menschlichen Aktivitäten verstärkt. Dazu gehören:

• Die Verbrennung fossiler Brennstoffe
• Die Darmgärung in der Viehzucht
• Die Verbrennung von Biomasse
• Emissionen von Stickoxiden aus stickstoffhaltigen Düngemitteln

Folgen des verstärkten Treibhauseffekts:

• Verringerung der eisigen Oberfläche der Polkappen
• Zunahme der Häufigkeit extremer Wetterereignisse
• Wassermangel, der etwa 3 Milliarden Menschen betrifft
• Verlust großer Teile der tropischen Wälder