Klimawandel verstehen: Treibhauseffekt, Ursachen & Maßnahmen

Der Treibhauseffekt und seine Mechanismen

Wie der Treibhauseffekt funktioniert

1. 100% der Sonnenstrahlung wird empfangen.
2. Ein Teil der Strahlung wird von der Atmosphäre und der Erdoberfläche reflektiert.
3. 19% werden von Wolken und anderen atmosphärischen Komponenten absorbiert.
4. 51% werden von Land und Oberfläche absorbiert und erwärmen diese.
5. Die erwärmte Oberfläche emittiert Infrarotstrahlung.
6. Ein Teil dieser Infrarotstrahlung wird von Treibhausgasen absorbiert, was den Treibhauseffekt verstärkt.
7. Ein anderer Teil der Infrarotstrahlung wird von der Atmosphäre in den Weltraum abgestrahlt.

Rekonstruktion vergangener Klimazustände

Methoden zur Klimarekonstruktion

• Eingeschlossene Luftblasen im Eis: Das in Schichten (z.B. in der Antarktis) angesammelte Eis enthält kleine Luftblasen. Diese zeigen die Zusammensetzung der Atmosphäre zum Zeitpunkt des Schneefalls. So können Wissenschaftler den Anteil von Sauerstoff oder Kohlendioxid überprüfen und feststellen, ob sich der Anteil an fossilem Kohlenstoff verändert hat.
• Überreste von Organismen: Jeder Organismus lebt in einem bestimmten Lebensraum und seine Überreste können Aufschluss über vergangene Klimabedingungen geben.

Ursachen des Klimawandels

Externe (Astronomische) Ursachen

• Veränderungen der Sonnenaktivität: Diese beeinflussen die Energiequelle und ihre Auswirkungen auf die Erde.
• Veränderungen der Erdumlaufbahn: Die von der Erde beschriebene Bahn verändert sich allmählich von einer fast kreisförmigen zu einer elliptischen Form. Dies modifiziert die Sonneneinstrahlung, die die Erde erreicht.
• Meteoriteneinschläge: Ein Feuerball nach einer Kollision mit der Erde kann eine Staubwolke verursachen, die das Erreichen der Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche verhindert.

Interne Ursachen

• Änderungen des Albedos: Eine Veränderung der Erdoberflächenbedeckung (z.B. durch Abholzung oder Eisschmelze) verändert die globale Reflexionsfähigkeit.
• Schwankungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre: Menschliches Eingreifen führt zu einer Erhöhung oder Verminderung von CO₂ und anderen Treibhausgasen.
• Veränderungen der Meeresströmungen: Die thermohaline Zirkulation ist eine Meeresströmung, die durch Temperatur- und Dichteunterschiede des Wassers verursacht wird.
• Zunahme von Treibhausgasen durch:
  • Verbrennung fossiler Brennstoffe (Erdöl, Erdgas, Kohle)
  • Entwaldung: Pflanzen entziehen der Atmosphäre erhebliche Mengen CO₂.
  • Landwirtschaftliche Aktivitäten: Nutztiere emittieren durch Darmgärung viel Methan. Auch bestimmte Anbaukulturen erzeugen Gase.

Treibhausgase und ihre Quellen

Wichtige Treibhausgase

Zu den wichtigen Treibhausgasen gehören: Ozon (O₃), Distickstoffoxid (N₂O), Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Wasserdampf (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂).

CO2-Emissionen pro Kopf

CO₂ pro Kopf = Summe der CO₂-Emissionen in einem Land / Anzahl der Einwohner.

Der globale Kohlenstoffkreislauf

Austausch zwischen Reservoirs

Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt den Austausch dieses Elements zwischen den vier natürlichen Reservoirs: Atmosphäre, Hydrosphäre, Biosphäre und Lithosphäre.

1. Pflanzen entziehen der Atmosphäre CO₂ und produzieren daraus organisches Material für ihren Körper.
2. Die organische Substanz und mit ihr der Kohlenstoff gelangen zu anderen Lebewesen.
3. Lebewesen atmen und geben CO₂ an die Luft ab; der Abbau organischer Stoffe setzt ebenfalls CO₂ frei.
4. CO₂ löst sich im Wasser und kann auch vom Wasser in die Luft gelangen.
5. CO₂ ist in den Kalkschalen von Organismen gebunden und lagert sich am Meeresboden ab.
6. Abgelagerte Überreste von Organismen bilden Erdöl und Kohle.
7. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe, Vulkanausbrüche und Waldbrände emittieren CO₂ in die Atmosphäre.

Klimavorhersagen und Auswirkungen

Erwartete globale Veränderungen

• Die globale mittlere Temperatur der Erde wird voraussichtlich zwischen 1,4 und 6 °C ansteigen.
• Der Meeresspiegel wird voraussichtlich zwischen 20 und 80 cm über dem heutigen Niveau liegen. Viele Küstengebiete werden überflutet.
• Extreme Wetterereignisse werden häufiger und intensiver.

Umwelt- und Gesundheitsfolgen

• Umweltfolgen: Verlust der biologischen Vielfalt, Störung der jahreszeitlich bedingten Schwankungen von Arten, Verschwinden von Feuchtgebieten und anderen Ökosystemen.
• Gesundheitsfolgen: Tropische Krankheiten könnten sich in gemäßigte Klimazonen ausbreiten.

Internationale Klimaschutzmaßnahmen

Das Kyoto-Protokoll

Das Kyoto-Protokoll wurde von Industriestaaten unterzeichnet, um ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren.

Maßnahmen der Europäischen Union

Die Europäische Union setzt folgende Maßnahmen um:

1. Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien.
2. Verbesserung der Energieeffizienz von Automobilen.
3. Verbesserung der Energieeffizienz von Elektrogeräten.
4. Förderung der Energieeffizienz in Gebäuden.
5. Förderung der Energieeffizienz in der wissenschaftlichen Forschung und technologischen Entwicklung.
6. Schutz und Verbesserung natürlicher CO₂-Senken.
7. Erforschung von Technologien, die künstlich als CO₂-Senken wirken.