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Wenn du an einem sonnigen Tag in ein Gewächshaus gehst, merkst du schnell: Drinnen ist es wärmer als draußen. Auch die Erde hat eine Art Wärmeschutz, nur besteht er nicht aus Glas. In Erdkunde hilft dir dieses Bild, das Klima besser zu verstehen.
- Du erklärst, wie Sonnenstrahlung und Wärmestrahlung zusammenhängen.
- Du unterscheidest den natürlichen und den vom Menschen verstärkten Treibhauseffekt.
- Du nennst wichtige Treibhausgase und ihre Wirkung.
- Du beschreibst Folgen eines stärkeren Treibhauseffekts für Erde und Menschen.
Sonnenlicht wird zu Wärme
Die Sonne schickt Energie zur Erde. Diese Energie kommt als Sonnenstrahlung an. Sonnenstrahlung ist Licht und andere Strahlung, die von der Sonne ausgeht. Ein großer Teil davon kann durch die Luft bis zum Boden gelangen.
Trifft Sonnenstrahlung auf Land, Wasser, Straßen oder Dächer, wird ein Teil aufgenommen. Dieses Aufnehmen heißt Absorption. Die Oberfläche erwärmt sich dadurch. Danach gibt die warme Erdoberfläche wieder Energie ab, aber nun vor allem als Wärmestrahlung. Wärmestrahlung ist unsichtbare Strahlung, die von warmen Körpern ausgeht.
Ein dunkler Asphaltweg wird in der Sonne heiß. Er hat Sonnenstrahlung aufgenommen. Später spürst du über dem Asphalt warme Luft, weil die erwärmte Fläche Wärme wieder abgibt.
Kurz gesagt: Die Sonne erwärmt die Erde. Die warme Erde gibt danach selbst Wärme ab.
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Die Atmosphäre als Wärmedecke
Die Erde ist von der Atmosphäre umgeben. Die Atmosphäre ist die Gashülle der Erde. In ihr befinden sich zum Beispiel Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf und weitere Gase. Ohne Atmosphäre gäbe es kein Wetter, keine Atemluft und kaum Schutz vor gefährlicher Strahlung.
Einige Gase in der Atmosphäre wirken besonders auf Wärmestrahlung. Diese Gase heißen Treibhausgase. Ein Treibhausgas ist ein Gas, das Wärmestrahlung aufnehmen und wieder abgeben kann. Treibhausgase lassen viel Sonnenstrahlung zur Erde durch. Einen Teil der Wärmestrahlung, die von der Erde zurückkommt, nehmen sie aber auf und geben sie in verschiedene Richtungen wieder ab. Ein Teil davon gelangt zurück zur Erdoberfläche.
Der Treibhauseffekt ist die Erwärmung der Erdoberfläche und der unteren Atmosphäre durch Treibhausgase. Sie halten einen Teil der von der Erde abgegebenen Wärmestrahlung im Klimasystem zurück.
Stell dir eine warme Jacke vor. Die Jacke erzeugt keine Wärme. Sie sorgt aber dafür, dass weniger Körperwärme nach außen verloren geht. Treibhausgase funktionieren nicht genau wie Stoff, aber das Grundbild hilft: Weniger Wärme entweicht direkt ins Weltall.
Treibhausgase sind keine Wand. Sie bremsen einen Teil der Wärmestrahlung und schicken Wärme auch wieder Richtung Erde.
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Wichtige Treibhausgase
Wichtige Treibhausgase sind Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid, Methan und Lachgas. Wasserdampf ist Wasser als Gas in der Luft, zum Beispiel nach dem Verdunsten. Kohlenstoffdioxid wird oft CO2 geschrieben. Es entsteht natürlich bei der Atmung und bei Waldbränden, aber auch beim Verbrennen von Kohle, Öl und Gas.
Methan ist ein Treibhausgas, das zum Beispiel in Sümpfen, in der Landwirtschaft und bei der Förderung von Erdgas entstehen kann. Lachgas ist ein weiteres Treibhausgas. Es entsteht unter anderem in der Landwirtschaft, zum Beispiel durch bestimmte Düngungsprozesse.
Wenn Kohle in einem Kraftwerk verbrannt wird, entsteht Kohlenstoffdioxid. Dieses Gas gelangt in die Atmosphäre. Dort kann es dazu beitragen, dass mehr Wärmestrahlung im Erdsystem bleibt.
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Natürlicher Treibhauseffekt
Der natürliche Treibhauseffekt ist der Treibhauseffekt, der ohne menschliche Verstärkung schon immer zur Erde gehört. Er entsteht durch natürlich vorkommende Treibhausgase, besonders durch Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid. Dieser Effekt ist lebenswichtig.
Ohne natürlichen Treibhauseffekt wäre die Erde im Durchschnitt ungefähr minus 18 Grad Celsius kalt. Mit ihm liegt die mittlere Temperatur ungefähr bei plus 15 Grad Celsius. Das ist ein Unterschied von etwa 33 Grad. Dadurch können flüssiges Wasser, Pflanzen, Tiere und Menschen auf der Erde leben.
Ein See kann im Sommer warm genug sein, damit Tiere und Pflanzen darin leben. Wäre die Erde im Durchschnitt viel kälter, würden große Teile des Wassers gefrieren. Der natürliche Treibhauseffekt hilft, die Erde in einem lebensfreundlichen Temperaturbereich zu halten.
Der natürliche Treibhauseffekt ist nicht das Problem. Er ist eine Grundlage für Leben auf der Erde. Problematisch wird es, wenn zusätzliche Treibhausgase den Effekt verstärken.
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Vom Menschen verstärkter Treibhauseffekt
Der anthropogene Treibhauseffekt ist der vom Menschen verursachte zusätzliche Treibhauseffekt. Anthropogen bedeutet: durch Menschen gemacht. Seit der Industrialisierung verbrennen Menschen sehr viel Kohle, Öl und Erdgas. Dabei gelangen zusätzliche Treibhausgase in die Atmosphäre.
Mehr Treibhausgase bedeuten: Ein größerer Teil der Wärmestrahlung wird aufgenommen und wieder zurückgestrahlt. Die Erde gibt zwar weiterhin Wärme ins Weltall ab, aber das Gleichgewicht verschiebt sich. Die untere Atmosphäre und die Erdoberfläche werden wärmer. Diese langfristige Erwärmung der Erde nennt man globale Erwärmung.
Ein Auto mit Benzinmotor verbrennt Kraftstoff. Dabei entsteht Kohlenstoffdioxid. Wenn viele Millionen Autos, Heizungen und Fabriken über lange Zeit solche Gase ausstoßen, verändert sich die Zusammensetzung der Atmosphäre. Dadurch kann die globale Mitteltemperatur steigen.
Natürlich heißt: gehört ohne menschliche Verstärkung zur Erde. Anthropogen heißt: durch menschliches Handeln zusätzlich verursacht. Globale Erwärmung heißt: Die Erde wird im Durchschnitt langfristig wärmer.
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Folgen für Klima und Erde
Klima bedeutet: das typische Wetter einer Region über einen langen Zeitraum. Es geht also nicht um einen einzelnen heißen Tag, sondern um langfristige Muster. Wenn sich die Erde erwärmt, verändern sich solche Muster.
Eine Folge ist, dass Gletscher und Eisschilde schmelzen können. Eisschilde sind sehr große Eismassen auf Land, zum Beispiel in Grönland oder in der Antarktis. Wenn Eis auf Land schmilzt und Wasser ins Meer fließt, kann der Meeresspiegel steigen. Auch Hitzewellen, Starkregen, Dürren und Veränderungen in Lebensräumen hängen mit einem wärmeren Klima zusammen. Nicht jede einzelne Wetterlage wird nur durch den Treibhauseffekt verursacht, aber die Erwärmung verändert die Wahrscheinlichkeit und Stärke vieler Ereignisse.
Wenn ein Gebirgsgletscher über viele Jahre mehr Eis verliert, als im Winter neu dazukommt, wird er kleiner. Das ist ein Hinweis darauf, dass sich die Bedingungen in seiner Umgebung verändert haben.
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Zusammenfassung
Der Treibhauseffekt erklärt, warum die Erde Wärme besser hält als ein Planet ohne passende Atmosphäre. Sonnenstrahlung gelangt zur Erdoberfläche, erwärmt sie, und die Erde gibt Wärmestrahlung ab. Treibhausgase nehmen einen Teil dieser Wärmestrahlung auf und geben sie wieder ab, auch zurück zur Erde.
Der natürliche Treibhauseffekt ist lebenswichtig. Ohne ihn wäre die Erde im Durchschnitt viel kälter. Der anthropogene Treibhauseffekt verstärkt diesen natürlichen Vorgang, weil Menschen zusätzliche Treibhausgase ausstoßen. Dadurch erwärmt sich das Klima langfristig.
Der natürliche Treibhauseffekt macht Leben möglich. Der vom Menschen verstärkte Treibhauseffekt bringt das Klimasystem aus dem Gleichgewicht.
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