Der Treibhauseffekt ? Ein positiver Effekt mit negativem Touch!

Heute möchte ich mich einmal mit dem Treibhauseffekt, einem
weitverbreiteten und lebenswichtigen Effekt, mit dem viele Menschen
durch die Diskussion des Klimawandels eher negative Eigenschaften
assoziieren, beschäftigen. Doch ohne den natürlichen Treibhauseffekt
würde das Leben auf der Erde wesentlich schwieriger und teilweise
unerträglich sein. Doch warum wäre dies so?

Der Treibhauseffekt beschreibt den Einfluss von Treibhausgasen wie z.
B. Wasserdampf, Kohlendioxid oder Methan auf die Temperatur auf der
Erde. Ohne diese Gase würde der Wärmehausehalt der Erde völlig anders
aussehen. Das Klima der Erde ist also im Wesentlichen von der Sonne
und den Treibhausgasen in der Atmosphäre abhängig. Doch wie
funktioniert dieses Zusammenspiel?

Die Sonne strahlt 24 Stunden am Tag Energie ab. An der
Sonnenoberfläche herrschen dabei Temperaturen von etwa 5800° Celsius.
Ein bestimmter Anteil dieser Energie kommt auch am Oberrand der
Atmosphäre als kurzwellige Strahlung an. Damit ist die sogenannte
UV-Strahlung gemeint. Die gesamte von der Sonne auf die Erde
auftreffende Energie wird durch die sogenannte Solarkonstante
beschrieben und beträgt 1365,2 W/m². Diese Energiezufuhr muss nun auf
die Erdoberfläche verteilt werden, um ein globales Mittel der
Oberflächentemperatur zu erlangen. Pro Flächeneinheit sprechen wir
dann von ca. 342 Watt pro Quadratmeter. Auf dem Weg zur Erdoberfläche
wird von dieser Menge an Energie durch Wolken oder andere Partikel
wiederum ca. 23% zurück in den Weltraum reflektiert. Auch die
Erdoberfläche strahlt nochmals ca. 7% der eingehenden Strahlung im
kurzwelligen Bereich zurück. Insgesamt werden also etwa 102 W/m²
direkt wieder ins All zurückgeschickt. Der restliche Anteil in Höhe
von etwa 239 W/m² wird von der Erdoberfläche bzw. Wolken oder anderen
Partikeln in der Atmosphäre in eine langwellige Gegenstrahlung oder
Wärmestrahlung der Erde umgewandelt. Davon werden wiederum große
Mengen von den Bestandteilen der Atmosphäre (Treibhausgase und
Wolken) absorbiert und in alle Richtungen abgestrahlt. Würde die
Erdatmosphäre nun keine Treibhausgase besitzen, so könnte die
Wärmestrahlung der Erde ungehindert entweichen. In diesem Fall würden
auf der Erde im Mittel ca. -18 Grad herrschen. In weiten Teilen der
Erde wäre so nur unter sehr schwierigen Bedingungen ein Leben
möglich.

Doch der natürliche Treibhauseffekt lässt die Temperatur auf
lebenswerte Werte von etwa 15 Grad im Mittel steigen. Für die
langwellige Strahlung ist die Atmosphäre mit ihren ganzen
Treibhausgasen wie Wasserdampf, Kohlendioxid oder Methan nicht mehr
komplett durchlässig. Sie strahlen die Energie wieder zum Boden
zurück. Somit kann ein Teil der Wärmestrahlung am Erdboden gehalten
und diesen wärmen.

Den gleichen Effekt kann man auch in einem Treibhaus im Garten
beobachten. Auch hier kann die kurzwellige Sonnenstrahlung das Glas
des Treibhauses, welches in diesem Fall den Gasen in der Atmosphäre
entspricht, ungehindert passieren. Nach der Umwandlung in die
langwellige Wärmestrahlung dient das Glas als Sperre. Das Innere des
Treibhauses erwärmt sich, sodass dort schon frühzeitig Pflanzen
angebaut werden können. Diesem Phänomen verdankt der Treibhauseffekt
der Erde seinen Namen.

Den negativen Anstrich bekommt dieses Phänomen durch den Klimawandel
verpasst. Dieser ist nämlich direkt mit diesem Effekt verbunden. Bei
der sogenannten globalen Erwärmung gehen die Klimaforscher davon aus,
dass durch eine höhere Konzentration an Treibhausgasen mehr
langwellige Wärmestrahlung in der Atmosphäre gehalten wird. Damit
verbunden würden sich die Temperaturen von den 15 Grad im Mittel
ausgehend weiter erhöhen. Bei der Erhöhung der Konzentration an
Treibhausgasen, insbesondere durch den Ausstoß an Kohlendioxid oder
Methan, kommt den Menschen eine Wesentliche Rolle zu. Daher spricht
man hier auch gerne von dem anthropogenen (vom Menschen verursachten)
Treibhauseffekt.

Der sogenannte Treibhauseffekt beschreibt also grundsätzlich einen
lebenswichtigen Effekt, der jedoch im Zusammenhang mit der
Klimaerwärmung oftmals falsch interpretiert wird.

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 04.01.2018

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