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Natürlicher Treibhauseffekt

Skripte
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Die wenigsten von uns können einfach so in der Erdgeschichte zurückblicken, da es sich um einen sehr langen Zeitraum handelt. Befasst man sich allerdings genauer mit der Erdgeschichte, so ist festzustellen, dass es bereits sehr viele klimatische Veränderungen gab. Es kam zu Wechseln zwischen Kalt- und Warmzeiten, welche das Leben stark verändert haben - diese Veränderungen hatten eine natürliche Ursache. Allerdings wird heutzutage immer mehr davon gesprochen, dass der Mensch einen großen Einfluss darauf hat, dass es zu einem Klimawandel kommt. Im folgenden Skript allerdings bleiben wir bei den natürlichen Ursachen - wir erklären dir zunächst, was genau der natürliche Treibhauseffekt und der Milankovitch- Zyklus ist. Danach verdeutlichen wir dir die Ausmaße des natürlichen Treibhauseffekts anhand des Klimas im Mittelalter.

Der natürliche Treibhauseffekt

Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre auf der Erde kein Leben möglich. Die Sonnenstrahlen gelangen durch die Atmosphäre auf die Erdoberfläche und werden dort in Wärmestrahlung umgewandelt. Von dort gelangt die Wärme wieder in die Atmosphäre und würde, ohne die Treibhausgase, wieder in den Weltraum verloren gehen. Auf der Erde würde die Temperatur bei - 18 Grad Celsius liegen, dementsprechend wäre das Leben auf der Erde nahezu unmöglich.
Du kannst dir das Leben auf der Erde so vorstellen, dass wir in einem Treibhaus leben - über uns ein großes Glasdach. Die Strahlen werden dadurch gehindert, vollständig in den Weltraum zu entweichen. Das Glashaus, also die Treibhausgase, sorgen dafür, dass ein Teil der Wärme reflektiert und auf die Erde zurückgeworfen wird.
Abb. 1: Der natürliche Treibhauseffekt
Abb. 1: Der natürliche Treibhauseffekt
In der untersten Schicht der Atmosphäre, der Troposphäre, befindet sich die Luft, die wir zum Atmen benötigen. Wir haben bereits gelernt, dass die Luft zu 78% aus Stickstoff und zu 21% aus Sauerstoff besteht. Der Rest sind Wasserdampf und Spurengase. Dabei handelt es sich um die sogenannten Treibhausgase. Ein besonderes Treibhausgas ist das Kohlendioxid, was durch Atmung, Vegetation und Verbrennung in der Industrie und Natur in die Atmosphäre freigesetzt wird. Es sorgt dafür, dass die Luft zurückgehalten wird und nicht in den Weltraum entweicht. Somit sind Treibhausgase dafür zuständig, dass die Wärmestrahlung absorbiert und auf die Erdoberfläche zurückgestrahlt wird.
Merke
Häufig wird davon gesprochen, dass Kohlendioxid den Treibhauseffekt vorantreibt. Doch auf den natürlichen Treibhauseffekt bezogen, machen 60% der Treibhausgase Wasserdampf aus! Nur mit etwa 25% trägt CO2 zu dem natürlichen Treibhauseffekt bei!

Der Milankovitch- Zyklus

Befasst du dich mit der Erdgeschichte, so stellst du Veränderungen des Klimas fest. Phasen mit niedrigeren und höheren Temperaturen wechselten sich ab. Grund hierfür sind natürliche, kleine Veränderungen des Strahlungshaushaltes. Die Energie der Sonne ist dementsprechend nicht immer konstant. Diese Schwankungen variieren in einem regelmäßigen Zyklus, dem Milankovitch- Zyklus.
Bennant wurde der Zyklus nach dem serbischen Astrophysiker, Milutin Milankovitch. Er erkannte, dass die Ursache für die Schwankungen der Temperatur in der Umlaufbahn der Erde um die Sonne liegt. Die Umlaufbahn schwankt zwischen einer nahezu kreisförmigen und einer stark ausgeprägten elliptischen Bahn (Exzentrizität). Der Wechsel der Umlaufbahn dauert etwa 100.000 Jahre an. Des Weiteren hat auch die Neigung der Erdachse um 23,5° (Ekliptik) einen Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde. Es wird davon ausgegangen, dass der Milankovitch- Zyklus der Auslöser für die Entstehung der vergangenen Eiszeiten ist.

Eine Klima- Zeitreise

Beginnen wir vor 4 Milliarden Jahren, zu dieser Zeit bildete sich eine Atmosphäre aus den Ausgasungen der Erde. Die damalige Atmosphäre bestand aus Kohlendioxid, Methan und Ammoniak. Es wird davon ausgegangen, dass aufgrund der genannten Gase ein Klima mit Temperaturen von über 50 Grad Celsius herrschte.
Daraufhin entwickelte sich vor 3,8 Milliarden Jahren das erste Leben in Form von Blaualgen. Später wuchsen Landpflanzen und tropische Wälder, was dazu führte, dass die Pflanzen Fotosynthese betrieben - der CO2- Gehalt reduzierte sich, somit kam es zu einer Reduzierung der Treibhausgase. Dies führte zur Abnahme der Temperatur, teilweise bildete sich auch Eis. Aktive Vulkane allerdings setzten jedoch immer wieder CO2 frei, die Temperatur stieg deshalb immer wieder an.
Die Zeit bis vor etwa 65 Millionen Jahren ist gekennzeichnet durch zwei warme und drei kalte Phasen. Augrund der Bewegung der Landmassen und der Plattentektonik kam es auch zu Veränderungen der Meeres- und Luftströmungen, somit wechselten die Temperaturen häufig, was zu einer Änderung des weltweiten Klimas kam.
Merke
Der Milankovitch- Zyklus ist ein regelmäßiger Zyklus, welcher kleine Veränderungen des Stahlungshaushalts der Erde aufzeigt. Dadurch kommt es zu den natürlichen Klimaschwankungen.
Merke
Der Milankovitch- Zyklus ist ein regelmäßiger Zyklus, welcher kleine Veränderungen des Stahlungshaushalts der Erde aufzeigt. Dadurch kommt es zu den natürlichen Klimaschwankungen.
Blicken wir aktuell zwei Millionen Jahre zurück, so hat die Erde ihre heutige Gestalt und die Lage der Kontinente in etwa angenommen. Die Meeresströmungen entstanden ebenfalls in ihrer aktuellen Dimension. Es wird davon ausgegangen, dass die Meeresstörmungen sich verlagern und somit für die Schwankungen verantwortlich sind. In der letzten Eiszeit stiegen die Temperaturen dadurch um bis zu 12 Grad Celsius an.
Momentan befinden wir uns wieder in einer Warmzeit, mit Wechseln von kühleren und wärmeren Phasen.

Das Klima im Mittelalter

Zur besseren Erklärung von natürlichen Veränderungen schauen wir uns einmal das Klima im Mittelalter an. Vergleichst du das heutige Klima mit dem Klima im Mittelalter so stellst du fest, dass die durchschnittliche Temperatur damals höher war. Allgemein unterlag die Epoche einem extremen Wandel. Im Frühmittelalter war das Klima deutlich kälter als im Hochmittelalter.
In Abbildung 2 kannst du sehen, dass zwischen 400 und 600 n. Chr. ein nasses und kühles Klima herrschte. In diesem Zeitraum kam es dann ebenfalls dazu, dass nochmals Gletscher entstanden sind. Daraufhin folgte ein gemäßigtes Klima. Allerdings veränderte sich das Klima zwischen 750 und 850 n. Chr. erneut - es wurde wieder kühl, Gletscher traten erneut hervor. Ab etwa 900 n. Chr. wurde es immer trockener und wärmer. Ab dem Beginn der kleinen Eiszeit (um 1400) wurde es erst wieder kälter - die Warmzeit dauerte somit noch etwa 500 Jahre an.
Abb. 2: Der Temperaturverlauf im Mittelalter
Abb. 2: Der Temperaturverlauf im Mittelalter
All die Klimaveränderungen während dem Mittelalter wurden von der Natur geschaffen. Der Mensch hatte keinen Einfluss und musste sich immer wieder an die unterschiedlichen Gegebenheiten anpassen. Die genauen Ursachen für die mittelalterlichen Klimaverhältnisse sind noch heute recht unklar. Es wird davon ausgegangen, dass die Sonneneinstrahlung durch interne Mechanismen verstärkt wurde und es somit zu Veränderungen kam. Daraus schließen wir die Temperaturzunahme und die damit einhergehenden Veränderungen des Klimas während der Zeit des Mittelalters.
Forscher gehen davon aus, dass es in den kommenden Jahrzehnten erneut zu minimalen Änderungen kommen könnte, welche durch eine höhere Konzentration von Treibhausgasen zu natürlichen Klimaschwankungen führen könnten.
Bildnachweise [nach oben]
[1]
© 2016, SchulLV.
[2]
© 2016, SchulLV.
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