Zum Verständnis des Klimas auf der Erde ist es grundlegend zu verstehen, wie der sog. Treibhauseffekt funktioniert. Mit dem Bild vom “Treibhaus” wird die Wirkung der Gasbestandteile in der Atmosphäre auf die Wärme in den jeweiligen Luftschichten beschrieben.

Um diese Wirkung zu verstehen, kann es helfen, sich zunächst die Erde ohne Atmosphäre vorzustellen. Die Erde bewegt sich im Weltraum, der selbst eine Temperatur von ca. minus 270 Grad Celsius hat. Die Erde umkreist dabei die Sonne und empfängt regelmäßig deren Strahlungsenergie (für uns als sichtbares Licht). Diese Strahlungsenergie würde auf einer Erde ohne Atmosphäre vom Erdboden selbst aufgenommen (absorbiert) und dann teilweise wieder abgegeben (emittiert) werden (beides überwiegend als Wärme). Einen wichtigen Beitrag zu dieser Absorbtion und Emission von Strahlung leistet die sogenannte Albedo (albedo: Weißheit oder Helligkeit eines Körpers), die ein Maß dafür ist, wie sehr ein Körper empfangene Strahlung wieder zurückstrahlt. Die Bilanz zwischen eingestrahlter Sonnenenergie und der vom Boden abgestrahlten Wärmestrahlung ist die Ursache für die Oberflächentemperatur auf der Erde.

Die Oberflächentemperatur würde ohne Atmosphäre in Erdbodennähe im globalen Mittel und bei einer einheitlichen Albedo eine Erwärmung von minus 270 Grad Celsius auf minus 18 Grad Celsius bewirken.

Die Erde wird nun jedoch von einer Atmospäre umgeben, die aus unterschiedlichen Gasen zusammengesetzt ist. Die Atmosphäre setzt sich hauptsächlich aus Stickstoff (78,1 %), Sauerstoff (20,9 %) und Argon (0,93 %) zusammen. Diese Gase sind grundsätzlich ebenfalls in der Lage, Strahlungsenergie zu absorbieren und zu emittieren. Dies ist jedoch bei den einzelnen Gasen unterschiedlich. Gerade die beiden Hauptgase der Atmosphäre Sauerstoff (O2) oder Stickstoff (N2) besitzen im energetisch wichtigen Bereich des Spektrums keine wesentliche Emission und Absorption, nehmen also keine Strahlungsenergie auf oder geben diese ab.

Eine Atmosphäre aus reinem Sauerstoff und Stickstoff, die ja die Hauptkomponenten der irdischen Atmosphäre (zu ca. 99%) bilden, würde die durchschnittliche Oberflächentemperatur im Vergleich zu einer Erde ohne Atmossphäre kaum ändern, da diese Gase die Oberflächentemperatur nur unwesentlich beeinflussen.

Wirksam für eine Erwärmung der Oberflächentemperatur in der Atmosphäre sind allerdings der in der Atmosphäre enthaltene Wasserdampf und die sogenannten Spurengase wie Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O) und Ozon (O3), deren Anteil zusammen unter 1% liegt sowie die in der Atmosphäre enthaltenen Schwebeteilchen (Aerosole). Der Wasserdampf und die Spurengase absorbieren die abgegebene Strahlungsenergie von der Sonne als auch die von der Erde zurückgestrahlte Strahlung und nehmen so wesentlichen Einfluss auf die Oberflächentemperatur der Erde. Aerosole reflektieren im Wesentlichen die Strahlung. Der in der Atmosphäre enthaltene Wasserdampf hat dabei im Vergleich die größere Wirkung auf die Oberflächentemperatur.

Der Wasserdampf und die Spurengase in der Atmosphäre der Erde verursachen im Wesentlichen eine Zunahme der Erwärmung um bisher durchschnittlich 33 Grad und bewirken so eine lebenerhaltende Temperatur von plus 15 Grad im globalen Mittel.

Zu dieser lebenserhaltenden Erwärmung trägt Wasserdampf den weitaus grössten Teil, etwa zwei Drittel, bei; es folgen Kohlendioxid (CO2) mit einem Anteil von ca. 15%, Ozon mit etwa 10% und schliesslich Distickstoffoxid (N2O) und Methan (CH4) mit je etwa 3%. Diese Spurengase werden daher auch Treibhausgase genannt.

Die Konzentration der klimawirksamen langlebigen Spurengase nimmt systematisch zu: seit Beginn der Industrialisierung bis heute bei Kohlendioxid (CO2) um ca. 30%, bei Methan (CH4) um 120% und bei Distickstoffoxid (N2O) um ca. 10%. Hierdurch wird eine langfristige Erwärmung der unteren Atmosphäre und der Erdoberfläche angestossen.

Der Wasserkreislauf kann sowohl verstärkend wie dämpfend eingreifen, weil viele seiner Zweige stark temperaturabhängig sind. Da die Erwärmung regional und innerhalb eines Jahres unterschiedlich ist und von der Struktur der Atmosphäre, der Jahreszeit und vom Oberflächentyp abhängt, führt ein erhöhter Treibhauseffekt auch zu veränderten Werten des Niederschlags, der Bewölkung, der Meereisausdehnung, der Schneebedeckung und des Meeresspiegels sowie zu anderen Wetterextremen, d.h. im Letzten zu einer globalen Klimaveränderung.

____Redaktion____

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