Treibhauseffekt
macht
menschliches
Leben erst
möglich !
Die
"Treibhausgase"
wie
Wasserdampf (H2O),
Kohlendioxid
(CO2),
Methan (CH4)
und Lachgas (N2O)
- um nur die
wichtigsten zu
nennen -
absorbieren
Strahlung im
langwelligen
Bereich des
Spektrums
stärker als
die
kurzwellige
Sonneneinstrahlung.
Dadurch kommt
es zu einer
Erwärmung der
unteren
Atmosphäre.
Ohne die
natürlich
vorhandenen
Spurengase mit
Treibhauseffekt
wäre die
Mitteltemperatur
auf der Erde
etwa 32 °C
niedriger als
wir es
gegenwärtig
beobachten. Es
gäbe dann
zumindest kein
menschliches
Leben auf
unserem
Planeten.
Durch
menschliche
Aktivitäten
kommt es nun
zu einer
Konzentrationszunahme
von
Treibhausgasen.
Gegenwärtig
werden
jährlich etwa
30 Milliarden
Tonnen CO2
in die
Atmosphäre
emittiert.
Davon
entfallen 75 % auf die Verbrennung fossiler Energieträger. Der
Rest ist im
Wesentlichen
auf
Waldrodungen
zurückzuführen.
Aufgrund der
langen
Verweildauer
von CO2
und anderen
Treibhausgasen
(Methan,
Lachgas, ...)
in der
Atmosphäre
kommt es im
Laufe von
Jahrzehnten zu
deutlichen
Konzentrationsanstiegen
von CO2
und auch
anderen
Treibhausgasen.
Dadurch
wird die
Abstrahlung
des
Erde-Atmosphäre-Systems
im
langwelligen
Spektralbereich
beeinträchtigt.
Der damit
verbundene
Temperaturanstieg
in der unteren
Atmosphäre
wird als
anthropogener
Anteil des
Treibhauseffekts
bezeichnet.
Allerdings
ist das Klima
keine
Angelegenheit
allein der
Atmosphäre.
Vielmehr ist
das Klima das
Ergebnis des
komplexen
Zusammenspiels
aller
Komponenten
des Systems
Erde-Atmosphäre-Ozeane.
Dazu gehören
auch die
Kryosphäre
(Eis), die
Biosphäre mit
jahreszeitlichen
Vegetationswechseln,
der Boden und
die Erdkruste.
Die natürliche
Steuerung
unseres Klimas
geschieht
durch die
Bilanz der
solaren
Einstrahlung
im
kurzwelligen
Bereich des
Strahlungsspektrums
der Sonne
sowie der
terrestrischen
langwelligen
Abstrahlung in
der unteren
Atmosphäre.
Die
Diskussion um
eine
Klimaveränderung,
die vom
Menschen
gemacht ist
und nicht nur
durch
natürliche
Faktoren wie
Variationen
der Umlaufbahn
der Erde um
die Sonne,
Schwankungen
solarer
Einstrahlung
sowie interne
Wechselwirkungen
im Klimasystem
gesteuert
wird, begann
in den 70er
Jahren des 20.
Jahrhunderts.
Meteorologen
und
Luftchemiker
wussten um die
Einflüsse
einiger
Spurengase auf
den
Strahlungshaushalt
der
Atmosphäre. Es
gab Messungen
zum
Temperaturanstieg
und zur CO2-Konzentration,
die Parallelen
aufwiesen. In
den letzten
Jahren und
Jahrzehnten
zeigten die
Auswertungen
der Messwerte
immer
deutlicher,
dass sich die
bislang
gültigen
Mittelwerte,
Häufigkeitsverteilungen
und andere
statistische
Größen
zunehmend
verändern.
Die
anfangs noch
unsicheren
Erkenntnissee
der
Wissenschaftler
basierten auf
zunächst
einfachen
Modellannahmen
über die
Atmosphäre.
Sie wurden
aber im Laufe
der Jahre
durch
komplexere
Modelle
abgelöst.
Diese
berücksichtigen
außer der
Atmosphäre
auch die
anderen
Komponenten
des
Klimasystems,
wie zum
Beispiel den
Ozean. Heute
sind
zusätzlich die
voraussichtlichen
sozio-ökonomischen
Entwicklungen
der kommenden
Jahrzehnte
wichtige
Bestandteile
der
Klimaprognosemodelle.
Sie wurden
anhand von
Klimadaten aus
der
Vergangenheit
validiert. Das
bedeutet: Man
hat die
Modelle nicht
in die
unbekannte
Zukunft
sondern einen
durch
Messungen
dokumentierten
Zeitraum der
Vergangenheit
nachträglich
berechnen
lassen. Der
dadurch
erreichbare
Vergleich
zwischen
Modellergebnissen
und gemessenen
Klimadaten
ermöglicht,
die
Genauigkeit
des Modells
einzuschätzen.
Die
Ergebnisse des
IPCC
sind
eindeutig: es
wird deutlich
wärmer werden.
Die
Schwankungsbreite
des Anstiegs
der
Mitteltemperatur
der Erde von
+2 °C
bis +5 °C
spiegelt die
Unsicherheit
der Forscher
insbesondere
über die
zukünftigen
Emissionen an
Treibhausgasen
wieder. Es
wurden
verschiedene
sozio-ökonomische
und
technologische
Entwicklungsszenarien
betrachtet,
mit jeweils
unterschiedlichen
Auswirkungen
auf das Klima.
Bei
einer
ungebremsten
Entwicklung im
schlechtesten
Sinn ("business
as usual"
der
Industrienationen,
deutlich
zunehmende
Emissionen in
den
Entwicklungsländern)
müssen wir mit
einem Anstieg
um +5 °C
rechnen. Im
besten Fall -
das heißt bei
einer
kurzfristigen
Reduzierung
der CO2-Emissionen
um mehr als 50
%
- wären es
mindestens
noch +2 °C.
Das wäre immer
noch das
Zweifache des
Temperaturanstiegs
der letzten
100 Jahre.
Dieser Anstieg
wäre stärker
als alle
natürlichen
Klimaschwankungen
der
vergangenen
10.000 Jahre.
Dennoch ist
man im IPCC
übereinstimmend
der Meinung,
dass eine
globale
Temperaturerhöhung
von +2 °C
gerade noch
"klimaverträglich"
sei, das
heißt, dass
Ökosysteme,
Nahrungsmittelproduktion
und die
wirtschaftliche
Entwicklung
sich daran im
Großen und
Ganzen
anpassen
können. Das
bedeutet
allerdings
eine
notwendige
Halbierung der
globalen CO2
-Emissionen,
bezogen auf
die
Industrieländer
sogar eine
Verminderung
um 80 %.
Der
Klimawandel
findet nicht
überall
gleichmäßig
statt.
Besonders
stark werden
sich die
Kontinente der
mittleren und
nördlichen
Breiten sowie
die Antarktis
erwärmen,
weniger stark
die Ozeane.
Einzelne
Regionen
können sich
sogar etwas
abkühlen,
während die
Temperatur in
anderen
Gegenden um
deutlich mehr
als die
genannten +2 °C
bis +5 °C
ansteigt.
Nun
findet zur
Zeit nicht nur
ein
Temperaturanstieg
statt, sondern
das gesamte
Klima
verändert
sich: zum
Beispiel auch
die
Niederschläge.
Hier werden in
den Tropen und
in den
nördlichen
Breiten mehr
Niederschläge
erwartet,
während
Nordafrika,
der
Mittelmeerraum
und Südeuropa
deutlich
trockener
werden -
insbesondere
im Sommer.
Mit
den mittleren
Änderungen der
Klimaparameter
sind auch
Verschiebungen
bei den
statistischen
Verteilungen,
zum Beispiel
den
Extremwerten
verbunden.
Geringe
Änderungen bei
den
Mittelwerten
können
durchaus große
Auswirkungen
auf die
statistische
Verteilung der
Extremwerte
haben.
Das
hat Folgen für
Mensch,
Wirtschaft und
Ökosysteme:
Höhere
Maximum-Temperaturen
führen zu
einer höheren
Sterblichkeit
älterer
Menschen. Bei
mehr heißen
Tagen und
Hitzewellen
drohen
Ernteausfälle.
Mehr und
intensivere
Niederschläge
führen zu mehr
Erosion und
Schäden mit
zunehmenden
Versicherungskosten.
Wir werden
weniger
Heizenergie,
aber mehr
Energie zur
Klimatisierung
benötigen. Der
Anstieg des
Meeresspiegels
wird
Konsequenzen
für
Küstenländer,
Inselstaaten
und
Flussdelta-Gebiete
haben.
Als
Wetter (v.
althochdt.:
wetar = Wind,
Wehen)
bezeichnet man
den spürbaren,
kurzfristigen
Zustand der
Atmosphäre
(auch:
messbarer
Zustand der
Troposphäre)
an einem
bestimmten Ort
der
Erdoberfläche,
der unter
anderem als
Sonnenschein,
Bewölkung,
Regen, Wind,
Hitze oder
Kälte in
Erscheinung
tritt.
Die
Meteorologie
klassifiziert
das örtliche
Wetter einer
bestimmten
Zeit anhand
der
verschiedenen
Phänomene in
der
Troposphäre,
dem unteren
Teil der
Atmosphäre.
:
Begriffliche
Abgrenzung :
Klima
:
Klima
ist der
Zustand der
Atmosphäre an
einem Ort, der
über einen
längeren
Zeitraum durch
Mittelwerte
und Summen
ausgewählter
physikalischer
Größen
beschrieben
werden kann.
Wichtigste
Klimaparameter
sind unter
anderem die
Solarkonstante,
Strahlungsbilanz,
fühlbare und
latente
Wärmeströme,
Wärmeflüsse
der Ozeane,
allgemeine
Zirkulation
der
Atmosphäre,
sowie große
Vulkanausbrüche.
Heute
wird Klima
nicht nur als
eine
statistische
Größe
verstanden,
sondern
darüber hinaus
als ein System
von
Wechselwirkungen.
In
diesem
Klimasystem
haben alle
Teilsysteme
einen Einfluss
auf das Klima
(im Sinne
statistischer
Größen über
atmosphärische
Zustände und
Prozesse) und
das Klima hat
wiederum einen
Einfluss auf
die anderen
Teilsysteme
des
Klimasystems.
Klimaänderung
:
Eine
langfristige,
tiefgreifende
Veränderung in
größeren
Gebieten oder
Klimazonen.
So
wird sich die
globale
Erwärmung in
Sibirien und
in der
Sahelzone
voraussichtlich
stark
auswirken
(Auftauen von
Permafrost-Böden,
zunehmende
Trockenheit),
in
Mitteleuropa
vermutlich
kaum.
Das
Wetter findet
fast
ausschließlich
in den unteren
10 Kilometern
der irdischen
Lufthülle
statt, der
Troposphäre.
Nur
hier gibt es
merkliche
Bewölkung,
weil der
Wasserdampf
als
entscheidender
Faktor nicht
über die
Tropopause (je
nach Ort und
Jahreszeit
etwa 8 bis 15
km hoch)
hinaus
gelangen kann.
Seit
den 1950er
Jahren ist
eine
dramatische,
in der
Geschichte
beispiellose
Zunahme von
menschlicher
Aktivität in
vielerlei
Hinsicht zu
beobachten.
In
dem als “Große
Beschleunigung”
bezeichneten
Modell werden
zwölf
gesellschaftlich-wirtschaftliche
(sozio-ökonomische)
Megatrends
zwölf
ökologischen
(Erdsystem-)
Megatrends zur
Seite
gestellt.
Damit
werden die
Auswirkungen
menschlichen
Handelns auf
die
lebensstiftenden
Ökosysteme
unseres
Planeten
deutlich
gemacht.
Viele
Vertreter der
Anthropozänforschung
datieren den
Beginn des
"Menschenzeitalters"
in der Mitte
des 20.
Jahrhunderts
und nicht etwa
mit dem
Einsetzen der
Industrialisierung
in Europa und
Nordamerika im
18.
Jahrhundert.
In
24
Illustrationen
werden die
Themenkomplexe
durch
Animation und
Interaktion
greifbar
gemacht, die
rasanten
Beschleunigungen
der
Entwicklungsverläufe
mit ihren
Auswirkungen
werden
anschaulich.
What
is the mass of
CO2 in the
Earth's
atmosphere ?
The
Institute for
Green and
Sustainable
Science
School
of Mathematics
and Sciences http://igss.wikidot.com/co2mass
Die
gegenwärtige
globale
Erwärmung oder
Erderwärmung
(umgangssprachlich
auch „der“
Klimawandel)
ist der
Anstieg der
Durchschnittstemperatur
der erdnahen
Atmosphäre und
der Meere seit
Beginn der
Industrialisierung.
Es
handelt sich
um einen
anthropogenen
(=
menschengemachten)
Klimawandel,
da er
hauptsächlich
auf
Industrie-,
Forst- und
Landwirtschaftsaktivitäten
zurückzuführen
ist, die
Treibhausgase
emittieren.
Die
Erforschung
von Ursachen
und Folgen der
globalen
Erwärmung ist
seit ihrem
Beginn eng mit
der Analyse
der
klimatischen
Bedingungen
vergangener
Zeiten
verknüpft.
Svante
Arrhenius, der
als Erster
darauf
hinwies, dass
der Mensch
durch die
Emission von
CO2 die Erde
erwärmt,
erkannte bei
der Suche nach
den Ursachen
der Eiszeiten
den
klimatischen
Einfluss
wechselnder
Konzentrationen
von
Kohlenstoffdioxid
in der
Erdatmosphäre.
Seit
der Entdeckung
des
Treibhauseffektes
in der
Atmosphäre
1824 durch
Jean Baptiste
Joseph Fourier
und der
Beschreibung
der
Treibhauswirkung
von
Wasserdampf
und
Kohlenstoffdioxid
1862 durch
John Tyndall
ist die
wissenschaftliche
Erforschung
des
Erd-Klimasystems
immer präziser
geworden.
Inzwischen
existiert eine
"erdrückend[e]
Beweislage",
dass die
globale
Erwärmung real
ist,
menschengemacht
und eine große
Bedrohung
darstellt.
Der
Themenkomplex
der globalen
Erwärmung war
zunächst
Gegenstand
kontroverser
Diskussionen
mit
wechselnden
Schwerpunkten.
Anfang des 20.
Jahrhunderts
überwog die
Unsicherheit,
ob die
theoretisch
vorhergesagte
Erwärmung
messtechnisch
überhaupt
nachweisbar
sein würde.
Laut
einer 2014
veröffentlichten
Studie bestand
unter der
Annahme keines
anthropogenen
Treibhauseffekts
nur eine
Wahrscheinlichkeit
von 0,001 %
für das
tatsächlich
eingetretene
Ereignis von
mindestens 304
Monaten in
Folge (von
März 1985 bis
zum Stand der
Analyse Juni
2010) mit
einem
Monatsmittel
der globalen
Temperatur
über dem
Mittelwert für
das 20.
Jahrhundert.
Philip Kokic, Steven Crimp, Mark Howden: A probabilistic
analysis of
human
influence on
recent record
global mean
temperature
changes.
Climate Risk
Management 3,
2014, S. 1–12,
doi:10.1016/j.crm.2014.03.002. https://doi.org/10.1016/j.crm.2014.03.002
Die
Begriffe
Treibhaus Erde
(englisch
Hothouse
Earth) und
Heißzeit
bezeichnen in
der
Klimaforschung
(insbesondere
der Forschung
zum Thema
Resilienz)
einen Zustand
des
Klimasystems
der Erde
jenseits einer
planetaren
Grenze von
etwa 2 °C
gegenüber dem
vorindustriellen
Temperaturwert,
ab dem das
System im
Wesentlichen
von
intrinsischen
biogeophysikalischen
Rückkopplungen
angetrieben
wird.
Die
Kontroverse um
die globale
Erwärmung ist
eine
vorwiegend in
der
Öffentlichkeit
ausgetragene
politische
Debatte über
die Existenz
und Ursachen
der globalen
Erwärmung,
deren Ausmaß,
Möglichkeiten
zu ihrer
Bekämpfung
durch
Klimaschutz
und die Folgen
der globalen
Erwärmung.
Teilweise wird
die Existenz
der globalen
Erwärmung
vollständig
bestritten.
Diskussionen
zu Existenz,
Ursachen und
Ausmaß der
globalen
Erwärmung
finden vor
allem in der
Öffentlichkeit
und Politik
statt, während
in der
Wissenschaft
spätestens
seit den
frühen 1990er
Jahren ein
sehr breiter
Konsens
herrscht, dass
eine globale
Erwärmung
stattfindet
und der Mensch
der
maßgebliche
Faktor hierfür
ist.
Wiedergegeben
wird der
wissenschaftliche
Kenntnisstand
zu den
Ursachen der
Erderwärmung
in den alle
fünf bis
sieben Jahre
erscheinenden
Sachstandsberichten
des
Intergovernmental
Panel on
Climate Change
(IPCC).
Die
Leugnung der
menschengemachten
globalen
Erwärmung
(teils auch
als
Klimaleugnung,
Klimawandelleugnung
oder
Klimawissenschaftsleugnung
bezeichnet)
ist das
Ablehnen,
Nicht-wahrhaben-Wollen,
Bestreiten
oder Bekämpfen
des
wissenschaftlichen
Konsenses der
Klimaforschung
zur
gegenwärtig
stattfindenden
globalen
Erwärmung.
Hierzu
zählen
insbesondere
die
Trendleugnung,
also das
Abstreiten,
dass sich die
Erde zurzeit
erwärmt, die
Ursachenleugnung,
also das
Abstreiten,
dass der
Effekt
menschengemacht
ist, und die
Folgenleugnung,
also das
Abstreiten,
dass die
Erwärmung
große
gesellschaftliche
und
ökologische
Probleme zur
Folge hat.
Neben
diesen drei
Grundkategorien
wird häufig
auch die
Konsensleugnung
hinzugezählt,
also das
Bestreiten,
dass die
Kernaussagen
in der
Forschung seit
langem
unstrittig
sind.
Unter
anderem als
Selbstbezeichnung
werden auch
Klimawandelskepsis,
Klimaskepsis
und
Klimaskeptizismus
genutzt.
Historische
Forschungen
ergaben, dass
bei der
Verbreitung
von Skepsis
oder Ablehnung
in
Fachgebieten,
in denen ein
wissenschaftlicher
Konsens
herrscht,
insbesondere
mit großem
finanziellem
Aufwand
betriebene und
sehr gut
organisierte
Kampagnen eine
wichtige Rolle
spielen.
Dies
ist auch bei
der
Klimaforschung
der Fall und
geschieht vor
allem durch
die
Etablierung
eines
alternativen
klimaskeptischen
Diskurses
einzelner
Personen und
Organisationen.
Bei
der
organisierten
Leugnung
handelt es
sich um ein
bewusstes,
rationales
Verhalten mit
klaren
politischen
und
wirtschaftlichen
Zielen.
Justin Farrell: Corporate funding and ideological
polarization
about climate
change. In:
Proceedings of
the National
Academy of
Sciences 113,
Nr. 1, 2015,
S. 92–97,
doi:10.1073/pnas.1509433112. https://doi.org/10.1073/pnas.1509433112
Stephan
Lewandowsky,
Klaus
Oberauer:
Motivated
Rejection of
Science. In:
Current
Directions in
Psychological
Science. Band
25, Nr. 4,
2016, S.
217–222, hier:
S. 220,
doi:10.1177/0963721416654436. https://doi.org/10.1177/0963721416654436
Die
Leugnung der
globalen
Erwärmung wird
von einer
Vielzahl
unterschiedlicher
Akteure
betrieben :
Beteiligt
sind eine
kleine Zahl
von
Wissenschaftlern,
manche
Regierungen,
eine Vielzahl
politischer
und religiöser
Organisationen
wie
Stiftungen,
Think Tanks
und Institute,
industrielle
Akteure, die
entweder
direkt oder
indirekt über
vermeintlich
unabhängige
Organisationen
agieren, sowie
Teile der
Medien und der
Öffentlichkeit.
In
der Forschung
wurden
Wirtschaftsunternehmen
sowie
Industrieverbände
und
-vereinigungen
als wichtige
Förderer und
Sponsoren der
Klimawandelleugung
erkannt.
Viele
dieser
Unternehmen
sind
Energieunternehmen
aus der Öl-
und
Kohlebranche,
jedoch sind
auch
Stahlunternehmen,
Bergbaukonzerne
und
Kraftfahrzeughersteller
bedeutsame
Akteure.
Karin Edvardsson Björnberg u. a.: Climate and
environmental
science
denial: A
review of the
scientific
literature
published in
1990–2015. In:
Journal of
Cleaner
Production.
Band 167,
2017, S.
229–241,
doi:10.1016/j.jclepro.2017.08.066. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.08.066
Gerade
Unternehmen
aus der
Branche der
fossilen
Energien
erkannten
schon früh die
Folgen, die
Klimaschutzmaßnahmen
auf ihre
Geschäftsaktivitäten
haben würden,
und bekämpften
deshalb
Klimaforschung
und
Klimapolitik
bereits sehr
bald. Viele
Unternehmen
und Verbände
wie
ExxonMobil,
Peabody
Energy,
American
Petroleum
Institute, die
Western Fuels
Association
und das Edison
Electric
Institute
finanzierten
klimaskeptische
Wissenschaftler,
konservative
Think Tanks,
die die
Existenz der
globalen
Erwärmung
leugneten, und
diverse
Frontorganisationen,
um
Klimaforschung
zu
unterminieren
und
Klimaschutzmaßnahmen
zu verhindern.
Riley E. Dunlap, Aaron M. McCright: Organized Climate
Change Denial.
In: John S.
Dryzek,
Richard B.
Norgaard,
David
Schlosberg
(Hrsg.): The
Oxford
Handbook of
Climate Change
and Society.
Oxford
University
Press, 2011,
S. 144–160,
insbes. 148.
Während
die Konzerne
in den frühen
1990er Jahren
zunächst auf
direkten
Lobbyismus
setzten, zum
Beispiel über
die Global
Climate
Coalition,
gingen sie ab
den 2000er
Jahren zu der
subtileren
Methode über,
das Netzwerk
der
organisierten
Klimaleugnerszene
zu
finanzieren.
Michael Brüggemann: Die Medien und die Klimalüge.
Falsche
Skepsis und
echte
Leugnung. In:
Volker
Lilienthal,
Irene Neverla
(Hrsg.):
„Lügenpresse“
: Anatomie
eines
politischen
Kampfbegriffs.
Köln 2017, S.
137–157, hier
S. 149f.
Die
Unternehmen
und Verbände
selbst waren
früh über die
Existenz und
bedrohlichen
Folgen des
menschengemachten
Klimawandels
informiert,
lange bevor
sie Kampagnen
zur Leugnung
des
Klimawandels
in Auftrag
gaben. Die
Führungsspitze
von Exxon
wusste bereits
seit den
1970er Jahren
von den
Gefahren der
globalen
Erwärmung und
ließ sich
dieses Wissen
von ihren
eigenen
unternehmensinternen
Wissenschaftlern
bestätigen.
Anschließend
nutzte sie
dieses Wissen
für die
Ausbeutung von
arktischen
Öllagerstätten,
während sie
parallel
zweistellige
Millionenbeträge
in Kampagnen
zur Leugnung
des
Klimawandels
steckte und
Klimaschutzmaßnahmen
bekämpfte.
Catriona McKinnon: Should We Tolerate Climate Change
Denial? In:
Midwest
Studies In
Philosophy.
Band 40, Nr.
1, 2016, S.
205–216,
doi:10.1111/misp.12056. https://doi.org/10.1111/misp.12056
Internetressourcen
zu den
Lobby-Aktivitäten
der Industrie
und anderer
Interessengruppen
:
Die
Klimageschichte
dokumentiert
Entwicklung,
Schwankungen
und
Auswirkungen
des irdischen
Klimas sowohl
in
geologischen
Zeiträumen als
auch in den
Epochen der
jüngeren
Vergangenheit.
Je
nach
zeitlicher
Perspektive
werden dabei
Klimaverläufe
über wenige
Jahrzehnte bis
hin zu einigen
hundert
Millionen
Jahren
analysiert.
Zuverlässige
und
instrumentell
ermittelte
Temperatur-
und Klimadaten
stehen auf
breiterer
Basis erst
seit der
zweiten Hälfte
des 19.
Jahrhunderts
zur Verfügung.
Informationen
über frühere
Zeiträume
galten lange
als relativ
unsicher,
können jedoch
zunehmend
besser und
genauer belegt
werden.
Traditionell
werden hierbei
sogenannte
Klimaproxys
aus
natürlichen
Archiven wie
Baumringe,
Eisbohrkerne
oder Pollen
verwendet.
Zusätzlich
kommt in der
Forschung ein
breites
Spektrum
verschiedener
Isotopenanalysen
zum Einsatz,
deren jüngste
Entwicklungen
eine bis vor
kurzem
unerreichbare
Messgenauigkeit
ermöglichen.
Die
Klimageschichte
ist auch für
die
Evolutionsgeschichte
von Bedeutung.
Die
aktuellen
Erkenntnisse
der
Klimaforschung
besagen, dass
die
anthropogenen
Treibhausgasemissionen
seit Beginn
der
Industrialisierung
den
natürlichen
Treibhauseffekt
wesentlich
verstärken und
damit einen
zunehmenden
Einfluss auf
das Klima
ausüben.
Die
globalen
Durchschnittstemperaturen
haben im Lauf
des 20.
Jahrhunderts
um 0,74 °C ±
0,18 °C
zugenommen.
Am
ausgeprägtesten
ist die
Erwärmung von
1976 bis
heute. Nach
den
Emissionsszenarien
des
Intergovernmental
Panel on
Climate Change
(IPCC) im
aktuellen
Fünften
Sachstandsbericht
könnte sich
die globale
Durchschnittstemperatur
im
ungünstigsten
Fall bis Ende
des 21.
Jahrhunderts
um mehr als 4
°C gegenüber
dem
vorindustriellen
Wert erhöhen.
Diese
Erwärmung ist
von zum Teil
drastischen
Folgen
begleitet, die
sich mit
zunehmender
Erwärmung
weiter
verstärken
können.
Der
Ausdruck
Anthropozän
(zu
altgriechisch
ἄνθρωπος
ánthropos,
deutsch
‚Mensch‘ und
καινός ‚neu‘)
ist ein
Vorschlag zur
Benennung
einer neuen
geochronologischen
Epoche:
nämlich des
Zeitalters, in
dem der Mensch
zu einem der
wichtigsten
Einflussfaktoren
auf die
biologischen,
geologischen
und
atmosphärischen
Prozesse auf
der Erde
geworden ist.
Der
Mensch hat
nach
gegenwärtigem
wissenschaftlichen
Verständnis
den
entscheidenden
Anteil an der
neuzeitlichen
anthropogenen
globalen
Erwärmung, dem
aktuellen
Klimawandel.
Das
Adjektiv
anthropogen
(von
altgriechisch
ánthropos
„Mensch“, mit
dem
Verbalstamm
gen-
„entstehen“)
bezeichnet
einen
Fachbegriff
für das durch
den Menschen
Entstandene,
Verursachte,
Hergestellte
oder
Beeinflusste.
So
sind
beispielsweise
Kunststoffe
anthropogen,
da sie nur vom
Menschen
hergestellt
werden.
Die
Bezeichnung
anthropogen
wird häufig
für Eingriffe
des Menschen
in die Umwelt
und für vom
Menschen
verursachte
Umweltprobleme
verwendet,
beispielsweise:
anthropogene
Aufschüttung
(Deponie),
anthropogene
Landschaft
bzw.
anthropogenes
Biom,
anthropogenetische
Geomorphologie
(Erdoberflächenstruktur),
anthropogener
Treibhauseffekt,
anthropogene
Umweltbelastung,
anthropogene
Strahlenbelastung
durch
Kernwaffentests
und
Reaktorunfälle,
anthropogene
Bodenerosion.
Als
Gegensatz zu
anthropogen
wird häufig
der Begriff
natürlich
verwendet.
Als
Industrielle
Revolution
wird die
tiefgreifende
und dauerhafte
Umgestaltung
der
wirtschaftlichen
und sozialen
Verhältnisse,
der
Arbeitsbedingungen
und
Lebensumstände
bezeichnet,
die in der
zweiten Hälfte
des 18.
Jahrhunderts
begann und
verstärkt im
19.
Jahrhundert,
zunächst in
England, dann
in ganz
Westeuropa und
den USA, seit
dem späten 19.
Jahrhundert
auch in Japan
und weiteren
Teilen Europas
und Asiens zum
Übergang von
der Agrar- zur
Industriegesellschaft
geführt hat.
Als wichtigste
an dieser
Umwälzung
beteiligte
Gesellschaftsklassen
standen sich
kapitalistische
Unternehmer
und
lohnabhängige
Proletarier
gegenüber.
Coalbrookdale at night.
Ölgemälde von
Philipp Jakob
Loutherbourg
d. J. aus dem
Jahr 1801.
Coalbrookdale
gilt als eine
der
Geburtsstätten
der
industriellen
Revolution, da
hier der erste
mit Koks
gefeuerte
Hochofen
betrieben
wurde. https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Philipp_Jakob_Loutherbourg_d._J._002.jpg
[
hhttps://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/42/Philipp_Jakob_Loutherbourg_d._J._002.jpg
Die
Industrielle
Revolution
führte zu
einer stark
beschleunigten
Entwicklung
von Technik,
Produktivität
und
Wissenschaften,
die, begleitet
von einer
starken
Bevölkerungszunahme,
mit einer
neuartigen
Zuspitzung
sozialer
Missstände
einherging:
Die
Chemiker und
Atmosphärenforscher
Paul Crutzen
und Eugene
Stoermer haben
im Jahr 2000
vorgeschlagen,
den Zeitraum
seit Beginn
der
Industriellen
Revolution als
neue Epoche
der
Erdgeschichte
unter der
Bezeichnung
Anthropozän
aufzufassen,
da der
menschliche
Einfluss auf
den Planeten
seither immer
größere
Bedeutung
bekommt.
Die
industrielle
Revolution war
mit
grundlegenden
Veränderungen
im
wirtschaftlichen
Bereich
verbunden, die
in dem
Ausdruck
Kapitalismus
begrifflich
zusammengefasst
wurden.
Eine
wichtige
soziale
Grundlage und
Begleiterscheinung
der
Industriellen
Revolution war
die starke
Bevölkerungszunahme.
Während
in
vorindustrieller
Zeit die
Sterberate
annähernd der
Geburtenrate
entsprach,
erhöhte sich
die
Bevölkerungszahl
nun in bis
dahin
ungekanntem
Ausmaß.
Klimawandel,
auch
Klimaveränderung,
Klimaänderung
oder
Klimawechsel,
ist eine
weltweit
auftretende
Veränderung
des Klimas auf
der Erde oder
erdähnlichen
Planeten/Monden,
die eine
Atmosphäre
besitzen.
Die
mit einem
Klimawandel
verbundene
Abkühlung oder
Erwärmung kann
über
unterschiedlich
lange
Zeiträume
erfolgen.
Die
gegenwärtige,
vor allem
durch den
Menschen
verursachte
(anthropogene)
globale
Erwärmung ist
ein Beispiel
für einen sehr
rasch
verlaufenden,
aber noch
nicht
abgeschlossenen
Klimawandel.
Hierfür
wird in der
öffentlichen
Diskussion
oftmals der
Begriff
Klimawandel
als Synonym
genutzt (dann
aber als „Der
Klimawandel“).
Die
durch den
aktuellen
Klimawandel
hervorgerufene
oder
prognostizierte
ökologische
und soziale
Krise wird
auch als
„Klimakrise“
bezeichnet.
Der
Begriff
Klimakrise
beschreibt die
ökologische,
politische und
gesellschaftliche
Krise im
Zusammenhang
mit der
menschengemachten
globalen
Erwärmung. Es
wird, ähnlich
wie
Klimakatastrophe,
im
öffentlichen
Diskurs
zunehmend
anstelle von
harmloser
klingenden
Begriffen wie
Klimawandel
gebraucht, um
die Tragweite
der globalen
Erwärmung zu
verdeutlichen.
Ein
Klimawandel
auf globaler
Ebene beruht
im
Wesentlichen
auf einer
Veränderung
des
Strahlungsantriebs,
der das
Erdklimasystem
aus einem
stabilen
thermisch-radiativen
Gleichgewicht
in ein neues
Gleichgewicht
überführt.
Der
Strahlungsantrieb
resultiert aus
den
atmosphärischen
Konzentrationen
von
Treibhausgasen
wie
Kohlenstoffdioxid
(CO2), Methan
(CH4) und
Wasserdampf
(H2O), aus der
variierenden
Sonneneinstrahlung
auf Grund der
Milanković-Zyklen
sowie aus dem
Rückstrahlvermögen
(Albedo) der
Erdoberfläche
einschließlich
der Ozeane.
Neben
den
natürlichen
Faktoren
beeinflusst
der Mensch das
Klima vor
allem seit
Beginn der
Industrialisierung
in erheblichem
und weiter
zunehmendem
Umfang :
Der
„Zwischenstaatliche
Ausschuss für
Klimaänderungen“
(Intergovernmental
Panel on
Climate
Change)
(IPCC), der
den Stand der
Wissenschaft
im Auftrag der
Vereinten
Nationen
zusammenfasst,
kam 2007 zu
dem Schluss,
dass die
Erwärmung der
Atmosphäre und
der Ozeane
seit Beginn
der
Industrialisierung
vor allem auf
der
Freisetzung
von
Treibhausgasen
durch den
Menschen
beruht, wobei
die zunehmende
Kohlenstoffdioxid-Konzentration
und ihr
messbarer
Einfluss auf
die
Strahlungsbilanz
den
Hauptfaktor
des
Erwärmungsprozesses
bildet.
Aktuelle
Analysen
kommen zu dem
Ergebnis, dass
die
anthropogenen
Klimagas-Emissionen
im bisherigen
21.
Jahrhundert im
Jahresdurchschnitt
jene des
Paläozän/Eozän-Temperaturmaximums
um etwa das
Zehnfache
übertreffen.
D. R. Feldman, W. D. Collins, P. J. Gero, M. S. Torn, E.
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IPCC
Fourth
Assessment
Report:
Climate Change
2007 (AR4)
Intergovernmental
Panel on
Climate
Change, 2007 http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_and_data_reports.shtml
Der
IPCC schreibt
in seinem
2014/2015
erschienenen
fünften
Sachstandsbericht,
dass es extrem
wahrscheinlich
ist, dass die
Menschen mehr
als 50 Prozent
der 1951–2010
beobachteten
Erwärmung
verursacht
haben.
Nach
der besten
Schätzung
stimmt der
menschliche
Einfluss auf
die Erwärmung
in etwa mit
der insgesamt
beobachteten
Erwärmung
während dieses
Zeitraums
überein.
Eine
Analyse von
2014 beziffert
die
Wahrscheinlichkeit,
dass der in
den letzten 60
Jahren
registrierte
Anstieg der
Globaltemperatur
ohne
anthropogene
Treibhausgas-Emissionen
ähnlich hoch
ausgefallen
wäre, mit
lediglich
0,001 %.
Mehrere
Studien
stellen
übereinstimmend
fest, dass im
Unterschied zu
vorindustriellen
Klimaschwankungen
der aktuelle
Erwärmungsprozess
gleichzeitig
auf allen
Kontinenten
auftritt, in
seiner rapiden
Entwicklung
von keiner
Klimaveränderung
der letzten
zweitausend
Jahre
übertroffen
wird und
wahrscheinlich
auch ohne
vergleichbares
Beispiel in
der jüngeren
Erdgeschichte
ist.
Fünfter Sachstandsbericht des IPCC https://de.wikipedia.org/wiki/Fünfter_Sachstandsbericht_des_IPCC
Richard
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IPCC-Sonderbericht
über die
Folgen einer
globalen
Erwärmung um
1,5 °C
gegenüber
vorindustriellem
Niveau
Zusammenfassung
für politische
Entscheidungsträger
IPCC,
2018: Summary
for
Policymakers.
In: Global
Warming of 1.5
°C. An IPCC
Special Report
on the impacts
of global
warming of 1.5
°C above
preindustrial
levels and
related global
greenhouse gas
emission
pathway https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2020/07/SR1.5-SPM_de_barrierefrei.pdf
Meteorologie
(altgriechisch
μετεωρολογία
meteōrología
„Untersuchung
der
überirdischen
Dinge“ oder
„Untersuchung
der
Himmelskörper“)
ist die Lehre
der
physikalischen
und chemischen
Vorgänge in
der Atmosphäre
und beinhaltet
auch deren
bekannteste
Anwendungsgebiete
– die
Wettervorhersage
und die
Klimatologie.
Die
Klimatologie
ist eine
interdisziplinäre
Wissenschaft
der
Fachgebiete
Meteorologie,
Geographie,
Geologie,
Ozeanographie
und Physik.
Sie
erforscht die
Gesetzmäßigkeiten
des Klimas,
also des
durchschnittlichen
Zustandes der
Atmosphäre an
einem Ort
sowie der
darin
wirksamen
Prozesse.
Hierzu
bedient sich
die
Klimawissenschaft
unter anderem
statistischer
Methodik.
Die
Klimatologie
verwendet
Modelle, um
komplexe
Phänomene zu
beschreiben.
Diese
Modelle werden
als
Computermodelle
auch dazu
verwendet, um
die
Auswirkungen
des
Klimawandels
in
verschiedenen
Szenarien
abzuschätzen.
Die
Theoretische
Klimatologie
befasst sich,
ausgehend von
der
theoretischen
Meteorologie,
mit der
physikalisch-mathematischen
Beschreibung
langfristiger
Prozesse in
der
Erdatmosphäre.
Ziel
ist es, die
Anwendung der
Gesetze und
Verfahren zu
prüfen und
Modelle zu
entwickeln,
mit denen die
Änderung des
Klimas in
längerfristigen
Zeitabschnitten
bei Änderung
wesentlicher
Randbedingungen
abgeschätzt
werden kann.
Ein
Klimamodell
ist ein
Computermodell
zur Berechnung
und Projektion
des Klimas für
einen
bestimmten
Zeitabschnitt.
Das
Modell basiert
in der Regel
auf einem
Meteorologiemodell,
wie es auch
zur
numerischen
Wettervorhersage
verwendet
wird.
Dieses
Modell wird
jedoch für die
Klimamodellierung
erweitert, um
alle
Erhaltungsgrößen
korrekt
abzubilden.
Bei
der
Interpretation
der Ergebnisse
der aktuellen
Klimamodellrechnungen
in die Zukunft
muss
berücksichtigt
werden, dass
es sich nicht
um Prognosen
über einen
sicheren
zukünftigen
Verlauf
lokaler oder
globaler
Klimata
handelt,
sondern um
Szenarien,
welche
ausgewählte
mögliche
Verläufe auf
Grund von
Vorannahmen
über
zukünftige
Entwicklungen,
wie zum
Beispiel
Emissionen und
Landnutzung,
ergeben.
Die
Grenzen der
Modelle liegen
in den
verwendeten
mathematischen
Modellen
selbst und in
der begrenzten
Anzahl der
berücksichtigten
Einflussfaktoren.
Leistungsfähigere
Rechner
ermöglichen
dabei die
Entwicklung
komplexerer
Modelle mit
höherer
räumlicher
Auflösungen
und einer
zunehmenden
Anzahl von
Einflussfaktoren
auf das Klima.
:
EXPERIMENTELLER
NACHWEIS :
Der
Stand der
Forschung in
der
Klimatologie
wird vom
Weltklimarat
(IPCC) in
regelmäßigen
Abständen
zusammengefasst
und
publiziert.
Er
enthält
darüber hinaus
auch kurze
Zusammenfassungen
von
Kernaussagen
für politische
Entscheidungsträger.
Als
Luft
bezeichnet man
das Gasgemisch
der
Erdatmosphäre.
Trockene
Luft besteht
hauptsächlich
aus den zwei
Gasen
Stickstoff
(rund 78,08
Vol.-%) und
Sauerstoff
(rund 20,95
Vol.-%).
Daneben
gibt es noch
die
Komponenten
Argon (0,93
Vol.-%),
Kohlenstoffdioxid
(0,04 Vol.-%)
und andere
Gase in
Spuren.
Luftverunreinigung
und
Luftreinhaltung
Die
Luftverschmutzung
ist der auf
die Luft
bezogene
Teilaspekt der
Umweltverschmutzung.
Von
Bedeutung sind
erhöhte
Ozonwerte für
den Smog und
Schwefeldioxidkonzentrationen
für den sauren
Regen, aber
auch
Konzentrationen
von
Stickoxiden
und flüchtigen
organischen
Verbindungen,
die ihrerseits
wiederum einen
großen
Einfluss auf
die Chemie der
Luft haben.
Gleichzeitig
hat der
Ausstoß von
Treibhausgasen
wie
Kohlenstoffdioxid
weiter
zugenommen.
Die
Effekte von
Spurengasen
sind
vielfältig und
beeinflussen
sich in großem
Maße auch
gegenseitig.
Beispielsweise
spielt Ozon
durch seine
Rolle in der
Hydroxylradikalchemie
in bodennahen
Luftschichten
nicht nur die
Rolle eines
Schadstoffs
und
Treibhausgases,
es ist auch
essentiell für
die
Selbstreinigungsmechanismen
der Atmosphäre
insgesamt.
Besonders
viel
Mikroplastik
wurde in der
Luft von
London
nachgewiesen.
Auch
Pestizide sind
in der Luft
nachweisbar
und werden
über weite
Distanzen
verweht.
Als
Spurengase
werden alle
Gase
bezeichnet,
die in der
Luft in
geringeren
Anteilen
vorkommen als
die drei
Hauptbestandteile
Stickstoff (78
%), Sauerstoff
(21 %) und
Argon (ca. 1
%).
Die
Atmosphäre
[atmoˈsfɛːrə]
(von
altgriechisch
ἀτμός atmós,
deutsch
‚Dampf‘,
‚Dunst‘,
‚Hauch‘ und
σφαῖρα sfaira,
deutsch
‚Kugel‘) ist
die
gasförmige
Hülle um
größere
Himmelskörper
– insbesondere
um Sterne und
Planeten.
Sie
besteht
meistens aus
einem Gemisch
von Gasen, die
vom
Schwerefeld
des
Himmelskörpers
festgehalten
werden können.
Die
Atmosphäre ist
an der
Oberfläche am
dichtesten und
geht in großen
Höhen fließend
in den
interplanetaren
Raum über.
Die
Atmosphäre der
Erde, auch
Erdatmosphäre
(von
altgriechisch
ἀτμός atmós,
deutsch
‚Dampf‘ und
σφαῖρα sfaira,
deutsch
‚Kugel‘) ist
die
gasförmige
Hülle der
Erdoberfläche
und eine der
sogenannten
Erdsphären.
Sie
hat einen
hohen Anteil
an Stickstoff
und Sauerstoff
und somit
oxidierende
Verhältnisse.
Zusammensetzung
Was
als Luft
bezeichnet
wird, besteht
im
Wesentlichen
bei
Außerachtlassen
des
wechselnden
Wasserdampfgehalts
(d. h. in
Volumenprozent
trockener,
wasserdampffreier
Luft) aus :
78,08
% Stickstoff
(N2), 20,95 %
Sauerstoff
(O2) und 0,93
% Argon (Ar),
dazu Aerosole
und
Spurengase,
darunter
Kohlenstoffdioxid
(CO2, mit
derzeit 0,04
%, nach
Wasserdampf
der wichtigste
Verursacher
des
Treibhauseffekts),
ferner Methan
(CH4), Ozon
(O3),
Fluorchlorkohlenwasserstoffe,
Schwefeldioxid
(SO2) und
Stickstoffverbindungen.
Ihre
vertikale
Gliederung ist
durch
unterschiedliche
Temperaturen
bedingt.
Das
Wettergeschehen
findet in den
unteren etwa
10 Kilometern
statt, der
Troposphäre.
Die
Troposphäre
wird auch als
untere
Atmosphäre
bezeichnet.
Stratosphäre
und Mesosphäre
gemeinsam als
mittlere
Atmosphäre und
die
Thermosphäre
als obere
Atmosphäre.
Die
Troposphäre
[tropoˈsfɛːrə]
(von
altgriechisch
τροπή tropé
„Wendung,
Änderung“ und
σφαίρα sphaira
„Kugel“) ist
die unterste
Schicht der
Erdatmosphäre
und Teil der
Homosphäre.
Die
Troposphäre
reicht vom
Erdboden bis
zum Beginn der
Stratosphäre.
Die Grenze
dazwischen
wird
Tropopause
genannt.
Ihre
Dicke beträgt
etwa 8
Kilometer an
den Polen (wo
sie im Winter
bis zu 2
Kilometer
niedriger ist
als im Sommer)
und 18
Kilometer am
Äquator. In
der
Troposphäre
sind etwa 90
Prozent der
gesamten Luft
sowie beinahe
der gesamte
Wasserdampf
der
Erdatmosphäre
enthalten. Da
sich in ihr
der Großteil
des Wetters
abspielt,
spricht man
auch von der
Wetterschicht
(oder
Advektionsschicht)
der
Atmosphäre.
Die
Entwicklung
der
Erdatmosphäre
ist ein Teil
der Theorie
der chemischen
Evolution der
Erde und zudem
ein wichtiges
Element der
Klimageschichte.
Die
Erde entstand
vor 4,58
Milliarden
Jahren.
Vor
etwas über
vier
Milliarden
Jahren bestand
die damalige
Atmosphäre
vermutlich zu
etwa 80 % aus
Wasserdampf
(H2O), zu 10 %
Kohlenstoffdioxid
(CO2) und zu 5
bis 7 % aus
Schwefelwasserstoff
(H2S) sowie
Spuren von
Stickstoff
(N2),
Wasserstoff
(H2),
Kohlenstoffmonoxid
(CO), Helium,
Methan und
Ammoniak.
Dabei
handelt es
sich um eben
jene Produkte
des
Vulkanismus,
wie man sie
auch an
heutigem
Vulkanismus
beobachten
kann.
Die
Bildung von
Sauerstoff
(Dioxygen, O2)
spielt die
Hauptrolle bei
der
Herausbildung
unserer
heutigen, der
dritten
Atmosphäre.
Dabei
kommt der
oxygenen
Photosynthese
eine dominante
Stellung zu,
andere
Effekte, wie
die
Photodissoziation
des
Wasserdampfs,
sind nahezu
vernachlässigbar.
Obwohl
es mit den
Cyanobakterien
vielleicht
schon vor 3,5
Milliarden
Jahren erste
Lebewesen gab,
die oxygene
Photosynthese
betrieben,
zeigte sich
deren Effekt
auf die
Zusammensetzung
der
Erdatmosphäre
sehr spät.
Vor
einer
Milliarde
Jahren
überstieg die
Sauerstoffkonzentration
der Atmosphäre
drei Prozent,
wodurch sich
im Verlauf der
nächsten 400
Millionen
Jahre
allmählich
eine erste
Ozonschicht
bilden konnte.
Vor
500–600
Millionen
Jahren stieg
der
Sauerstoffgehalt,
bedingt durch
das erste
massenhafte
Auftreten von
Landpflanzen,
rapide an und
erreichte vor
350 Millionen
Jahren
erstmals das
heutige
Niveau.
In
jüngster Zeit
ist vor allem
ein Anstieg in
der
Konzentration
der
Treibhausgase
zu
verzeichnen.
Insbesondere
erhöhte sich
die
Konzentration
von
Kohlenstoffdioxid
in der
Erdatmosphäre
in den letzten
hundert Jahren
auf fast das
1,5-fache.
Wichtig
ist jedoch
nicht nur die
Gesamtkonzentration
eines Gases
über die
gesamte
Atmosphäre,
sondern auch
die Schichtung
(Gradient).
So
ist zum
Beispiel Ozon
in der
Ozonosphäre
für das Leben
auf dem Land
von großer
Bedeutung,
jedoch in der
unteren
Troposphäre
gesundheitsschädlich
(Smog).
Die
Photosynthese
(altgriechisch
φῶς phōs,
deutsch
‚Licht‘ und
σύνθεσις
sýnthesis,
deutsch
‚Zusammensetzung‘,
auch
Fotosynthese
geschrieben)
ist ein
physiologischer
Prozess zur
Erzeugung von
energiereichen
Biomolekülen
aus
energieärmeren
Stoffen
mithilfe von
Lichtenergie.
Sie
wird von
Pflanzen,
Algen und
manchen
Bakterien
betrieben.
Bei
diesem
biochemischen
Vorgang wird
mithilfe von
lichtabsorbierenden
Farbstoffen
wie
Chlorophyll
Lichtenergie
in chemische
Energie
umgewandelt.
Diese
wird dann zum
Aufbau
energiereicher
organischer
Verbindungen
(primär
Kohlenhydrate)
aus
energiearmen
anorganischen
Stoffen
(Kohlenstoffdioxid
(CO2) und
Wasser (H2O))
verwendet.
Da
die
energiereichen
organischen
Stoffe zu
Bestandteilen
des Lebewesens
werden,
bezeichnet man
deren Synthese
als
Assimilation.
Kohlenstoffdioxid
(CO2) ist als
Spurengas mit
einem
Volumenanteil
von etwa 0,04
% (etwa 400
ppm) in der
Erdatmosphäre
enthalten.
Der
Massenanteil
beträgt etwa
(44,0095/28,9)
× 0,04 % =
0,06 %.
Trotz
der geringen
Konzentration
ist
Kohlenstoffdioxid
für das Leben
auf der Erde
in vielerlei
Hinsicht von
elementarer
Bedeutung :
Pflanzen
nehmen das für
sie
lebensnotwendige
Spurengas auf
und geben
Sauerstoff ab
(Photosynthese),
während bei
der Atmung der
allermeisten
Lebewesen und
vielen anderen
natürlichen
Prozessen
Kohlenstoffdioxid
freigesetzt
und in die
Erdatmosphäre
abgegeben
wird.
Als
Treibhausgas
beeinflusst
CO2 durch den
Treibhauseffekt
das Klima der
Erde und durch
seine
Löslichkeit in
Wasser den
pH-Wert der
Ozeane
wesentlich.
Im
Verlauf der
Erdgeschichte
schwankte der
atmosphärische
CO2-Gehalt
erheblich und
war häufig an
einer Reihe
gravierender
Klimawandel-Ereignisse
direkt
beteiligt.
Der
Treibhauseffekt
ist die
Wirkung von
Treibhausgasen
in einer
Atmosphäre auf
die Temperatur
der
Planetenoberfläche
wie die der
Erde.
Er
bewirkt dort
eine
Temperaturerhöhung.
Die
Analogie
zwischen dem
atmosphärischen
Treibhauseffekt
und einem
Gewächshaus
besteht in der
Gemeinsamkeit,
dass Licht
nahezu
ungehindert in
das System
eindringt,
während die
daraus
entstehende
Wärme das
System weniger
leicht
verlassen
kann.
Als
anthropogener
Treibhauseffekt
wird die
Verstärkung
des
natürlichen
Treibhauseffekts
durch
menschliche
Aktivitäten
bezeichnet.
Dieser
resultiert vor
allem aus der
Freisetzung
verschiedener
Treibhausgase
wie
Kohlenstoffdioxid
(CO2), Methan
(CH4), Lachgas
(N2O) und
troposphärischem
Ozon (O3).
Seine
Folge ist die
Globale
Erwärmung, d.
h. ein Anstieg
der globalen
Durchschnittstemperatur
seit Beginn
der
Industrialisierung,
bzw. besonders
stark in den
letzten 30
Jahren, um ca.
1 Grad
Celsius.
Dieser
Effekt ist
inzwischen
nicht nur
theoretisch
verstanden,
sondern kann
z. B. mit
Satelliten
gemessen
werden, die
die
Energieeinstrahlung
auf die Erde
und die
Energieabstrahlung
der Erde
aufzeichnen.
Das
(relative)
Treibhauspotential
(auch
Treibhauspotenzial;
englisch
Global warming
potential,
greenhouse
warming
potential,
GWP) oder
CO2-Äquivalent
einer
chemischen
Verbindung ist
eine Maßzahl
für ihren
relativen
Beitrag zum
Treibhauseffekt,
also ihre
mittlere
Erwärmungswirkung
der
Erdatmosphäre
über einen
bestimmten
Zeitraum (in
der Regel 100
Jahre).
Sie
gibt damit an,
wie viel eine
bestimmte
Masse eines
Treibhausgases
im Vergleich
zur gleichen
Masse CO2 zur
globalen
Erwärmung
beiträgt.
Beispielsweise
beträgt das
CO2-Äquivalent
für Methan bei
einem
Zeithorizont
von 100 Jahren
28 :
Das
bedeutet, dass
ein Kilogramm
Methan
innerhalb der
ersten 100
Jahre nach der
Freisetzung
28-mal so
stark zum
Treibhauseffekt
beiträgt wie
ein Kilogramm
CO2.
Bei
Distickstoffmonoxid
beträgt dieser
Wert 265.
Das
Treibhauspotential
ist aber nicht
mit dem
tatsächlichen
Anteil an der
globalen
Erwärmung
gleichzusetzen,
da sich die
Emissionsmengen
der
verschiedenen
Gase stark
unterscheiden.
Mit
diesem Konzept
können bei
bekannten
Emissionsmengen
die
unterschiedlichen
Beiträge
einzelner
Treibhausgase
verglichen
werden.
Die
Hauptbestandteile
der irdischen
Lufthülle
(Stickstoff,
Sauerstoff und
Argon) zählen
nicht zu den
Treibhausgasen
und haben
aufgrund ihrer
molekularen
Struktur
keinen
Einfluss auf
den
Treibhauseffekt.
Das
in seiner
Gesamtwirkung
stärkste
Treibhausgas
ist der
Wasserdampf,
dessen Anteil
am natürlichen
Treibhauseffekt
je nach
geographischen
Gegebenheiten
beziehungsweise
Klimazone
zwischen 36
und 70 Prozent
schwankt.
Jedoch
ist
Wasserdampf
nur in sehr
geringem
Umfang ein
Emissionsgas,
seine
Konzentration
in der
Atmosphäre
steht in
unmittelbarem
Zusammenhang
mit der
Lufttemperatur.
Treibhausgase
(THG) sind
(Spuren-)Gase,
die zum
Treibhauseffekt
(der Erde oder
anderer
Planeten)
beitragen und
sowohl
natürlichen
als auch
anthropogenen
Ursprungs sein
können.
Sie
absorbieren
einen Teil der
vom Boden
abgegebenen
langwelligen
(infraroten)
Wärmestrahlung
(thermische
Strahlung),
die sonst ins
Weltall
entweichen
würde.
Die
dabei
aufgenommene
Energie
emittieren sie
entsprechend
ihrer lokalen
Temperatur
überwiegend
als
Wärmestrahlung,
deren zur Erde
gerichteter
Anteil
atmosphärische
Gegenstrahlung
genannt wird.
Diese
erwärmt die
Erdoberfläche
zusätzlich zum
kurz- bis
langwelligen
direkten
Sonnenlicht.
Die
natürlichen
Treibhausgase,
insbesondere
Wasserdampf,
heben die
durchschnittliche
Temperatur an
der
Erdoberfläche
um etwa 33 K
auf +15 °C an.
Ohne
diesen
natürlichen
Treibhauseffekt
hätte die
Erdoberfläche
im globalen
Mittel nur
eine
Temperatur von
−18 °C, was
höher
organisiertes
Leben auf der
Erde kaum
möglich machen
würde.
Der
gegenwärtige,
durch
menschliche
Aktivitäten
verursachte
Anstieg der
Konzentration
verschiedener
Treibhausgase,
insbesondere
von
Kohlenstoffdioxid
(CO2),
verstärkt den
natürlichen
Treibhauseffekt
und führt zur
globalen
Erwärmung, die
ihrerseits mit
zahlreichen
Folgen
verbunden ist.
Diesen
zusätzlichen,
menschlich
verursachten
Anteil am
Treibhauseffekt
bezeichnet man
als
anthropogenen
Treibhauseffekt.
Das
relative
Treibhauspotenzial
wird in der
Regel auf
einen
Zeithorizont
von 100 Jahren
bezogen, das
heißt, es wird
die über einen
Zeitraum von
100 Jahren
nach der
Emission
gemittelte
Erwärmungswirkung
betrachtet.
Bezieht
man es auf
einen anderen
Zeithorizont,
verändert
sich,
entsprechend
der
atmosphärischen
Verweildauer,
auch das
relative
Treibhauspotenzial.
Enthält
ein
Treibhausgas
ein oder
mehrere Chlor-
bzw.
Fluoratome, so
erhöht sich
dessen
relatives
Treibhauspotenzial
aufgrund der
hohen
chemischen
Stabilität
deutlich
gegenüber
Treibhausgasen
ohne
Halogenatom(e).
Die
Klimasensitivität
ist die
Verhältnisgröße
der
Temperaturerhöhung
der
Erdoberfläche
geteilt durch
die als
zusätzliche
Bestrahlungsstärke
ausgedrückte
Wirkung
erhöhter
Treibhausgaskonzentrationen.
Generell
wird durch das
IPCC
unterschieden
zwischen
Gleichgewichtsklimasensitivität
(Equilibrium
climate
sensitivity –
ECS) und
transienter
Klimaantwort
(Transient
climate
response –
TCR).
Man
kann sie in
Kelvin pro
Watt je
Quadratmeter
(K/(W/m²) =
K·m²/W)
angeben.
Geläufiger
ist jedoch die
Angabe der
Klimaerwärmung
bei
Verdoppelung
der
Konzentration
von
Kohlenstoffdioxid
in der
Erdatmosphäre.
Neben
Kohlenstoffdioxid
tragen auch
noch weitere
Gase zum
Treibhauseffekt
bei, so dass
auch für diese
jeweils eigene
Klimasensitivitäten
ermittelt
werden können.
Der
Einfachheit
halber wird
deren Beitrag
meist mittels
der
sogenannten
CO2-Äquivalente
berechnet.
Insgesamt
hat der
Kohlenstoffdioxidgehalt
seit Beginn
der
Industrialisierung
um über 40 %
zugenommen.
Dies
ist im
Zusammenhang
mit dem
anthropogenen
Treibhauseffekt
eine der
Ursachen für
die globale
Erwärmung, für
die ein
Referenzwert
im
erdgeschichtlichen
Klima von
weniger als
100 Jahren
gilt.
2013
überstieg die
CO2-Konzentration
an der
Messstation
Mauna Loa
erstmals den
Wert von 400
ppm.
The
Keeling Curve
A daily record
of atmospheric
carbon dioxide
Entwicklung
der
Spurengasanteile
der Luft im
Laufe der
letzten 15
Jahre
World
Meteorological
Organization:
Greenhouse gas
concentrations
in atmosphere
reach yet
another high |
World
Meteorological
Organization,
abgerufen am
26. November
2019
Ökologische
Bedeutung
Übersicht
über die
Photosynthese
und Atmung
Pflanzen
und
photosynthesefähige
Bakterien
nehmen
Kohlenstoffdioxid
aus der
Atmosphäre auf
und wandeln es
durch
Photosynthese
unter
Einwirkung von
Licht und
Aufnahme von
Wasser in
Kohlenhydrate
wie Glucose
um.
6
C O 2 +
6
H 2 O ⟶ C 6 H
12 O 6 +
6
O 2 {mathrm
{6\ CO_{2}+6\
H_{2}O\longrightarrow
C_{6}H_{12}O_{6}+6\
O_{2}} }
{mathrm {6\
CO_{2}+6\
H_{2}O\longrightarrow
C_{6}H_{12}O_{6}+6\
O_{2}} }
vereinfachte
Netto-Reaktionsgleichung
für die
oxygene
Photosynthese
Dieser
Prozess setzt
gleichzeitig
Sauerstoff aus
der
Dekomposition
von Wasser
frei. Die
entstehenden
Kohlenhydrate
dienen als
Energieträger
und Baustoff
für alle
anderen
biochemischen
Substanzen wie
Polysaccharide,
Nukleinsäuren
und Proteine.
Kohlenstoffdioxid
stellt damit
den Rohstoff
für die
Bildung aller
Biomasse in
der
Primärproduktion
der
Ökosysteme.
Der
Abbau von
Biomasse durch
aerobe Atmung
ist, in
Umkehrung zum
Prozess der
Photosynthese,
wieder mit der
Bildung von
Kohlenstoffdioxid
und dem
Verbrauch von
Sauerstoff
verbunden.
C
6 H 12 O 6 +
6
O 2 ⟶
6
C O 2 +
6
H 2 O {mathrm
{C_{6}H_{12}O_{6}+6\
O_{2}\longrightarrow
6\ CO_{2}+6\
H_{2}O} }
{mathrm
{C_{6}H_{{12}}O_{6}+6\
O_{2}\longrightarrow
6\ CO_{2}+6\
H_{2}O}}
vereinfachte
Netto-Reaktionsgleichung
für die aerobe
Atmung
Alle
Organismen
eines
Ökosystems
atmen
fortwährend,
während die
Photosynthese
an die
Verfügbarkeit
von Licht
gebunden ist.
Dies führt zur
zyklischen Zu-
und Abnahme
von
Kohlenstoffdioxid
im täglichen
und
jahreszeitlichen
Rhythmus in
Abhängigkeit
von den
unterschiedlichen
Lichtintensitäten.
In
Gewässern
schwankt die
Kohlenstoffdioxid-Konzentration
ebenfalls
entsprechend
den genannten
Tages- und
Jahreszeit-Rhythmen.
Kohlenstoffdioxid
steht mit den
anderen
gelösten
Kohlensäurespezies
in einem
chemischen
Gleichgewicht,
welches den im
Wasser
herrschenden
pH-Wert
wesentlich
bestimmt. Vom
pH-Wert hängen
wiederum die
chemischen
Gleichgewichtslagen
der
Dissoziationen
von
Ammonium/Ammoniak,
Nitrit/Salpetrige
Säure,
Sulfid/Schwefelwasserstoff
und anderen
Säure-Basen-Paaren
ab, die sich
durch die
Toxizität für
die Organismen
im Gewässer
bemerkbar
machen.
Heinz-Gerhard Franck, Jürgen W. Stadelhofer: Sauerstoff
und
Kohlendioxid ?
Schlüsselverbindungen
des Lebens.
In: Die
Naturwissenschaften.
Band 75, 1988,
S. 585–590,
doi:10.1007/BF00366470.
Hans-Otto
Pörtner:
Auswirkungen
von
CO2-Eintrag
und
Temperaturerhöhung
auf die marine
Biosphäre.
WISSENSCHAFTLICHER
BEIRAT DER
BUNDESREGIERUNGGLOBALE
UMWELTVERÄNDERUNGEN
Sondergutachten
Wissenschaftlicher
Beirat der
Bundesregierung
In
der
Troposphäre
ist Ozon der
drittwirksamste
Treiber der
globalen
Erwärmung
(nach
Kohlendioxid
und Methan).
Die
Ozonschicht in
der
Stratosphäre
schützt die
Lebewesen auf
der Erde vor
Schädigungen
durch
energiereiche
mutagene
ultraviolette
Strahlung der
Sonne.
Stickstoffdioxid
wird seit 1908
großtechnisch
erzeugt und
für die
Herstellung
von
Salpetersäure
verwendet.
In
Spuren
entsteht
Stickstoffdioxid
aus Sauerstoff
und Stickstoff
als den beiden
Hauptbestandteilen
der Atmosphäre
sowohl bei
natürlichen
Vorgängen wie
z. B. durch
Blitzschlag,
als auch bei
technischen
Verbrennungsvorgängen,
z. B. in
Verbrennungsmotoren.
NO2
entsteht als
Nebenprodukt
bei jeder
Verbrennung
fossiler
Energieträger,
wie Gas, Kohle
und Öl, und
ist daher
unter anderen
Bestandteil
des Abgases
von Kraft- und
Luftfahrzeugen,
von Öl- und
Gas-Heizkesseln
sowie von Gas-
und
Kohlekraftwerken.
Es
entsteht aus
Stickstoffmonoxid,
wobei die
Konzentration
von
Stickstoffdioxid
mit steigender
Temperatur
abnimmt.
Es
gibt
zahlreiche
Pflanzen, die
gegenüber
Stickstoffdioxid
empfindlich
reagieren –
empfindlicher
als der
Mensch.
Bereits
geringe
Volumenanteile
können normale
biochemische
Vorgänge
beeinflussen
und
beispielsweise
zu einer
Minderung des
Trockengewichts,
des
Blattwachstums
und zu
Ertragsverlust
der Pflanzen
führen
Distickstoffmonoxid,
allgemein
bekannt unter
dem
Trivialnamen
Lachgas, ist
ein farbloses
Gas aus der
Gruppe der
Stickoxide.
Die
chemische
Summenformel
für das Gas
ist N2O.
Beitrag
zum
Treibhauseffekt
und Schädigung
der
Ozonschicht
Durch
die Lage
seiner
IR-Absorption
in einem
atmosphärischen
Fenster und
seine große
atmosphärische
Verweilzeit
von etwa 120
Jahren hat N2O
ein hohes
Treibhauspotenzial.
Als
drittwichtigstes
langlebiges
Treibhausgas
trägt es
erheblich zur
globalen
Erwärmung bei.
Sein
Beitrag zur
globalen
Erwärmung über
den
Treibhauseffekt
beträgt knapp
10 %.
Seine
Emissionen
beim Anbau von
Ölsaaten für
Biokraftstoffe
macht deren
Beitrag zum
Klimaschutz
vollständig
zunichte.
Durch
seinen Abbau
in der
Stratosphäre
erhöht Lachgas
dort die
Konzentration
von NOx, das
katalytisch
Ozon abbaut.
Unter
den
anthropogenen
ozonschädlichen
Emissionen ist
Lachgas
mittlerweile
bedeutender
als alle
Fluorchlorkohlenwasserstoffe
(FCKW)
zusammen.
Methan
ist eine
chemische
Verbindung mit
der
Summenformel
CH4 und der
einfachste
Vertreter aus
der
Stoffgruppe
der Alkane.
Unter
Normalbedingungen
ist es ein
farb- und
geruchloses,
brennbares
Gas.
Es
kommt in der
Natur vor und
ist der
Hauptbestandteil
von Erdgas.
Methan
ist der meist
vertretene
Kohlenwasserstoff
in der
irdischen
Atmosphäre,
wobei die
Konzentration
zwischen der
Nord- und
Südhalbkugel
als auch
jahreszeitlich
schwankt.
Als
Treibhausgas
besitzt Methan
ein hohes
Treibhauspotential.
Es
trug zur
klimageschichtlichen
Erderwärmung
bei und
beeinflusst
auch die
aktuelle
globale
Erwärmung.
In
der
Erdatmosphäre
wird es zu
Wasser,
Kohlenstoffmonoxid
und
schließlich zu
Kohlenstoffdioxid
oxidiert.
Das
Gas entsteht
in
beträchtlichen
Mengen durch
biologische
Prozesse,
entweder
anaerob durch
Mikroorganismen
oder aerob
durch
Phytoplankton,
Pflanzen und
Pilze.
Weitere
biologische
Quellen sind
der Reisanbau
und die
Rinderzucht.
Abiotische
Quellen wie
Waldbrände
oder
Vulkanausbrüche
setzen
ebenfalls
Methan frei.
Da
es in
Lagerstätten
in großen
Mengen
vorkommt, ist
es eine
attraktive
Energiequelle.
Des
Weiteren kommt
es als
Methanhydrat
gebunden am
Meeresboden
und
Permafrostgebieten
vor, wobei der
genaue Vorrat
unbekannt ist.
Methan
ist in Wasser
unlöslich und
bildet mit
Luft explosive
Gemische.
Es
verbrennt mit
bläulich-heller
Flamme in
Gegenwart von
ausreichend
Sauerstoff zu
Kohlenstoffdioxid
und Wasser.
Sein
Treibhauspotenzial
ist dabei, auf
einen Zeitraum
von 100 Jahren
bezogen,
28-mal höher
als das der
gleichen
Gewichtsmenge
Kohlenstoffdioxid.
Nach
einer neueren
Untersuchung
beträgt dieser
Faktor 33,
wenn
Wechselwirkungen
mit
atmosphärischen
Aerosolen
berücksichtigt
werden.
Auf
einen Zeitraum
von 20 Jahren
bezogen steigt
dieser Faktor
sogar auf 84.
Methan
trägt (
derzeit noch )
rund 20 % zum
anthropogenen
Treibhauseffekt
bei.
G. Myhre u. a.: Anthropogenic and Natural Radiative
Forcing. In:
Climate Change
2013: The
Physical
Science Basis.
Contribution
of Working
Group I to the
Fifth
Assessment
Report of the
Intergovernmental
Panel on
Climate
Change.
Cambridge
University
Press,
Cambridge/ New
York 2013, S.
731, (PDF) http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf
D.
T. Shindell,
G. Faluvegi,
D. M. Koch, G.
A. Schmidt, N.
Unger, S. E.
Bauer:
Improved
attribution of
climate
forcing to
emissions. In:
Science. 326,
Nr. 5953,
2009, S.
716–718
Dieser
rasante
Anstieg könnte
mit der
Förderung von
Schiefergas
durch
Hydraulic
Fracturing
(Fracking)
zusammenhängen.
Laut
einer 2020
veröffentlichten
Studie
emittieren
Fracking-Anlagen
doppelt so
viel Methan
wie zuvor
geschätzt.
Durch
nicht bemerkte
Lecks in
Raffinerien
und beim
Transport von
Öl und Gas
durch
Pipelines
werden
erhebliche
Mengen Methan
emittiert.
Die
Internationale
Energieagentur
(IEA) in Paris
schätzt diese
Menge Ende
2017 auf rund
75 Mio. Tonnen
pro Jahr und
damit 1,7 %
der
Gesamtfördermenge.
Studien
deuten darauf
hin, dass die
Methan-Emissionen
aus Kohleminen
stark
unterschätzt
wurden.
So
wurde 2014 in
der Gegend um
Four Corners
durch
Satellitendaten
eine gewaltige
Methanemission
aus nahe
gelegenen
Kohleabbaustätten
detektiert.
Mit
geschätzten
600.000 Tonnen
Methan pro
Jahr sind die
Emissionen
größer als die
der gesamten
britischen
Öl-, Gas- und
Kohleindustrie.
Etwa
70 % der
mikrobiellen
Methanemission
der Erde ist
auf
menschliche
Aktivitäten
zurückzuführen.
Die
Methanemissionen
in der
Landwirtschaft
und bei der
Tierhaltung
gehen zu 39 %
auf die
Rinderhaltung
und zu 17 %
auf den
Nassreisanbau
zurück.
Die
FAO schrieb
2006 dem
Viehwirtschaftssektor
ein knappes
Fünftel der
vom Menschen
verursachten
Treibhausgasemissionen
zu, etwas mehr
als dem
Transportsektor.
Die
archaeellen
Methanbildner
sind für die
ständige
Neubildung von
Methan
verantwortlich.
Ein
Hausrind z. B.
stößt täglich
etwa 150–250 l
Methan aus,
weil im
Rindermagen
Methanogene an
der Zersetzung
von Cellulose
beteiligt
sind.
Die
Freisetzung
von Methan aus
Permafrost und
vom
Meeresboden
ist eine
mögliche Folge
und eine
weitere
Ursache für
die globale
Erwärmung.
Fluorkohlenwasserstoffe
beeinflussen
das Klima in
der
Erdatmosphäre
:
Sie
tragen über
den
Treibhauseffekt
zur
Erderwärmung
bei, da ihre
Moleküle die
Wärmestrahlung
von der
Erdoberfläche
absorbieren.
Das
Treibhauspotential
der einzelnen
fluorierten
Kohlenwasserstoffe
ist dabei sehr
unterschiedlich
und liegt etwa
um den Faktor
100 bis 23.000
über dem von
Kohlendioxid
(CO2).
Im
Gegensatz zu
den
Fluorchlorkohlenwasserstoffen
(FCKW) haben
die
fluorierten
Kohlenwasserstoffe
allerdings
kein
Ozonabbaupotential.
Weil
es nach 1987
bei der
Umsetzung des
Montreal-Protokolls
zunächst darum
ging,
möglichst
schnell
geeignete,
verfügbare
Ersatzstoffe
als Kühlmittel
zu verwenden,
wurden beim
Ausstieg aus
dem Gebrauch
von
FCKW-Kältemitteln
andere damals
verfügbare FKW
als
Ersatzkältemittel
verwendet.
Alternativen,
die nicht so
klimaschädlich
waren, kamen
erst
allmählich ab
den 1990er
Jahren auf den
Markt.
2016
waren FKW mit
einer Rate von
10 bis 15 %
pro Jahr die
am schnellsten
zunehmende
Sorte von
Treibhausgasen.
Stephen O. Andersen u. a.: Stratospheric ozone, global
warming, and
the principle
of unintended
consequences—An
ongoing
science and
policy success
story. Band
63, Nr. 6,
2013, S.
625–627,
doi:10.1080/10962247.2013.791349.
Fluorchlorkohlenwasserstoffe
(FCKW) https://de.wikipedia.org/wiki/Fluorchlorkohlenwasserstoffe
Im
Laufe der
1970er und
1980er Jahre
stellte sich
heraus, dass
die
Freisetzung
von FCKW in
die Atmosphäre
in erheblichem
Maße für den
Abbau der
Ozonschicht in
der
Stratosphäre
(„Ozonloch“)
verantwortlich
ist, weshalb
der Einsatz
von FCKW heute
in vielen
Anwendungsbereichen
verboten ist.
Umwelteinfluss
Die
niedermolekularen,
wasserstofffreien
CFK gelangen
aufgrund ihrer
chemischen
Stabilität und
ihrer großen
Flüchtigkeit
in die
Stratosphäre
und reagieren
mit der
Ozonschicht.
Beispiel:
C F 2 C l 2 +
h ⋅ ν ⟶ C F 2
C l ∗ + C l ∗
{mathrm
{CF_{2}Cl_{2}}
+h\cdot \nu
\longrightarrow
\mathrm
{CF_{2}Cl^{*}+Cl^{*}}
} {mathrm
{CF_{2}Cl_{2}}}+h\cdot
\nu
\longrightarrow
{mathrm
{CF_{2}Cl^{{*}}+Cl^{{*}}}}
Dabei
bedeutet h ⋅ ν
{
h\cdot \nu }
h\cdot \nu ein
Photon
geeigneter
Frequenz[Anm.
1] und C l ∗
{mathrm
{Cl^{*}} }
{mathrm
{Cl^{{*}}}} ein
Chlorradikal.
Das
Chlorradikal
baut Ozon zu
biatomarem
Sauerstoff ab.
Das an dem
Sauerstoff
gebundene
Chlor wird
wieder frei,
wobei
molekulares
Chlor
entsteht.
Durch ein
Photon
geeigneter
Energie werden
daraus wieder
Chlorradikale
freigesetzt,
wodurch der
Zyklus von
vorn beginnen
kann :
C l ∗ + O 3 ⟶
C l O ∗ + O 2
{mathrm
{Cl^{*}+O_{3}\longrightarrow
ClO^{*}+O_{2}}
} {mathrm
{Cl^{{*}}+O_{3}\longrightarrow
ClO^{{*}}+O_{2}}}
2 C l O ∗ ⟶ C
l 2 O 2 ⟶ C l
2 + O 2
{mathrm
{2\,ClO^{*}\longrightarrow
Cl_{2}O_{2}\longrightarrow
Cl_{2}+O_{2}}
} {mathrm
{2\,ClO^{{*}}\longrightarrow
Cl_{2}O_{2}\longrightarrow
Cl_{2}+O_{2}}}
C l 2 + h ⋅ ν
⟶ 2 C l ∗
{mathrm
{Cl_{2}}
+h\cdot \nu
\longrightarrow
\mathrm
{2\,Cl^{*}} }
{mathrm
{Cl_{2}}}+h\cdot
\nu
\longrightarrow
{mathrm
{2\,Cl^{{*}}}}
Dadurch
wird die
Ozonschicht
zerstört. Ohne
deren
Schutzwirkung
kann harte
UV-Strahlung
bis zur
Erdoberfläche
dringen und
Pflanzen,
Tiere und
Menschen
schädigen.
FCKW
absorbieren
außerdem
Sonnenstrahlung
im
Infrarotbereich
(stärker als
CO2) und
tragen gemäß
ihrem
jeweiligen
Treibhauspotenzial
(in
CO2-Äquivalent)
unterschiedlich
zur globalen
Erwärmung bei.
Einige FCKW
übersteigen
das
Treibhauspotenzial
von
Kohlendioxid
um das
Zehntausendfache.
Als
Ozonloch
bezeichnet man
eine starke
Ausdünnung der
Ozonschicht,
wie sie 1985
erstmals am
Südpol über
der Antarktis
festgestellt
wurde.
Anfang
2020 nach
einem Bericht
des
Alfred-Wegener-Instituts
zum ersten Mal
auch über der
Arktis
(Nordpol).
Die
Ursachen der
Ozonzerstörung
sind
hauptsächlich
radikalische
Chloratome aus
chlorierten
organischen
Verbindungen,
die
zusammenfassend
als
Fluorchlorkohlenwasserstoffe
(FCKW oder
CFCs)
bezeichnet
werden.
Daneben
sind Halon und
auch
teilbromierte
und
teilchlorierte
Kohlenwasserstoffe
(H-FBKW,
H-FCKW),
Bromchlormethan,
Tetrachlorkohlenstoff,
Methylbromid
und
Trichlorethan
an der
Zerstörung
beteiligt.
Die
ausgedünnte
Ozonschicht
lässt mehr vom
UV-B-Anteil
der
Sonnenstrahlung
zum Erdboden
durch :
Ultraviolette
Strahlung kann
bei Lebewesen
karzinogen
wirken.
Unter
Umweltverschmutzung
wird im
Allgemeinen
die
Verschmutzung
der Umwelt
durch das
Wirken und die
Anwesenheit
von Menschen
verstanden. Im
Vordergrund
steht dabei
die
Umweltbelastung
durch Abfälle
und
Emissionen.
Wichtige
umweltverschmutzende
Stoffe
Die
Umwelt kann
durch viele
Stoffe
verschmutzt
werden, zum
Beispiel durch
Chemikalien
Schwermetalle
(aber auch
andere
Mineralstoffe
wie Asbest und
Beryllium),
siehe
Bleikinder und
Gressenicher
Krankheit
Öl (Rohöl und
Mineralölprodukte)
Dünger
(Nitrat,
Phosphat) bei
unsachgemäßer
Anwendung
Pestizide,
Herbizide,
Fungizide in
Landwirtschaft
und Hausgärten
bei
unsachgemäßer
Anwendung
Kohlendioxid
bei
Freisetzung
durch
Verbrennung
fossiler
Brennstoffe
Stickoxide,
Ammoniak
Schwefeldioxid
Arzneimittel,
Antibiotika
Kohlenwasserstoffe
wie Benzol
Radioaktive
Stoffe:
Insbesondere
bei der
Kernwaffenproduktion
in der
Sowjetunion
gelangte
Radioaktivität
nicht nur bei
Unfällen,
sondern im
Rahmen
normaler
Entsorgungsprozesse
in die Umwelt
(Kerntechnische
Anlage Majak,
Karatschai-See).
Ferntransport
von
Schadstoffen
Die
Umweltverschmutzung
kann sich
durch Wind,
Wasser und
andere
Mechanismen
über weite
Strecken
ausbreiten und
so an Orten
nachgewiesen
werden, wo die
schädlichen
Substanzen nie
eingesetzt
worden sind.
Der
Ferntransport
von
Schadstoffen
ist das
Produkt aus
zahlreichen
umweltbedingten
und
stoffspezifischen
Transport- und
Mobilisierungsprozessen.
Wichtige
Prozesse sind
der
atmosphärische
Ferntransport
und der
Wassertransport
über
Meeresströme
und Flüsse.
Ob
ein Schadstoff
vorwiegend
über die Luft
oder über den
Wasserweg in
quellferne
Regionen
transportiert
wird, hängt
unter anderem
von seiner
Flüchtigkeit
und seiner
Wasserlöslichkeit
ab. Darüber
hinaus sind
natürlich die
Umgebungsbedingungen
(z. B.
Lufttemperatur,
Luftfeuchtigkeit
und
Niederschlagsmenge)
im Quellgebiet
wichtige
Randparameter,
die über einen
möglichen
Ferntransport
entscheiden.
Als
Luftverschmutzung
wird die
Freisetzung
umwelt- und
gesundheitsschädlicher
Schadstoffe in
die Luft
bezeichnet.
Zu
diesen
Schadstoffen
gehören zum
Beispiel
Rauch, Ruß,
Staub, Abgase,
Aerosole,
Dämpfe und
Geruchsstoffe.
Luftverschmutzung
ist eine Form
der
Umweltverschmutzung.
Sie
ist die größte
Umweltursache
für Krankheit
und
vorzeitigen
Tod und
betrifft alle
Menschen,
beginnend vom
Fötus im
Mutterleib bis
hin zu alten
Menschen.
Luftverschmutzung
kann nahezu
alle Organe
und Systeme
des Körpers
betreffen und
ist eine
bedeutende
Ursache für
Lungenentzündung,
Bronchitis und
Asthma bei
Kindern.
Weltweite
Hauptursache
von
Luftverschmutzung
ist das
Verbrennen
fossiler
Energieträger
und von
Biomasse.
Unser
heutiger
Lebensstandard
ist
gekennzeichnet
unter anderem
durch einen
hohen
Energiebedarf,
viele
industriell
hergestellte
Produkte aus
einer Vielzahl
von Rohstoffen
sowie ein
hohes (teils
weiterhin
zunehmendes)
Verkehrsaufkommen.
Die
Energieerzeugung,
der Verkehr,
die
Produktionsprozesse
(Industrie,
landwirtschaftliche
Tierhaltung
und
Pestizideinsatz)
sowie
Gewerbebetriebe
und Haushalte
sind wichtige
Ursachen für
die
anthropogene
(vom Menschen
verursachte)
Luftverschmutzung.
Akademie
der
Wissenschaften
von Südafrika,
Brasilianische
Akademie der
Wissenschaften,
Nationale
Akademie der
Wissenschaften
Leopoldina,
National
Academy of
Medicine,
National
Academy of
Sciences:
Expert
Consensus
Documents,
Recommendations
and White
Papers. Air
Pollution and
Health – A
Science-Policy
Initiative.
In: Annals of
Global Health.
Band 85, Nr.
1, 2019, S.
1–9,
doi:10.5334/aogh.2656. https://doi.org/10.5334/aogh.2656
Die
Emissionen des
weltweiten
Schiffsverkehrs
sind
beträchtlich.
Mit
Stand 2018
verursacht die
Schifffahrt
weltweit etwa
400.000
vorzeitige
Todesfälle und
ca. 14 Mio.
Asthmaerkrankungen
von Kindern.
Seeschiffe
betreiben den
Hauptmotor in
der Regel mit
minderwertigem
und
schadstoffreichem
Schweröl
(engl. Heavy
Fuel Oil
(HFO)), das
bei der
Erdölverarbeitung
als
Rückstandsöl
anfällt, und
haben so gut
wie nie eine
Abgasfilterung.
So
lagen die 2003
geschätzten
Emissionen für
Stickstoffoxide,
NOx, zwischen
3 und 7 Mio. t
(berechnet als
Stickstoff, N)
Schwefeloxide,
SOx, zwischen
4 und 6,5 Mio.
t (berechnet
als Schwefel,
S)
Kohlenwasserstoffe,
CxHy zwischen
0,3 und 0,8
Mio. t
(berechnet als
Methan, CH4)
Partikel,
PM10, zwischen
0,9 und 1,6
Mio. t
(berechnet als
PM10)
Mikhail Sofiev et al.: Cleaner fuels for ships provide
public health
benefits with
climate
tradeoffs. In:
Nature
Communications.
Band 9, 2018,
doi:10.1038/s41467-017-02774-9. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02774-9
James
J. Corbett,
Horst W.
Köhler:
Updated
emissions from
ocean
shipping. In:
Journal of
Geophysical
Research, 108,
(D20), S. 4650
(2003),
doi:10.1029/2003JD003751. https://doi.org/10.1029/2003JD003751
Luftschadstoffe
können sowohl
in der näheren
Umgebung ihres
Entstehungsortes
als auch weit
entfernt davon
nachgewiesen
werden.
Die
wesentlichen
Einflussfaktoren
dieser
Ausbreitung
bilden Wind
und
Schichtungszustand
der
Erdatmosphäre.
Wirkung
Ein
Luftschadstoff
kann direkt
den Menschen
schaden, der
Umwelt schaden
oder beiden
schaden.
Anfang
der 1980er
Jahre erregte
das
Waldsterben
große Sorgen
in der
Bevölkerung.
Es wurde
vermutet, dass
Luftschadstoffe
wie
Schwefeldioxid
und Stickoxide
Ursachen des
Waldsterbens
waren.
Schwefeldioxid
und andere
Schadstoffe in
der Luft
wurden vom
Regen zu Boden
befördert (der
Regen wurde
dadurch zu
saurem Regen),
gelangten an
die Wurzeln
von Pflanzen
und schädigten
diese. Zur
Beunruhigung
trug bei, dass
geschädigte
Waldbestände
weitab von
Emissionsschwerpunkten
waren, z. B.
im Schwarzwald
und in anderen
deutschen
Mittelgebirgen.
Im
Jahr 2019 wird
die
Luftverschmutzung
von der WHO
als das größte
Umweltrisiko
für die
Gesundheit
angesehen.
Mikroskopische
Schadstoffe in
der Luft
können in die
Atemwege und
den Kreislauf
eindringen,
Lunge, Herz
und Gehirn
schädigen und
jedes Jahr 7
Millionen
Menschen
vorzeitig an
Krankheiten
wie Krebs,
Schlaganfall,
Herz- und
Lungenerkrankungen
töten.
Die
Hauptursache
für
Luftverschmutzung
(Verbrennung
fossiler
Brennstoffe)
trägt
ebenfalls
maßgeblich zum
Klimawandel
bei.
Die
Zunahme von
Erkrankungen
beziehungsweise
die Erhöhung
der
Sterblichkeit
während
Smog-Episoden
wird heute vor
allem auf die
zu diesen
Zeiten
erhöhten
Konzentrationen
von fünf
Stoffen
zurückgeführt:
Schwefeldioxid,
SO2,
Kohlenmonoxid,
CO
Stickstoffoxide,
NOx,
Feststoffe
(Feinstaub,
Schwebstoffe),
Kohlenwasserstoffe
Die
Wirkung dieser
Stoffe auf den
Menschen lässt
sich aber
nicht isoliert
betrachten.
Luftverschmutzungen
können u.A.
auch zu
zahlreichen
Umweltproblemen
führen:
ZB :
Versauerung
und
Eutrophierung
durch
Emissionen von
versauernden
und
eutrophierenden
Schadstoffen
(Schwefeldioxid,
Stickoxide,
Ammoniak).
Luftverkehr
hat
Umweltauswirkungen.
Schädigende
Folgen beruhen
auf
Schadstoffemissionen,
auf Fluglärm
und
Flächenversiegelungen
an Flughäfen.
Beim
Verbrennen
fossiler
Brennstoffe
bei Flugzeugen
mit
Verbrennungsantrieb
entstehen
gesundheitsschädliche
und
klimawirksame
Gase sowie
Änderungen der
Wolkenbedeckung,
die insgesamt
zur globalen
Erwärmung
beitragen.
In
einer auf
Modellrechnungen
beruhenden
Studie aus dem
Jahr 2010
werden die
durch die
Emissionen von
Flugzeugen im
Reiseflug
bedingten
vorzeitigen
Tode von
Menschen auf
weltweit etwa
8000 pro Jahr
geschätzt,
wobei die
Klimawirkungen
nicht
berücksichtigt
sind.
Beitrag
zur globalen
Erwärmung
Das
Kohlendioxid
führt in der
Atmosphäre zur
Absorption von
Wärmeenergie,
die von der
Erdoberfläche
reflektiert
wird, und
steigert so
den
anthropogenen
Treibhauseffekt.
Der
Wasserdampf,
dessen Ausstoß
in großen
Höhen als
Kondensstreifen
sichtbar ist,
kann zur
Kondensation
des in der
Atmosphäre
bereits
vorhandenen
Wasserdampfs
führen, sodass
es durch diese
Anregung zu
einer
verstärkten
Wolkenbildung
kommt; dieser
Effekt ist von
der Wetterlage
abhängig.
Dass
Kondensstreifen
messbare
Auswirkungen
auf das Wetter
haben, zeigte
eine Studie
aus den USA im
Zusammenhang
mit dem
Flugverbot
nach dem 11.
September
2001.
Direkt
nach den
Anschlägen
wurde der
Flugverkehr
für einige
Tage nahezu
vollständig
eingestellt.
Strahlungsantrieb
durch vom
Luftverkehr
induzierte
Wolkenbildung
(Simulation
für das Jahr
2006 mit
Bodenprojektion
der
Flugrouten).
Insgesamt
trugen die
Effekte des
Luftverkehrs
mit 3,5 % zur
globalen
Erwärmung vom
Beginn der
Industrialisierung
bis zum
Zeitraum
2000–2018 bei.
Basis
ist bei dieser
Schätzung der
„effektive
Strahlungsantrieb“,
der ein Maß
für die
Störung des
Strahlungshaushalts
der Erde ist
und schnelle
Anpassungen
der
Erdoberfläche
und
Troposphäre
berücksichtigt.
Auf
Basis des
Strahlungsantriebs
an der
Tropopause –
ohne schnelle
Anpassungen –
liegt der
Beitrag, je
nach Studie,
bei etwa 5 %
oder mehr.
Eine
größere
Bedeutung als
die
CO2-Emissionen
haben dabei
die durch den
Luftverkehr
verursachten
Kondensstreifen
und
Zirruswolken.
Auch
Stickoxide
tragen zur
Klimawirkung
bei: Aus ihnen
entsteht das
Treibhausgas
Ozon,
gleichzeitig
haben
Stickoxide
einen
kühlenden
Effekt durch
den Abbau des
Treibhausgases
Methan; in der
Bilanz
überwiegt der
wärmende
Effekt.
Die
genaue
Klimawirkung
der durch den
Luftverkehr
induzierten
Wolkenbildung
hängt stark
von Flughöhe,
Reisezeit (Tag
oder Nacht),
den
atmosphärischen
Bedingungen
entlang der
Route (u. a.
Lufttemperatur,
Konzentration
von
Eiskristallen,
schon
vorhandenen
Wolken und
Kondensationskeimen)
und der
Zusammensetzung
des
Brennstoffes
ab.
Über
Nordamerika,
Europa und
Ost- und
Südostasien,
wo der
Flugverkehr am
dichtesten
ist, hat sie
die
deutlichste
erwärmende
Wirkung.[9]
Insgesamt
lassen diese
zusätzlichen
Effekte die
Klimawirkung
des
Luftverkehrs
auf das
Dreifache
dessen
ansteigen, was
die
CO2-Emissionen
alleine
verursachen
würden.
Der
durch den
Luftverkehr
verursachte
Strahlungsantrieb
nimmt wegen
des steigenden
Verkehrsaufkommens
deutlich zu.
Lisa Bock and Ulrike Burkhardt: Contrail cirrus
radiative
forcing for
future air
traffic. In:
Atmospheric
Chemistry and
Physics. Juli
2019,
doi:10.5194/acp-19-8163-2019. https://doi.org/10.5194/acp-19-8163-2019
D.
S. Lee, D. W.
Fahey, A.
Skowron, M. R.
Allen, U.
Burkhardt, Q.
Chen, S. J.
Doherty,
S.Freeman, P.
M. Forster, J.
Fuglestvedt,
A.Gettelman,
R. R. De León,
L. L. Lim, M.
T. Lund, R. J.
Millarc,
B.Owen, J. E.
Penner, G.
Pitari, M. J.
Prather,
R.Sausen, L.
J. Wilcox: The
contribution
of global
aviation to
anthropogenic
climate
forcing for
2000 to 2018.
In:
Atmospheric
Environment.
September
2020,
doi:10.1016/j.atmosenv.2020.117834.
Pressemeldung
dazu: DLR –
Luftverkehr
trägt 3,5
Prozent zur
Klimaerwärmung
bei. Abgerufen
am 11.
September
2020. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.117834
David
S.Leea, David
W.Fahey, Piers
M.Forster,
Peter
J.Newton, Ron
C. N. Wit,
Ling L.Lim,
Bethan Owen,
RobertSausen:
Aviation and
global climate
change in the
21st century.
In:
Atmospheric
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2009,
doi:10.1016/j.atmosenv.2009.04.024. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2009.04.024
Michael
Le Page: It
turns out
planes are
even worse for
the climate
than we
thought. In:
New Scientist.
27. Juni 2019,
abgerufen am
5. Juli 2019
(englisch). https://www.newscientist.com/article/2207886-it-turns-out-planes-are-even-worse-for-the-climate-than-we-thought
Ein
Luftschadstoff
ist eine
Beimengung der
Luft, die
sowohl die
menschliche
Gesundheit als
auch die
Biosphäre
gefährden
kann.
Umgangssprachlich
wird für die
Einbringung
von
Luftschadstoffen
in die
Außenluft die
Bezeichnung
Luftverschmutzung
verwendet. Die
Herkunft eines
Luftschadstoffes
kann sowohl
natürlich (z.
B.
Schwefeldioxid,
SO2, aus
Vulkanen) als
auch
anthropogen
(vom Menschen
verursacht)
bedingt sein.
Zu
den weltweit
die Gesundheit
gefährdenden
Luftschadstoffen
gehören
insbesondere
Feinstaub,
Ozon und
Stickstoffdioxid.
Das
deutsche
Umweltbundesamt
führt folgende
„klassische“
Luftschadstoffe
auf:
Ammoniak
Flüchtige
organische
Verbindungen
ohne Methan
(NMVOC)
Kohlenstoffmonoxid
Schwefeldioxid
Staub (unter
besonderer
Berücksichtigung
der Fraktionen
PM10 und
PM2,5)
Stickoxide
Die
als saurer
Regen seit dem
19.
Jahrhundert
bekannte
Versauerung
des
Niederschlags
lässt sich
primär auf die
anthropogene
Emission der
Luftschadstoffe
Schwefeldioxid
und
Stickstoffoxide
zurückführen.
Anthropogene
Quellen
Spätestens
seit der
Industriellen
Revolution
führen
menschliche
Tätigkeiten zu
einem
signifikanten
Ausstoß
(Emission) von
Luftschadstoffen.
Wichtige
Quellen für
Luftschadstoffe
sind
Industrieanlagen,
Kraftwerke,
der Straßen-
und in
zunehmendem
Maße auch der
Luftverkehr.
Bei
der
Verbrennung
fossiler und
biogener
Kraftstoffe
werden neben
Kohlenstoffdioxid
auch
Luftschadstoffe
freigesetzt.
Produktion,
Lagerung,
Nutzung und
Transport
bestimmter
Stoffe tragen
ebenfalls zur
Luftverschmutzung
bei.
Die
Landwirtschaft
verursacht
durch
Tierhaltung
und das
Ausbringen von
Stickstoffdünger
die Emission
von Ammoniak
sowie den
Treibhausgasen
Lachgas und
Methan.
Schwefeldioxid,
SO2, ist das
Anhydrid der
Schwefligen
Säure H2SO3.
Es
entsteht unter
anderem bei
der
Verbrennung
von
schwefelhaltigen
fossilen
Brennstoffen
wie Kohle oder
Erdölprodukten,
die bis zu 4
Prozent
Schwefel
enthalten.
Dadurch
trägt es in
erheblichem
Maß zur
Luftverschmutzung
bei.
Es
ist der Grund
für sauren
Regen, wobei
das
Schwefeldioxid
zunächst von
Sauerstoff zu
Schwefeltrioxid
oxidiert wird
und dann mit
Wasser zu
Schwefelsäure
(H2SO4)
umgesetzt
wird.
Schwefeldioxid
schädigt in
hohen
Konzentrationen
Mensch, Tiere
und Pflanzen.
Die
Oxidationsprodukte
führen zu
„saurem
Regen“, der
empfindliche
Ökosysteme wie
Wald und Seen
gefährdet
sowie Gebäude
und
Materialien
angreift.
Von
allen
Verkehrsträgern
leistet der
internationale
Schifffahrtsverkehr
den höchsten
Emissionsbeitrag.
Emissionen
durch die
Schifffahrt
entstehen in
erster Linie
durch Ausstoß
von
Treibhausgasen
und
Schadstoffen
in die
Luftatmosphäre
beim Betrieb
von
Motor-Schiffen.
Schiffsemissionen
enthalten
verschiedene
Arten von
Schadstoffen :
Unter
anderem
Schwefeloxide
(SOx),
Stickoxide
(NOx),
Kohlenstoffdioxid
(CO2),
Rußpartikel,
Feinstaub.
Die
Konzentration
der
emittierten
Schadstoffemissionen
ist abhängig
von den
verwendeten
Treibstoffen.
Aktuell
kommt
hauptsächlich
Schweröl (HFO)
zum Einsatz.
Weltweit
ist die
Schifffahrt
für den
Ausstoß von
etwa einer
Mrd. Tonnen
Kohlendioxid
verantwortlich,
was 3 % der
gesamten vom
Menschen
verursachten
CO2-Emissionen
entspricht.
Zudem
verursacht sie
etwa 15 % der
globalen
Stickoxidemissionen
und 13 % der
Schwefeldioxidemissionen,
Tendenz weiter
steigend.
Schiffe
sind auch
verantwortlich
für die
Emission
flüssiger und
fester Abfälle
ins Meer.
Durch
die
Verbrennungsvorgänge
in den
Schiffsmaschinen
werden
Stickoxide
produziert;
diese sind
mitverantwortlich
für die
Bildung von
bodennahem
Ozon und
saurem Regen.
Die
Emissionen von
Schwefeldioxid
(SO2) und
Stickstoffoxiden
(NOx) durch
Schiffe sind
u. a. der
Ursprung
saurer
Niederschläge
sowie der
Kleinstteilchen
(Rußpartikel),
die
gesundheitsschädlich
sein können.
Die
NOx-Emissionen
und
VOC-Emissionen
(VOC =
flüchtige
organische
Verbindungen)
tragen zur
Bildung von
bodennahem
Ozon bei, das
der Gesundheit
und der Umwelt
schaden kann.
Speziell
die
NOx-Emissionen
tragen zur
umweltschädlichen
Eutrophierung
des Wassers
bei.
CO2-Emissionen
tragen zum
Klimawandel
bei, die
Emissionen von
Halogenkohlenwasserstoffen
greifen die
Ozonschicht
an.
Die
meisten
Containerschiffe,
Öltanker,
Frachtschiffe,
Kreuzfahrtschiffe
werden mit
schwerem
Dieselöl
betrieben.
Die
Weltflotte von
rund 90.000
Schiffen
verbrennt etwa
370 Millionen
Tonnen
Treibstoff pro
Jahr und
produziert
dabei 20
Millionen
Tonnen
Schwefeloxid.
Feinstaub
ist ein Teil
des
Schwebstaubs.
Als
Luftschadstoff
wirkt sich
Feinstaub
negativ auf
die Gesundheit
aus, so kausal
auf die
Sterblichkeit,
Herz-Kreislauf-Erkrankungen
und
Krebserkrankungen
sowie
wahrscheinlich
kausal auf
Atemwegserkrankungen.
Feinstaub
wird heute im
Wesentlichen
für die
Auswirkungen
von
Luftverschmutzungen
auf die
Gesundheit
verantwortlich
gemacht.
Einer
EU-Studie [
CAFE CBA:
Baseline
Analysis 2000
to 2020. ]
zufolge
sterben
jährlich
65.000
Menschen in
der
Europäischen
Union
vorzeitig
durch
Feinstaub.
Emission
(von
lateinisch
emittere
‚herausschicken,
-senden‘), im
Deutschen
Austrag oder
Ausstoß,
bedeutet
allgemein
Aussendung von
Teilchen,
Stoffen,
(Schall-)Wellen
oder Strahlung
in die Umwelt.
Die Quelle
wird Emittent
genannt.
Jede
Emission
bewirkt eine
Immission
(Einwirkung).
Anthropogene
und natürliche
Emissionen
Emissionen
sind zum einen
anthropogenen
Ursprungs,
also vom
Menschen
verursacht.
Zum
anderen gibt
es auch
natürliche
Emittenten.
So
emittieren zum
Beispiel
Pflanzenfresser
und Sümpfe
Methan
(Sumpfgas,
CH4) und
Vulkane
emittieren
Schwefeldioxid
(SO2).
Der
Begriff
Emission ist
in der Physik
allgemein
üblich.
Emission
als Austrag
besteht aus
giftigen,
gesundheitsschädlichen
oder
umweltgefährdenden
chemischen
Stoffen, etwa
aus
Schadstoffen
aller Art.
Typische
Beispiele sind
auch gas-
und/oder
feinstaub-förmige
Schadstoffemissionen
aus Autos oder
Schornsteinen,
flüssige
Emissionen aus
Altlasten.
Zusätzlich
zu den zu
erwartenden
reversiblen
Folgen der
globalen
Erwärmung gibt
es
Kippelemente
im Klimasystem
der Erde.
Durch
sie kann bei
der
Überschreitung
einer
bestimmten
Temperatur ein
Dominoeffekt
in Gang
gesetzt
werden, der
sich selbst
beschleunigend
zu einer für
den Menschen
lebensfeindlichen
Heißzeit
führt.
Unterschiedliche
Klimamodelle
kommen jedoch
zu
unterschiedlichen
Ergebnissen,
bei welcher
Temperatur
genau diese
Schwelle
liegt.
Eine
vielbeachtete
Metaanalyse
von Steffen u.
a. kam 2018 zu
dem Ergebnis,
dass bereits
das im
Übereinkommen
von Paris
festgelegte
2-Grad-Ziel
nicht
ausreichen
könnte, um
derartige
Rückkopplungen
zu verhindern.
Nicht
hier behandelt
wird die
ökologisch
ebenfalls sehr
problematische
Versauerung
der Meere, die
direkt durch
den steigenden
atmosphärischen
Kohlendioxidanteil
verursacht
wird.
Will Steffen u. a.: Trajectories of the Earth System in
the
Anthropocene.
In:
Proceedings of
the National
Academy of
Sciences. 6.
August 2018
doi:10.1073/pnas.1810141115
Als
Versauerung
der Meere wird
die Abnahme
des pH-Wertes
des
Meerwassers
bezeichnet.
Verursacht
wird sie durch
die Aufnahme
von
Kohlenstoffdioxid
(CO2) aus der
Erdatmosphäre.[
Der
Vorgang zählt
neben der
globalen
Erwärmung zu
den
Hauptfolgen
der
menschlichen
Emissionen von
Kohlenstoffdioxid.
Während
Kohlenstoffdioxid
in der
Erdatmosphäre
physikalisch
zu steigenden
Temperaturen
auf der Erde
führt, wirkt
es im
Meerwasser
chemisch,
indem aus CO2
und Wasser
Kohlensäure
gebildet wird.
Das
Meerwasser ist
leicht
basisch. Durch
die
„Versauerung“
wird es nicht
sauer, sondern
weniger
basisch.
Die
Folgen dieser
sog.
„Versauerung“
betreffen
zunächst
kalkskelettbildende
Lebewesen,
deren
Fähigkeit,
Exo- bzw.
Endoskelette
zu bilden, bei
sinkendem
pH-Wert
nachlässt.
Weil
diese Arten
oft die Basis
der
Nahrungsketten
in den Ozeanen
bilden, können
sich daraus
weitere
schwerwiegende
Konsequenzen
für die
zahlreichen
von ihnen
abhängigen
Meeresbewohner
und in der
Folge auch für
die auf diese
Tiere
angewiesenen
Menschen
ergeben.
Die
mathematische
Katastrophentheorie
beschäftigt
sich mit
unstetigen,
sprunghaften
Veränderungen
kontinuierlicher
dynamischer
Systeme. Diese
können, auch
wenn sie unter
bestimmten
Voraussetzungen
einen stabilen
Zustand
anstreben, bei
Änderungen der
Parameter
sprunghafte,
nichtstetige,
diskontinuierliche
Änderungen der
Lösung
erfahren.
Die
Katastrophentheorie
analysiert
entartete
kritische
Punkte von
Potentialfunktionen.
Das sind
Punkte, bei
denen neben
allen ersten
Ableitungen
auch einige
der höheren
Ableitungen
Null sind. Die
Punkte bilden
den Keim
(germ) der
Katastrophen-Geometrien.
Die Entartung
kann durch
Entwicklung
der
Potentialfunktion
in einer
Taylorreihe
und kleine
Störung des
Parameters
„entfaltet“
werden.
Lassen
sich die
kritischen
Punkte durch
kleine
Störungen
nicht
beseitigen,
nennt man sie
strukturell
stabil. Ihre
geometrische
Struktur lässt
sich bei drei
oder weniger
Variablen der
Potentialfunktion
und fünf oder
weniger
Parametern
dieser
Funktion durch
nur sieben
Typen von
(Bifurkations-)Geometrien
klassifizieren.
Sie
entsprechen
den
Normalformen,
auf die die
Taylorentwicklung
um
Katastrophen-Keime
mit Hilfe von
Diffeomorphismen
(differenzierbaren
Abbildungen)
zurückgeführt
werden kann.
Als
Dominoeffekt
bezeichnet man
eine Abfolge
von – meist
ähnlichen –
Ereignissen,
von denen
jedes einzelne
zugleich
Ursache des
folgenden ist
und die alle
auf ein
einzelnes
Anfangsereignis
zurückgehen.
Eine
Kettenreaktion
kann als
Spezialfall
des
Dominoeffekts
angesehen
werden.
Als
Kippelement
(englisch
Tipping
Element) wird
in der
Erdsystemforschung
ein
überregionaler
Bestandteil
des globalen
Klimasystems
bezeichnet,
der bereits
durch geringe
äußere
Einflüsse in
einen neuen
Zustand
versetzt
werden kann,
wenn er einen
„Kipp-Punkt“
bzw.
„Tipping-Point“
erreicht hat.
Diese
Änderungen
können sich
abrupt
vollziehen und
zum Teil
unumkehrbar
sein.
Sie
können zudem
Rückkopplungen
in Gang
setzen,
Änderungen in
anderen
Subsystemen
des Systems
Erde
hervorrufen
und so
Kaskadeneffekte
auslösen.
Klimakatastrophe
ist der
Begriff für
einen
Klimawandel
mit weltweiten
katastrophalen
Wirkungen.
Dazu gehört
auch eine
unkontrollierte
Globale
Erwärmung,
etwa als
Treibhaus-Erde-Szenario.
Besonders in
den
Massenmedien
verwendet man
den Begriff
oft als
Deutungsrahmen
für
befürchtete
Folgen des
menschengemachten
Klimawandels.
Mitunter
bezeichnet man
auch in der
Klimafolgenforschung
drastische
Konsequenzen
als
Klimakatastrophe.
Klimakatastrophen
dienen als
Motive in
Literatur und
Film. Die
derzeitige
politische,
gesellschaftliche
und
technologische
Klimakrise
würde, falls
sie nicht
gelöst wird,
in eine
Klimakatastrophe
münden.
Für
spezielle, in
Medien
gelegentlich
dargestellte
extreme
Katastrophenszenarien,
wie ein
plötzliches
Entweichen
großer Mengen
von
Methanhydraten
und abrupte
Erwärmung,
weisen
Wissenschaftler
darauf hin,
dass sie in
naher Zukunft
zwar nicht
auszuschließen,
aber
unwahrscheinlich
sind.
Die
Biosphäre
[bioˈsfɛːrə]
(von
griechisch
βίος bíos
‚Leben‘ und
σφαίρα sphaira
‚Kugel‘)
bezeichnet die
Gesamtheit
aller Räume
eines
Himmelskörpers,
in denen
Lebewesen
vorkommen.
Meist
bezieht sich
die
Bezeichnung
auf die
Biosphäre der
Erde.
Der
Begriff hat im
Verlauf des
vergangenen
Jahrhunderts
zwei
Bedeutungswandlungen
erfahren.
Augenblicklich
wird er
innerhalb der
Biowissenschaften
vor allem in
einer
ökologischen
Bedeutung
verstanden.
Dadurch
wird Biosphäre
synonym mit
den Begriffen
Biogeosphäre,
Geobiosphäre
und Ökosphäre
verwendet.
Die
beiden
Wissenschaftler
Lynn Margulis
und James
Lovelock
entwickelten
Mitte der
1960er-Jahre
die
Gaia-Hypothese.
Sie
besagt, dass
die irdische
Biosphäre als
ganzheitlicher
Organismus
betrachtet
werden kann,
der die
Bedingungen
schafft und
erhält, die
nicht nur
Leben, sondern
auch eine
Evolution
ermöglicht.
Diese
Theorie wird
allerdings von
vielen
Wissenschaftlern
abgelehnt,
obwohl viele
ihrer
Vorhersagen
bereits
verifiziert
wurden.
Die
Gaia-Hypothese
besagt, dass
die Erde und
ihre Biosphäre
wie ein
Lebewesen
betrachtet
werden könne,
da die
Biosphäre (die
Gesamtheit
aller
Organismen)
Bedingungen
schafft und
erhält, die
nicht nur
Leben, sondern
auch eine
Evolution
komplexerer
Organismen
ermöglichen.
Die
Erdoberfläche
bildet demnach
ein
dynamisches
System, das
die gesamte
Biosphäre
stabilisiert.
Diese
Hypothese
setzt eine
bestimmte
Definition von
Leben voraus,
wonach sich
Lebewesen
insbesondere
durch die
Fähigkeit zur
Selbstorganisation
auszeichnen.
Der
Gaia-Hypothese
liegt ein
systemtheoretisches
Verständnis
von Leben zu
Grunde.
Ein
Lebewesen ist
demnach ein
offenes und
Entropie-produzierendes
System, das
sich reaktiv
und
selbstorganisierend
in einer Weise
an seine
Umgebung
anpassen kann,
dass es durch
Entropie-Export
seine Entropie
dynamisch
unterhalb
seiner
maximalen
Entropie zu
halten vermag
Es
folgt nun der
Pfad auf das
philosophische
Glatteis ...
Was
kommen wird ?!
So oder so !
Eine
Diktatur der
ökologischen
Sachzwänge.
Unsere
Entscheidung
ist es dann
nur, ob mit
Mensch und
auch
Menschlichkeit.
Oder
eben ohne . .
.
:
JUSTIFICATION
:
Don't
mess with
evolution !
¡ No te metas con la evolución !
Leg
dich nicht mit
der Evolution
an !
In der
Ökologie ist
die
Tragfähigkeit
die maximale
Zahl von
Organismen
einer Art
(Populationsgröße),
die in einem
Lebensraum für
unbegrenzte
Zeit
existieren
können, ohne
diesen
nachhaltig zu
schädigen.
Häufig wird
die
Tragfähigkeit
mit der
(Umwelt-)Kapazität
in
Populationsmodellen,
die auf der
logistischen
Gleichung
aufbauen,
gleichgesetzt.
Im englischen
heißt der
Fachbegriff
carrying
capacity.
Unter dem
ökologischen
Fußabdruck
(auch englisch
ecological
footprint)
wird die
biologisch
produktive
Fläche auf der
Erde
verstanden,
die notwendig
ist, um den
Lebensstil und
Lebensstandard
eines Menschen
(unter den
heutigen
Produktionsbedingungen)
dauerhaft zu
ermöglichen.
Er wird als
Nachhaltigkeitsindikator
bezeichnet.
Das schließt
Flächen ein,
die zur
Produktion von
Kleidung und
Nahrung oder
zur
Bereitstellung
von Energie
benötigt
werden, aber
z. B. auch zur
Entsorgung von
Müll oder zum
Binden des
durch
menschliche
Aktivitäten
freigesetzten
Kohlenstoffdioxids.
Der Fußabdruck
kann dann mit
der
Biokapazität
der Welt oder
der Region
verglichen
werden, also
der biologisch
produktiven
Fläche, die
vorhanden ist.
Der
ökologische
Fußabdruck
macht von
vornherein
eine Reihe von
methodischen
Einschränkungen,
die Einfluss
auf seine
Aussagekraft
haben:
Kohlendioxid
als
wichtigstes
Treibhausgas :
Anthropogenes
CO2 entsteht
hauptsächlich
bei der
Verbrennung
fossiler
Brennstoffe.
Der
ökologische
Fußabdruck
setzt für
diese
Emissionen
einen
Flächenverbrauch
in Form von
Wald an, der
nötig wäre, um
das erzeugte
CO2 biologisch
zu binden.
Dabei wird
vorhandener
Wald
unterstellt,
der einen
jährlichen
Zuwachs an
Biomasse hat
(als lebende
Pflanze oder
verrottender
Humus), die
nicht
entnommen
wird. Dieser
Flächenanteil
ist für den
hohen
ökologischen
Fußabdruck der
meisten
Industrieländer
verantwortlich.
Allerdings
wird derjenige
Anteil CO2
abgezogen, der
von den
Ozeanen
absorbiert
wird, die als
natürliches
Depot für CO2
angesehen
werden.
Hierbei wird
nicht
berücksichtigt,
dass die
Versauerung
der Weltmeere
durch CO2 eine
der
Planetarischen
Grenzen
darstellt.
Abfälle werden
in drei
Kategorien
eingeteilt:
(1) Biologisch
abbaubare
Abfälle, die
als „neutral“
nicht in die
Rechnung
eingehen (bzw.
im Fußabdruck
der
entsprechenden
produzierenden
Fläche
enthalten
sind). (2)
Deponierbare
„normale“
Abfälle, die
eigentlich mit
dem
Flächenraum
eingehen
müssten, der
für die
langfristige
Deponierung
notwendig ist.
Derzeit wird
allerdings nur
anthropogenes
CO2
einbezogen.
(3)
Materialien,
die nicht
durch
biologische
Prozesse
hergestellt
oder nicht
durch
biologische
Systeme
absorbiert
werden
(insbesondere
Kunststoffe,
aber auch
toxische und
radioaktive
Stoffe). Sie
haben keinen
definierten
ökologischen
Fußabdruck,
für solche
Abfälle
benötigt man
andere
Indikatoren.
Damit werden
letztlich
keinerlei
Abfälle im
umgangssprachlichen
Sinne durch
den
ökologischen
Fußabdruck
erfasst.
Recycling wird
nicht explizit
erfasst, da es
den Fußabdruck
„automatisch“
reduziert.
Nichterneuerbare
Ressourcen wie
Kupfer, Zinn,
Kohle, Erdöl
kommen von
außerhalb der
Biosphäre und
haben keinen
ökologischen
Fußabdruck im
Sinne der
Methodik. Die
„Nebenverbräuche“
der Produktion
wie
Energieaufwand
und anderer
Materialverbrauch
können
berücksichtigt
werden.
Fossile
Energieträger
sind ein
Sonderfall
nichterneuerbarer
Ressourcen, da
sie zumindest
innerhalb des
biologischen
Kreislaufs
stehen, auch
wenn sie aus
einem anderen
Zeitalter
stammen. Für
sie wird die
Fläche
angesetzt, die
nötig ist, um
das
freigewordene
CO2 biologisch
zu binden.
Wollte man
eine Fläche
definieren,
die nötig
wäre, um
fossile
Energieträger
zu
regenerieren,
käme man auf
Fußabdrücke,
die viele
hundertmal
größer wären
als die heute
berechneten.
Frischwasserverbrauch
wird nicht
betrachtet, da
Wasser nur
eine
biologisch
neutrale
„Umlaufgröße“
ist und per
Saldo weder
verbraucht
noch erzeugt
wird. Ebenso
wenig gehen
Verluste an
Biodiversität
ein. Beide
Größen gehören
jedoch zu den
Planetarischen
Grenzen.
Atomenergie
geht seit 2008
nur marginal
in die
Berechnung ein
(indem nur die
Nebenverbräuche
berücksichtigt
werden).
Dadurch haben
Länder mit
hohem Anteil
an Atomkraft
bei
vergleichbarerem
Energieverbrauch
einen
geringeren
ökologischen
Fußabdruck.
Dies sind z.
B. die Länder
Frankreich,
Schweiz,
Schweden etc.
Energieverbrauch,
Abwärme,
Risiken
aufgrund
atomarer
Unfälle, die
Lagerung des
Atommülls und
einiges mehr
werden nicht
berücksichtigt,
da es dafür
keine
anerkannte
wissenschaftlich
nachvollziehbare
Umrechnungsmethode
gibt. Zudem
basiert die
Berechnung
generell nur
auf bereits
entstandene
Belastungen
aus der
Vergangenheit
und nimmt
keine
Abschätzungen
für die
Zukunft vor.
Zwischen 1997
und 2008 wurde
die Energie in
CO2 gemäß dem
Mix für die
Erzeugung von
Strom aus
fossilen
Energieträgern
umgerechnet.
Der
Reaktorunfall
in Fukushima
in Japan
zeigt, dass
eine
Berücksichtigung
der Risiken
einen
gewaltigen
Einfluss auf
den
ökologischen
Fußabdruck
haben kann.
Ökologischer
Fußabdruck,
ökologischer
Fußabdruck
nach dem
Sustainable
Process Index
(SPI) für:
Personen und
Alltagsleben,
Landwirtschaft,
Urlaub und
Reisen,
Schulen sowie
Strom und
Wärme.
"Das Klima der
Erde" ist eine
private Seite
zur
Klimageographie.
Aufbauend auf
den Grundlagen
des Klimas
werden die
atmosphärische
Zirkulation,
Wettererscheinungen
sowie
Klimazonen und
-klassifikationen
dargestellt.