Ursachen und Folgen des anthropogenen Treibhauseffekts


Anthropogener Treibhauseffekt ist seit Jahren in aller Munde – gleichzeitig ist vielen Menschen nicht bewusst, was genau anthropogener Treibhauseffekt bedeutet. Anthropogener Treibhauseffekt bezeichnet die Auswirkungen sogenannter Treibhausgase, die durch menschliche Aktivitäten entstehen. Nicht gemeint sind Auswirkungen von Treibhausgasen, die natürlichen Ursprungs sind. Diese Gase verändern das Strahlungsgleichgewicht durch eine veränderte Gegenstrahlung und einen anderen Strahlungsantrieb. Anthropogener Treibhauseffekt hat seinen Ursprung in der Troposphäre, in der die veränderte Gaszusammensetzung das Strahlungsgleichgewicht der Erdatmosphäre beeinflusst.

Wie entsteht der anthropogene Treibhauseffekt?

Anthropogener Treibhauseffekt Erde Gegenstrahlung

Aufgrund der Wellenlänge durchquert Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts zu großen Teilen ungehindert die Troposphäre. (c) iStock.com / filo

Durch die Sonne trifft elektromagnetische Strahlung auf die Erde, die damit ein spezifisches Strahlungsgleichgewicht aufweist. Jene besteht aus einem Strahlungsspektrum, dessen Mittel als weißes Licht wahrgenommen wird. Daneben wird aber auch Strahlung in einem großen Spektralbereich in die Troposphäre emittiert, sodass insgesamt ein bestimmtes Strahlungsgleichgewicht entsteht. Aufgrund der Wellenlänge durchquert Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts zu großen Teilen ungehindert die Troposphäre.

Es entstehen verschiedene Teilmengen: Ein Teil der Strahlung bricht sich an Teilchen, auf die sie trifft und strahlt als diffuse Strahlung weiter. Hierbei ändert sich die Energiebilanz, was als Strahlungsantrieb bezeichnet wird. Ein Teil wird von der Erdoberfläche als Gegenstrahlung reflektiert. Gegenstände im weitesten Sinne, die innerhalb des Treibhauses, also sowohl in der Atmosphäre als auch auf der Erdoberfläche, liegen, erwärmen sich und strahlen damit selbst wieder. Allerdings handelt es sich bei dieser Gegenstrahlung um Infrarotstrahlung, die eine andere Wellenlänge hat, sodass das Strahlungsgleichgewicht verändert ist. Für Strahlung dieser Wellenlänge jedoch ist die Troposphäre kaum noch durchlässig, sodass sie innerhalb des gedachten Treibhauses verbleibt. Von Treibhausgasen wie Kohlenstoffdioxid absorbierte Wärmeenergie wiederum wird wieder in alle Richtungen abgegeben und erwärmt die Atmosphäre zusätzlich, was erneut eine Gegenstrahlung verursacht.

Welche Gase sind beteiligt?

Anthropogener Treibhauseffekt Luftverschmutzung Kohlenstoffdioxid

Die atmosphärische Konzentration von Kohlenstoffdioxid ist seit Beginn der Nutzung fossiler Brennstoffe erheblich gestiegen. (c) iStock.com / Borut Trdina

Einige Gase wirken in diesem Modell wie die Glasscheiben in einem Treibhaus. Am häufigsten wird hier Kohlenstoffdioxid genannt. Tatsächlich ist die atmosphärische Konzentration von Kohlenstoffdioxid seit Beginn der Nutzung fossiler Brennstoffe erheblich gestiegen. Wurde um 1960 herum auf einer hawaiianischen Messstation noch ein Wert von 315 ppm (parts per million) Kohlenstoffdioxid gemessen, sind es im Jahre 2015 an derselben Messstation bereits 400ppm Kohlenstoffdioxid. In der Schweiz dagegen konnte man einen deutlichen Rückgang von Treibhausgasen festmachen.
Wichtige weitere Treibhausgase außer Kohlenstoffdioxid sind Methan, Lachgas, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Schwefelverbindungen und Wasserdampf.

Anthropogener Treibhauseffekt: Gegenstrahlung & Rückkopplungseffekte

Nicht allein die primär veränderte Strahlungsbilanz bewirkt, dass der Strahlungsantrieb sich gegenwärtig verändert. Auch Rückkopplungseffekte wie die Veränderung der Albedo der Erdoberfläche haben einen Einfluss. Die Albedo bezeichnet die Fähigkeit einer Oberfläche, Strahlung zu absorbieren und dabei erwärmt zu werden oder aber zurückzustrahlen, also Gegenstrahlung zu emittieren. Helle Oberflächen wie frischer Schnee strahlen über 90 % der eintreffenden Strahlung zurück, während dunkle Oberflächen wie ruhiges Meerwasser teilweise 80 % der Strahlung absorbieren und sich dabei erwärmen. Verändert sich also der Anteil von Schnee und Wasser auf der Erdoberfläche wie beim Abschmelzen der Pole, entsteht ein zusätzlich verstärkender Effekt durch das unterschiedliche Strahlungsgleichgewicht der neuen Gegenstrahlung.

Anthropogener Treibhauseffekt vs. natürlicher Treibhauseffekt

Die allermeisten Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid oder Methan entstehen auch in natürlichen Kreisläufen, ebenso werden sie in der Natur gespeichert. Anthropogener Treibhauseffekt unterscheidet sich daher auf den ersten Blick nicht von natürlichem. So speichert Biomasse große Mengen Kohlenstoff. Wird diese Biomasse nun verwertet, beispielsweise durch Abholzen von Wäldern oder Trockenlegen von Mooren, werden die darin gespeicherten klimawirksamen Stoffe frei. Das Problem liegt also nicht im grundsätzlichen Vorhandensein von klimawirksamen Gasen und deren Wirkung auf den Strahlungsantrieb, da jene auch natürlicherweise ausgestoßen werden, sondern in deren Mengen. Anthropogener Treibhauseffekt geht über die natürlichen Schwankungen hinaus und verursacht deutlich gravierendere Auswirkungen. Dies liegt auch an der fehlenden Anpassungszeit für Menschen und Natur.

Ein Ausblick in die Zukunft

Aufgrund der bereits fortgeschrittenen Veränderung des Klimas und der hohen Konzentration der Treibhausgase lässt sich der Klimawandel nicht mehr rückgängig machen – das Strahlungsgleichgewicht ist dauerhaft gestört. Ziel der aktuellen Anstrengungen – wie es auch Nabu predigt – ist es daher, die weitere Emission klimawirksamer Gase einzugrenzen, um die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern. Anthropogener Treibhauseffekt stellt die vielleicht größte Herausforderung der Zukunft dar.


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