Atmosphäre: Wieso die dünne Luftschicht so einflussreich ist
Atmosphäre:
Wieso die dünne Luftschicht so einflussreich ist
Die Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde, die den Planeten wie eine dünne Haut umgibt. Doch das Gemisch aus Gasen ist sehr einflussreich. “Ohne die Atmosphäre könnte es auf der Erde kein Leben geben” (Klexikon, das Kinderlexikon). Das weiß jedes Kind, aber leider nicht jeder Erwachsener. Da gibt es immer noch die Meinung, der Mensch könne unmöglich so einen großen Einfluss auf etwas so Gigantisches wie eine planetare Lufthülle haben. Doch der Reihe nach.
Ohne die Atmosphäre wäre es auf der Erde so kalt, dass alles Wasser immer gefroren wäre. Gase wie Wasserdampf (H2O) und Kohlendioxid (CO2) sorgen dafür, dass die Erde so warm ist, dass Lebewesen auf ihr existieren können – Dank dem natürlichen Treibhauseffekt! Dabei ist mengenmäßig Wasserdampf der wichtigste gasförmige “Absorber” (Aufnehmer) der Infrarotstrahlung, die von der Sonne auf die Erde trifft. Aber durch die Zunahme an CO2 in der Atmosphäre – von 190 ppm in Eiszeiten und 280 ppm in Warmzeiten[1] – auf derzeit 419 (!) ppm[2]. Das ist eine eklatante Erhöhung. Jetzt könnte man sagen, 400 ppm („parts per million“), also 400 Moleküle CO2 in einer Millionen Moleküle Luft-Gasgemisch, das ist immer noch nichts, auch wenn es inzwischen eineinhalb Mal mehr davon gibt als zur Mitte des 19. Jahrhunderts. Aber wenn 190 ppm Eiszeit bedeuten und 280 ppm Warmzeit – das sagt schon ziemlich deutlich, dass die CO2-Konzentration schon ziemlich einflussreich ist. Und: Die Kohlendioxid-Konzentration war in den letzten 10.000 Jahren (vor der Industrialisierung) annähernd konstant[3].
Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle und Erdöl) und durch großflächige Entwaldung wird CO2 in der Atmosphäre angereichert. Diese Anreicherung wurde durch die Wissenschaft unzweifelhaft nachgewiesen. Dadurch hat der Mensch den natürlichen Treibhauseffekt verstärkt – aber nicht nur durch eine direkte erhöhte Absorption der Strahlung durch CO2 und andere Treibhausgase wie etwa Methan (CH4), sondern auch indirekt ganz entscheidend durch eine veränderte Wasserdampfverteilung. Logisch: Wenn’s wärmer wird, gibt es auch mehr Wasserdampf. Das nennt man eine positive Rückkopplung ist, weil sie sich eben selbst verstärkt.
Welchen Einfluss der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre hat, zeigt uns täglich ganz eindrücklich das Wetter, das neben der Energiezufuhr durch die Sonnenstrahlung und ihrer tages- und jahreszeitlichen Schwankungen hauptsächlich vom Gehalt an Wasserdampf abhängt. Dieser kommt in wechselnder Konzentration von 0 % Vol. („Volumprozent“) bis etwa 4 % Vol. in der Luft vor.
Was lernen wir daraus? Die Atmosphäre wiegt mit 5,15 Billiarden Tonnen knapp ein Millionstel der Erdmasse und ist mit rund 500 km im Vergleich zu den über 12.000 km Erddurchmesser auch tatsächlich dünn. 100 ppm CO2-Differenz entscheiden über eiszeitliche Temperaturen und Badestrandgenuss. Die Verbrennung von fossilen Energiestoffen hat bereits zu einer Erhöhung von über 140 ppm CO2 seit der Industrialisierung geführt. Dieser Anstieg ist Menschengemacht. Und noch nie hat in der Geschichte der Menschheit ein Mensch bei so einem hohem Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre gelebt.
Quellen:
Annual Review of Energy and the Environment: Water Vapor Feedback and Global Warming, Vol. 25:441-475 (Volume publication date November 2000
Artikel in der RoyalSociety
Daily CO2
Klexikon – Atmosphäre
Stefan Rahmstorf, Hans Joachim Schellnhuber: Der Klimawandel. C. H. Beck, 7. Auflage 2012
Umweltbundesamt
[1] Rahmstorf 2012, S. 23
[2] Daily CO2
[3] Umweltbundesamt
