Was ist Klimawandel?

Der natürliche Treibhauseffekt und seine Bedeutung

Unsere Erde wird von der Sonne erwärmt, und dabei spielt die Atmosphäre eine entscheidende Rolle als isolierende Schicht. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt wäre das Leben auf der Erde extrem ungemütlich. Der Mond, der sich ähnlich weit von der Sonne entfernt befindet wie die Erde, erlebt erhebliche Temperaturschwankungen im Vergleich zu unserer stabilen mittleren Temperatur von $+15°C$ .

Die Solarkonstante und die Energieverteilung auf der Erde

Die Solarkonstante, die maximale Leistung, die auf einer sonnenzugewandten Fläche erreicht werden kann, beträgt etwa $1360\, W$ pro Quadratmeter. Die mittlere Leistung verteilt über die ganze Erdoberfläche ist $342\, W$ pro Quadratmeter. Allerdings wird ein Teil dieser Energie von Wolken und der Erdoberfläche zurückreflektiert. Die tatsächlich von der Erdoberfläche absorbierte Leistung beträgt ungefähr $168 \,W/m^2$ . Um die Erdtemperatur konstant zu halten, muss die gleiche Leistung als Wärmestrahlung ins Weltall abgestrahlt werden.

Der anthropogene Treibhauseffekt und die Rolle von Treibhausgasen

Die Erdoberfläche gibt Wärme in Form von Infrarotstrahlung ab, die von mehratomigen Molekülen in der Atmosphäre teilweise absorbiert wird, anstatt ins Weltall zu entweichen. Dieser Effekt, bekannt als Treibhauseffekt, wird hauptsächlich durch Wasserdampf verursacht. Andere wichtige Treibhausgase sind Kohlendioxid ( $CO_2$ ), Methan ( $CH_4$ ) und Lachgas ( $N_2O$ ). Die Wasserdampfkonzentration können wir nicht beeinflussen, da die Atmosphäre in ständigem Austausch mit den Ozeanen steht. Die Konzentrationen der anderen Treibhausgase werden massgeblich von menschlichen Aktivitäten beeinflusst.

Hauptgrund des Klimawandels und seine Auswirkungen

Die steigende CO2-Konzentration

Die Konzentration von $CO_2$ in der Atmosphäre ist dramatisch angestiegen, hauptsächlich aufgrund der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Diese erhöhte $CO_2$ -Konzentration führt zu einem Ungleichgewicht in der Strahlungsbilanz der Erde. Die direkte Erwärmung durch den Energieverbrauch der Menschheit im Vergleich zum Treibhauseffekt ist dabei vernachlässigbar. Die $CO_2$ -Konzentration steigt rapide an und erreicht im Jahr $420 \,ppm$ (parts per million oder Millionstel), was $50\,\%$ höher ist als vor der Industrialisierung.

Externe Kosten und die Notwendigkeit zur Veränderung

Fossile Brennstoffe liefern viel Energie, verbrennen jedoch Sauerstoff und produzieren grosse Mengen Kohlendioxid. Dies schädigt die Atmosphäre erheblich, aber die Umweltkosten sind nicht im Preis dieser Brennstoffe enthalten.

Schon 1895 erkannte Svante Arrhenius die Verbindung zwischen erhöhter $CO_2$ -Konzentration und globaler Erwärmung. Moderne Klimamodelle bestätigen diese Theorie. Die Realität des Klimawandels ist offensichtlich, selbst durch einen einfachen Blick aus dem Fenster erkennbar. Die mittlere Temperatur steigt, insbesondere in Ländern wie der Schweiz, wo die Gletscher rapide schmelzen.

Globale Auswirkungen des Klimawandels und die Rolle der Menschheit

Seit der Industrialisierung hat sich die Erde global um etwa $1.2 °C$ erwärmt. Dies führte zu vermehrten Extremwetterereignissen, da die verfügbare Energie und die Wasserdampfmenge in der Atmosphäre zugenommen haben. Zudem bedroht die steigende $CO_2$ -Konzentration die Weltmeere, was insbesondere für Meeresorganismen problematisch ist. Solange die Menschheit an fossile Brennstoffe gebunden bleibt, wird sich die $CO_2$ -Konzentration in der Atmosphäre weiter erhöhen.