Klimaveränderung

03 / Klimawandel
Klimaveränderung
Lehrerinformation
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Arbeitsauftrag
Die SuS erfahren die verschiedenen Ursachen für Klimaveränderungen und lernen, dass es
natürliche und menschliche Einflussfaktoren für die Klimaveränderung gibt. Sie lesen die
Texte zu den verschiedenen Ursachen, diskutieren und erarbeiten Vorträge.
Ziel
Die SuS kennen die Ursachen für die Klimaveränderung.
Material
Informationstexte
Sozialform
Plenum/GA
Zeit
45’
Zusätzliche
Informationen:
 Aus aktuellem Anlass kann in dieser Lektion näher auf das Thema „Klima und
Vulkanausbrüche“ eingegangen werden. Links und zahlreiche Informationen finden
Sie hier:
- www.vulkanhaus-strohn.de (Website eines Vulkanmuseums)
- Tambora – der Vulkan, der den Winter brachte. Interessante Dokumentation über
den Ausbruch des Tambora 1815 und die klimatischen Folgen, Download hier:
http://dokujunkies.org
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Aufgabe:
Lest die Texte und lernt so, was zu Klimaveränderungen führen kann. Anschliessend
bildet ihr Gruppen; jede Gruppe wählt einen Einflussfaktor und versucht, im Internet
weitere Informationen dazu zu finden. Erarbeitet anschliessend einen Vortrag, welchen
ihr der Klasse präsentieren könnt. Versucht auch, die Folgen der verschiedenen Faktoren
zu recherchieren.
Die Klimaveränderung
Der Begriff Klimaveränderung bezeichnet eine Veränderung des Klimas auf der Erde über einen längeren Zeitraum.
Seit der Entstehung der Erde verändert sich das Klima ständig. Eine Klimaveränderung kann beispielsweise eine
tendenzielle Abkühlung oder Erwärmung der Oberflächentemperatur über Jahrtausende bezeichnen.
Klimaänderungen im Lauf der Klimageschichte
Auch Eiszeiten oder die globale Erwärmung sind Klimaveränderungen; erstere werden auf natürliche, letztere auf
menschliche Einflüsse zurückgeführt.
Temperaturänderungen der letzten 2000 Jahre
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Ursachen für natürliche Klimaveränderungen
Klimaveränderungen können verschiedene Ursachen haben. Zahlreiche zyklische und nichtzyklische Prozesse und
Ereignisse wirken auf das Erdklima ein und verstärken oder neutralisieren sich gegenseitig. Einige von diesen
Einflussgrössen sind mittlerweile wissenschaftlich genau verstanden und allgemein akzeptiert, andere sind als
grundsätzlicher Wirkungszusammenhang plausibel, aber noch nicht quantifiziert, wieder andere sind aufgrund von
guten Korrelationen der vermuteten Einflussgrössen mit bestimmten Klimadaten naheliegend, werden aber vom
notwendigen Wirkungszusammenhang noch nicht genau verstanden. Nachfolgend eine unvollständige Liste:
Die Erdbahn um die Sonne und die Neigung der Erdachse
Sowohl die Erdbahn um die Sonne als auch die Neigung der Erdachse und damit die Einstrahlwinkel der
Sonnenstrahlen in verschiedenen Breiten der Erde unterliegen längerfristigen Zyklen, die zuerst von dem serbischen
Astrophysiker und Mathematiker Milutin Milanković untersucht und berechnet wurden und daher heute als
Milanković-Zyklen bezeichnet werden. Die durch die Milanković-Zyklen verursachten Schwankungen der
Energieeinstrahlung in die Atmosphäre sind zum Teil sehr gross und werden heute unter anderem für den
Eiszeitenzyklus verantwortlich gemacht.
Die Sonne
Die Sonne und die von ihr ausgestrahlte Solarenergie sind die treibende Kraft für den energetischen Antrieb des
irdischen Wetters und Klimas. Offenbar hängen sowohl langfristige Klimaveränderungen als auch unser tägliches
Wetter eng mit den Aktivitäten unserer Sonne zusammen.
So wie wir das Licht der Sonne täglich sehen, erscheint es
uns stabil und gleichmässig. Satellitendaten zeigen aber, dass
sich in den für das menschliche Auge unsichtbaren
Spektralbereichen teilweise starke Veränderungen sowie
Schwankungen der Sonnenaktivität verbergen. Die
Solarkonstante unterliegt daher teils grossen Schwankungen,
welche gerade in kleineren Zeitskalen, wenn also die
Plattentektonik keine wesentliche Rolle spielt, die
Veränderung des Klimas wesentlich mitbestimmen.
Zudem kommt von der Sonne ein ständiger Sonnenwind, der
aus einem beständigen Strom elektrisch geladener Teilchen
besteht und dessen Stärke stark variiert. Die Erfassung der
Wechselwirkung zwischen der sich ändernden
Sonnenaktivität und dem Magnetfeld unseres Planeten untersucht die Wissenschaft unter dem Begriff
„Weltraumwetter“.
Die solaren Schwankungen lassen sich durch regelmässige Änderungen im Magnetfeld der Sonne erklären. Das
magnetische Verhalten der Sonne unterliegt wiederkehrenden zyklischen Schwankungen. Ein solcher Sonnenzyklus,
also der Zeitraum zwischen einem Solarmaximum und einem erneuten Solarmaximum, dauert etwa elf Jahre. Auf
dem Zyklus-Höhepunkt, der das letzte Mal 2001 erreicht worden ist, wird der Sonnenwind zu einem regelrechten
Sonnensturm. Auf der Sonnenoberfläche ereignen sich nun gewaltige Eruptionen, die grosse Mengen
energiereicher Partikel ins All schleudern. Die dabei freigesetzten Urgewalten entsprechen etwa der Explosion von
66 Milliarden Hiroshima-Bomben. Die ersten Beobachtungen der Sonnenflecken gehen auf das Jahr 1610 zurück.
Damals wurden diese unter anderem von Galileo Galilei mit einem Fernrohr gemacht. Regelmässige Zählungen gibt
es allerdings erst seit 1860 vom astronomischen Observatorium in Zürich.
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Die Kontinentaldrift
Die wohl wichtigste und anerkannteste Erklärung für die starke zeitliche Veränderung der mittleren
Globaltemperatur – in Bezug auf sehr lange Zeitskalen – ist die Kontinentaldrift, also die Bewegung der Landmassen
auf der Erde. Die Anordnung der Kontinente war nicht immer so, wie wir sie heute kennen. So bildeten das heutige
Südamerika, Afrika, die Arabische Halbinsel, Indien, Australien und die Antarktis bis vor 150 Millionen Jahren den
grossen Urkontinent Gondwana beziehungsweise Gondwania, welcher am geografischen Südpol lag. Es gab also
damals Eis im Gebiet der heutigen Sahara.
Die Theorie, die die Kontinentaldrift als Grundlage hat, besagt, dass der Niederschlag an den Polen verstärkt eine
Chance hat, Eis oder Schnee zu bilden, wenn sich dort Land befindet, da Land sehr viel mehr Sonnenstrahlen
reflektiert als Wasser. Durch die stärkere Reflexion des Lichts kommt es dort zu einer lokalen Abkühlung und es
entsteht Eis. Dieses Eis ist aufgrund seiner hohen Albedo noch besser dazu geeignet, Sonnenstrahlen zu reflektieren.
Es kommt zu einer positiven Rückkopplung mit sinkenden Temperaturen und einer immer weiter fortschreitenden
Eisbildung. Durch das im Eis gebundene Wasser sinkt jedoch auch der Meeresspiegel. Damit verbunden ist eine
kleinere Wasseroberfläche und es kann daher aus den Meeren auch weniger Wasser verdunsten. Dies führt dazu,
dass die Niederschläge im globalen Mittel zurückgehen und das Eis in der Folge auch weniger schnell wächst. Liegen
die Pole im gegensätzlichen Fall über dem Meer, so ist es nur bei sehr tiefen Temperaturen möglich, dass sich
Meereis bildet. Die gegenüber dem Meereswasser höhere Albedo führt auch hier zu einer sich selbst verstärkenden
Eisbildung.
Quelle: www.diercke.de
Die sich selbst verstärkende weltweite Abkühlung kommt erst dann zur Umkehr, wenn der CO2-Gehalt der
Atmosphäre stark angestiegen ist. Dieser natürliche Treibhauseffekt entsteht dadurch, dass das von Vulkanen
ausgestossene CO2 wegen der grossflächigen Vereisung weniger stark in Gesteinen und Biomasse gebunden wird
und somit klimawirksam wird.
In unserer heutigen Zeit liegt der geografische Südpol auf einem Kontinent, der Antarktis. Als vor rund 25 Millionen
Jahren eine Öffnung zwischen der Antarktis und Südamerika entstand, bildete sich der Antarktische
Zirkumpolarstrom und eine verstärkte Vereisung setzte ein. Deshalb liegen heute rund 90 Prozent des irdischen
Eises in der bis zu 4500 Meter dicken Eisdecke der Antarktis.
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Der Vulkanismus
Grosse Vulkanausbrüche können zu einer mehrjährigen Abkühlung des Klimas führen. Gase und Asche werden dann
weit hinauf in die Atmosphäre geschleudert. Insbesondere die Gase können dabei bis in die Stratosphäre (17 bis 50
km Höhe) gelangen. Durch fotochemische Prozesse in der Atmosphäre können sich aus den Gasen winzige Partikel
(Aerosole) bilden, die die Sonnenstrahlen reflektieren und damit die Einstrahlung von Wärmeenergie verhindern.
Die Folge ist eine Abkühlung.
Stratovulkan Fujisan, Japan
Der Vulkanausbruch des Laki-Kraters auf Island im Sommer 1783 hat wahrscheinlich zu dem extrem kalten Winter
1783/84 in Nordeuropa und Nordamerika sowie zu Überschwemmungen in Deutschland im Frühjahr 1784 geführt.
Im April 1815 brach der Vulkan Tambora auf Sumbawa, einer Insel, die heute zu Indonesien gehört, aus und
verursachte offenbar das "Jahr ohne Sommer" (1816).
Weitere wichtige Faktoren
Weitere Faktoren, die das Klima beeinflussen können, sind
 der Treibhauseffekt,
 atmosphärische Schwebstoffe, sogenannte Aerosole,
 Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation (Monsun),
 Veränderungen der Meeresströmungen: globales Förderband, Nordatlantische Oszillation, Southern
Oscillation Index, El Niño (ENSO),
 der Mond durch seinen Einfluss auf die Gezeiten und damit die grossen Meeresströmungen.
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Einfluss der Menschen auf das Klima
Der Mensch – das ist wissenschaftlich bewiesen – hat Einfluss auf die Erwärmung der Erde. Massgeblich ist dabei
der vom Menschen verursachte Anstieg der Treibhausgase in der Atmosphäre schuld. Die den Klimawandel am
meisten forcierenden Gase sind Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (N2O). Der Anstieg der oben
genannten Gase steht im engen Zusammenhang mit der vor etwa 200 Jahren beginnenden Industrialisierung und
den damit verbundenen wirtschaftlichen Veränderungen sowie der Nachfrage nach Energie und Ressourcen. Der
Anstieg der Konzentration von CO2 (und anderer Treibhausgase) in der Atmosphäre verstärkt den natürlichen
Treibhauseffekt, bei dem vereinfacht ausgedrückt einfallende Sonnenstrahlen absorbiert und in Wärme
umgewandelt werden. Erhöht sich der CO2-Wert und der anderer Treibhausgase in der Erdatmosphäre, desto höher
fällt die Absorption der einfallenden Sonneneinstrahlung aus. Gleichzeitig wird die Wärmeabstrahlung ins Weltall
vermindert. Die Folge: Die Temperaturen auf der Erde steigen.
Der Hauptverursacher, der zur Erderwärmung beiträgt, ist der hohe und weiter steigende Verbrauch von
Ressourcen und fossilen Energieträgern, die für alle menschlichen Aktivitäten benötigt werden. Bei der
Energiegewinnung werden überwiegend fossile Energieträger, wie beispielsweise Erdöl, Erdgas und Kohle,
verbrannt. Dadurch werden Treibhausgase freigesetzt. Der Anteil der fossilen Energieträger beträgt derzeit weltweit
etwa 80 Prozent des Primärenergieverbrauchs. Jeder dieser Energieträger trägt somit durch die Verbrennung zur
Erhöhung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre bei. Bei der Braunkohle zum Beispiel werden bei jedem
verbrannten Kilogramm etwa drei Kilogramm CO2 freigesetzt. Ähnlich hoch ist die CO2-Freisetzung im Verkehr und
in der Landwirtschaft. Jeder Liter Benzin, der verbrannt wird, erzeugt ca. 2,3 Kilogramm CO2. Bei der Herstellung von
Nahrungsmitteln wird durch den Einsatz von Dünger Lachgas und bei der Viehzucht durch Verdauungsprozesse
Methan an die Atmosphäre abgegeben. Die Ernährungsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) geht davon aus,
dass die Viehzucht für 18 Prozent aller Treibhausgase verantwortlich ist.
Ein weiterer Aspekt: die zunehmende Rodung von Waldflächen für den landwirtschaftlichen Anbau oder die
Viehzucht. Im Zusammenhang mit dem Klimawandel haben Wälder jedoch einen hohen Stellenwert. Sie tragen
grundsätzlich zur CO2-Speicherung und zur Senkung bei. Wälder entziehen der Atmosphäre grosse Mengen an
Kohlendioxid und speichern es. Jedoch durch die Verrottung
und Verbrennung von Bäumen wird der von ihnen
gespeicherte Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid wieder
freigesetzt. Wachsende Wälder und neu angepflanzte Bäume
dagegen entziehen der Atmosphäre mehr Kohlendioxid, als
sie an die Atmosphäre abgeben. Wälder sind somit ein
wichtiges Element, um die Konzentration der Treibhausgase
in der Atmosphäre zu senken.
Im Jahr 1800 lebten etwa eine Milliarde Menschen auf
unserem Planeten. Bis 1925 verdoppelte sich die Anzahl der
Weltbevölkerung auf zwei Milliarden. Dieses rasche
Bevölkerungswachstum hängt mit der industriellen
Revolution zusammen. Durch den Einsatz von neuen
Maschinen konnte die Agrarproduktion gesteigert werden und die Qualität der Nahrungsmittel nahm zu. 1960
zählte man bereits drei Milliarden, 1974 vier Milliarden Menschen und zur Jahrtausendwende betrug die Zahl der
Weltbevölkerung sechs Milliarden. Laut den Prognosen der Vereinten Nationen werden bis zum Jahr 2050 neun
Milliarden Menschen auf der Erde leben. Das heisst: Pro Jahr kommen weitere 78 Millionen Menschen dazu.
Hinzu kommt, dass die Bevölkerung nicht nur immens wächst, sondern dass auch die Bedürfnisse nach Konsum und
der Wunsch nach Wohlstand steigen. Diese Entwicklung führt dazu, dass der Bedarf an Ressourcen und Energie
sowohl bei der Produktion als auch bei der Nutzung weiter steigt. Und das heisst auch: Die damit in Verbindung
stehenden Umwelt- und Klimabelastungen nehmen zu, und die Konzentration der Treibhausgase steigt.
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Aufgabe:
Berichtet von Ereignissen, die vermutlich eine Folge des Klimawandels sind und diskutiert
in der Klasse.
Die Folgen des Klimawandels
Ein antarktischer Eisberg von der Grösse des Kantons Waadt stürzte im Frühjahr 1995 in den Südatlantik. Der
spektakuläre Abbruch ist nicht nur ein Indiz für die Erwärmung am Südpol, er gilt gleichzeitig als weiterer Beweis
für den raschen Anstieg der weltweiten Durchschnittstemperatur in den letzten Jahrzehnten. Rund um den Globus
häufen sich die Signale einer vom Menschen verursachten Klimaänderung:
 Im 20. Jahrhundert nahm die Durchschnittstemperatur weltweit um 0,4 bis 0,8 Grad Celsius, in der Schweiz
sogar um 1,4 Grad Celsius zu.
 Seit 1966 hat die Schneedecke in der Nordhemisphäre um 10 Prozent abgenommen.
 Im 20. Jahrhundert haben sich die Gletscher weltweit zurückgebildet. Die Schweizer Gletscher haben zwischen
1864 und 2005 beinahe die Hälfte ihres Volumens verloren.
 Im März 2006 war die Meereseisdecke der Arktis so dünn wie nie zuvor. Innerhalb eines einzigen Jahres ist
hier eine Eisfläche von der Grösse Italiens geschmolzen.
 Im 20. Jahrhundert sind die Meeresspiegel weltweit um 10 bis 20 cm angestiegen. Die Messungen der NASA
ergeben, dass der Meeresspiegel zwischen 1993 und 2005 um 3,6 cm gestiegen ist.
 In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben schwere Wetterereignisse auf der Nordhalbkugel um 2 bis 4
Prozent zugenommen.
 Hitzewellen wie El Niño wurden häufiger, intensiver und länger seit den 1970er Jahren.
 In gewissen Regionen Asiens und Afrikas hat die Häufigkeit und Intensität von Dürren in den vergangenen
Jahrzehnten zugenommen.
 Die globale Erwärmung könnte auch schwerwiegende Auswirkungen auf die Verbreitung von
Infektionskrankheiten (wie Malaria, Dengue-Fieber und Cholera) haben. Dürren und Überschwemmungen
sind ideale Bedingungen zur Ausbreitung von Parasiten, Bakterien und Viren.
Die Klimaveränderung wird sich auf die Pflanzen- und Tierwelt auswirken; über Jahrtausende entstandene
Lebensgemeinschaften werden sich rasch anpassen müssen oder sterben aus.