Klimawandel: Auswirkung auf Permafrost, Ozeane & Atmosphäre

Du hast sicher schon einiges zum Thema Klima und Klimawandel gehört. Mithilfe von physikalischen Konzepten, die Du wahrscheinlich kennst, lassen sich die Konsequenzen des menschengemachten (anthropogenen) Klimawandels aufzeigen.

Auftauen von Permafrost

Ist ein Boden mindestens zwei Jahre durchgehend kälter als $$0^\circ\text{C}$$, spricht man von einem Permafrostboden. In kalten Regionen, wie z. B. Sibirien, Kanada und Alaska, aber auch in den Bergen ist Permafrost wichtig für die Stabilität von Böden und dient als Kleber.

Der Klimawandel bewirkt, dass dieser Permafrost auftaut.

Beispiel

Taut der Permafrostboden, fehlt dieser als Kleber. Dadurch werden in hohen Gebirgen wie z. B. den Alpen oder im Himalaya ganze Berghänge instabil. Die Folge sind Felsstürze und das Abrutschen von Hängen.

Permafrostböden speichern auch große Mengen an Kohlenstoff. Weltweit speichern diese 1600 Gigatonnen an Kohlenstoff. Das ist die zweifache Menge an Kohlenstoff, die sich aktuell in der Atmosphäre befindet.

Tauen die Permafrostböden, werden nicht nur Hänge instabil, sondern diese gewaltige Menge an Kohlenstoff wird zusätzlich frei.

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Beispiel

Durch diesen zusätzlichen Kohlenstoff wird die Klimaerwärmung weiter beschleunigt. Das beschleunigt dann das Auftauen der Permafrostböden, was wiederum die Klimaerwärmung beschleunigt, usw.

Dieser Vorgang heißt positive Rückkopplung, weil sich der Prozess selbst verstärkt.

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Einfluss der Ozeane

Wie Du vielleicht weißt, hat jeder Stoff eine Wärmekapazität $$c$$​. Diese gibt anschaulich an, wie viel Energie ein Stoff speichern kann, bevor dieser wärmer wird.

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Beispiel

Wasser hat eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität von $$c_W = 4,1\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\,\text{K}}$$. Das ist viermal mehr als die Wärmekapazität von Luft und ca. fünfmal mehr als die Wärmekapazität von Stein.

Das heißt auch, dass Wasser lange braucht um warmzuwerden, aber auch lange warm bleibt. Das ist ein Grund, weshalb Temperaturschwankungen an Meeren geringer sind als im Landesinneren.

Folglich können die Ozeane enorme Mengen an Energie speichern. Die Konsequenz ist, dass diese wärmer werden. Zusätzlich löst das Wasser auch Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre. Dadurch bildet sich Kohlensäure und die Ozeane werden sauer.

Beide Faktoren beeinflussen Tiere und Pflanzen in Ozeanen. Eine denkbare Folge ist das Massensterben von Fischen und damit die Gefährdung der Nahrungssicherheit für sehr viele Menschen weltweit.

Veränderung der Atmosphäre

Wenn die Ozeane (2.) wärmer werden, setzen diese mehr Wasserdampf frei. Wasserdampf ist wie Methan oder Kohlenstoffdioxid ein Treibhausgas.

Treibhausgase sorgen dafür, dass weniger Wärme (1.) aus der Atmosphäre (3.) entweichen kann. Sie halten die Wärme also auf der Erde, das Resultat ist ein Anstieg in Temperaturen.

Beispiel

Warme Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen. Das erwärmt dann die Atmosphäre weiter, wodurch diese wieder mehr Wasserdampf aufnehmen kann. Das ist also ein weiteres Beispiel für eine positive Rückkopplung.

Aber Achtung: Wasserdampf hat keine ursächliche Bedeutung für den Klimawandel. Der zusätzliche, menschengemachte Ausstoß von Treibhausgasen wie $$\mathrm{CO}_2$$​ hat ein Ungleichgewicht verursacht, was die positive Rückkopplung von Wasserdampf zu sehr verstärkt.

Nicht nur die Menge an Wasserdampf ändert sich. Durch viele Verbrennungen von Stoffen, z. B. aus der Industrie oder aus dem Verkehr, gelangen winzige Partikel (Aerosole) in die Atmosphäre. Diese Aerosole streuen und reflektieren das einfallende Sonnenlicht. Folge ist eher eine Abkühlung der Erde.

Unabhängig welchen Aspekt Du Dir anschaust, die Ursachen und Folgen des Klimawandels sind oft auf komplizierte Art miteinander verlinkt. Nicht alle Einflüsse lassen sich gleich gut einordnen oder sind ganz verstanden. Deshalb ist es wichtig, dass Du Deine Argumentation auf wissenschaftlichen Fakten aufbaust.

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