Wie die Erde warm bleibt

Der Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt ist nichts Schlechtes. Ohne ihn wäre die durchschnittliche Temperatur der Erde etwa -18°C (0°F): viel zu kalt für flüssiges Wasser oder Leben, wie wir es kennen.

So funktioniert es:

1. Die Sonne sendet Energie zur Erde in Form von sichtbarem Licht.

2. Die Erdoberfläche absorbiert dieses Licht und strahlt es als Infrarotstrahlung (Wärme) wieder ab.

3. Bestimmte Gase in der Atmosphäre: Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄), Wasserdampf (H₂O) und Distickstoffmonoxid (N₂O): absorbieren diese Infrarotstrahlung, anstatt sie ins All entweichen zu lassen.

4. Diese Gase strahlen die Wärme in alle Richtungen ab, einschließlich zurück zur Erdoberfläche.

Dadurch bleibt unser Planet auf einer lebensfreundlichen Durchschnittstemperatur von etwa 15°C (59°F).

Das Problem ist nicht der Treibhauseffekt selbst: Es ist, dass wir ihn verstärken, indem wir mehr dieser Gase in die Atmosphäre bringen.

Was die Belege zeigen

Die Belege für den Klimawandel

Die Klimawissenschaft basiert auf mehreren unabhängigen Beleglinien. Hier sind die wichtigsten:

Eisbohrkerne: Wissenschaftler bohren tief in Eisschilde in der Antarktis und in Grönland, um Zylinder aus Eis zu gewinnen, die winzige Blasen der alten Atmosphäre enthalten. Diese Blasen ermöglichen es uns, CO₂ und Temperatur bis 800.000 Jahre zurück zu messen. Die Daten zeigen, dass CO₂ und Temperatur immer zusammenbewegt haben: und dass die aktuellen CO₂-Werte weit höher sind als alles in diesem 800.000-Jahre-Record.

Die Keeling-Kurve: Im Jahr 1958 begann Charles David Keeling, atmosphärisches CO₂ an der Mauna Loa-Observatory in Hawaii zu messen. Seine Messungen zeigen einen unaufhörlichen Aufwärtstrend von 315 ppm auf über 420 ppm heute, mit einem charakteristischen Sägezahnmuster, das durch jahreszeitliches Pflanzenwachstum verursacht wird.

Temperaturaufzeichnungen: Thermometeraufzeichnungen, die bis in die 1850er Jahre zurückreichen, zeigen einen klaren Erwärmungstrend, besonders seit 1980. Die zehn wärmsten Jahre der Aufzeichnung haben alle seit 2010 stattgefunden.

Meeresspiegelanstieg: Der globale Meeresspiegel hat sich seit 1900 um etwa 20 cm (8 Zoll) erhöht, und die Rate ist beschleunigend. Dies kommt von zwei Quellen: thermischer Ausdehnung (warmes Wasser nimmt mehr Raum ein) und schmelzendem Eis.

Gletscherrückgang: Gletscher weltweit schrumpfen. Der Glacier National Park in Montana hatte 1850 noch 150 Gletscher; heute sind weniger als 25 übrig.

Ozeanversauerung: Der Ozean nimmt etwa 30 % des von uns ausgestoßenen CO₂ auf. Dies bildet Kohlensäure, wodurch das Wasser saurer wird: eine Zunahme der Versauerung um 26 % seit vorindustriellen Zeiten. Dies droht den Korallenriffen und Shellfish.

Freigesetzter Kohlenstoff

Wie der Mensch die Atmosphäre verändert hat

Millionen von Jahren lang war Kohlenstoff unter der Erde in Form von Kohle, Öl und Erdgas eingeschlossen: die Überreste alter Pflanzen und Meeresorganismen, die über geologische Zeiträume hinweg begraben und komprimiert wurden.

Ab der Industriellen Revolution um 1760 begannen wir, diese fossilen Brennstoffe auszugraben und zur Energiegewinnung zu verbrennen. Beim Verbrennen kohlenstoffhaltiger Kraftstoffe verbindet sich der Kohlenstoff mit Sauerstoff und setzt CO₂ in die Atmosphäre frei.

Die Zahlen:

- Vorindustrielles CO₂: etwa 280 ppm

- Aktuelles CO₂: über 420 ppm: ein Anstieg von 50 %

- Menschen emittieren jährlich etwa 36 Milliarden Tonnen CO₂

Weitere wichtige Quellen für Treibhausgase:

- Abholzung: Bäume absorbieren CO₂. Durch das Fällen von Bäumen entfällt eine Kohlenstoffsenke und es wird gespeicherter Kohlenstoff freigesetzt.

- Landwirtschaft: Reisfelder und Nutztiere produzieren Methan. Düngemittel setzen Lachgas frei. Die Landwirtschaft verursacht etwa 10 % der globalen Emissionen.

- Zementproduktion: Bei der Herstellung von Zement wird CO₂ aus Kalkstein freigesetzt. Sie macht etwa 8 % der globalen Emissionen aus.

Der natürliche Kohlenstoffkreislauf bewegt Kohlenstoff zwischen der Atmosphäre, Ozeanen, Böden und lebenden Organismen. Doch wir haben diesen Kreislauf gestört, indem wir Kohlenstoff hinzugefügt haben, der Millionen von Jahren sicher unter der Erde gespeichert war.

Was passiert als Nächstes

Folgen einer sich erwärmenden Welt

Der Klimawandel ist nicht nur mit höheren Temperaturen verbunden. Er löst eine Kaskade von miteinander verbundenen Effekten aus:

Meeresspiegelanstieg: Die thermische Ausdehnung des Wassers plus das Schmelzen von Eisschichten könnte den Meeresspiegel bis 2100 um 0,3 bis 1 Meter ansteigen lassen. Hunderte Millionen Menschen leben in Küstengebieten, die davon betroffen wären.

Extremwetter: Wärmere Luft kann mehr Feuchtigkeit halten, was zu stärkeren Niederschlägen und Überschwemmungen führt. Höhere Meerestemperaturen verstärken Hurrikane. Dürren verschärfen sich in bereits trockenen Regionen.

Ökosystem-Störung: Arten müssen wandern, sich anpassen oder aussterben. Korallenriffe bleichen aus und sterben in wärmerem, saurerem Wasser ab. Wachstumszeiten verschieben sich und beeinträchtigen die Landwirtschaft.

Rückkopplungsschleifen

Einige Folgen der Erwärmung führen tatsächlich zu mehr Erwärmung: Diese werden als positive Rückkopplungsschleifen bezeichnet („positiv“ bedeutet hier selbstverstärkend, nicht gut):

- Schmelzender Permafrost: Der arktische Permafrost enthält riesige Mengen an Methan und CO₂ aus alter organischer Substanz. Wenn die Arktis sich erwärmt, taut dieser Permafrost auf und setzt diese Gase frei, die wiederum mehr Erwärmung verursachen, was mehr Permafrost schmelzen lässt.

- Eis-Albedo-Rückkopplung: Weißes Eis reflektiert Sonnenlicht. Wenn Eis schmilzt, wird dunkles Ozean- oder Landgebiet freigelegt, das mehr Wärme aufnimmt, was wiederum mehr Eis schmelzen lässt.

- Wasserdampf-Rückkopplung: Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf halten, der selbst ein Treibhausgas ist und mehr Wärme einschließt.

Was wir tun können

Ansätze zur Bewältigung des Klimawandels

Es besteht ein starker wissenschaftlicher Konsens darüber, dass der Klimawandel real, menschengemacht und ernst ist. Aber es gibt eine echte, legitime Debatte über die besten Wege, um darauf zu reagieren. Hier sind die Hauptkategorien:

Mitigation: Emissionsreduktion:

- Erneuerbare Energien (Solar, Wind, Wasserkraft, Geothermie)

- Kernenergie (kohlenstofffrei, aber Bedenken hinsichtlich Abfall & Sicherheit)

- Elektrifizierung des Verkehrs

- Verbesserungen der Energieeffizienz

- Reduzierung der Entwaldung

Anpassung: Vorbereitung auf bereits stattfindende Veränderungen:

- Bau von Deichen & Hochwasserschutz

- Entwicklung dürre-resistenter Nutzpflanzen

- Umsiedlung gefährdeter Gemeinden

- Verbesserung von Frühwarnsystemen für extremes Wetter

Kohlenstoffentfernung: CO₂ aus der Atmosphäre zurückholen:

- Aufforstung & Kohlenstoffspeicherung im Boden

- Direct-Air-Capture-Technologie (derzeit teuer und energieintensiv)

- Verstärkte Verwitterung von Mineralen

Politikansätze:

- CO₂-Steuern oder Cap-and-Trade-Systeme

- Internationale Abkommen (Pariser Abkommen)

- Emissionsvorschriften

- Subventionen für saubere Energie

Die Debatte zwischen Individuum und System:

Einige argumentieren, dass persönliche Entscheidungen (weniger Autofahren, weniger Fleisch essen, Abfall reduzieren) am wichtigsten sind. Andere argumentieren, dass systemische Veränderungen: Politik, Infrastruktur, Technologie: das Einzige sind, was in großem Maßstab funktioniert. Die meisten Experten sagen, dass beide benötigt werden.

Was wirst du behalten?

Abschluss

Heute haben wir viel Stoff behandelt:

- Der Treibhauseffekt & warum er wichtig ist

- Mehrere Beweislinien, die zeigen, dass der Klimawandel real ist & beschleunigt

- Wie menschliche Aktivität den Kohlenstoffkreislauf gestört hat

- Folgen & Rückkopplungsschleifen, die die Erwärmung verstärken

- Das Spektrum der vorgeschlagenen & diskutierten Lösungen

Die Klimawissenschaft basiert auf Physik, Chemie, Geologie, Biologie & Daten von jedem Kontinent & Ozean. Ihr Verständnis erfordert genau die Art evidenzbasierter Denkweise, die gute Wissenschaft ausmacht.