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Name: Laura Pfeffer 2017-06


Der Treibhauseffekt auf der Erde:

Die kurzwellige Strahlung der Sonne (um 500 nm) durchdringt die Erdatmosphäre nahezu ungestört und wird größtenteils von der Erdoberfläche absorbiert und sorgt dabei für deren Erwärmung. Nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz liegt die von der Erdoberfläche ausgehende Wärmestrahlung im Infrarotbereich (um 10.000 nm). Diese aber wird zum Großteil von der Erdatmosphäre absorbiert und in alle Richtungen emittiert. Etwa 50% der Strahlung gelangt ins Weltall und 50% wird auf die Erde zurückgeworfen (atmosphärische Gegenstrahlung). Sie sorgt dort für eine Erhöhung der durchschnittlichen globalen Temperatur auf 15°C, was im Gegensatz zur Strahlungsgleichgewichtstemperatur von -18°C steht, die ohne Atmosphäre herrschen würde. Dafür verantwortlich sind die in der Atmosphäre enthaltenen Treibhausgase, zu denen vor allem Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ozon zählen. Man sollte bei ihnen auf Wirkungskraft und Verweildauer in der Atmosphäre achten.
Die Erhöhung der Konzentration der Treibhausgase durch verstärkte Abgasemission und andere anthropogene (menschliche) Einflüsse (Verbrennung fossiler Brennstoffe, Viehhaltung, Waldrodung, …) hat in den letzten Jahren zu einer bedenklichen Steigerung des Treibhauseffektes geführt. Neuerdings erfolgt der Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um ca. 1°C nicht mehr alle 1000, sondern alle 100 Jahre.

 

Folgen des anthropogenen Treibhauseffektes:

Besonders die Ozeane sind von der Erwärmung betroffen. Eine deutlich sichtbare Folge ist das Abschmelzen der Pole und Gletscher, was eine ganze Reihe von Auswirkungen hat:
Da Eis Sonnenlicht reflektiert und nicht absorbiert wie Wasser, wird der Treibhauseffekt mit abnehmenden Eismengen und zunehmenden Wassermengen verstärkt.
Das zusätzliche Wasser bewirkt einen stärkeren Anstieg des Meeresspiegels, der durch die Erwärmung der Ozeane auch so schon gegeben ist (Ausdehnung des Wassers).
Dieser wiederum sorgt für zahlreiche Probleme in Küstenregionen (Überschwemmungen, …).
Das Abschmelzen der Gletscher führt andererseits in vielen Gebirgsregionen langfristig zu Wasserknappheit und Problemen bei der Stromversorgung über Wasserkraftwerke.
Außerdem wird eine Freisetzung großer Mengen Kohlenstoff befürchtet, die in den arktischen Torfmooren und Permafrostböden als Methan (bzw. Kohlenstoffdioxid) gebunden sind.
Gefährdet ist auch die thermohaline Zirkulation, ein globales Strömungssystem der Ozeane, bei dem der Salzgehalt des Wassers, der durch das süße Schmelzwasser verringert wird, eine entscheidende Rolle spielt. Sie ist wichtig für die Wärmeverteilung und Nährstoffversorgung in den Weltmeeren.


Das Klimaphänomen El Niño, das durch eine Abschwächung des Südostpassats zustande kommt, sorgt alle paar Jahre an der Küste Südamerikas für ein Ausbleiben der sonstigen Fischschwärme und der Monsune in Südasien und löst weltweit auch andere Klimaphänomene aus. Der Klimawandel könnte zu einer Häufung dieses Ereignisses führen.
Einen weiteren Punkt bildet die Versauerung der Meere. Sie kommt ebenfalls durch einen gestiegenen Kohlenstoffdioxidgehalt zustande und gefährdet viele Organismen, die auf bestimmte Mengen an Carbonat angewiesen sind (zur Herstellung ihrer Kalkskelette (Calciumcarbonat), die sich letztendlich sogar auflösen können bei noch stärkerer Änderung des pH-Wertes), das nun allerdings in Bicarbonat umgewandelt wurde (Kohlensäure reagiert mit Carbonat-Ionen). Die Basis der Nahrungsketten (Plankton, Muscheln, Korallen, …) in den Ozeanen wird dadurch geschädigt.


Weil hauptsächlich die oberen Wasserschichten erwärmt werden und wärmeres Wasser nicht so leicht nach unten absinkt, stabilisiert sich die Schichtung von Oberflächen- und Tiefenwasser und senkt den Nährstoff- und Sauerstoffaustausch zwischen ihnen. So kann nicht mehr so viel Kohlenstoffdioxid in organische Materialien eingebaut werden und trägt zur Versauerung der Meere bei. Außerdem entstehen in der Tiefe sauerstoffarme, unproduktive Zonen und, falls sich dort auch die Temperatur erhöht, kann bei der Zersetzung von Methanhydrat Methan (Treibhausgas) frei werden.
Zunehmende Wetterextreme scheinen ebenfalls eine Folge des Klimawandels zu sein. Da wärmere Luft mehr Wasser aufnehmen kann, findet eine Intensivierung des Wasserkreislaufes statt und eine Verstärkung des Treibhauseffektes (Wasserdampf ist ein Treibhausgas). Dazu gehören beispielsweise die vielen und immer gravierenderen Dürren und Waldbrände oder Überflutungen und Wirbelstürme.


Viele Ökosysteme haben unter dem Klimawandel zu leiden. Betroffen sind Tier- und Pflanzenarten, die bezüglich der Temperatur stenök sind und besonders diejenigen, die keine Möglichkeit zum Abwandern haben. Dazu gehören z.B. die Korallenriffe, die tropischen Hochlandwälder oder die Eisbären. Insgesamt ist eine Beschleunigung des Massenaussterbens von Arten zu verzeichnen. Problematisch ist hierbei auch die entstehende Rückkoppelung, die beim Absterben der Vegetation (die z.B. auch von den Folgen des erhöhten Kohlenstoffdioxidgehaltes verursacht werden kann (Wasserprobleme)) ihre Wirkung entfalten kann. Die Freisetzung des in der Vegetation und im Boden gespeicherten Kohlenstoffdioxids führt zu einer Verstärkung des Treibhauseffektes. Ansonsten finden überall Verschiebungen der Jahreszeiten, Klimazonen und Lebensräume statt.


Die Erträge der Landwirtschaft werden immer weiter abnehmen (Trockenheit, Grundwasserübernutzung, Überschwemmungen, …) und besonders in vielen ärmeren, tropischen Ländern die Hungerprobleme verschärfen, die auch so schon wegen zunehmender Überbevölkerung und ungleicher Verteilung herrschen (siehe z.B. Indien).
Es ist wahrscheinlich, dass die vornehmlich in Schwellen- und Entwicklungsländern schlechteren Lebensbedingungen, die vom Klimawandel verursacht wurden und gegen die vorzugehen diesen Ländern die Mittel fehlen, zu einem Anstieg der weltweiten Flüchtlingsströme führen.
Krankheitserreger können sich aufgrund der gestiegenen Temperaturen leichter ausbreiten, wobei Faktoren wie das veränderte Vorkommen von Krankheitsüberträgern durch verschobene Lebensräume und medizinische Standards eine wichtige Rolle spielen. Die Gesundheit vieler Menschen wird auch sonst unter den Temperaturveränderungen, ihren direkten (Wetterextreme) und indirekten Folgen leiden.


Maßnahmen gegen den Klimawandel:

Seit 1988 gibt es den UN-Weltklimarat (IPCC), seit 1994 das UN-Klimaabkommen. Die seitdem alljährlich stattgefundenen Klimagipfel haben im Kyoto-Protokoll (1997) konkrete Konzepte zur Umsetzung seiner guten Vorsätze festgehalten. Die teilnehmenden Industrieländer verpflichteten sich, ihre Treibhausgasemissionen über einen Zeitraum von mehreren Jahren (2008-2012) deutlich zu reduzieren (um 5% gegenüber 1990), was auch überaus erfolgreich durchgeführt wurde. Es gab seitdem auch noch diverse Folgeprogramme, die daran anknüpfen. Allerdings haben die Emissionen dennoch stark zugenommen, was daran liegt, dass große Schwellen- und Industrieländer wie Indien, China, Australien oder Brasilien ihre Abgasemissionen sogar noch drastisch erhöht haben, anstatt sie zu senken wie die EU-Länder. Seit 2009 gibt es die Kopenhagener Vereinbarung, in deren Rahmen 16 Industriestaaten freiwillige Selbstverpflichtungen eingegangen sind, die sie bis 2020 erfüllen möchten, um eine Temperaturerhöhung unter 2°C zu ermöglichen (wobei sich die zuvor Aufgeführten unter ihnen befinden). Insgesamt gibt es zahlreiche Regelungen innerhalb und unter Industrie- und Schwellenländern der ganzen Erde, die dem Klimawandel entgegenwirken sollen.
Konkrete Strategien, um all diese Ziele zu erreichen, bilden eine Steigerung der Energieeffizienz durch Reduzierung des Energieverlustes über Abwärme ganz individuell durch bewussteren Umgang mit Haushaltsgeräten, Verkehr etc. oder in der Industrie und der Umstieg auf erneuerbare Energien, zu denen Wind-, Sonnen- und Atomenergie gehören (wobei Atomkraftwerke aufgrund ihrer großen Risiken wieder abgeschafft werden sollen und Fusionskraftwerke immer noch nicht realisiert werden können).


Außerdem wird z.T. das Konzept der geologischen Kohlenstoffspeicherung (CCS – Carbon Dioxide Capture and Storage) erwogen, bei dem das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe anfallende Kohlenstoffdioxid abgeschieden und in unterirdischen Lagerstätten (oder in der Tiefsee) aufbewahrt wird. Da der Energieaufwand bei Kohlekraftwerken deren Betrieb allerdings deutlich weniger wirtschaftlich machen würde und man unterschiedliche Risiken bei der Lagerung befürchtet, wird dies bisher nur vereinzelt in der Erdöl- und Erdgasindustrie angewendet. Eine weiterführende Alternative hierzu ist CCR, wobei das Kohlenstoffdioxid weiterverwendet werden soll z.B. zur Herstellung von Ameisensäure oder Methanal.
Beim s.g. Geoengineering dagegen sollen mithilfe von großtechnischen Eingriffen die geochemischen Kreisläufe der Erde verändert werden. Einerseits will man die Strahlungsbilanz verringern, z.B. durch die Positionierung riesiger Spiegel im Weltraum zwischen Sonne und Erde, das Einbringen von Schwefeldioxid in die Stratosphäre wie bei einem Vulkanausbruch oder die Bildung künstlicher Wolken. Die Realisierung dieser Vorschläge liegt jedoch in weiter Ferne aufgrund mangelnder Durchführbarkeit bzw. Zweifel an der Sinnhaftigkeit wegen ungeahnter Folgen. Andererseits möchte man den Klimawandel durch Bindung des Kohlenstoffdioxids in der Atmosphäre aufhalten. Das Konzept der Düngung der Weltmeere mit dem Mangelnährstoff Eisen zur Förderung des Planktonwachstums zeigte sich im Versuch nicht sehr erfolgreich und birgt einige Risiken, da es einen gravierenden Eingriff in das Ökosystem Meer mit sich bringt. Der Vorschlag, künstliche Bäume, die Kohlenstoffdioxid chemisch binden, herzustellen erscheint komplett unsinnig (viel zu energieaufwendig) und die natürliche Verwitterung zu beschleunigen, indem man silikathaltiges Gestein verstreut, ebenfalls nicht sinnvoll in Hinblick auf die Umsetzung. Letztendlich scheint das Geoengineering wenig vielversprechend zu sein, da es in seiner Umsetzung ,vor allem unter Berücksichtigung der mangelnden Energieeffizienz, dem Klimawandel nicht ausreichend beikommen kann oder unabsehbare verheerende Folgen nach sich zieht.


Wirklich wichtig wäre der Erhalt schon bestehender Ökosysteme, die einen großen Teil des Kohlenstoffdioxids speichern könnten, z.B. die Tropenwälder. Dies scheitert in ärmeren Ländern an der mangelnden Wirtschaftlichkeit einer solchen Landnutzung im Vergleich zur Rodung für den Anbau von Ölpalmen etwa. Auch illegales Holzfällen und Waldbrände sind ein Problem. Maßnahmen hierzu (Förderung nachhaltigerer Forstwirtschaft) wurden beim zweiten Kyoto-Abkommen diskutiert. Aufforstungen, aber auch der Schutz der Böden, die ebenfalls als Kohlenstoffdioxidspeicher dienen, sollen auch verstärkt werden.



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