Treibhauseffekt: Definition, Ursachen, Auswege

Was ist der Treibhauseffekt?

Die Erde wird durch Sonnenstrahlung aufgewärmt und die Treibhausgase wirken dabei wie ein natürlicher Wärmestau in der unteren Atmosphäre. Sie verhindern, dass die Energie vollständig in den Weltraum zurückstrahlt. Gäbe es die natürlichen Treibhausgase nicht, dann läge die Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche bei etwa -18 Grad Celsius. Neben dem natürlichen Treibhauseffekt hat sich seit dem letzten Jahrhundert und seit der Industrialisierung zunehmend ein anthropogener, also durch den Menschen verursachter, Treibhauseffekt entwickelt. Er verstärkt die Wirkung des natürlichen Treibhauseffekts und wird von Forschern als einer der Hauptgründe für den Klimawandel auf der Erde gesehen.

Wann wurde das Phänomen entdeckt?

Erste Grundsätze zur Funktionsweise des Treibhauseffekts entdeckte 1824 der französische Physiker und Mathematiker Joseph Fourier. Er erkannte, dass die Atmosphäre der Erde aufgrund ihrer Zusammensetzung eine isolierende Wirkung haben muss und verhindert, dass die einfallende Wärmestrahlung durch die Sonne in den Weltraum reflektiert wird. Diesen Gedanken nahm der britische Forscher John Tyndall auf und konnte durch Messungen 1862 ermitteln, welche Gase für den Treibhauseffekt verantwortlich sind. Den ersten Nachweis für den anthropogenen Treibhauseffekt durch einen merklichen Anstieg des Kohlendioxid-Gehalts in der Atmosphäre erbrachte der Klimaforscher Charles D. Keeling 1958. Der Forscher setzte sich dafür ein, ein weltweites Netzwerk von Messstationen einzurichten, um die Entwicklung des Treibhauseffekts zu beobachten. Darüber hinaus sammeln auch Satelliten Daten über den Strahlungshaushalt, Wolkenbildung und Konzentrationsveränderungen der Treibhausgase in der Atmosphäre.

Was sind Treibhausgase?

Das wichtigste Treibhausgas ist Wasserdampf. Er macht etwa zwei Drittel des natürlichen Treibhauseffekts aus. Weitere Treibhausgase, die auch als Spurengase bezeichnet werden, sind:

• Kohlendioxid (macht etwa neun bis 26 Prozent des Treibhauseffekts aus)
• Methan (ist für vier bis neun Prozent verantwortlich)
• Troposphärisches Ozon (trägt mit drei bis sieben Prozent zum Treibhauseffekt bei)
• Distickstoffmonoxid, umgangssprachlich als Lachgas bezeichnet. Es kommt in der Atmosphäre zwar in verschwindend geringer Konzentration vor, ist aber aufgrund seiner starken Treibhauswirkung für etwa sechs Prozent des vom Menschen verursachten Treibhauseffekts verantwortlich.

Wie wirken sich Treibhausgase auf die Erdoberfläche und die Atmosphäre aus?

Die Moleküle der Treibhausgase absorbieren Strahlung in ganz bestimmten Wellenlängenbereichen. Die kurzwelligen Sonnenstrahlen können zum Grossteil ungehindert passieren. Die langwellige Wärmestrahlung hingegen, die von der Erdoberfläche ausgeht und im Infrarotbereich liegt, absorbieren sie teilweise und erwärmen so die Luft. Die verschiedenen Treibhausgase decken dabei unterschiedliche Wellenlängen ab, die sich in einigen Bereichen überlappen können. Durch die Veränderung der Zusammensetzung der Treibhausgase schliessen sich immer mehr Lücken im abgedeckten Wellensprektrum. Die von der Erdoberfläche reflektierte Wärme kann so immer weniger entweichen, die Atmosphäre erwärmt sich und die Temperaturen auf der Erde steigen.

Welche Faktoren verstärken den Treibhauseffekt auf der Erde?

Die Industrialisierung und der Umgang des Menschen mit seiner Umwelt verstärken den Treibhauseffekt. Zu den grössten Problemen gehören:

• Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdöl oder Erdgas, bei der Kohlendioxid und Stickoxide freigesetzt werden.
• Durch das Abholzen von Wäldern gibt es immer weniger Pflanzen, die Kohlendioxid aus der Luft aufnehmen und so zur Regulierung des Klimas beitragen. Durch die Rodung von Bäumen geht dabei nicht nur eine wichtige Filterfunktion verloren, sondern der in ihnen gespeicherte Kohlenstoff wird erneut freigesetzt.
• Vermehrte Viehzucht und Haltung erhöht die Methankonzentration. Besonders Kühe und Schafe erzeugen als Wiederkäuer viele Verdauungsgase.
• Die Landwirtschaft trägt zusätzlich durch den Einsatz von stickstoffhaltigem Dünger zur Verstärkung des Treibhauseffekts bei.
• Fluorierte Gase, auch als F-Gase oder FCKW bezeichnet, waren äusserst wirksam für den Treibhauseffekt. Tatsächlich schätzen Forscher deren Einfluss im Vergleich zu Kohlenstoffdioxid bis zu 23000-mal stärker ein. Aus diesem Grund entwickelte die EU gemeinsame Richtlinien und Gesetze, um die Nutzung dieser Treibhausgase massiv einzuschränken.

Wie hängen Treibhauseffekt und Klimawandel zusammen?

Seit seinem Bestehen machte der Planet Erde immer wieder Klimaveränderungen durch. Bei diesen natürlichen Prozessen gab es Erwärmungsphasen, die auf Konzentrationsveränderungen der Atmosphärengase zurückgingen. Forscher haben in Studien ermittelt, dass die derzeitige Freisetzung von Kohlendioxid im Vergleich zu anderen Erwärmungsphasen, die die Erde in den vergangen 66 Millionen Jahren erlebt hat, deutlich schneller verläuft. In engem Zusammenhang damit stehen auch die durchschnittlichen Temperaturveränderungen auf der Erde. Als anschauliches Beispiel hat sich die Erde seit der letzten Eiszeit bis zur heutigen Warmzeit alle 1000 Jahre um ein Grad erhöht. Klimaforscher haben im Vergleich dazu berechnet, dass durch die gesteigerte Konzentration von Treibhausgasen in der Luft die Durchschnittstemperatur weltweit bereits in den vergangen 100 Jahren um etwa 0,85 Grad Celsius erhöht hat.

Welche Zweifel und Kritik bestehen rund um das Thema?

Die Forschung zum Thema Klimawandel und Treibhauseffekt basieren zum Grossteil auf einer Vielzahl von Messwerten und komplexen Berechnungen. Für den Laien sind solche Daten häufig sehr abstrakt. Viele Menschen erkennen zwar die globale Erwärmung an, sind sich aber der Folgen nicht bewusst, da Temperaturunterschiede von ein paar Grad au den ersten Blick nicht dramatisch wirken. Doch für Mikroorganismen und Ökosysteme mit engen Toleranzbereichen kann bereits eine leichte Erwärmung tödlich sein und das komplexe Gefüge zerstören. So kann ein Dominoeffekt entstehen, dessen Folgen für den gesamten Planeten fatal sein könnten.