Wissen : Klima
Klima
Das Klima lässt sich beschreiben als "durchschnittliche Witterungserscheinungen an einem bestimmten Ort der Erde über einen längeren Zeitraum". Statistisch wird es beispielsweise durch Mittel- und Extremwerte von meteorologischen Größen wie Temperatur, Niederschlag, Druck und Bewölkung charakterisiert.
Das Klimasystem umfasst die Gesamtheit der Teilsysteme Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre, Kryosphäre und Lithosphäre einschließlich der vielfältigen Wechselwirkungen, Verflechtungen und Rückkopplungen zwischen diesen Teilsystemen. Es ist ein sehr komplexes System, welches eine "natürliche" räumliche und zeitliche Variabilität aufweist.
Auf der einen Seite haben wir uns an die klimatischen Gegebenheiten weitestgehend angepasst (bzw. in diesen entwickelt), andererseits haben wir durch unsere energieintensive Lebensweise begonnen, das Klima global erheblich zu verändern. Das internationale Wissenschaftsgremium zu Klimaänderungen (IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change) kommt in seinen Berichten immer wieder zu dem Ergebnis, dass in den letzten 50 Jahren der Einfluss des Menschen der dominierende Faktor für die aufgetretenen Klimaänderungen darstellt. Es gilt nun, diesen in Gang gesetzten Prozess der Klimaänderungen anzuhalten oder zumindest zu verlangsamen.
Die Natur, aber damit in engem Zusammenhang auch das menschliche Leben und unsere Gesundheit sind vor negativen Auswirkungen von Klimaänderungen zu schützen. Hierzu müssen sowohl von Seiten der Politik Maßnahmen ergriffen werden, aber auch jeder Einzelne kann im täglichen Leben seinen aktiven Beitrag leisten.
Nur gemeinsames Handeln auf allen Ebenen wird unser Klima schützen.
Global denken - lokal handeln!
Der Bürger KlimaRat hat Emfehlungen erarbeitet, die hier heruntergeladen werden können.
Treibhauseffekt
Unter dem Treibhauseffekt versteht man die Erwärmung der Erdoberfläche und der bodennahen Atmosphärenschichten. Verursacht wird dies durch die sogenannten Treibhausgase, durch welche die langwellige Temperaturstrahlung der Erde absorbiert und teilweise als Wärmeenergie zur Erde zurückgestrahlt wird. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt hätten wir an Stelle einer globalen Mitteltemperatur der Erdoberfläche von +15°C ein Temperaturmittel von -18°C. Leben wäre damit auf der Erde -in der uns bekannten Form- nicht möglich.
Die Erde befindet sich aktuell nicht im thermischen Gleichgewicht. Der Mensch stört dieses natürliche Gleichgewicht, indem er uraltes gespeichertes CO2 nun zusätzlich in die Luft (und auch in das Meer) gelangen lässt. Dadurch heizt sich die Atmosphäre auf: Der Einstrahlung von 341,3 W/qm steht eine Abstrahlung von 340,4 W/qm gegenüber (Die Grafik zeigt die Mittelwerte für 2000 - 2004).
Kurzwellige Strahlung der Sonne trifft auf die Atmosphäre und Erdoberfläche. Langwellige Strahlung wird von der Erdoberfläche abgestrahlt und in der Atmosphäre fast vollständig absorbiert. Im thermischen Gleichgewicht wird die absorbierte Energie der Atmosphäre je zur Hälfte in Richtung Erde und Weltall abgestrahlt.
Grafik von Trennberth und Kiehl, Gemeinfrei
Viele Fakten, Artikel und detaillierte Informationen sind zusammengestellt bei Wikipedia auf dem Portal: Klimawandel.
Treibhausgase
... sind Spurengase. Sie kommen in nur äußerst geringen Konzentrationen in der Lufthülle der Erde vor. Obwohl sie weniger als 1% des Gasvolumens ausmachen, spielen sie aufgrund ihrer charakteristischen physikalischen Eigenschaften eine ganz besondere Rolle für das Erdklima. Wasserstoff wird ebenfalls zu den Treibhausgasen gezählt.
Treibhausgase lassen die kurzwellige Sonnenstrahlung nahezu ungehindert durch die Atmosphäre zur Erdoberfläche passieren und absorbieren dagegen stark die langwellige Wärmestrahlung der Erdoberfläche und der Atmosphäre. Infolge dieser Eigenschaft wird die Atmosphäre in Bodennähe erwärmt. Die wichtigsten Treibhausgase sind Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid (auch Kohlendioxyd genannt), Ozon, Stickstoffoxid und Methan.
Neben diesen Gasen setzt der Mensch zusätzlich synthetische klimawirksame Gase frei. Hierzu zählen insbesondere halogenierte Kohlenwasserstoffe. Infolge unterschiedlicher Eigenschaften verfügen die Treibhausgase über verschieden starke Erwärmungspotenziale für das Klima.
Ein Maß dafür ist das so genannte "Global Warming Potential" - das Treibhauspotenzial. Dabei wird die gesamte Wirksamkeit eines Gases über einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet. So lässt sich die Treibhauswirksamkeit der verschiedenen Gase miteinander vergleichen: CO2-Equivalent.Sind die emittierten Mengen bekannt, so lässt sich daraus die globale Wirksamkeit der jeweiligen Gase ableiten. Erhöht sich nunmehr die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre, so führt dies zu einer globalen Veränderung des Klimas.
Wie sich das Wetter (und auch das Klima) über die Zeit seit den Dinosauriern entwickelt hat, haben Forscher nun lückenlos herausgefunden. Das Wissensmagazin SCINEXX beschreibt Einzelheiten.
Luft
Luft ist ein Gemisch verschiedener Gase. Ein wichtiges Gas ist Sauerstoff (O2, Oxygen). Unter normalen Bedingungen enthält Luft knapp 21% Sauerstoff. Den brauchen wir, um unseren Körper "am Laufen" zu halten: Im Durchschnitt atmet der Mensch 16-mal pro Minute. Der Sauerstoff gelangt über die Lungen (und in geringen Mengen über die Haut) in den Körper. Über die Lungenbläschen wird der Sauerstoff an den roten Blutfarbstoff Hämoglobin abgegeben, der ihn mit dem Blutstrom in den Arterien bis in die entferntesten Körperregionen transportiert um alle Organe mit Sauerstoff zu versorgen.
Stickstoff (N, Nitrogenium) ist in der Luft allerdings viel mehr enthalten, über 78%! Und dann gibt es noch 0,9% Argon (Ar), ein Edelgas, 0,039% Kohlenstoffdioxyd (CO2) und einige andere (Restgase 0,003%).
Die Restgase beinhalten u.a. Spuren der Edelgase Helium, Neon und Krypton in Massenanteilen von einigen ppm und Xenon, sowie Wasserstoff, Methan und Spuren einiger Halgogenkohlenwasserstoffe in Massenanteilen einiger ppb.
Es erscheint schwer vorstellbar, dass dieses wenige CO2 so schlimm für unser Klima sein soll. Dennoch haben sich alle Lebensformen in den Jahrmillionen der Erdgeschichte an das dadurch "erzeugte" Klima entwickelt. Manche Lebensformen (mit kurzem Generationswechsel) könnten sich an die schnell ändernden Bedingungen vielleicht anpassen, andere jedoch nicht. Zu den anderen gehören neben fast allen Pflanzen und Tieren auch die Menschen.
Die Atmosphäre
... besteht aus verschiedenen Schichten. Direkt über der Erde befindet sich die Troposphäre. Sie ist etwa 8 km dick, enthält fast 90% der Luft sowie beinahe allen Wasserdampf. Hier leben wir und hier findet "des Wetters" (das meiste davon) statt.
Darüber liegt die Tropopause, eine dünne, sich über den ganzen Globus erstreckende Schicht in 10 bis 12 km Höhe. Dort fliegen unsere Flugzeuge, es gibt kaum vertikale Luftbewegung, nur die horizontalen jet streams mit bis zu 400 km/h. Die Tropopause verhindert den Stoffaustausch zwischen der Troposphäre und den höheren Luftschichten weitgehend.
Darüber liegt die bis in ca. 50 km reichende Stratosphäre. Ein Teil davon ist die Ozonschicht, sie befindet sich in ca. 20 km Höhe. Hier steigt die Temperatur von -60°C auf ca. 0°C an, da die UV-Strahlung durch das Ozon absorbiert wird. Über der Stratosphäre liegt die Stratopause.
Darüber folgt die Mesosphäre. Meteore verglühen meist in der Mesosphäre (Sternschnuppen). Die folgende 4. Schicht ist die Thermosphäre (als Teil der Teil der Ionosphäre). Die Ionosphäre spielt eine wichtige Rolle im Funkverkehr. Radiowellen werden daran reflektiert und so um die Erde geleitet.
In der Thermosphäre darüber umkreisen Space Shuttles und ISS die Erde (ca. 350 - 400 km). Da es hier immer noch Luftwiderstand gibt, muss ISS regelmäßig angehoben werden. In ca. 500 - 600 km schließt sich die Exosphäre an, die äußerste Schicht der Erdatmosphäre, als fließende Übergang zum interplanetaren Raum.
CO2-Äquivalent
... ist eine Maßzahl für das (relative) Potential eines Gases, über einen bestimmten Zeitraum (i.d.R. 100 Jahre) zum Treibhaus-Effekt beizutragen (GWP). Sie gibt an, wie viel eines Treibhausgases im Vergleich zu CO2 zur globalen Erwärmung beiträgt. Mit diesem Konzept können bei unterschiedliche Beiträge einzelner Treibhausgase verglichen werden.
In der ersten Verpflichtungsperiode des Kyoto-Protokolls werden Emissionsmengen mit Hilfe der CO2-Äquivalente der einzelnen Gase bewertet und so gemäß ihren Treibhauspotentialen gewichtet.
Ausgewählter Beispiele (über 100 Jahre)
| Gas | GWP | Vorkommen |
|---|---|---|
| CO2 | 1 | Verbrennung fossiler Energieträger und von Biomasse, Zementproduktion |
| Methan (CH4) | 28 | Reisanbau, Viehzucht, Kläranlagen, Mülldeponien, Zerfall von Methanhydrat-Vorkommen (durch globale Erwärmung), Feuchtgebiete |
| Lachgas (N2O) | 265 | Stickstoffdünger, Verbrennung von Biomasse |
| FKW | 12.400 | Treibgase in Sprühdosen, Kältemittel, Schaumstoffe |
| FCKW | 13.900 | Treibgase in Sprühdosen, Kältemittel, Schaumstoffe. In Deutschland seit 1995 verboten |
| NF3 | 16.100 | Herstellung von Halbleitern, Solarzellen und Flüssigkristallbildschirmen |
Viel Anregungen zu den Artikeln auf dieser Seite basieren auf Wikipedia und auf Dr. Michael Bockhorsts Seite EnergieInfo. Bitte beachten Sie auch die Hinweise zur Haftung für Links im Impressum.