Der Treibhauseffekt — Geowissenschaften, 11–13 Jahre
Bestimmte Gase in der Atmosphäre verlangsamen den Verlust von Wärme in den Weltraum. Dieser natürliche Effekt hält die Erde warm genug für flüssiges Wasser; zusätzliche Treibhausgase verstärken ihn.
Wie der Treibhauseffekt funktioniert
Sonnenlicht durchdringt die Atmosphäre und erwärmt Land und Ozeane. Die warme Oberfläche gibt Energie als unsichtbare Infrarotstrahlung nach oben ab; Treibhausgase nehmen einen Teil davon auf und senden Energie in alle Richtungen, auch nach unten, zurück. Dadurch ist die Oberfläche wärmer, als sie es ohne diese Gase wäre.
Warum dieser Effekt wichtig ist
Ohne den natürlichen Treibhauseffekt läge die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde bei etwa −18 °C statt bei ungefähr 15 °C, und flüssiges Wasser wäre viel seltener. Forschende untersuchten ihn, um zu erklären, wie eine Atmosphäre einen Planeten erwärmt und warum Gase verschiedene Strahlungsarten aufnehmen. Beim Verbrennen von Kohle, Erdöl und Erdgas entsteht zusätzlich Kohlendioxid; Landwirtschaft und Abfälle setzen weitere wärmespeichernde Gase frei.
Energie im System verfolgen
Stell dir vor, von der Sonne treffen 100 Energieeinheiten ein. Die Oberfläche nimmt einen Teil auf, erwärmt sich und sendet Infrarotenergie nach oben. Treibhausgase nehmen einen Teil dieser Energie auf und senden sie nach oben und unten zurück; der nach unten gerichtete Teil erwärmt die Oberfläche erneut. Energie verschwindet nicht: Mit der Zeit muss die Erde ungefähr so viel Energie ins All abgeben, wie sie erhält, aber die Oberfläche kann dabei wärmer sein.
Der Denkfehler: Die Atmosphäre ist ein fester Deckel
Es ist nachvollziehbar, sich ein Treibhaus als Glasbox mit einem Dach vorzustellen, das warme Luft festhält. Der Treibhauseffekt der Erde funktioniert anders: Die Atmosphäre ist kein dichter Deckel, und Wärme entweicht weiterhin ins All. Treibhausgase nehmen bestimmte Wellenlängen der Infrarotstrahlung auf und senden sie erneut aus, wodurch Energie langsamer verloren geht; mehr davon verändert das Gleichgewicht, hält Wärme aber nicht für immer fest.
Der Treibhauseffekt bei echten Entscheidungen
Klimaforschende messen Treibhausgase und verwenden die Daten in Modellen, um Veränderungen der Energiebilanz der Erde abzuschätzen. Regierungen und Gemeinden nutzen diese Informationen bei Entscheidungen über Dämmung, Verkehr, Stromquellen sowie den Schutz von Küsten und Landwirtschaft. Der Effekt selbst ist natürlich; wichtig ist, wie zusätzliche Gase die Erwärmung und die daraus entstehenden Risiken verändern.
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