Sexl Physik 7, Schulbuch

1 Der Treibhauseffekt In diesem Kapitel erfährst du − was wir unter Klima und Klimaänderung verstehen, − welche Daten für eine globale Erwärmung sprechen, − was wir unter Treibhauseffekt verstehen und warum er für uns wichtig ist, − warum Prognosen über die Zukunft des Klimas so schwierig sind. 1.1 Berechnung der Temperatur der Erde Unsere Erde bekommt ihre Energie praktisch vollständig von der Sonne. Wir wol- len berechnen, wie viel Energie wir von der Sonne erhalten. Nach dem Stefan- Boltzmann’schen Gesetz (siehe S. 76) strahlt jeder Quadratmeter Sonnenoberfläche bei T = 5 800 K mit einer Leistung von P = σ T 4 = 5,67 · 10 −8 · (5 800) 4 W = 64,2MW. Bei einer Sonnenoberfläche von A = 6,2 · 1 0 18 m 2 beträgt die Leuchtkraft der Sonne, das ist die gesamte Strahlungsleistung der Sonne, daher P = 6,2 · 10 18 m 2 · 64,2 · 10 6 W/m 2 ≈ 4 · 10 26 W. Die Abstrahlung erfolgt gleichmäßig in alle Raumrichtungen. Dividieren wir die Leuchtkraft der Sonne durch die Oberfläche einer Kugel, die den Radius der Erd- bahn ( 1,5 · 1 0 11 m ) hat, erhalten wir den senkrecht auf 1m 2 der Erdatmosphäre auf- fallenden Energiestrom, das sind rund 1 400W/m 2 . Dieser Wert heißt Solarkonstan- te. Etwa 30% des von der Sonne einfallenden Energiestroms werden von den Wolken, von Eis- und Wasserflächen direkt in den Weltraum reflektiert. Am Erdbo- den werden daher im Mittel etwa 1 000W/m 2 gemessen. Über den gesamten Querschnitt π R E 2 der Erde beträgt der einfallende Energiestrom P E = π R E 2 · 1 000W. 74.2 Mittlere Globaltemperaturen der letzten 140 bzw. 1000 Jahre. Es ist die Temperaturschwankung in °C (vom Durchschnitt 1961–1990) aufgetragen. Die Angaben vor ca. 1850 stammen aus indirekten Messungen (z. B. Eisbohrkernen, Baumringen). Zwi- schen 1880 und 2012 stieg die mittlere globale Temperatur um 0,85° C (Quelle: Intergovernmental Pa- nel on Climate Change, Summary for Policy Makers, IPCC 2014) 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 -0,8 -0,4 0 0,4 0,8 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -0,8 -0,4 0 0,4 0,8 Schwankungen der Erdoberflächentemperatur während ... ... der vergangenen 140 Jahre (global) ... der vergangenen 1000 Jahre (Nordhalbkugel) direkte Temperaturen Proxydaten direkte Temperaturen Proxydaten 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 -0,8 -0,4 0 0,4 0,8 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -0,8 -0,4 0 0,4 0,8 Schwankungen der Erdoberflächentemperatur während ... ... der vergangenen 140 Jahre (global) ... der vergangenen 1000 Jahre (Nordhalbkugel) direkte Temperaturen Proxydaten direkte Temperaturen Proxydaten 74.1 Im Juli 2005machte in Bangladesch eine Überschwemmung 1,9 Mio Menschen obdach- los. Im Bild macht sich eine Mutter auf den Weg um Trinkwasser für ihre Familie zu holen. Bangladesch wird in Zukunft auch vom kli- mabedingten Anstieg der Meere besonders betroffen sein. Führt globale Erwärmung tat- sächlich zu stärkeren Regenfällen und anderen extremen Wetterereignissen? ? Vom Menschen verursachtes CO 2 gilt als Ursache der Erwärmung. Auf- forstung scheint eine Möglichkeit zu sein, den CO 2 -Gehalt der Atmos- phäre zu stabilisieren und wird auch finanziell unterstützt. Was spricht dafür, was dagegen? Lexikon: Klima In der Meteorologie versteht man unter Klima die statistischen Eigenschaften von meteoro- logischen Elementen wie Temperatur, Nieder- schlag, Luftfeuchtigkeit, Winde etc. gemittelt über 30 Jahre. 74 STRAHLUNGSHAUSHALT DER ERDE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv