Der Treibhauseffekt, was ist das? Wie funktioniert er und was bewirkt er? Ein Dossier zum besseren Verständnis dieses Phänomens.
Einführung
Der Treibhauseffekt ist das natürliche Phänomen, das es der Erde ermöglicht, die Wärme der Sonne in der Atmosphäre zu speichern. Wenn die Sonnenstrahlung auf die Oberfläche trifft, wird die Wärme, die aus ihr ausströmt, unter der Atmosphäre eingeschlossen.
So wie eine Decke die Körperwärme speichert, besteht die Erdatmosphäre aus verschiedenen Gasen, welche die Wärme auf der Erdoberfläche speichern, indem sie diese von der Kälte des Weltraums isolieren.
Abb. 1 Bildnachweis : Tecnòlegs IES Bisbal
Wie funktioniert der Treibhauseffekt?
Die Sonnenstrahlen durchqueren die Atmosphäre, die aus Gasen besteht, um die Erdoberfläche zu erreichen. Die Luft, die Ozeane und die verschiedenen Böden (Schnee, Erde usw.) absorbieren die Energie dieser Strahlen. Je dunkler die Oberfläche ist, desto mehr Energie speichert sie von den Sonnenstrahlen. Umgekehrt gilt: Je heller eine Fläche ist, desto mehr Strahlung reflektiert sie.
Die Menge der reflektierten Sonnenenergie hängt also vom Reflexionsfaktor einer Oberfläche ab, dem Albedo-Effekt. Die vom Boden, der Luft und den Ozeanen absorbierte Energie wird dann in Form von Wärme, den Infrarotstrahlen, abgegeben. Die Treibhausgase fangen diese Infrarotstrahlen ein und stoßen sie in Richtung Erdoberfläche ab. Dieses Phänomen trägt dazu bei, den Planeten auf natürliche Weise zu erwärmen.
Der Albedo-Effekt
Abb. 3 Die Prinzipien des Albedo-Effekts / Surfrider Foundation Europe
Die Rolle des Treibhauseffekts
Die Treibhausgase in der Atmosphäre fangen die von der Erdoberfläche abgestrahlte Infrarotstrahlung (Wärme) ab. Dem Treibhauseffekt dieser Gase ist es zu verdanken, dass die Erde eine „angenehme“ Durchschnittstemperatur von 15 °C aufweist. Ohne sie hätte die Erde eine Temperatur von –18 °C, und es gäbe vielleicht kein Leben. Trotzdem zeigen sie nicht alle die gleiche Effizienz bei der Rückhaltung der Wärme und verfügen über eine unterschiedliche Lebensdauer. Zum Glück für uns sind diejenigen mit einer hohen Wärmespeicherkapazität, wie Methan oder Lachgas, nicht die am zahlreichsten vorhandenen, bleiben aber sehr lange in der Atmosphäre.
Kohlendioxid ist vielleicht das bekannteste und am meisten in den Medien thematisierte der Treibhausgase. Mit einem Anteil von weniger als 1 % ist seine Seltenheit trügerisch, denn er trägt nach dem Wasserdampf am meisten zum Treibhauseffekt bei. Seine schwache Präsenz wird weitgehend durch seine Wirksamkeit beim Abfangen der Infrarotstrahlung kompensiert, d. h. die von der Oberfläche reflektierte Wärme wird in der Atmosphäre gehalten.
Abb. 4 Die Rolle des Treibhauseffekts
Die Gründe des Treibhauseffekts
Oft als Klimastörer verschrien, sind Treibhausgase dennoch unverzichtbar für das Leben auf der Erde. Es sind unsere menschlichen Verhaltensweisen, die diese Harmonie stören und den Treibhauseffekt verstärken.
Der erste Faktor, der den Treibhauseffekt verstärkt, liegt in der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Öl, Kohle, Torf und Erdgas. Die industrielle Revolution wurde durch die Energie aus der Verbrennung von Öl und Kohle ermöglicht. Auch heute noch stellt Öl die primäre Energiequelle der Menschheit dar. Diese Art von Energie ist problematisch, weil sie nicht erneuerbar ist, sich erschöpft und große Mengen an CO₂ in die Atmosphäre abgibt.
Die menschlichen CO₂-Emissionen reichen inzwischen aus, um den Treibhauseffekt zu verstärken und das natürliche Gleichgewicht zu stören. Die Verbrennung von fossilen Brennstoffen allein erklärt nicht die Verstärkung des Treibhauseffekts.
Andere menschliche Eingriffe verschlimmern dieses Phänomen. Die Zerstörung des Waldes beziehungsweise die intensive Abholzung von Wäldern erhöht den CO₂-Gehalt in der Atmosphäre. Die Bäume besitzen die Kapazität, Kohlenstoff zu speichern. Durch die Abholzung der Wälder wird dieser Kohlenstoff jedoch durch das Verbrennen oder die Zersetzung toter Bäume freigesetzt.
Abb. 5 Anteil der Treibhausgase vor dem menschlichen Eingriff
Gerade die intensive Landwirtschaft setzt zwei starke Treibhausgase frei (viel mehr als CO₂): Methan und Distickstoffoxid. Und dies hauptsächlich durch den Einsatz von Düngemitteln, den Reisanbau und die Rinderzucht. Der Mensch hat auch seine eigenen Treibhausgase geschaffen: fluorierte Gase (FCKW oder H-FCKW), die beispielsweise in Klimaanlagen verwendet werden.
Ihre Präsenz ist heute minimal, aber sie sind höchst gefährlich, da sie den Treibhauseffekt verstärken: H-FCKWs (teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe) haben eine zweitausendmal größere Treibhauswirkung als CO₂. Diese künstlichen Gase haben kein natürliches Äquivalent und besitzen ein extrem hohes Wärmeaufnahmevermögen. Sie stellen zusätzliche Treibhausgase dar, welche die Natur nicht verträgt.
