| Klimawandel: Grundlagen |
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| Treibhauseffekt |
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Ein Treibhaus ist ein Bauwerk, in welchem Glasscheiben die Luftzirkulation hemmen und
die Sonnenstrahlen die Temperatur der im Gebäude gefangenen Luftmassen
erhöhen.
Das
Erdklima wird hauptsächlich von der Sonneneinstrahlung bestimmt. Rund 30% des auf die Erde eingestrahlten Sonnenlichts wird wieder in den
Weltraum zurückgestrahlt. Ein Teil der Sonnenenergie wird von der
Atmosphäre aufgenommen. Der Rest wird von der Erdoberfläche absorbiert
(Strahlungsbilanz). Die Erdoberfläche
ihrerseits reflektiert einen Teil, der sich weniger schnell ausbreitenden
Sonnenstrahlen (Infrarotstrahlen oder Wärmestrahlen).
Die
Ausstrahlung dieser Infrarotstrahlen in den Weltraum wird durch die Schicht der "Treibhausgase"
wie Wasserdampf, Kohlendioxid, Ozon und Methan behindert (Treibhauseffekt).
Die Sonnenenergie wird so zwischen der Treibhausgasschicht und der Erdoberfläche
wie in einem Treibhaus gefangen. Die Lufthülle, welche die Erde unmittelbar
umgibt, wird auf diese Weise um rund 30° C wärmer als sie ohne
diese Schicht wäre.
Das dynamische
Gleichgewicht von ein- und ausstrahlenden Infrarotstrahlen an der Treibhausgasschicht wird nun durch menschliche Einflüsse wie
das Verbrennen von fossilen Kraftstoffen, das Abbrennen von Waldflächen,
den Anbau von Gas absondernden Kulturpflanzen (Reis), Viehzucht usw. gestört.
Die Treibhausgasschicht wird durch diese menschlichen Aktivitäten
dicker. Die Abstrahlung der Wärmestrahlen
in den Weltraum wird durch die dickere Treibhausgasschicht verkleinert.
Die Temperatur der Atmosphäre steigt.
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Der
Klimawandel ist ein altbekanntes Phänomen
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Wissenschaftler
habe den Klimawandel in der vorindustriellen Zeit vor 1780 erforscht und
aufgezeichnet. Dabei sind sie auf folgende Ursachen für die Veränderung
des Klimas in den vergangenen Jahrhunderten gestossen:
 1. Änderung
der Erdumlaufbahn
Eiszeiten
und Warmzeit haben sich in unregelmässigen Zeitabschnitten im Verlaufe
von Millionen von Jahren in der Erdgeschichte wiederholt. Die Klimaforscher
bringen diese Zyklen mit der natürlichen Veränderung der Erdumlaufbahn
um die Sonne in Zusammenhang. Die Zyklen sind nach dem serbischen Mathematiker
Milankovitch (1879 - 1958) benannt.
Durch
die Änderung der Erdumlaufbahn ändert sich auch der Einstrahlungswinkel
der Sonnenstrahlen und somit die Menge der eingestrahlten Sonnenenergie
in den einzelnen Breiten der Erde (Gradnetz).
Studien belegen, dass der Betrag der auf die nördliche Halbkugel eingestrahlten
Wärmeenergie von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung
des Erdklimas ist.
Auf
der Nordhalbkugel ist mehr Landmasse vereinigt als auf der Südhalbkugel.
Sinkt der Betrag der eingestrahlten Wärmeenergie unter einen bestimmten
Grenzbetrag, so vermag der Schnee der vergangenen Wintersaison im Sommer
nicht mehr zu schmelzen. Die Schneeschicht wird immer mächtiger und
die Eisgürtel beginnen anzuwachsen.
Unter
Wissenschaftlern ist noch nicht geklärt, zu welchem Zeitpunkt eine
Eiszeit beginnt und unter welchen Bedingungen sie endet. Gemäss Forschungsberichten
vermutet man, dass die nächste Eiszeit in rund 30'000 Jahren beginnen
könnte. Eiszeiten (glaziale Zyklen) werden immer wieder durch wärmere,
interglaziale Phasen unterbrochen.
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| Glaziale |
Kaltzeiten mit ausgedehnten Vereisungen |
| Interglaziale |
Warmzeiten mit Gletscherrückgang |
2. Änderung der Sonnenaktivität
Forschungen
der NASA (US National Aeronautics and Space Administration) bringen die kleine Eiszeit von 1410 bis 1720 in einen Zusammenhang mit einer verminderten
Sonnenaktivität während dieses Zeitabschnitts. In der kleinen
Eiszeit war der Zugang nach Grönland nicht mehr möglich. In den
Niederlanden gefroren regelmässig die Wasserkanäle zu. Es gab
keine offenen Wasserflächen um Island. In den Alpen stiessen die Gletscher vor.
Gemäss
den NASA-Studien war die Oberflächentemperatur im frühen 18.
Jahrhundert auf der Nordhalbkugel so tief wie seit rund 1'000 Jahren nicht
mehr. Die Durchschnittstemperatur während den europäischen Wintermonaten
fiel um 1 bis 1,5° C unter den langjährigen Mittelwert.
Die
Beweise für diese Kaltphase lieferten die Jahrringe von Baumstämmen
aus jener Zeit und die Eisbohrkerne von Tiefbohrung in den Eisschildern der Arktis und der Antarktis.
3. Ausstoss
von Aerosolen bei Vulkanausbrüchen
Aerosole sind kleine Schwebeteilchen in der Atmosphäre, welche in der Grösse,
in der Konzentration und in der chemischen Zusammensetzung variieren. Vulkanausbrüche
stossen Aerosole aus, welche das Sonnenlicht filtern und so eine Abkühlung
der Atmosphäre bewirken können.
Der
Ausbruch des Vulkans Tambora auf der indonesischen Insel Sumbawa hat 1815
die weltweite Mitteltemperatur um rund 3° C vermindert. Das Jahr 1816 galt in Nordamerika und Europa als das "Jahr ohne Sommer".
Vom Menschen verursachte Aerosole wirken in der Atmosphäre kühlend.
Klimaforscher nehmen an, dass sie einen Grossteil des anthropogenen Treibhauseffekts kompensieren. Allerdings müssen sich die Partikel zum Teil in der Atmosphäre erst neu bilden. Diesen bisher kaum untersuchten Prozess, die Nukleation, nimmt das CLOUD-Experiment am CERN (CLOUD = Cosmics Leaving OUtdoor Droplets), an dem auch Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI beteiligt sind, unter die Lupe.
Natürliche Aerosole wie Seesalzpartikel oder Sandstaub reflektieren in der Atmosphäre Sonnenlicht und bilden Keime für Wolkentröpfchen.
Neben den natürlichen Aerosolpartikeln gibt es auch eine Vielzahl von Partikeln, die durch Menschen in die Atmosphäre gelangen. Ein Teil der Partikel entsteht dort erst neu durch die Zusammenlagerung von Molekülen. Dieser unter dem Begriff "Nukleation" bekannte Vorgang war bisher nicht richtig verstanden. In Klimamodellen berücksichtigt man ihn durch Korrekturen aus theoretischen Berechnungen oder man passt die Ergebnisse nachträglich an Beobachtungen an. (Quelle: PSI 2013)
4. Ausstoss
von Kohlendioxid bei Vulkanausbrüchen
Vulkane stossen bei ihren Eruptionen riesige Mengen an Kohlendioxid (CO2) aus.
Forscher haben den Nachweis erbracht, dass in Warmphasen der Anteil des
Kohlendioxids in der Atmosphäre besonders hoch ist. Vulkane stossen jedes Jahr rund 130 Millionen Tonnen Kohlendioxidgase in die Atmosphäre aus. Jedes Jahr werden in der heutigen Zeit durch
menschliche Aktivitäten der rund 130fache Betrag an CO2-Gasen in die Atmosphäre entlassen.
5. Das
Industriezeitalter
Seit
Beginn des Industriezeitalters um 1750 stieg der Temperaturmittelwert der
Erdoberfläche um 0,74° C. Diese Erwärmung wird mehrheitlich
auf die menschlichen Aktivitäten wie das Verbrennen von fossilen Brennstoffen
wie Erdgas oder Erdöl (siehe: Energie-Perspektiven)
in dieser Periode zurückgeführt.
Seit Beginn des Industriezeitalters im Jahr 1750 wurden 375 Milliarden Tonnen Kohlenstoff wurden in der Form von Kohlendioxid in die Atmosphäre abgegeben. Dieses Gas verbleibt für Jahrhunderte in der Atmosphäre. Die Hälfte de von Menschen produzierten Kohlendioxids wurden von der Erdoberfläche und den Weltmeeren absorbiert. Die Aufnahme von CO2 in den Ozeanen führt zunehmend zu einer Versauerung des Meerwassers. Als Folge davon leiden Korallenriffe und die Nahrungsketten im Meer.
Die
weltweite Erwärmung der Erdoberfläche spielte sich seit 1900
in zwei Phasen ab:
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Von 1910 bis 1949 stieg die globale Oberflächentemperatur um
0,35°C. |
| - |
Seit 1970 bis 2007 hatten wir einen weit stärkeren Anstieg
um bisher 0,55° C zu verzeichnen. Seit rund 25 Jahre ist eine Beschleunigung
des Temperaturanstieges zu beobachten. |
Der Einfluss der Industrie auf die Belastung der Umwelt mit Schadstoffen wurde im Altaigebirge in Kasachstan mit Eisbohrungen nachgewiesen.
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Klimawandel: Zusammenhänge
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Die
Klimaforscher haben nachgewiesen, dass zwischen dem Temperaturanstieg und
dem Anstieg der Kohlendioxid konzentration
in der Erdatmosphäre ein Zusammenhang bestehen muss (siehe: Energie-Perspektiven).
Die Wissenschaftler haben den Verlauf der CO2-Konzentration über die letzten 650'000 Jahre in Eisbohrkernen aus der Antarktis und der Arktis
nachgewiesen und gemessen.
 In
den vergangenen Jahrhunderten schwankte die CO2-Konzentration zwischen
180 ppm (= parts per million, CO2-Teilchen von insgesamt 1 Million Gasteilchen)
in den Kaltphasen und 300 ppm in den interglazialen Warmphasen. 2007 hat
die CO2-Konzentration in der
Erdatmosphäre einen Wert von rund 380 ppm erreicht. Der Anstieg der CO2-Werte ist auf
menschliche Aktivitäten (siehe: Energie-Perspektiven) zurückzuführen.
Die
Forscher haben diese Erkenntnis aus dem Verhältnis der "schweren"
Kohlenstoff-Isotope zu
den "leichten" C-Atomen in der Lufthülle gewonnen. Durch das Verbrennen
von fossilen Brennstoffen wie Erdöl entstehen mehr "schwere" C-Isotope.
75% des CO2-Anteils in der Atmosphäre stammt aus dem Verbrennen von Erdölprodukten.
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| Text:
RAOnline
Quellen:
IRIN
IPCC
Working Group I 's answers to frequently asked questions on climate change
science
US
Environment Protection Agency
UNFCCC
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| Strahlungsantrieb |
Der Strahlungsantrieb ist ein Mass für den Einfluss, den ein Faktor auf die Änderung des Gleichgewichtsvon einfallender und abgehender Energie im System Erde-Atmosphäre hat,und ist ein Index für die Bedeutung eines Faktors als potentieller Mechanismus einer Klimaänderung. Ein positiver Antrieb führt tendenziell zur Erwärmung der Erdoberfläche während ein negativer Antrieb tendenziell zu einer Abkühlung führt. |
| Emission |
Als Emission bezeichnet man jenen Teil der (Treibhaus-)Gase, welcher nach Abbau-, Umwandlungs- und Produktionsprozessen in die Atmosphäre gelangt ist. |
| Konzentration |
Die Konzentration bezeichnet jenen Teil der Gase, welcher nach komplexen Interaktionsprozessen zwischen der Atmosphäre, der Biosphäre und den Ozeanen in der Atmosphäre verblieben ist. |
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Klimawandel |
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Begriffe |
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