Referat Treibhauseffekt und Klimaänderung

_{Treibhauseffekt und Klimaänderung}

_{Wodurch wird das Klima bestimmt?}

Als Klima wird der charakteristische Zustand der Erdatmosph re ber einer bestimmten Region bezeichnet. Die Witterung eines einzelnen Jahres kann erheblich von diesem Zustand abweichen. Die Klimazonen der Erde sind in erster Linie durch die unterschiedliche Dauer der Sonneneinstrahlung und deren Einfallswinkel gepr gt. Je länger die Sonne ber dem Horizont steht und je höher im Zenit, desto mehr Strahlungsenergie ist zur Erwärmung der Erdoberfläche verf gbar. Zusätzlich wird das Klima durch die Beschaffenheit der Erdoberfl che beeinflußt. Abhängig von

Wasseroberflächen oder Festland, von Flachland oder Gebirge ändern sich Temperatur, Wind, Niederschlag und Feuchte.

Die Temperatur der bodennahen Luftschichten beträgt ber die gesamte Erdoberfläche und bers Jahr gemittelt derzeit etwa 5 °C. Durch natürliche Klimaschwankungen im Laufe eines Jahrhunderts kann dieser Wert um gr enordnungsmä ig 5 °Cvariieren; ber längere Zeiträume, z. B. während der Eiszeit, haben sich die Mitteltemperaturen um mehrere Grad geändert.

_{Der natürliche Treibhauseffekt}

Die auf die Erdoberfläche auftreffende kurzwellige Sonnenstrahlung mit Wellenl ngen zwischen

3 und 0 Mikrometer (µm) hätte eine bodennahe Lufttemperatur von nur 8 C zur Folge. Die Differenz von 3 Grad zur derzeitigen Gleichgewichtstemperatur von 5 C wird durch Strahlungsabsorption in der Erdatmosph re verursacht. In den letzten 0 Jahren haben

sich die Temperaturschwankungen ausgedehnt, das meint das sich die Differenzen zwischen den

Schwankungen ausgeglichen haben.

Die kurzwellige Sonnenstrahlung wird zu insgesamt 0 % (Atmosphäre 6 % und Erdoberfläche

4 ) reflektiert (Bild , [A] , 9 % erwärmen die Atmosphäre B] und 1 % die Erdoberfl che [C]. Ein Teil der von der Erdoberfläche empfangenen Energie wird durch Wärmetransporte an die Atmosphäre abgegeben [D]. Die beobachtete langwellige Ausstrahlung der C warmen Erdoberfläche beträgt 0 W/m² entsprechend 6 % E . Dies übersteigt erheblich die

kurzwellig eingestrahlte Energiemenge und f hrt lediglich deshalb nicht zu einer kontinuierlichen

Abkühlung der Erdoberfl che, weil nur etwas mehr als / 0 der langwelligen Ausstrahlung der

Erdoberfläche die Atmosphäre durchdringt und in den Weltraum abgestrahlt wird [F].

Der grö ere Anteil von fast 0 wird von der Atmosphäre absorbiert B] und zur Erdoberfläche zur ckgestrahlt G . Ein geringerer Teil der durch die Atmosphäre absorbierten Strahlung wird in den Weltraum abgestrahlt H]. Diese Absorptionswirkung der Atmosphäre ist der eines Glasdaches in einem Treibhaus vergleichbar - daher der Name Treibhauseffekt.

_{Welche Gase sind am Treibhauseffekt beteiligt?}

Treibhausgase absorbieren langwellige Strahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen (Absorptionsbanden) und in unterschiedlichem Ausmaß (Absorptionskoeffizient, Bild . Der Hauptabsorber ist Wasserdampf (H O), der aber im Bereich zwischen sieben und 3 µm keine Absorptionswirkung hat - hier liegt das sogenannte Wasserdampffenster.

Gase, deren Absorptionsbanden im Bereich dieses H O-Fensters liegen, tragen in besonderem Ma e zur Absorption der langwelligen Ausstrahlung der Erde und damit zum Treibhauseffekt bei. Hierzu geh rt Kohlendioxid CO2), dessen st rkste Strahlungsabsorption am Rande des asserdampffensters stattfindet. Als weitere Treibhausgase sind Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O , uorchlorkohlenwasserstoffe FCKW) und Ozon (O ) zu nennen. Die vorindustrielle Konzentration

dieser Gase sowie ihr Anteil am nat rlichen Treibhauseffekt sind in der Tabelle dargestellt.

_{Welche Wirkung haben anthropogene Emissionen?}

Nehmen die Konzentrationen der Treibhausgase zu, so wächst die Absorption der langwelligen Abstrahlung der Erdoberfläche durch die Atmosphäre (Bild , E ). Die R ckstrahlung zur Erde G] nimmt zu, so daß die bodennahen Luftemperaturen ansteigen. Der natürliche Treibhauseffekt wird somit durch anthropogene Treibhausgase verstärkt.

Seit Beginn der industriellen Entwicklung im . Jahrungdert hat sich vor allem die CO Konzentration durch den Einsatz fossiler Brennstoffe erhöht. Aber auch die Konzentrationen von CH4 und N O sind angestiegen. Die bodennahe Ozonkonzentration hat sich durch anthropogene Emissionen ebenfalls erhöht (vgl. Info 1 Sommersmog . Zusätzlich sind heute die synthetisch hergestellten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW , die einen hohen Absorptionskoeffizienten besitzen, in der Atmosphäre vorhanden.

Die langwellige Strahlungsabsorption der Atmosphäre hat sich durch anthropogene Emissionen bisher um nahezu 2

% verstärkt. Die Zunahme der Mitteltemperatur seit 0 wird auf 6 C geschätzt. Der Anteil der Treibhausgase an dieser Temperaturerhöhung ist der Tabelle zu entnehmen. Wegen der nat rlichen Klimaschwankungen lä t sich

ein Anstieg dieser Gr enordnung anhand des gemessenen Temperaturverlaufs jedoch noch nicht signifikant nachweisen; dies wird erst in

Temperaturzeitreihen, die weit in die Zukunft reichen, erkennbar sein. Gleichwohl ist sicher, daß durch

anthropogene Emissionen im bisherigen Ausmaß Klimaveränderungen auftreten werden, da durch Erhöhung der Treibhausgaskonzentrationen ein leicht nachvollziehbarer und schon nat rlicherweise sehr wirksamer physikalischer Effekt im Strahlungssystem Erde Atmosphäre verstärkt wird.

_{Wie ndert sich das Klima in der Zukunft?}

Die weitere Klimaentwicklung hängt entscheidend von der Menge der anthropogen emittierten Treibhausgase ab. Bezogen auf einen Zeitraum von 0 Jahren enthält die Tabelle Angaben ber die Treibhauswirkung der verschiedenen Gase relativ zu CO2 und den daraus abgeleiteten Anteilen am anthropogenen zusätzlichen Treibhauseffekt. Bezogen auf die gleiche Masse (1 kg) sind FCKW die stärksten anthropogenen Treibhausgase. Aufgrund der durch den Einsatz fossiler Brennstoffe ungeheuergroßen CO2 Emission kommt die überragende Bedeutung aber diesem Stoff zu, der aufgrund seiner Emissionsmenge mit 1 % den berwiegenden Anteil am zusätzlichen Treibhauseffekt aufweist.

Aufgrund der vielfältigen Zusammenhänge lassen sich Vorhersagen über Art und Umgang von Klimaveränderungen nur mit Hilfe von komplizierten Modellen treffen. Die Ergebnisse aller Modellrechnungen stimmen darin überein, daß zunehmende Treibhausgaskonzentrationen eine Erh hung der mittleren Temperatur zur Folge haben werden.

Die vorhergesagte Temperaturzunahme aufgrund einer Verdoppelung der CO Konzentration schwankt zwischen

5 und 5 C. Eine Abschätzung der Klimaentwicklung unter der Annahme, daß die gegenwärtige Wachstrumsrate der CO Emission konstant bleibt, führt zu einer Temperaturzunahme von ca. 3 C pro Jahrzehnt.

Der Temperaturanstieg aufgrund einer Zunahme der Treibhausgaskonzentrationen verzögert sich - vor allem aufgrund der Wärmekapazit t der Ozeane - um ungefähr 0 Jahre; d. h. die Temperaturentwicklung bis mindestens zum Jahr 0 ist durch die bisherigen Veränderungen der Treibhausgaskonzentrationen bereits vorprogrammiert. Um einen darüberhinausgehenden

Temperaturanstieg zu vermeiden, ist den Modellprognosen zufolge eine Reduktion der derzeitigen weltweiten CO

Emissionen um 0 % notwendig.

_{Auswirkungen einer Klima nderung}

Die Klimaparameter Temperatur, Niederschlag und Bodenfeuchte bestimmen die Zusammensetzung von Ökosystemen und die Anbaugebiete f r Kulturpflanzen. Eine Klimaänderung w rde die Zusammensetzung von Ökosystemen beeinflussen und deren Stabilität beeinträchtigen. Die optimalen Lebensbedingungen f r Kulturpflanzen würden in den gegenwärtigen Anbaugebieten beeinträchtigt.

Als Folge des Temperaturanstiegs in der Atmosphäre w rden sich die Ozeane erwärmen. Ein Anstieg des Meeresspiegels aufgrund der damit einhergehenden thermischen Wasserausdehnung würde dichtbevökerte Küstenregionen überfluten und zum Verlust fruchtbarer Niederungen führen. Die resultierenden wirtschaftlichen und politischen Folgen sind nicht absehbar.

Viele Detailfragen in bezug auf die Auswirkung einer Klimaänderung sind Gegenstand der Klimaforschung. Häufig sind die Prognosen der Klimamodelle noch zu ungenau, als daß sie als Basis f r eine quantitative Folgenabschätzung nutzbar wären.

Hinzu kommt, daß die Klimaveränderungen regional unterschiedlich ausfallen werden, z. B. ist ber Ozeanen ein

geringerer Temperaturanstieg zu erwarten als über Landmassen.

Maßnahmen

Wegen des überragenden CO -Anteils am zusätzlichen Treibhauseffekt (s. Tabelle) müssen Minderungsmaßnahmen vor allem hier ansetzen! Der Ausstieg Deutschlands aus Produktion und Verwendung von FCKW (zunächst mit

dem Ziel der Beseitigung der Ozonloch Ursachen; vgl. Info 2 Ozonloch') bewirkt ebenfalls eine Eind mmung des

zusätzlichen Treibhauseffektes. Ein

vollst ndiger Ausstieg wäre in seiner Wirkung vergleichbar mit einem Totalverzicht auf den Einsatz fossiler

Brennstoffe und der daraus resultierenden CO Emission.

Wird davon ausgegangen, daß Ökosysteme Klimaänderungen in der Gr enordnung der natürlichen Klimaschwankungen ohne nachteilige Folgen ertragen könne, so ist eine weltweite Reduktion der derzeitigen CO Emissionen um mindestens 5 % erforderlich. Die Bem hungen der Bundesrepublik Deutschland gehen in diese Richtung. Vom Land Nordrhein Westfalen wurden konkrete Energiesparmöglichkeiten aufgezeigt und im Klimabericht der Landesregierung ver ffentlicht.

Ein weltweiter Konsens ber ein Reduktionsziel ist bisher nicht in Sicht. Insbesondere in den Schwellenländern nehmen Energieverbrauch und somit auch die CO2 Emissionen weiter zu. W rde der um 5 % reduzierte weltweite Energieverbrauch gleichmä ig auf die Weltbev lkerung verteilt, so m te der pro Kopf Verbrauch in Deutschland um 5 % gesenkt werden. Die Hauptlast der CO -Emissionsminderung muß deshalb von den Industrieländern getragen werden. Hinzu kommt deren

Verantwortung f r eine Vorbildfunktion sowie f r die Entwicklung und Bereitstellung technologischer und anderer

Energiesparmaßnahmen.