Natürlicher Treibhauseffekt und zusätzliche menschliche Emissionen
Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erdoberfläche warm genug für das Leben. Das Problem beginnt, wenn menschliche Aktivitäten zusätzliche Treibhausgase freisetzen und den Energieverlust ins All weiter verlangsamen.
Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde warm
Beim Treibhauseffekt absorbieren bestimmte Gase einen Teil der Infrarotstrahlung von der Erdoberfläche und geben sie erneut ab. Dadurch verliert die Erde langsamer Energie an den Weltraum. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre die Durchschnittstemperatur der Erde deutlich niedriger. Steigt die Konzentration der Treibhausgase, erwärmt das entstehende Energieungleichgewicht das Klimasystem.
Zu den Treibhausgasen gehören Kohlendioxid, Methan, Distickstoffmonoxid und fluorierte Gase. Der Name bedeutet nicht, dass die Atmosphäre genau wie ein gläsernes Gewächshaus funktioniert. Ein Gewächshaus erwärmt sich vor allem, weil es den Luftaustausch begrenzt. Treibhausgase wirken dagegen auf die ausgehende Infrarotstrahlung.
Menschliche Aktivitäten, vor allem Treibhausgasemissionen, haben die globale Erwärmung eindeutig verursacht.
- Energiefluss
- Sonnenlicht erwärmt die Oberfläche. Die Erde sendet Infrarotstrahlung aus, von der Treibhausgase einen Teil absorbieren und erneut abgeben.
- Bedeutung für das Klima
- Mit zunehmender Treibhausgaskonzentration entweicht Energie weniger ungehindert ins All, bis sich das Klimasystem auf ein neues Gleichgewicht erwärmt.
Hauptquellen der Treibhausgase
Vom Menschen verursachte Kohlendioxidemissionen entstehen vor allem bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe und biologischer Materialien. Methan steht unter anderem mit Energiegewinnung, Landwirtschaft und der Zersetzung organischer Abfälle in Verbindung. Distickstoffmonoxid kann aus Landwirtschaft, Industrie, Verbrennung und Abwasserbehandlung stammen.
| Menschliche Aktivität | Änderung bei Gas oder Kohlenstoff | Bezug zum Klima |
|---|---|---|
| Fossile Brennstoffe verbrennen | Kohlendioxid nimmt zu | Lange gespeicherter Kohlenstoff gelangt in kurzer Zeit in die Atmosphäre |
| Organische Abfälle schlecht bewirtschaften | Methan kann entstehen | Methan verlangsamt die Abgabe von Infrarotenergie an den Weltraum |
| Wälder verlieren | Die Kohlenstoffaufnahme sinkt | Weniger lebende Biomasse kann Kohlenstoff speichern |
| Kunststoffe produzieren und entsorgen | Energieverbrauch und Abfall nehmen zu | Fossile Rohstoffe, Produktionsenergie und Entsorgung verursachen Emissionen im Lebenszyklus |
Bestimme für jede Klimaursache die Kohlenstoffquelle, die menschliche Aktivität, das zunehmende Gas oder die abnehmende Kohlenstoffsenke und die daraus folgende Veränderung der Energiebilanz der Erde.
Durch Verbrennung gelangt Kohlenstoff in die Atmosphäre
Viele menschliche Aktivitäten bringen lange gespeicherten Kohlenstoff in kurzer Zeit in die Atmosphäre. Dadurch verschiebt sich das Gleichgewicht, weil Kohlenstoff freigesetzt wird, der zuvor gebunden war.
Lange gespeicherter Kohlenstoff gelangt in die Luft
Fossile Brennstoffe entstehen aus Kohlenstoff, der über Millionen von Jahren unter der Erdoberfläche gespeichert wurde. Werden Kohle, Erdöl oder Erdgas verbrannt, reagiert dieser Kohlenstoff mit Sauerstoff zu Kohlendioxid.
Kohlendioxid ist eines von mehreren Treibhausgasen. Seine Emissionsmenge ist groß, weil viele menschliche Aktivitäten Energie aus fossilen Brennstoffen nutzen. Verkehr, Fabriken, Kraftwerke und industrielle Prozesse geben Kohlendioxid an die Atmosphäre ab.
Fahrzeugkatalysatoren behandeln bestimmte Schadstoffe
Fahrzeugkatalysatoren können bestimmte Luftschadstoffe verringern. Bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Kraftstoffe entsteht weiterhin Kohlendioxid. Dessen Menge lässt sich durch einen geringeren Kraftstoffverbrauch oder durch Energiequellen mit weniger Kohlenstoffemissionen senken.
Landnutzung sowie Abfall und Kunststoff verändern den Kohlenstofffluss
Schornsteine, Auspuffrohre, Landnutzung, Abfallbehandlung und Kunststoffproduktion verändern den Kohlenstofffluss. Sie setzen entweder Treibhausgase frei oder schwächen Systeme, die normalerweise Kohlenstoff speichern. Weil beide Wirkungen den Kohlenstoffkreislauf betreffen, verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen Atmosphäre und Land zugleich.
Wälder speichern Kohlenstoff und schützen den Lebensraum
Wälder nehmen durch Fotosynthese Kohlenstoff auf und speichern ihn in ihrer Biomasse. Werden sie gerodet oder verbrannt, sinkt die Kohlenstoffaufnahme und gespeicherter Kohlenstoff kann in die Atmosphäre zurückkehren. Eine artenarme Monokultur ersetzt die vielfältigen Ökosystemfunktionen eines Waldes nicht ohne Weiteres.
Organische Abfälle können Methan produzieren
Beim Abbau organischer Abfälle können Kohlendioxid oder Methan entstehen. Methan ist ein starkes Treibhausgas. Sammeln sich Abfälle ohne geeignete Behandlung an, lassen sich die dabei entstehenden Gase schwerer kontrollieren.
Die verfügbare Sauerstoffmenge beeinflusst, welches Gas entsteht. Unter Sauerstoffmangel können Mikroorganismen beim Abbau organischer Stoffe Methan bilden. Bei ausreichendem Sauerstoff entsteht überwiegend Kohlendioxid.
Emissionen im Lebenszyklus von Kunststoff
Kunststoff ist über seinen gesamten Lebenszyklus mit Emissionen verbunden, von fossilen Rohstoffen und energieintensiver Herstellung bis zur Abfallbehandlung, besonders zur Verbrennung. Mikroplastik ist ein ernstes Verschmutzungsproblem. Der wichtigste Klimapfad entsteht jedoch durch Emissionen bei Produktion und Entsorgung.
Von menschlichen Aktivitäten zur Erwärmung
Bei der Verbrennung von Benzin entsteht vor allem Kohlendioxid, weil der Kohlenstoff im Kraftstoff mit Sauerstoff reagiert. Bestimme für jede Ursache die menschliche Aktivität, die Veränderung bei Gasen oder Kohlenstoffsenken und schließlich die zusätzliche Wärmerückhaltung.
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht vor allem Kohlendioxid. Organische Abfälle können bei der Zersetzung unter Sauerstoffmangel Methan freisetzen. Waldschäden setzen gespeicherten Kohlenstoff frei und verringern die spätere Kohlenstoffaufnahme.