Klima-Fakten
vorangehende Seite
end
Treibhauseffekt
Klimawandel: Ein altes Phänomen Klimwandel: Zusammenhänge
Weitere Informationen Klimwandel: Was ist das? - Übersicht
Naturwissenschaften & Technik Geografie-Erdkunde Klima
Klimawandel: Grundlagen
Treibhauseffekt

Ein Treibhaus ist ein Bauwerk, in welchem Glasscheiben die Luftzirkulation hemmen und die Sonnenstrahlen die Temperatur der im Gebäude gefangenen Luftmassen erhöhen.

Das Erdklima wird hauptsächlich von der Sonneneinstrahlung bestimmt. Rund 30% des auf die Erde eingestrahlten Sonnenlichts wird wieder in den Weltraum zurückgestrahlt. Ein Teil der Sonnenenergie wird von der Atmosphäre aufgenommen. Der Rest wird von der Erdoberfläche absorbiert (Strahlungsbilanz). Die Erdoberfläche ihrerseits reflektiert einen Teil, der sich weniger schnell ausbreitenden Sonnenstrahlen (Infrarotstrahlen oder Wärmestrahlen).

Die Ausstrahlung dieser Infrarotstrahlen in den Weltraum wird durch die Schicht der "Treibhausgase" wie Wasserdampf, Kohlendioxid, Ozon und Methan behindert (Treibhauseffekt). Die Sonnenenergie wird so zwischen der Treibhausgasschicht und der Erdoberfläche wie in einem Treibhaus gefangen. Die Lufthülle, welche die Erde unmittelbar umgibt, wird auf diese Weise um rund 30° C wärmer als sie ohne diese Schicht wäre.

Das dynamische Gleichgewicht von ein- und ausstrahlenden Infrarotstrahlen an der Treibhausgasschicht wird nun durch menschliche Einflüsse wie das Verbrennen von fossilen Kraftstoffen, das Abbrennen von Waldflächen, den Anbau von Gas absondernden Kulturpflanzen (Reis), Viehzucht usw. gestört. Die Treibhausgasschicht wird durch diese menschlichen Aktivitäten dicker. Die Abstrahlung der Wärmestrahlen in den Weltraum wird durch die dickere Treibhausgasschicht verkleinert. Die Temperatur der Atmosphäre steigt.

Hochwasser
Hochwasser
Hochwasser

nach oben

Der Klimawandel ist ein altbekanntes Phänomen

Wissenschaftler habe den Klimawandel in der vorindustriellen Zeit vor 1780 erforscht und aufgezeichnet. Dabei sind sie auf folgende Ursachen für die Veränderung des Klimas in den vergangenen Jahrhunderten gestossen:

1. Änderung der Erdumlaufbahn

Eiszeiten und Warmzeit haben sich in unregelmässigen Zeitabschnitten im Verlaufe von Millionen von Jahren in der Erdgeschichte wiederholt. Die Klimaforscher bringen diese Zyklen mit der natürlichen Veränderung der Erdumlaufbahn um die Sonne in Zusammenhang. Die Zyklen sind nach dem serbischen Mathematiker Milankovitch (1879 - 1958) benannt.

Durch die Änderung der Erdumlaufbahn ändert sich auch der Einstrahlungswinkel der Sonnenstrahlen und somit die Menge der eingestrahlten Sonnenenergie in den einzelnen Breiten der Erde (Gradnetz). Studien belegen, dass der Betrag der auf die nördliche Halbkugel eingestrahlten Wärmeenergie von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung des Erdklimas ist.

Auf der Nordhalbkugel ist mehr Landmasse vereinigt als auf der Südhalbkugel. Sinkt der Betrag der eingestrahlten Wärmeenergie unter einen bestimmten Grenzbetrag, so vermag der Schnee der vergangenen Wintersaison im Sommer nicht mehr zu schmelzen. Die Schneeschicht wird immer mächtiger und die Eisgürtel beginnen anzuwachsen.

Unter Wissenschaftlern ist noch nicht geklärt, zu welchem Zeitpunkt eine Eiszeit beginnt und unter welchen Bedingungen sie endet. Gemäss Forschungsberichten vermutet man, dass die nächste Eiszeit in rund 30'000 Jahren beginnen könnte. Eiszeiten (glaziale Zyklen) werden immer wieder durch wärmere, interglaziale Phasen unterbrochen.

Glaziale Kaltzeiten mit ausgedehnten Vereisungen
Interglaziale Warmzeiten mit Gletscherrückgang
natürliche Klimaänderungen in der Vergangenheit Antarktis: «Treibhausgase im ältesten Eis»

2. Änderung der Sonnenaktivität

Forschungen der NASA (US National Aeronautics and Space Administration) bringen die kleine Eiszeit von 1410 bis 1720 in einen Zusammenhang mit einer verminderten Sonnenaktivität während dieses Zeitabschnitts. In der kleinen Eiszeit war der Zugang nach Grönland nicht mehr möglich. In den Niederlanden gefroren regelmässig die Wasserkanäle zu. Es gab keine offenen Wasserflächen um Island. In den Alpen stiessen die Gletscher vor.

Gemäss den NASA-Studien war die Oberflächentemperatur im frühen 18. Jahrhundert auf der Nordhalbkugel so tief wie seit rund 1'000 Jahren nicht mehr. Die Durchschnittstemperatur während den europäischen Wintermonaten fiel um 1 bis 1,5° C unter den langjährigen Mittelwert.

Die Beweise für diese Kaltphase lieferten die Jahrringe von Baumstämmen aus jener Zeit und die Eisbohrkerne von Tiefbohrung in den Eisschildern der Arktis und der Antarktis.

Zyklen der Sonnenmagnetfelder in den letzten 10'000 Jahren

3. Ausstoss von Aerosolen bei Vulkanausbrüchen

Aerosole sind kleine Schwebeteilchen in der Atmosphäre, welche in der Grösse, in der Konzentration und in der chemischen Zusammensetzung variieren. Vulkanausbrüche stossen Aerosole aus, welche das Sonnenlicht filtern und so eine Abkühlung der Atmosphäre bewirken können.

Der Ausbruch des Vulkans Tambora auf der indonesischen Insel Sumbawa hat 1815 die weltweite Mitteltemperatur um rund 3° C vermindert. Das Jahr 1816 galt in Nordamerika und Europa als das "Jahr ohne Sommer".

Vom Menschen verursachte Aerosole wirken in der Atmosphäre kühlend.

Klimaforscher nehmen an, dass sie einen Grossteil des anthropogenen Treibhauseffekts kompensieren. Allerdings müssen sich die Partikel zum Teil in der Atmosphäre erst neu bilden. Diesen bisher kaum untersuchten Prozess, die Nukleation, nimmt das CLOUD-Experiment am CERN (CLOUD = Cosmics Leaving OUtdoor Droplets), an dem auch Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI beteiligt sind, unter die Lupe.

Natürliche Aerosole wie Seesalzpartikel oder Sandstaub reflektieren in der Atmosphäre Sonnenlicht und bilden Keime für Wolkentröpfchen.

Neben den natürlichen Aerosolpartikeln gibt es auch eine Vielzahl von Partikeln, die durch Menschen in die Atmosphäre gelangen. Ein Teil der Partikel entsteht dort erst neu durch die Zusammenlagerung von Molekülen. Dieser unter dem Begriff "Nukleation" bekannte Vorgang war bisher nicht richtig verstanden. In Klimamodellen berücksichtigt man ihn durch Korrekturen aus theoretischen Berechnungen oder man passt die Ergebnisse nachträglich an Beobachtungen an. (Quelle: PSI 2013)

4. Ausstoss von Kohlendioxid bei Vulkanausbrüchen

Vulkane stossen bei ihren Eruptionen riesige Mengen an Kohlendioxid (CO2) aus. Forscher haben den Nachweis erbracht, dass in Warmphasen der Anteil des Kohlendioxids in der Atmosphäre besonders hoch ist. Vulkane stossen jedes Jahr rund 130 Millionen Tonnen Kohlendioxidgase in die Atmosphäre aus. Jedes Jahr werden in der heutigen Zeit durch menschliche Aktivitäten der rund 130fache Betrag an CO2-Gasen in die Atmosphäre entlassen.

5. Das Industriezeitalter

Seit Beginn des Industriezeitalters um 1750 stieg der Temperaturmittelwert der Erdoberfläche um 0,74° C. Diese Erwärmung wird mehrheitlich auf die menschlichen Aktivitäten wie das Verbrennen von fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Erdöl (siehe: Energie-Perspektiven) in dieser Periode zurückgeführt.

Seit Beginn des Industriezeitalters im Jahr 1750 wurden 375 Milliarden Tonnen Kohlenstoff wurden in der Form von Kohlendioxid in die Atmosphäre abgegeben. Dieses Gas verbleibt für Jahrhunderte in der Atmosphäre. Die Hälfte de von Menschen produzierten Kohlendioxids wurden von der Erdoberfläche und den Weltmeeren absorbiert. Die Aufnahme von CO2 in den Ozeanen führt zunehmend zu einer Versauerung des Meerwassers. Als Folge davon leiden Korallenriffe und die Nahrungsketten im Meer.

Die weltweite Erwärmung der Erdoberfläche spielte sich seit 1900 in zwei Phasen ab:

- Von 1910 bis 1949 stieg die globale Oberflächentemperatur um 0,35°C.
- Seit 1970 bis 2007 hatten wir einen weit stärkeren Anstieg um bisher 0,55° C zu verzeichnen. Seit rund 25 Jahre ist eine Beschleunigung des Temperaturanstieges zu beobachten.

Der Einfluss der Industrie auf die Belastung der Umwelt mit Schadstoffen wurde im Altaigebirge in Kasachstan mit Eisbohrungen nachgewiesen.

natürliche Klimaänderungen in der Vergangenheit Antarktis: «Treibhausgase im ältesten Eis»

nach oben

Klimawandel: Zusammenhänge

Die Klimaforscher haben nachgewiesen, dass zwischen dem Temperaturanstieg und dem Anstieg der Kohlendioxid konzentration in der Erdatmosphäre ein Zusammenhang bestehen muss (siehe: Energie-Perspektiven). Die Wissenschaftler haben den Verlauf der CO2-Konzentration über die letzten 650'000 Jahre in Eisbohrkernen aus der Antarktis und der Arktis nachgewiesen und gemessen.

In den vergangenen Jahrhunderten schwankte die CO2-Konzentration zwischen 180 ppm (= parts per million, CO2-Teilchen von insgesamt 1 Million Gasteilchen) in den Kaltphasen und 300 ppm in den interglazialen Warmphasen. 2007 hat die CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre einen Wert von rund 380 ppm erreicht. Der Anstieg der CO2-Werte ist auf menschliche Aktivitäten (siehe: Energie-Perspektiven) zurückzuführen.

Die Forscher haben diese Erkenntnis aus dem Verhältnis der "schweren" Kohlenstoff-Isotope zu den "leichten" C-Atomen in der Lufthülle gewonnen. Durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen wie Erdöl entstehen mehr "schwere" C-Isotope. 75% des CO2-Anteils in der Atmosphäre stammt aus dem Verbrennen von Erdölprodukten.

Text: RAOnline

Quellen:
IRIN
IPCC Working Group I 's answers to frequently asked questions on climate change science
US Environment Protection Agency
UNFCCC

Strahlungsantrieb Der Strahlungsantrieb ist ein Mass für den Einfluss, den ein Faktor auf die Änderung des Gleichgewichtsvon einfallender und abgehender Energie im System Erde-Atmosphäre hat,und ist ein Index für die Bedeutung eines Faktors als potentieller Mechanismus einer Klimaänderung. Ein positiver Antrieb führt tendenziell zur Erwärmung der Erdoberfläche während ein negativer Antrieb tendenziell zu einer Abkühlung führt.
Emission Als Emission bezeichnet man jenen Teil der (Treibhaus-)Gase, welcher nach Abbau-, Umwandlungs- und Produktionsprozessen in die Atmosphäre gelangt ist.
Konzentration Die Konzentration bezeichnet jenen Teil der Gase, welcher nach komplexen Interaktionsprozessen zwischen der Atmosphäre, der Biosphäre und den Ozeanen in der Atmosphäre verblieben ist.

nach oben

Weitere Informationen
Klimawandel
Klimaschwankungen: Statistische Betrachtungen
Steingletscher (Schweiz) - Zeuge des Klimawandels
Klimawandel in der Vergangenheit
Downloads zum Klimawandel
Diagramme zum Klimawandel
Klimawandel: Meldungen - Berichte
RAOnline Informationsseiten über den Klimawandel
Hintergrund-Informationen
mit weiteren Links
Klimawandel: Was ist das?
Treibhaus-Gase
Ozonloch
Indikatoren zu Ursachen
Auswirkungen
Klima Schweiz 2050
Unterrichtsmaterial
Gletscher - Zeugen des Klimawandels
Energie-Perspektiven 2006-2030
Klimainformationen im Dienste der Weltgemeinschaft
Wichtige Begriffe
Atmosphäre
Infrarotstrahlen
Isotop
Kohlendioxid
El Niño- und La Niña- Phänomen
Ozon
Permafrost
Strahlungsbilanz
Treibhauseffekt
Treibhausgase
CSS
end
vorangehende Seite