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Mein Beitrag zum Internet - mbzi.de

Der Treibhauseffekt

Unter dem Treibhauseffekt versteht man die Erhöhung der Durchschnittstemperatur der Erde durch Kohlendioxid und andere Treibhausgase in der Atmosphäre.

Das Nachweisproblem

Der Treibhauseffekt ist schwer nachzuweisen, da eine Erhöhung der Durchschnittstemperatur der Erde in Europa und speziell in Deutschland nicht zwangsläufig mit einer Temperaturerhöhung im Sinne milderer Winter und/oder wärmerer Sommer verbunden ist. Das Gleiche gilt natürlich auch für alle anderen Länder der Erde. Lokal kann trotz einer global steigenden Temperatur das Klima insgesamt kühler werden.

Auch ausgeprägt extreme Wetterlagen, wie etwa sehr verregnete Sommer oder viele Stürme hängen nicht zwangsläufig mit dem Treibhauseffekt zusammen. Außerdem ist ein sehr kalter Winter oder ein kühler Sommer in Deutschland kein Beweis gegen den globalen Treibhauseffekt. Es handelt sich dabei lediglich um lokale Wetterphänomene und erst deren Häufung kann einen Hinweis auf eine Veränderung des Klimas liefern, die dann aber immer noch lokal sein könnte und nicht zwangsläufig ein globales Problem sein müsste.

Das Klima ist eigentlich eine Art Durchschnittswetter über viele Jahre. Bei einem Durchschnitt ist es völlig normal, dass einzelne Werte mehr oder weniger stark abweichen können. Schon immer gab es milde Winter, regnerische Sommer oder sehr heiße Sommer, Stürme, Unwetter,.... Erst eine langjährige Betrachtung der Abweichungen des Wetters vom Durchschnittswetter, also dem Klima, erlaubt es mit den Regeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung anzugeben, wie wahrscheinlich diese Abweichungen auf menschliches Handeln zurückzuführen sind. Diese Wahrscheinlichkeit wird mathematisch jedoch niemals 100 % betragen, sodass es immer noch gewissenlose Ignoranten geben kann, die behaupten, die Veränderung des Klimas durch den Menschen sei nicht bewiesen. Sie haben recht: Der 100%ige Beweis wird niemals gelingen aber die Wahrscheinlichkeit ist so nahe an 100 %, dass wohl niemand mit Verstand ernsthaft und guten Gewissens die Klimaveränderungen durch uns Menschen bestreiten kann.

Eine Erhöhung der Durchschnittstemperatur der Erde ist recht schwierig zu messen, denn man müsste eigentlich an allen Orten der Welt (auch über dem Meer) rund um die Uhr die Temperatur messen und dann den Mittelwert aus allen Messwerten bilden und das jeden Tag. Am Ende eines Jahres müsste man dann erneut den Mittelwert aus allen Mittelwerten bilden, um die Jahreszeitlichen Schwankungen auszugleichen und müsste dann diesen Mittelwert mit dem der vorherigen Jahre vergleichen. Wenn nun dieser Jahresmittelwert über einen längeren Zeitraum immer größer wird, wie es zur Zeit zu beobachten ist, dann kann man von einer steigenden Temperatur der Erdatmosphäre sprechen. Unter diesen Jahresmittelwerten können dabei aber trotzdem noch einzelne Werte sein, die vielleicht sogar sehr deutlich unter denen der Vorjahre liegen. Nur eine langfristige Tendenz kann wirklich Aufschluss über das Vorhandensein eines Temperaturanstiegs geben. Diese Probleme führen dazu, dass der Treibhauseffekt anfangs von vielen als Hirngespinst einiger Schwarzseher angesehen wurde, denn der absolute Nachweis ist extrem schwierig. Heute gilt aber wohl als sicher, dass sich die Temperatur der Atmosphäre erhöht, selbst bei den meisten amerikanischen Präsidenten :-), nur die Höhe der Steigerung ist noch umstritten.

Ursachen des Treibhauseffektes

Die Sonne erwärmt die Erde

Die Sonne sendet Lichtstrahlen aller Frequenzen bzw. Wellenlängen aus. Von der Sonnenstrahlung erreicht allerdings nur relativ kleiner Teil den Erdboden. So werden beispielsweise Röntgen-, UV- und Wärmestrahlung von den oberen Schichten der Atmosphäre größtenteils absorbiert und in Wärme umgewandelt. Deshalb ist die Temperatur in diesen Bereichen der Atmosphäre auch höher, als näher an der Erdoberfläche. In einer Höhe von etwa 10 km erreicht die Temperatur der Atmosphäre ein Minimum. Weiter oben ist es wärmer, da hier die Energie der Sonnenstrahlung in Wärme umgewandelt wird, für die die Atmosphäre undurchlässig ist. Die Strahlung wird dabei "vernichtet", d.h. sie wird von der Atmosphäre absorbiert und ihre Strahlungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Da die absorbierbaren Bestandteile der Sonnenstrahlung nun zum größten Teil absorbiert wurden und das übrig gebliebene sichtbare Licht die Luft ungehindert durchquert, findet keine Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärmeenergie mehr statt und die Atmosphäre wird nicht erwärmt. Das bedeutet also, dass die Sonnenstrahlen, die wir auf der Erde als Wärme empfinden, nicht in der Lage sind, die Luft direkt zu erwärmen. Sichtbares Licht erwärmt lediglich die Erdoberfläche und nicht etwa die Atmosphäre. Deshalb ist es in 10 km Höhe erheblich kälter, als auf dem Erdboden.

Das sichtbare Licht wird an der Erdoberfläche (teilweise) absorbiert. Die Energie des Lichtes wird hierbei in Wärme umgewandelt, weshalb wir Sonnenstrahlen als "warm" empfinden, denn das gleiche passiert natürlich auch auf unserer Haut oder Kleidung. Diese so aus Licht gewonnene Wärme wird entweder direkt an der Oberfläche an die Luft abgegeben oder verlässt als Wärmestrahlung die Erdoberfläche. Auch die Wärme, die an die Luft abgegeben wird, wird früher oder später als Wärmestrahlung die Atmosphäre verlassen.

Die Erde erwärmt die Atmosphäre

Da allerdings die Atmosphäre für Wärmestrahlung nicht beliebig durchlässig ist, wird ein gewisser Teil der Wärmestrahlung in der Atmosphäre festgehalten. Dieses Festhalten ist ein nicht ganz unkomplizierter Prozess. Verantwortlich hierfür sind Bestandteile der Luft, deren Moleküle ein permanentes Dipolmoment aufweisen oder deren Dipolmoment sich bei einer Schwingung ändert. Dies sind z.B. Kohlendioxid, Wasserdampf, Methan, Ozon und noch einige mehr, nicht jedoch Sauerstoff und Stickstoff, die zusammen mehr als 98 % der Luft ausmachen (wobei der Wasserdampfgehalt natürlich schwankt). Kohlendioxid, Ozon, Methan, Wasserdampf,... werden deshalb auch häufig unter dem Begriff Treibhausgase zusammengefasst. Diese Treibhausgase reflektieren, vereinfacht ausgedrückt, einen Teil der Wärmestrahlung zurück in Richtung Erdoberfläche und halten so die Wärme länger in der Atmosphäre fest, als dies ohne die Treibhausgase der Fall wäre.

Diese "Reflexion" ist allerdings keine echte Reflexion. Tatsächlich findet eine Absorbtion der Wärmestrahlung durch die sogenannten Treibhausgase statt. Diese werden dabei zu Schwingungen angeregt und können auf diese Weise die Energie der Wärmestrahlung einige Augenblicke speichern. Anschließend wird die Wärmestrahlung wieder ausgesandt, wobei allerdings die Richtung zufällig ist, d.h. die Hälfte dieser Strahlung bewegt sich zurück Richtung Erdboden, die andere Hälfte in Richtung Weltall. Der Teil, der sich Richtung Boden bewegt, bleibt also länger in der Atmosphäre als dies ohne das Treibhausgas der Fall gewesen wäre. Für den anderen Teil ändert sich hingegen nichts.

Der natürliche Treibhauseffekt

Kohlendioxid, Ozon, Methan und Wasserdampf kommen auch ohne Zutun des Menschen in der Atmosphäre vor. Diese natürlich vorkommenden Treibhausgase verursachen den natürlichen Treibhauseffekt. Ohne ihn wäre die Durchschnittstemperatur der Erde etwa -18 °C, während sie tatsächlich bei etwa +15 °C liegt. Der natürlich Treibhauseffekt erwärmt die Atmosphäre also um etwa 33 °C. Ohne diese natürliche Erwärmung wäre Leben auf der Erde wie wir es heute kennen wohl nur schwer denkbar und der natürliche Treibhauseffekt ist deshalb also durchaus positiv.

Der anthropogene Treibhauseffekt

Der anthropogene, d.h. der vom Menschen verursachte, Treibhauseffekt entsteht durch die Erhöhung der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre durch menschliche Aktivitäten. Durch unseren enormen Verbrauch an fossilen Brennstoffen (Kohle, Öl, Gas) werden riesige Mengen Kohlendioxid freigesetzt, wodurch sich die Atmosphäre weiter erwärmt. Kohle, Öl und Gas werden von uns zum Heizen, zum Kochen, zur Warmwasserbereitung, zur Stromerzeugung, zum Autofahren, zum Fliegen,... verbrannt. Hierbei entsteht aus den fossilen Brennstoffen Kohlendioxid, dass in die Atmosphäre entweicht. Es ist nicht möglich, das Kohlendioxid zu sammeln und auf diese Art nicht in die Atmosphäre zu entlassen. Die einzigen Möglichkeiten, den Kohlendioxidausstoss zu verringern sind der vermehrte Einsatz von alternativen Energien (Sonne, Wind, Wasser) und massive Energieeinsparungen in allen Bereichen.

Neben Kohlendioxid setzen Menschen zur Zeit noch erhebliche Mengen Methan frei. Methan entweicht als "Biogas" aus Kühen, aus Misthaufen und Güllesilos und als Erdgas aus undichten Pipelines oder Leitungen.

Je nach Quelle, politischer und wirtschaftlicher Ausrichtung wird das Methan oder das Kohlendioxid als problematischer angesehen. Nach meiner persönlichen Einschätzung ist das Methan nicht so bedeutsam, da wir den Ausstoß kaum noch weiter erhöhen können sollten und es insgesamt viel weniger ist. Ich denke, der Kohlendioxidausstoß ist das zentrale Problem und das Methan macht es nur noch mal ein bisschen schlimmer.

Da auch Wasserdampf zum Treibhauseffekt beiträgt, verstärkt sich der anthropogene Treibhauseffekt selbst. Durch die immer höhere "Produktion" von Kohlendioxid steigt die Temperatur der Atmosphäre an, wodurch mehr Wasser verdampft (d.h. es befindet sich mehr Wasserdampf in der Atmosphäre), wodurch wieder die Temperatur ansteigt.

In den letzten Jahren ist im übrigen der Ausstoß an Kohlendioxid weltweit ständig gestiegen, allerdings seit 2013 bis 2016 nur noch sehr wenig. Aber auch ein kleiner Anstieg ist ein Anstieg! Die Kohlndioxidemissionen steigen also trotz aller Klimaschutzabkommen noch immer an. Alle Versprechen oder sogar Verpflichtungen der Politik, den Kohlendioxidausstoß zu verringern waren bislang leere Worte.

Aber natürlich ist die Politik hieran nicht Schuld, denn wir mündigen Bürger produzieren das Kohlendioxid oder "beauftragen" durch unseren Konsum Unternehmen mit der Produktion von Kohlendioxid. Jeder von uns sollte sich bemühen so wenig Energie wie möglich zu verbrauchen, d.h. weniger Auto fahren, weniger Fliegen, weniger Strom verbrauchen, weniger heizen, kälter und/oder mit weniger Wasser duschen, sparsamere Autos kaufen, die Wärmedämmung an Häusern verbessern, auf die Klimaanlage verzichten (auch im Auto), Produkte kaufen, für deren Herstellung wenig Energie verbraucht wurde (schwer zu erkennen, leider),....., weniger Konsumieren und weniger Fleisch und Milchprodukte essen. Die Liste lässt sich sicherlich endlos weiter schreiben; also: Packen wir es an!

Die Welt wird anders, wenn wir uns ändern. Wenn wir mit dem Finger auf unseren Nachbarn zeigen, ändert sich nichts.