Sexl Physik 8, Schulbuch

| 60 -1 0 1 W/m² Kohlenstoffdioxid Methan Fluorchlor- kohlenwasserstoffe Distickstoffmonoxid Ozon Ruß reflektierende Aerosole veränderte Wolkentröpfchen veränderte Landabdeckung Sonne Treibhausgase Aerosole Ursache des Forcings 60.1 Klimawirksame Faktoren ( Forcings ) Natürliche Forcings dominieren: Kohlendioxid hat den größten Einfluss, aber Ruß, Ozon und Methan wirken gemeinsam ebenso stark. In der Tabelle nicht erwähnt ist hier ein weiterer wesentlicher Faktor, der Wasserdampf. Wärmeabgabe an die Atmosphäre Wärmeabgabe an die Atmosphäre Atlantik warmer Oberflächen- strom indischer Ozean Pazifik kalter, salziger Tiefen- wasser- strom 60.2 Globale Meeresströmungen. Oberflä- chennahe Strömungen sind orange darge- stellt, Strömungen am Meeresboden blau. Ein Zusammenbruch des Golfstroms würde in Nordeuropa zu einem Absinken der Tempera- tur um 3–5 °C führen. Mehr dazu findest du unter: http://physikplus.oebv.at einfallende Sonnen- energie von der Atmosphäre reflektiert abgestrahlte Wärme von der Erdober- fläche reflektiert zur Erde zurück- gestrahlt Atmosphäre 60.3 Der Strahlungshaushalt der Erde. Die Erde strahlt etwa 30 % der einfallenden Strahlung wieder ins Weltall zurück (Wolken, Eisflächen, Meeresflächen). Etwa 20 % der einfallenden Energie werden von der Atmosphäre absorbiert und als Infrarot- Strahlung (IR) wieder emittiert, der Rest fällt als sichtbares Licht auf den Erdboden, davon wird ein geringer Teil reflektiert, der Rest absorbiert und als IR Strahlung wieder emittiert. Diese IR Strahlung wird von der Atmosphäre absorbiert und zur Hälfte wieder Richtung Erde zurückgestrahlt. Berechnet man aus diesen Daten die Temperatur der Erde, ergeben sich 33 °C. Tatsächlich ist die Temperatur etwas geringer, da ein Teil der Energie die Verduns- tung von Wasser und Konvektionsströme in der Atmosphäre bewirkt. Experiment: Das Minitreibhaus 60.1 Du brauchst : Infrarotlampe, Plexiglasscheibe (ca. 5 mm dick) Was ist zu tun ? Setze dich vor die Lampe und zwar so, dass du ihre Wärmestrahlung auf deiner Wange fühlst. Halte nun die Plexiglasscheibe zwischen dein Gesicht und die Lampe. Was spürst du? Erkläre deine Beobachtung. Experiment: Absorption und Reemission von Wärmestrahlung bei einer Plexiglasplatte 60.2 Du brauchst : Infrarotlampe, IR Thermometer (oder Thermosäule + Mikrovoltver- stärker + Messgerät, Messbereich 1 mV + Kabel), Plexiglasscheibe Was ist zu tun? Schalte die Lampe ein und miss die Temperatur davor mit dem IR Ther- mometer (oder bei Verwendung der Thermosäule halte die Lampe so, dass der Aus- schlag auf ca. 0,5 mV geht). Halte die Plexiglasplatte zwischen die Lampe und das Ther- mometer (oder die Thermosäule) und halte die Platte dort einige Zeit. Was beobachtest du? Erkläre. Treibhausgase: Neben dem natürlichen, in der Hauptsache durch Wasserdampf und den natürlichen CO 2 -Gehalt der Atmosphäre verursachten Treibhauseffekt gibt es einen zusätzlichen, vom Menschen verursachten anthropogenen Treib- hauseffekt . Verursacht wird er durch Gase, die durch Aktivitäten des Menschen freigesetzt werden (s. Tabelle 61.3 ). Das wichtigste dieser Treibhausgase ist CO 2 . Die Konzentration von CO 2 in der Atmosphäre hat sich seit Beginn der industri- ellen Revolution um mehr als ein Drittel erhöht. Sein Anteil am anthropogenen Treibhauseffekt wird auf etwa 60 % geschätzt ( 59.2 ). Andere Gase, wie etwa Methan, sind zwar in der Atmosphäre wesentlich weniger konzentriert vorhanden, absorbieren aber genau in jenen Bereichen, in denen andere Gase nicht absorbie- ren. Sie tragen dadurch beträchtlich zum Treibhauseffekt bei (siehe Tabelle 61.3 ). Maßgeblich für die Wirksamkeit der Treibhausgase ist, welche Wellenlänge im Inf- rarot vom Gas absorbiert wird und die Konzentration des Gases in der Atmosphäre. Der CO 2 -Gehalt der Atmosphäre steigt kontinuierlich an, er nahm von 320 ppm im Jahr 1965 auf knapp über 400 ppm im Jahr 2014 zu. In der Tabelle nicht berücksichtigt ist der Wasserdampf. Durch den Temperatur- anstieg verdunstet mehr Wasser und es erhöht sich der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre. Der zusätzliche Wasserdampf trägt beträchtlich zum Temperaturan- stieg bei (je nach Modell bis zu 50 %). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv