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Natürlicher Treibhauseffekt einfach erklärt
Der natürliche Treibhauseffekt erwärmt die Erdoberfläche und die untere Atmosphäre. Treibhausgase nehmen einen Teil der von der Erde abgegebenen Wärmestrahlung auf und senden Energie in verschiedene Richtungen aus – auch zurück zur Erdoberfläche. Dadurch liegt die globale Mitteltemperatur bei ungefähr +15 °C statt bei etwa −18 °C.
Auf dieser Seite lernst du, den Strahlungsweg zu erklären, eine vereinfachte Energiebilanz zu prüfen und den natürlichen Effekt von seiner menschlichen Verstärkung zu unterscheiden.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Vom Sonnenlicht zur Wärmestrahlung
Die Sonne sendet überwiegend kurzwellige Strahlung zur Erde. Ein Teil wird von Wolken, Teilchen und der Erdoberfläche reflektiert. Ein anderer Teil wird von der Atmosphäre oder der Erdoberfläche aufgenommen.
Die aufgenommene Energie erwärmt Land und Ozeane. Die warme Erdoberfläche gibt Energie anschließend als langwellige Wärmestrahlung ab.
Reflexion und Absorption
Reflexion bedeutet: Strahlung wird zurückgeworfen. Absorption bedeutet: Strahlung wird aufgenommen und ihre Energie umgewandelt, beispielsweise in Wärme.
Eine vereinfachte globale Momentaufnahme beginnt mit 340 W/m² einfallender Sonnenstrahlung:
- 75 W/m² werden von Wolken oder Teilchen reflektiert.
- 80 W/m² werden in der Atmosphäre absorbiert.
- 185 W/m² erreichen die Erdoberfläche.
Die Bilanz stimmt: 75 + 80 + 185 = 340 W/m².
Von den 185 W/m² an der Oberfläche werden 25 W/m² reflektiert und 160 W/m² absorbiert. Auch hier stimmt die Bilanz: 25 + 160 = 185 W/m².
Die Werte sind gerundete globale Mittelwerte einer zeitlich gebundenen Darstellung. Sie beschreiben keinen einzelnen Ort und keinen einzelnen Tag.
Was Treibhausgase bewirken
Die Atmosphäre lässt einen großen Teil der kurzwelligen Sonnenstrahlung passieren. Bestimmte Gase absorbieren jedoch Teile der langwelligen Wärmestrahlung, die von der Erdoberfläche ausgeht.
Treibhausgase
Treibhausgase sind Gase, die langwellige Wärmestrahlung in bestimmten Wellenlängenbereichen absorbieren und anschließend Energie in verschiedene Richtungen emittieren. Natürlich vorkommende Treibhausgase sind unter anderem Wasserdampf, Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄), Ozon (O₃) und Distickstoffoxid beziehungsweise Lachgas (N₂O).
Ein Teil der ausgesendeten Energie gelangt in den Weltraum. Ein anderer Teil wird als atmosphärische Gegenstrahlung zur Erdoberfläche gesendet. Die Oberfläche erhält dadurch zusätzlich Energie, erwärmt sich und sendet erneut Wärmestrahlung aus.
Treibhausgase wirken also nicht wie ein undurchlässiger Deckel. Sie nehmen Strahlung in bestimmten Bereichen auf und emittieren Energie wieder. Das gesamte Klimasystem gibt weiterhin Energie an den Weltraum ab.
Kurzwellige Sonnenstrahlung hinein, langwellige Wärmestrahlung hinaus: Treibhausgase beeinflussen vor allem den zweiten Teil dieses Weges.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Die Sonne liefert überwiegend Strahlung. Die erwärmte Erdoberfläche sendet Wärmestrahlung aus. Treibhausgase einen Teil dieser Energie.
Warum der Effekt lebenswichtig ist
Ohne den natürlichen Treibhauseffekt läge die globale Mitteltemperatur der Erdoberfläche ungefähr bei −18 °C. Tatsächlich beträgt sie etwa +15 °C. Die Differenz beträgt rund 33 Grad.
Berechnung der Temperaturdifferenz:
+15 °C − (−18 °C) = 33 Grad
Das Minus vor einer negativen Zahl führt zur Addition: 15 + 18 = 33. Diese globale Mitteltemperatur sagt nicht, dass es überall 15 °C warm ist. Sie fasst viele Orte und Zeitpunkte zu einem Durchschnitt zusammen.
Der natürliche Treibhauseffekt schafft damit Bedingungen, unter denen heutiges Leben bestehen kann. Er ist kein Umweltproblem, das vollständig beseitigt werden sollte.
Wasserdampf trägt besonders stark zum natürlichen Treibhauseffekt bei. Seine Menge ist räumlich ungleich verteilt: Warme, wasserreiche Gebiete enthalten meist mehr Wasserdampf als kalte oder sehr trockene Gebiete.
Was das Treibhausmodell erklärt und nicht erklärt
Ein Gartentreibhaus kann den Einstieg erleichtern: Sonnenstrahlung gelangt durch das Glas und erwärmt den Innenraum. Das erwärmte Innere gibt Wärmestrahlung ab, die vom Glas teilweise absorbiert wird.
Die Analogie hat jedoch eine wichtige Grenze. Das Glas behindert zusätzlich den Austausch erwärmter Luft und den Transport von Wasserdampf. Treibhausgase bilden dagegen keine feste Scheibe und stoppen keine Luftbewegung.
Das Gartentreibhaus veranschaulicht einen Teil des Strahlungswegs. Es ist kein vollständiges Modell der Atmosphäre.
Natürlichen und anthropogenen Effekt unterscheiden
Der natürliche Treibhauseffekt entsteht durch natürlich vorhandene Treibhausgase und ist lebensnotwendig. Der anthropogene Treibhauseffekt ist die vom Menschen verursachte Verstärkung dieses natürlichen Vorgangs.
Verkehr, Industrie, Landwirtschaft und weitere menschliche Aktivitäten erhöhen die Konzentration bestimmter Treibhausgase. Dadurch wird mehr Wärmestrahlung absorbiert und auch zur Erdoberfläche emittiert. Das führt zu zusätzlicher Erwärmung.
Das Ozonloch ist nicht die Ursache des Treibhauseffekts. Beim Treibhauseffekt geht es um die Absorption und Emission langwelliger Wärmestrahlung. Der Abbau von Ozon in der Stratosphäre ist ein anderer Vorgang. Ozon kann zugleich als natürliches Treibhausgas wirken; daraus folgt nicht, dass das Ozonloch den Treibhauseffekt verursacht.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Natürlicher Treibhauseffekt
- Sonnenstrahlung erreicht die Erde
- Oberfläche absorbiert Energie und erwärmt sich
- Oberfläche emittiert langwellige Wärmestrahlung
- Treibhausgase absorbieren einen Teil
- Emission erfolgt zum Weltraum und zur Oberfläche
- Gegenstrahlung bewirkt zusätzliche Erwärmung
- Globale Mitteltemperatur liegt bei ungefähr +15 °C
Abschluss-Check
Wenn du den vollständigen Weg Sonnenstrahlung → erwärmte Oberfläche → Wärmestrahlung → Absorption und Emission → Gegenstrahlung erklären kannst, hast du den Kern des natürlichen Treibhauseffekts verstanden.