Big Bang HTL 4, Schulbuch

Klimaänderung und erneuerbare Energie 19 Thermodynamik und moderne Physik (IV. Jg., 8. Sem.) 173 Abb. 19.5: Die Entstehung des Treibhauseffekts Im Laufe der Erdgeschichte hat sich die Atmosphäre unse- res Planeten auf natürliche Weise so entwickelt (Abb. 19.3), dass sich durch die Infrarot-Rückstrahlung eine durch- schnittliche Temperatur von rund +15 °C eingestellt hat. Das nennt man den natürlichen Treibhauseffekt . Ohne diesen wäre es extrem kalt und hätte eine Durchschnittstemperatur von unglaublichen –18 °C. Es wäre also im Schnitt etwa 33 °C kälter ( F7 )! Der natürliche Treibhauseffekt hat also das Leben in der heutigen Form ermöglicht. Abb. 19.6: a) Temperaturveränderungen seit 1880; b) Im Vergleich mit dem natürlichen Treibhauseffekt ist der anthropogene beinahe verschwindend klein (Stand 2018). Trotzdem wird er zu großen klimabedingten Veränderungen auf der Erde führen. Bevölkerungszunahme und vor allem Industrialisierung führen aber zur Erzeugung und Freisetzung von Gasen, die die Infrarot-Rückstrahlung verstärken und somit auch die Durchschnittstemperatur auf der Erde erhöhen (Abb. 19.6). Diese zusätzliche Erwärmung , die seit 1880 etwa 1,1 °C aus- gemacht hat (Stand 2018), nennt man den vom Menschen verursachten oder anthropogenen Treibhauseffekt (griech. anthropos = Mensch). Mehr als die Hälfte dieses Effekts ist auf das freigesetzte CO 2 zurückzuführen, der Rest auf ande- re Treibhausgase (siehe Tab. 19.1). Nun gibt es aber auch natürlich hervorgerufene Klima- schwankungen, und zwar durch Veränderungen der Sonnen- aktivität, der Erdumlaufbahn, der kosmischen Strahlung oder des Vulkanismus. Wie stark die einzelnen Einflüsse sind und wie sie exakt zusammenhängen, wissen wir noch nicht. Es ist also wirklich nicht leicht, die vom Menschen hervorgerufenen Klimaveränderungen von den natürlichen abzugrenzen. Zum Beispiel sind momentan bloß etwa 3% des gesamten Treibhauseffekts vom Menschen verursacht (Stand 2018). Abb. 19.7: Durchschnittlicher monatlicher CO 2 -Gehalt der Luft am Mauna Loa Observatorium in Hawaii: Veränderung der CO 2 - Konzentration der Luft in den letzten 60 Jahren Info: 97 Ärzte -> S. 174 Unsere Mitschuld kann man aber sehr gut erkennen, wenn man vor allem die Entwicklung der Temperaturen und von CO 2 über einen wirklich langen Zeitraum betrachtet (Abb. 19.10, S. 174). Dann sieht man, dass es in den letzten 800.000 Jahren immer wieder große Schwankungen in den Durchschnittstemperaturen gegeben hat und dass es auch mal einen Tick wärmer war als jetzt. Man sieht aber auch, dass diese natürlichen Temperaturwechsel in tausenden von Jahren erfolgten, und nicht in wenigen Jahrzehnten. Aber noch wesentlich offensichtlicher ist Folgendes: Die Konzentration von CO 2 schwankte in den letzten 800.000 Jah- ren zwischen 180ppm in Eiszeiten und maximal 300ppm in Warmzeiten. Durch die Industrialisierung ist aber nun das CO 2 auf einen Wert von über 400ppm gestiegen (Abb. 19.7). Und es steigt weiter! Treibhausgas Kohlenstoffdioxid Methan Fluorkohlen- wasserstoffe Ozon Distickstoffmonoxid (Lachgas) Kurzbezeichnung CO 2 CH 4 FCKW O 3 N 2 O Geschätzter Anteil am Treibhauseffekt 55% 15% 5–10% 7% 4% zusätzlicher Temperatureffekt bei Verdopplung der Konzentration 2–4 °C 0,3 °C 0,3 °C 0,9 °C 0,4 °C Quellen fossile Brennstoffe, Waldrodung Reisanbau, Rinderhaltung, Mülldeponien, Verbrennung von Biomasse Treibgase, Kältemittel indirekt durch CO, NO 2 , CH 4 fossile Brennstoffe, Dünger, Boden- kultivierung Tab. 19.1: Treibhausgase und geschätzter Anteil am Treibhauseffekt: Wasserdampf ist nicht berücksichtigt. Er spielt zwar mit etwa 60% beim natürlichen Treibhauseffekt die größte Rolle, sein Gehalt in der Atmosphäre wird aber vom Menschen nicht direkt beeinflusst. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv