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Treibhauseffekt einfach erklärt | Geographie
Der Treibhauseffekt erwärmt die bodennahe Atmosphäre: Die Erdoberfläche gibt aufgenommene Sonnenenergie als langwellige Wärmestrahlung ab. Treibhausgase nehmen einen Teil davon auf und senden Strahlung wieder aus. Der natürliche Effekt macht die Erde bewohnbar; zusätzliche, vom Menschen freigesetzte Treibhausgase verstärken ihn.
Auf dieser Seite verfolgst du den Weg der Strahlung, unterscheidest den natürlichen vom anthropogenen Treibhauseffekt und erklärst eine vollständige Ursache-Wirkungs-Kette.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
So verläuft der Strahlungsweg
Stell dir einen sonnigen Erdboden vor. Die Energie kommt nicht als fertige „Wärmedecke“ aus dem All. Entscheidend ist, was auf dem Hinweg zur Erde und auf dem Rückweg ins All geschieht.
Kurzwellige Sonnenstrahlung
Das ist die Strahlung, die von der Sonne zur Erde gelangt. Ein großer Teil durchdringt die Atmosphäre und erreicht die Erdoberfläche.
Die Erdoberfläche nimmt einen Teil der Energie auf und erwärmt sich. Anschließend gibt sie Energie als langwellige Wärmestrahlung nach oben ab.
Treibhausgase
Treibhausgase sind Gase in der Atmosphäre, die einen Teil der langwelligen Wärmestrahlung aufnehmen, also absorbieren, und Strahlung wieder aussenden. Dazu gehören vor allem Wasserdampf und Kohlendioxid sowie unter anderem Methan und Distickstoffoxid.
Ein Teil der Strahlungsenergie entweicht weiterhin in den Weltraum. Ein anderer Teil wird auch in Richtung Erdoberfläche ausgesendet. Dadurch bleibt die bodennahe Atmosphäre wärmer, als sie ohne diese Wirkung wäre.
Verfolge die Energie in vier Schritten:
- Kurzwellige Sonnenstrahlung erreicht die Erdoberfläche.
- Der Boden nimmt Energie auf und wird wärmer.
- Der warme Boden sendet langwellige Wärmestrahlung aus.
- Treibhausgase absorbieren einen Teil und senden Strahlung in verschiedene Richtungen wieder aus. So gelangt auch Energie zurück in Richtung Erdoberfläche.
Der entscheidende Gedanke: Treibhausgase erzeugen die Sonnenenergie nicht. Sie verändern den Weg, auf dem ein Teil der Wärmestrahlung die Erde verlässt.
Kurzwellige Strahlung kommt überwiegend hinein, langwellige Wärmestrahlung geht hinaus – und Treibhausgase beeinflussen diesen Rückweg.
Natürlich oder vom Menschen verstärkt
Der natürliche Treibhauseffekt entsteht durch natürlich vorhandene Treibhausgase. Ohne diese Wirkung läge die globale Mitteltemperatur theoretisch bei ungefähr $-18\,^{\circ}\mathrm{C}$; mit ihr liegt sie bei etwa $+15\,^{\circ}\mathrm{C}$. Die Differenz beträgt rund $33\,^{\circ}\mathrm{C}$.
Die Werte sind globale Mittelwerte. Sie sagen nicht, dass es überall auf der Erde genau $15\,^{\circ}\mathrm{C}$ warm ist.
Der natürliche Effekt ist deshalb nicht das Problem, sondern eine Voraussetzung für Leben, wie wir es kennen.
Anthropogen bedeutet „vom Menschen verursacht“. Menschen erhöhen durch bestimmte Tätigkeiten die Menge einiger Treibhausgase. Der dadurch verstärkte Treibhauseffekt führt zu zusätzlicher Erwärmung.
Beim Verbrennen kohlenstoffhaltiger Brennstoffe wird zusätzliches Kohlendioxid freigesetzt. Mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre kann mehr langwellige Wärmestrahlung beeinflussen. Dadurch verändert sich der Energiefluss, und die globale Mitteltemperatur steigt zusätzlich.
Natürlich bedeutet lebensnotwendig. Anthropogen verstärkt bedeutet: Menschliche Emissionen kommen hinzu und erhöhen die Erwärmung.
Was der Gewächshausvergleich zeigt
Ein Gewächshaus ist ein nützliches Modell: Durchsichtige Scheiben lassen Sonnenstrahlung hinein. Boden und Gegenstände erwärmen sich und geben Wärmestrahlung ab. Im Inneren bleibt es wärmer.
Damit kannst du dir merken, dass der Hinweg der Sonnenstrahlung und der Rückweg der Wärme verschieden sind.
Die Atmosphäre ist kein echtes Glasdach. Sie ist nach oben offen, und ein erheblicher Teil der Energie wird an den Weltraum abgegeben. Treibhausgase absorbieren und emittieren Strahlung; sie schließen die Wärme nicht vollständig ein. Der Vergleich erklärt also eine Grundidee, aber nicht die gesamte Physik eines Treibhauses und der Atmosphäre.
Die Aussage „Treibhausgase wirken wie eine vollkommen dichte Decke“ führt in die Irre. Treffender ist: „Treibhausgase verändern, wie viel langwellige Strahlung auf welchem Weg abgegeben wird.“ So bleibt zugleich klar, dass weiterhin Energie ins All gelangt.
Von Emissionen zu Folgen
Menschliche Tätigkeiten setzen verschiedene Treibhausgase frei:
| Tätigkeit oder Prozess | zusätzliches Treibhausgas |
|---|---|
| Verbrennungsprozesse, Verkehr und Heizen | vor allem Kohlendioxid ($\mathrm{CO_2}$) |
| Nutztierhaltung, Reisanbau und Mülldeponien | Methan ($\mathrm{CH_4}$) |
| Überdüngung | Distickstoffoxid ($\mathrm{N_2O}$) |
| bestimmte künstlich hergestellte Stoffe | fluorierte Gase |
Die vollständige Wirkung lässt sich als Kette darstellen:
menschliche Tätigkeit → zusätzliche Treibhausgase → stärker beeinflusste langwellige Wärmestrahlung → verstärkter Treibhauseffekt → globale Erwärmung
Die globale Erwärmung ist der langfristige Anstieg der globalen Mitteltemperatur. Klimawandel ist der umfassendere Begriff: Dazu gehören neben Temperaturänderungen weitere langfristige Veränderungen des Klimas.
Als Folgen werden unter anderem Gletscher- und Eisschmelze, Meeresspiegelanstieg, Dürren, extreme Niederschläge und andere Veränderungen extremer Wetterereignisse genannt. Eine einzelne Überschwemmung oder ein einzelner heißer Tag beweist für sich allein jedoch keinen langfristigen Klimatrend.
Verwechsle den Treibhauseffekt nicht mit dem Ozonloch. Beim Treibhauseffekt geht es hier um die Aufnahme und erneute Aussendung langwelliger Wärmestrahlung. Der Abbau der Ozonschicht ist ein anderes Umweltproblem. Dass manche Stoffe in beiden Zusammenhängen vorkommen können, macht die Mechanismen nicht gleich.
„Mehr Autofahrten mit Verbrennungsmotor erhöhen den Kohlendioxidausstoß“ ist eine Ursache. „Zusätzliches Kohlendioxid verstärkt die Treibhauswirkung“ beschreibt den Mechanismus. „Die globale Mitteltemperatur steigt“ ist die direkte klimatische Folge in der Kette. Diese drei Aussagen erfüllen unterschiedliche Funktionen und sollten nicht vermischt werden.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Treibhauseffekt
- Strahlungsweg
- kurzwellige Sonnenstrahlung hinein
- langwellige Wärmestrahlung hinaus
- Absorption und erneute Aussendung
- Formen
- natürlicher Effekt: lebensnotwendig
- anthropogene Verstärkung: zusätzliche Erwärmung
- menschliche Quellen
- Verbrennung und Heizen: Kohlendioxid
- Tierhaltung und Reisanbau: Methan
- Überdüngung: Distickstoffoxid
- Einordnung
- Gewächshaus ist nur ein Modell
- Ozonloch ist ein anderer Mechanismus
- globale Erwärmung ist Teil des Klimawandels
- Strahlungsweg