Ohne JavaScript funktioniert das nicht, bitte Scripte zulassen Wissen: Klima

Klimaschutzfonds Wedel e.V.

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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!

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).

Grafik 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

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.

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)
GasGWPVorkommen
CO21Verbrennung fossiler Energie­träger und von Bio­masse, Zement­produktion
Methan (CH4)28Reis­anbau, Vieh­zucht, Klär­anlagen, Müll­deponien, Zerfall von Methan­hydrat-Vorkommen (durch globale Erwärmung), Feucht­gebiete
Lachgas (N2O)265Stick­stoff­dünger, Verbrennung von Bio­masse
FKW12.400Treib­gase in Sprüh­dosen, Kälte­mittel, Schaum­stoffe
FCKW13.900Treib­gase in Sprüh­dosen, Kälte­mittel, Schaum­stoffe. In Deutschland seit 1995 verboten
NF316.100 Herstellung von Halb­leitern, Solar­zellen und Flüssig­kristall­bild­schirmen

Viel Anregungen zu den Artikeln auf dieser Seite basieren auf Wikipedia und auf Dr. Michael Bockhorsts Seite EnergieInfo.