1. Natürlicher Treibhauseffekt

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1 Der Treibhauseffekt - Globale Bedrohung Der Klimawandel ist eine Tatsache. Das Eis der Pole schmilzt. Der Meeresspiegel steigt. Gletscher und Seen verschwinden. Ob der Temperaturanstieg vor allem menschengemacht oder überwiegend natürlichen Ursprungs ist, ist unter Forschern noch umstritten. Als sicher gilt, dass der vom Menschen verursachte Treibhauseffekt zumindest ein Mitverursacher des Wandels ist. 1. Natürlicher Treibhauseffekt Auch ohne den Einfluss des Menschen unterliegt das Klima der Erde einem natürlichen Treibhauseffekt. Ohne dieses Wärmeschutzschild läge die Durchschnittstemperatur mehr als 30 Grad tiefer: bei frostigen minus 18 Grad. Kohlendioxid Kohlendioxid (CO2) verursacht etwa ein Fünftel des natürlichen Treibhauseffekts. Das Gas wird vor allem bei Vulkanausbrüchen freigesetzt. Auch im Stoffwechsel von Tieren und Menschen entsteht CO2. Die ausgeatmete Luft eines Menschen besteht zu etwa fünf Prozent aus Kohlendioxid. Pflanzen dagegen nehmen CO2 auf und wandeln das Gas mit Hilfe des Sonnenlichtes in Kohlenhydrate um

2 In der pflanzlichen Biomasse sind riesige Mengen Kohlendioxid gebunden. Auch die Ozeane sind gigantische Kohlendioxid-Speicher. Im Wasser der Weltmeere ist etwa fünfzigmal mehr CO2 gelöst als in der Atmosphäre vorhanden ist. Distickstoffoxid N2O (Lachgas) entsteht durch mikrobielle Prozesse in den Böden der tropischen und gemäßigten Zone sowie in den Ozeanen. Das Gas ist sehr stabil, es wird nur durch Photolyse (Zersetzung durch Licht) oder durch die Reaktion mit atomaren Sauerstoff abgebaut. Ozon Ozon (O3) ist eine besondere Form des Sauerstoffs, bei der das Molekül aus drei statt den normalerweise zwei Atomen besteht. Das Ozon entstammt zwei Hauptquellen: In der oberen Atmosphäre entsteht Ozon aus der Spaltung von Sauerstoffatomen durch UV-Licht. In der unteren Atmosphäre ist die Ozonbildung aus O2 mangels energiereicher Strahlung nicht mehr möglich. Das Gas entsteht dort aus Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen. Ozon absorbiert vom Erdboden ausgehende Wärmestrahlung. Die Wirkung ist dabei umso geringer, je weiter die Gasmoleküle vom Erdboden entfernt sind. Zum Treibhauseffekt trägt deshalb vor allem das bodennahe Ozon bei. Methan Das Gas entsteht durch mikrobielle Prozesse beim Abbau von organischem Material ohne Sauerstoff- Zufuhr. Die wichtigsten natürlichen Methanquellen sind Feuchtgebiete, Seen und Ozeane. Auch in den Mägen einiger Tiere wie Termiten und Wiederkäuern leben methanbildende Bakterien. In der Atmosphäre wird Methan chemisch abgebaut. Wichtigste Senke ist die chemische Reaktion

3 mit dem Hydroxyl-Radikal OH, das hauptsächlich durch die Wirkung von UV-Strahlung auf das bodennahe Ozon entsteht. Wasserdampf Zwei Drittel des natürlichen Treibhauseffekts werden von Wasserdampf (H2O) verursacht. Je mehr sich die Erde erwärmt, desto mehr Wasser verdampft und erhöht in den oberen Luftschichten wiederum den Treibhauseffekt. Die Gase wirken in der Atmosphäre wie die Glasscheibe eines Gewächshauses: Sie lassen die kurzwelligen Sonnenstrahlen weitgehend ungehindert ins Innere. Die vom Boden und den Pflanzen wieder abgegebenen, langwelligeren Wärmestrahlen werden von den Gasmolekülen dagegen zum Teil reflektiert und heizen so die Atmosphäre auf. Rund zwei Drittel des natürlichen Treibhauseffekts werden vom Wasserdampf in der Atmosphäre verursacht. In geringerem Maße tragen auch Kohlendioxid, Stickstoffdioxid (Lachgas), Ozon und Methan zu für uns angenehmen Temperaturen bei

4 2. Anthropogener Treibhauseffekt Seit Beginn der Industrialisierung vor etwa 150 Jahren verstärkt der Mensch den natürlichen Treibhauseffekt durch die Verbrennung fossiler Energieträger und die Abholzung von Wäldern. Größter "Sündenbock" ist das Kohlendioxid. Insgesamt kennen Forscher etwa 40 Gase, die zur Erwärmung beitragen. Kohlendioxid CO2 entsteht seit Jahrhunderten bei der Brandrodung von Wäldern. Eine weitere Hauptquelle ist die Verbrennung von Kohle und Erdöl beziehungsweise Erdölprodukten und Erdgas. Kohlendioxid entweicht im Kraftverkehr, aus den Heizungen privater Haushalte und bei all den Industrien, die mit Kohle, Öl oder Gas betrieben werden. Methan Vom Menschen beeinflusste Quellen sind beispielsweise die überfluteten Felder beim Reisanbau, die intensive Rinderhaltung und organische Abfälle auf Deponien. Bakterien zersetzen unter Luftabschluss organisches Material. Dabei entsteht CH4. Eine einzige Kuh kann täglich bis zu 300 Liter des Treibhausgases ausstoßen. Außerdem wird das Gas bei der Förderung von fossilen Brennstoffen und beim Transport von Erdgas freigesetzt

5 Fluor-Chlor Kohlenwasserstoffe FCKW sind niedermolekulare organische Verbindungen. Sie wurden jahrzehntelang als Kältemittel, als Treibgas für Spraydosen, als Treibmittel für Schaumstoffe sowie als Reinigungs-, Feuerlösch- und Lösungsmittel eingesetzt. Seit einigen Jahren ist die Nutzung stark eingeschränkt, da FCKW zur Zerstörung der Ozonschicht beitragen. Ihre hohe chemische Stabilität macht diese Gase in der Atmosphäre nur schwer abbaubar. Die mittlere Verweildauer kann je nach Produkt bis zu 200 Jahre betragen. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts ist die globale Lufttemperatur um etwa 0,8 Grad angestiegen. Berechnungen des Kieler Klimaforschers Mojib Latif zufolge wurden bis zu 80 Prozent der Erwärmung der vergangenen 100 Jahre vom Menschen verursacht. Andere Forscher gehen allerdings von einem geringeren menschlichen Einfluss aus. Sie nehmen an, dass auch die Sonne und andere natürliche Faktoren die Erwärmung beeinflussten. Der Mensch hat die Konzentration mehrerer Treibhausgase in der Erdatmosphäre seit der vorindustriellen Zeit wesentlich erhöht. Der Kohlendioxidgehalt in der Luft stieg nach Berechnungen des zwischenstaatlichen Klimarates IPCC (International Panel On Climate Change) zwischen 1750 und 2005 von PPM (Teile pro Million) auf 380 PPM. Das ist eine Erhöhung um 35 Prozent - nie in den vergangenen Jahren war die CO2-Konzentration in der Atmosphäre höher. Dabei wird etwa die Hälfte des zusätzlich verursachten Treibhauseffekts von Kohlendioxid verursacht. Methan und Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe tragen ebenfalls erheblich zum Treibhauseffekt bei

6 3. Motoren des Treibhauseffekts 4. Klima im Wandel Plötzliche Klimaumschwünge hat es im Lauf der Erdgeschichte immer wieder gegeben. Forscher fanden in den vergangenen 2000 Jahren aber keinen einzigen Zeitraum, in dem die Temperaturen ähnlich hoch waren wie seit Die Grafik zeigt die Abweichung der Oberflächentemperatur der Erde vom Mittelwert der Jahre 1961 bis 1990 bis Herbst Die gelbe Kurve gibt den Fünf- Jahres-Mittelwert wieder: Insgesamt ist ein deutlicher Anstieg in den letzten Jahrzehnten zu erkennen

7 5. Modell für weltweiten Temperaturanstieg Für das gerade angebrochene Jahrhundert geht der zwischenstaatliche Klimarat IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) von drastischen Veränderungen aus: Zwischen 1,8 bis 4,0 Grad Celsius werden sich demnach die globalen Durchschnittstemperaturen bis 2099 erhöhen. Die tatsächlich eintretende Erhöhung ist abhängig von verschiedenen Faktoren wie der Entwicklung des Bevölkerungswachstums oder der Nachhaltigkeit im Umgang mit Energieträgern: Je mehr Menschen auf der Welt leben und je mehr fossile Brennstoffe wie Kohle und Öl verfeuert werden, desto wärmer wird das Klima. Im ungünstigsten Fall erwärmt sich das Klima bis zum Ende des Jahrhunderts bis zu 6.4 Grad. Die Animation zeigt ein Szenario mit eher pessimistischen Vorgaben zu Kohlendioxid-Ausstoß, Bevölkerungswachstum, technologischen Veränderungen und Ressourcen-Verbrauch. Gezeigt ist der Anstieg der Durchschnittstemperatur bis 2099 bezogen auf die Mittelwerte der Jahre Die stärkste Temperaturzunahme würde über den Polen und den Kontinenten auftreten. Über den puffernd wirkenden Ozeanen wäre der Effekt hingegen geringer

8 6. Auswirkungen des Temperaturanstiegs Ein weltweiter Temperaturanstieg könnte folgende naturrelevante und humane Auswirkungen haben: Pole und Gletscher schmelzen, Anzahl und Ausmaß der Naturkatastrophen erhöhen sich, Schwächung des Golfstroms, erhöhte Gefahr von Krankheiten, Meeresspiegel steigt und Regen und Trockenheit verschieben sich

9 7. Das Kyoto-Protokoll Die Industriestaaten verpflichteten sich 1997 mit dem Kyoto-Protokoll zur Reduzierung von sechs Treibhausgasen (CO2, CH4, N2O, FCKW-Ersatzstoffe HFC (Teilhalogenierte Fluor-Chlor- Kohlenwasserstoffe), PFC (Perlfluorierte Fluor-Chlor- Kohlenwasserstoffe) und SF6 (Schwefelhexafluorid). Der Ausstoß soll bis 2012 um 5,2 Prozent unter die Menge von 1990 gesenkt werden. Das Protokoll wurde allerdings erst im November 2004 mit dem formellen Beitritt Russlands verbindlich. Bis heute haben 169 Staaten, die für rund zwei Drittel des Kohlendioxidausstoßes verantwortlich sind, das Protokoll ratifiziert. Kroatien hat angekündigt, das Protokoll ratifizieren zu wollen. Kasachstan hat das Abkommen unterzeichnet, eine Ratifizierung ist jedoch offen. 8. Top-Ten der Verursacher Weltweit größter Kohlendioxidproduzent sind die USA. Das Land lehnt das Protokoll mit der Begründung ab, es schade der eigenen Wirtschaft. Deutschland hat den Ausstoß von Kohlendioxid seit 1990 um 16 Prozent vermindert. Die im Kyoto- Protokoll genannten sechs Treibhausgase sind seit 1990 sogar um 19 Prozent gesenkt worden, wobei Deutschland bis 2012 eine Reduktion um 21 Prozent zugesagt hat. Anders sieht es europaweit aus: Das "Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung" sagt voraus, dass Europa die Kyotoziele verfehlen wird. Die Kohlendioxid-Emissionen haben in Spanien (+62 %), Irland (+45 %), Österreich und Griechenland (je +30 %), Niederlande (+16 %) und Italien (+13 %) deutlich zugenommen. Der Trend für die EU wiederholt sich auch weltweit: Global stieg der Kohlendioxidausstoß seit 1990 um 27 % an