Klimawandel, Treibhauseffekt, Erderwärmung - fast jeder hat heutzutage eine Vorstellung davon, was diese Begriffe bedeuten. Was wissenschaftlich dahinter steckt und welche Prinzipien und Phänomene Ursache dieser Konzepte sind, wird oft wenig beleuchtet. Das Klima unserer Erde hat sich über Milliarden Jahre immer wieder drastisch verändert - Hitzeperioden folgten ewigen Eiszeiten. Durch natürliche Einflüsse treten Klimaveränderungen kontinuierlich auf. Doch um welche Einflüsse handelt es sich dabei konkret?

Der Treibhauseffekt - Grundlage des Erdklimas

Basis der Klimageschichte ist der Treibhauseffekt. Dabei handelt es sich um ein einfaches physikalisches Konzept: Durch Kernfusion wird in der Sonne Energie in Form von Licht, mit einer durchschnittlichen Wellenlänge von 500 nm, erzeugt. Licht dieser Wellenlänge wird von der Atmosphäre nicht absorbiert, sie ist dieser gegenüber transparent. Die Strahlung wird allerdings von der Erdoberfläche absorbiert und teilweise in Form von elektromagnetischer Strahlung reflektiert. Dabei vergrößert sich die Wellenlänge auf ca. 10.000 nm. Das entspricht Infrarotstrahlung und liegt weit außerhalb unseres sichtbaren Lichtspektrums. Für diese Rückstrahlung sind aber die Atmosphäre und besonders die darin enthaltenen Gase, wie Kohlenstoffdioxid (CO₂), Lachgas (N₂O), Methan (CH₄) und flourierte Gase (HFWK, FKW, SF₆, NF₃), weniger transparent. Die Erdoberfläche erhält somit atmosphärische Gegenstrahlung. Mit steigendem Gehalt der Gase innerhalb der Atmosphäre kann immer weniger Strahlung entweichen. Somit erwärmt sich die Erde kontinuierlich. Andersherum kühlt sich der Planet bei einer Absenkung des Treibhausgasgehaltes in der Atmosphäre wieder ab. Aufgrund dieses Phänomens nennt man Kohlenstoffdioxid, Lachgas, Methan und die flourierten Gase Treibhausgase. Zur Vereinfachung von Berechnungen gibt man alle Werte in CO₂-Äquivalenten an, da die flourierten Gase beispielsweise ein enorm höheres Treibhausgaspotential haben.

Der Einfluss der Klimazyklen auf unser Erdklima

Jede natürliche Klimaveränderung hat also einen geophysikalischen Ursprung. Gegliedert wird unser Klima in Kalt- und Warmzeiten. Kaltzeiten entstehen in einer gewissen Regelmäßigkeit alle 250 Millionen Jahre. Triebkraft dafür ist eine Kombination dreier Klimazyklen und einem geringen Treibhausgasgehalt in der Atmosphäre. Unter den Klimazyklen versteht man die Abweichung der Erdumlaufbahn von einer perfekten Kreisform (alle 100.000 Jahre), die periodische Änderung des Neigungswinkels der Erdachse (derzeit 23,4° ± 2,3° alle 41.000 Jahre) und der Ausrichtung der Erdachse gegenüber dem Sternenhimmel (alle 26.000 Jahre). Je nachdem in welchem Zyklus wir uns befinden, wird eine Abkühlung oder eine Erwärmung unseres Klimas begünstigt. Wir befinden uns derzeit im quartären Eiszeitalter, allerdings in einer Warmzeit, dem Holozän.

Die Entstehung von Warm- und Kaltzeiten

Ein kaltzeit-begünstigender Klimazyklus kann in Kombination mit einem Abfall des Treibstoffgasgehaltes in einer Eiszeit resultieren. Gründe für einen solchen Abfall können gewaltige kontinentale Veränderungen, wie zum Beispiel die Entstehung von Gebirgen oder Rissen, sein. Entstehende Landmassen binden chemisch große Mengen an Kohlenstoffdioxid oder Methan, was zur Abkühlung des Klimas führt. Bei fortschreitender Vereisung reflektieren die weißen Massen das Sonnenlicht zusätzlich und verstärken den kühlenden Effekt. Hitzeperioden folgen meist aufgrund von heftigen Magma Eruptionen, bei denen wieder große Mengen an Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre freigesetzt werden: Durch die erhöhte Konzentration an Treibhausgasen verringert sich die Transparenz der Atmosphäre und wird undurchlässiger für reflektiertes Sonnenlicht. Das Klima erwärmt sich.

Anthropogene Einflüsse auf den Klimawandel

Mit der Industrialisierung und der immer fortschreitenden Technik ab Mitte des 18. Jahrhunderts, sind die anthropogenen Faktoren für eine Klimaerwärmung enorm gestiegen. Kohlenstoff der in Form von Stein- und Braunkohle oder Erdöl gebunden ist, wird abgebaut, als industrieller Rohstoff verwertet und wird in Form von Kohlenstoffdioxid emittiert. Luftverschmutzung durch Ruß und troposphärisches Ozon erhöhen den Treibhauseffekt zusätzlich. Seit Mitte des letzten Jahrhunderts wurde eine Erwärmung von 1,1 °C gemessen. Unser Handeln der nächsten Jahre wird maßgeblich das Klima der nächsten Jahrhunderte bestimmen. Welche Auswirkungen eine Temperaturerhöhung auf 1,5°C , 2°C oder sogar 3°C hat, erfährst du hier.