Erdwissenschaften: Prozesse, Ressourcen und Nachhaltigkeit

Grundprinzipien nachhaltiger Energiepolitik

Welche Grundprinzipien sollten die Energiepolitik der kommenden Jahrzehnte leiten, um einen Zusammenbruch zu verhindern?

• Eine Steuerung der Nachfrage, die die schrittweise Anhebung der Preise bei erhöhtem Verbrauch mit der Aus- und Weiterbildung der Bürger zur Abfallvermeidung verbindet. Dies könnte den Verbrauch dieser Ressourcen reduzieren.
• Die Förderung und Organisation von Wiederverwendungs- und Recyclingtechnologien durch Vernetzung der Abfallsammlung und finanzielle Unterstützung für Unternehmen, die diese betreiben.
• Der schrittweise Ersatz nicht erneuerbarer Energien durch erneuerbare Energien, unterstützt von Gemeinschaft, Staat und autonomen Gemeinschaften.
• Die Förderung der Forschung zur Entwicklung effizienter Technologien und deren Umsetzung durch finanzielle Unterstützung entsprechender Einrichtungen.

Risiken vulkanischer Aktivität und Schutzmaßnahmen

Beschreiben Sie kurz die Risiken der vulkanischen Aktivität und weisen Sie auf Maßnahmen zur Verringerung ihrer Auswirkungen hin.

Die wesentlichen Risiken aus Vulkanausbrüchen sind wie folgt:

1. Gefahren durch den Ausstoß fester Produkte: Dies umfasst die Auswirkungen pyroklastischer Gesteine (unterschiedlicher Größe und Temperatur) sowie die Emission von vulkanischer Asche, die unterschiedlich lange in der Atmosphäre verbleiben kann.
2. Risiken durch die Emission von Flüssigkeiten: Dazu gehören Lavaströme, die sich vom Krater zur Basis bewegen. Ihre Geschwindigkeit hängt vom Hang des Vulkans sowie von der Fließfähigkeit und Erstarrung der Lava ab, die je nach Silikatanteil variiert. Diese Lava kann Land, Felder und Gebäude verwüsten.
3. Risiken durch die Emission gasförmiger Produkte: Heiße Wolken aus Gas und feinen Feststoffen werden bei explosiven Eruptionen mit Geschwindigkeiten von Hunderten von Kilometern pro Stunde ausgestoßen. Sie verursachen katastrophale Auswirkungen, nicht nur wegen der hohen Temperaturen und Geschwindigkeiten, sondern auch wegen der Toxizität von Gasen wie H₂S, SO₂ und SO₃.
4. Schlammlawinen oder Lahare: Durch schmelzenden Schnee an Vulkanen entstehen Muren, die verheerende Wirkungen haben. Sie bewegen sich mit hohen Geschwindigkeiten und lassen keine Zeit für die Evakuierung von Städten und Gemeinden. Eine Flut dieser Art ereignete sich 1985 am Vulkan Nevado del Ruiz (Kolumbien) und führte zu 25.000 Toten.
5. Setzungen und vulkanische Schuttlawinen: Diese entstehen, wenn der Vulkankegel absinkt, und die Gefahr steigt mit der Hangneigung des Vulkans. Treten solche Setzungen auf Vulkaninseln oder an Küstenvulkanen auf, können sie auch Tsunamis auslösen.
6. Phreatomagmatische Eruptionen: Wenn Magma auf Grundwasser trifft oder Meerwasser in die Caldera eines Vulkans eindringt, steigt der Innendruck durch die plötzliche Dampfbildung, und der Ausbruch wird um ein Vielfaches heftiger. Aufgrund dieses Phänomens können einige marine Vulkane kollabieren und riesige Tsunamis verursachen.
7. Tsunamis: Riesenwellen, die durch Vulkanausbrüche oder Erdbeben entstehen und große Katastrophen in Küstengebieten verursachen können.

Nachhaltige Verwaltung von Geosphären-Ressourcen

Welche Prinzipien der Nachhaltigkeit sollten die Verwaltung von Ressourcen und Abfällen aus der Geosphäre leiten?

Das Prinzip der Nachhaltigkeit weist jedoch zwei unterschiedliche Nuancen auf. Für die Nachhaltigkeit im Energiebereich bedeutet dies, nicht-erneuerbare Ressourcen schrittweise durch potenziell erneuerbare zu ersetzen, indem ein Teil der Gewinne in diesen Übergang investiert wird. Für Bodenschätze basiert die Nachhaltigkeit auf einem ähnlichen Ansatz, ergänzt durch die Möglichkeit der Wiederverwendung und des Recyclings von Materialien. Das Prinzip der nachhaltigen Technologieauswahl für die wissenschaftliche und technologische Forschung sollte darauf abzielen, die Energieeffizienz in allen beteiligten Prozessen zu erhöhen – von der Gewinnung und Auswahl der Ressourcen über deren Transport und Nutzung bis hin zur Abfallbehandlung.

Innere Energie der Erde und Plattentektonik

Quelle der inneren Energie der Erde und die von ihr ausgelösten Prozesse und Ereignisse.

Interne Prozesse werden durch die innere Energie der Erde verursacht. Sie haben ihren Ursprung im Erdinneren, oft bis zur Kruste reichend. Die Theorie, die eine kohärente und umfassende Erklärung für diese internen Prozesse liefert, ist die Theorie der Plattentektonik. Sie besagt, dass die Lithosphäre in eine Reihe von Fragmenten, sogenannte Lithosphärenplatten, gespalten ist, die sich horizontal zueinander verschieben. Dies wird durch Mantelkonvektionsströme angetrieben, die durch Wärme aus dem Erdkern verursacht werden. Es gibt verschiedene Belege, die diese Theorie stützen, z. B. das jüngere Alter der ozeanischen Kruste im Vergleich zur kontinentalen, der Wärmestrom in den Ozeanbecken, die Zusammenführung der Fragmente von Pangäa und die Seismizität an den Plattengrenzen.

Die Lithosphärenplatten bestehen aus zwei Hauptteilen: einem unteren Teil, der der Lithosphäre oberhalb der Asthenosphäre entspricht, und einem oberen Teil, der der Erdkruste entspricht.

Der geochemische Kreislauf

Der geochemische Kreislauf: Eine Übersicht und Erklärung seiner Bedeutung.

Aus Magma, das aus dem Erdmantel aufsteigt, bilden sich magmatische Gesteine. Diese können metamorphen Prozessen unter variierenden Temperatur- und Druckbedingungen unterliegen oder an der Oberfläche Verwitterungs- und Erosionsprozesse erleiden. Material aus diesen Gesteinen wird transportiert, sedimentiert und bildet Sedimentgesteine. Diese Gesteine können ebenfalls weitere Erosions- und Sedimentationsprozesse durchlaufen, nachdem sie auf die Kontinente gelangt sind. Sie können sich umwandeln, wenn im Becken erhöhte Druck- und Temperaturbedingungen herrschen, oder sogar durch aufsteigendes Magma verschlungen und Bestandteil magmatischer Gesteine werden. Metamorphe Gesteine, die ihrerseits wieder an die Landoberfläche gelangen, können verwittern und abgetragen werden, wodurch sie zu Sedimentgesteinen werden. Letztere können unter extremen Temperatur- und Druckbedingungen schmelzen (Anatexis) und zu magmatischen Gesteinen führen. Magmatische Gesteine können schließlich auch wieder eingeschmolzen werden und neue Magmen bilden.

Nachteile erneuerbarer Energien

Nachteile der erneuerbaren Energien und der Vergleich mit nicht erneuerbaren Energien.

(Dieser Abschnitt ist im Originaldokument leer und kann nicht ergänzt werden.)

Geosphären-Ressourcen und Umweltprobleme

Ressourcen der Geosphäre: Typen und ökologische Probleme ihrer Nutzung.

Die Ressourcen der Geosphäre lassen sich wie folgt kategorisieren, wobei ihre Nutzung mit spezifischen ökologischen Problemen verbunden ist:

Mineralressourcen:

• Metallische Ressourcen
• Nichtmetallische Ressourcen
• Industrielle Gesteine (Steinbruch)

Energieressourcen:

• Fossile Brennstoffe: Kohle, Erdöl und Erdgas
• Durch Kernspaltung gewonnene Energie
• Geothermie