2.Klima und irdische Veränderungen

2.Klima und irdische Veränderungen
2.1 Klima
2.1.1 Aufbau der Atmosphäre
Was wir als Luft bezeichnen, besteht (in Volumen-Prozent) im Wesentlichen aus:
-78,084 % Stickstoff (N2),
-20,946 % Sauerstoff (O2),
-Wasserdampf in wechselnder Konzentration (siehe unten),
-0,934 % Argon (Ar), -0,001818 % Neon (Ne),
-0,000524 % Helium (He),
-0,000114 % Krypton (Kr),
-0,000009 % Xenon (Xe).
Der Kohlenstoffdioxid-Gehalt (CO2) beträgt nur 0,038 %, ist aber nach Wasserdampf der wichtigste
Verursacher des natürlichen Treibhauseffektes, ohne den es auf der Erde bedeutend kälter wäre1
2.1.2 Treibhauseffekt
2.1.2.1 Eine Gliederung der Treibhausgase und ihre Auswirkung auf die Erdtemperatur:2
Treibhausgas
Anteil am natürl.
Treibhauseffekt
Erwärmung
in °Celsius
Wasserdampf
60%
21 °C
Kohlendioxid
21%
7 °C
Lachgas
7%
2 °C
Ozon
7%
2 °C
Methan
2%
1 °C
Andere
2%
1 °C
1 http://www.waldundklima.net/klima/treibhaus_01.php?action=print, 12.03.2011, 17.53Uhr
2 http://www.waldundklima.net/klima/treibhaus_01.php?action=print, 12.03.2011, 17.53Uhr
2.1.2.2 Wie funktioniert der „Treibhauseffekt“?
Vereinfachte Darstellung-Vergleich mit einem Gewächshaus
Mit unserer Erde passiert dasselbe wie mit einem Glashaus, bei dem anstatt einer Einfachverglasung eine
Doppelverglasung eingebaut wird. Die zweite "Scheibe" wird u. a. durch das Kohlendioxid aus fossilen
Quellen, durch zusätzliches Methan, Lachgas sowie Fluorchlorkohlenwasserstoffe gebildet. Die kurzwelligen
Sonnenstrahlen dringen weiter ungehindert in das Glashaus ein, die entstehende langwellige
Wärmeabstrahlung wird aber behindert. Die Temperatur im Glashaus steigt solange, bis sich ein neues
Gleichgewicht zwischen Wärmeabstrahlung und Sonneneinstrahlung eingestellt hat.3
Darstellung der Sonneneinstrahlung in Wärme
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Die Sonne strahlt sehr viel Energie in Form von elektromagnetischen Wellen zur Erde.
3 http://www.waldundklima.net/klima/treibhaus_01.php?action=print, 12.03.2011, 17.53Uhr
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Asorbieren die Lufthülle der Erde so wie auch die Glasscheiben eines Treibhauses nur wenig
Strahlung - man spricht von hoher Transparenz. Die Strahlung kann also fast ungehindert in das
Treibhaus.
Die Gegenstände im Treibhaus absorbieren die Photonen und erwärmen sich dadurch auf etwa
30 °C
Die erwärmten Gegenstände strahlen ebenfalls elektromagnetische Wellen ab, deren häufigste
Wellenlängen aber bei 10000 nm liegen (Infrarotstrahlung).
Für diese „Rückstrahlung“ sind aber Glas und bestimmte Elemente in der Lufthülle der Erde
undurchlässig. Die Strahlung wird teilweise absorbiert. Gleichzeitig können die Treibhausgase
Wärmestrahlung weit besser abgeben als Stickstoff und Sauerstoff. Sie strahlen die durch
Absorption und Konvektion erhaltene Wärmeenergie gleichmäßig in alle Richtungen, also auch zum
Boden hin,ab. Der Boden erhält so zusätzliche Wärmestrahlung („Atmosphärische
Gegenstrahlung“).4
der CO2 Anstieg seit den 1960igern,
Der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre schwankte im Verlauf der letzten Jahrhunderttausende von 180
ppmv in Eiszeiten bis zu 280 ppmv in Warmzeiten (ppmv = part per million, das heißt: ein ppmv ist ein
Millionstel des Volumens einer Substanz).
Seit Beginn der Industrialisierung steigt der Kohlendioxidgehalt über den damaligen Wert von 280 ppmv
weiter an. Im Jahr 1995 betrug er bereits rund 360 ppmv – und war damit um 25 Prozent höher als vor 200
Jahren. Er steigt derzeit jährlich um ein bis zwei ppmv! Höherer Kohlendioxid-Gehalt bedeutet aber
verstärkte Treibhauswirkung und weitere Erwärmung.5
2.2 Irdische Veränderungen
4 http://de.wikipedia.org/wiki/Treibhauseffekt, 24.03.2011, 13.45Uhr
5 http://globalklima.blogspot.com/2008/04/stammt-das-zustzliche-co2-in-der-luft.html, 23.03.2010, 18.14Uhr
2.2.1 Vulkanausbrüche
Der Grund dieses Phänomens liegt in einer Tiefe um 100 km, wo Temperaturen von 1000–1300 °C
herrschen. Das schmelzende Gestein dehnt sich aus, Magmakammern entstehen. Die entstehenden Gase
erhöhen mit der Zeit den Druck innerhalb der flüssigen Masse; das Magma steigt auf. Überschreitet der
Druck einen kritischen Punkt, bricht ein Vulkan aus.
Laut der Geologin Elizabeth Cottrell vom Vulkanüberwachungsprogramm der Smithsonian Institution
eruptieren auf der Erdoberfläche im Jahr durchschnittlich etwa 70 Vulkane. In jedem Augenblick sind 20–30
Eruptionen im Gange. Nicht mitgezählt sind dabei die in ihrer großen Mehrzahl noch nicht bekannten
Vulkane auf dem Meeresgrund.
Freiwerdende Energie:
Die freigesetzte Energie eines Ausbruchs ist 1000mal größer als bei einer Atomexplosion.
Die heftigste bisher vermerkte Explosion wurde 1815 verzeichnet in Tambora/ Indonesien.
Dabei wurde so viel Energie frei wie 6 Millionen Hiroshima Bomben zusammen.
Das ausgestoßene Magma hätte gereicht das ganze Bundesland Niedersachsen 2 Meter hoch zu
bedecken.6
2.2.2 Erdbeben
Tektonische Platten
Besonders an den Plattengrenzen, wo sich verschiedene Platten auseinander (Spreizungszone), aufeinander
zu (Kollisionszone) oder aneinander vorbei (Transformverwerfung) bewegen, bauen sich Spannungen
innerhalb des Gesteins auf, wenn sich die Platten in ihrer Bewegung verhaken und verkanten. Wird die
Scherfestigkeit der Gesteine dann überschritten, entladen sich diese Spannungen durch ruckartige
Bewegungen der Erdkruste und es kommt zum tektonischen Beben. Dabei kann mehr als das Hundertfache
der Energie einer Wasserstoffbombe freigesetzt werden. Da die aufgebaute Spannung nicht auf die
unmittelbare Nähe der Plattengrenze beschränkt ist, kann der Entlastungsbruch in selteneren Fällen auch
im Inneren der Platte auftreten, wenn dort das Krustengestein eine Schwächezone aufweist.
6 vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Tektonische_Platte, 24.04.2011, 14.56Uhr
Freiwerdende Energie:
Die freigewordene Energie wird mit ca. das 100fache einer Wasserbombe beschrieben.7
7 vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Vulkanausbruch, 24.04.2011, 16.37Uhr