In der Erdatmosphäre sorgen Treibhausgase grundsätzlich für den lebenswichtigen Wärmehaushalt der Erde. Ohne diese Gase würden die Sonnenstrahlen aber auch die eigenen Wärme-Strahlen des Planeten zu 100 % wieder ins Weltall entweichen, da ihre Rückstrahlung ungehindert ablaufen könnte.

Die Erdtemperatur würde spürbar auf -17 °C fallen – eine Katastrophe für das Leben, denn Wasser würde gefrieren. Zu hohe Temperaturen sind ebenso fatal, denn dann würde das Wasser verdunsten.

die Entdeckung der Treibhausgase

Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts erkannte der irische Physiker John Tyndall, dass sich die Temperatur der Erde hin und wieder erheblich ändert. Der Glashauseffekt, den der Mathematikers Joseph Fourier schon 1824 berechnen konnte, animierte Tyndall dazu ob Veränderungen in der Zusammensetzung der Luft die Temperaturschwankungen der Erdatmosphäre erklären konnten.

Seine Entdeckungen:

• blaues Licht wird am stärksten gestreut (Himmelfarbe aus diesem Grund blau)
• Kohlendioxid und Wasserdampf halten Wärmestrahlen zurück
• warme Luft kann mehr Wasserdampf festhalten als kalte Luft

Der schwedische Physiker und Chemiker Svante Arrhenius fügte später die Erkenntnis hinzu, dass gerade der Kohlendioxid-Gehalt einen sehr starken Einfluss auf die Erd-Temperatur hat:

• Halbierung des natürlichen Kohlendioxid-Gehaltes = Temperatursenkung um ca. 5 °C
• Verdopplung des natürlichen Kohlendioxid-Gehaltes = Temperaturerhöhung um ca. 5 °C

Seit 1958 kann der Kohlendioxid-Anteil in der Atmosphäre gemessen werden. Zu verdanken ist dies dem amerikanischen Chemiker Charles Keeling, der ein Messgerät auf dem Mauna Loa auf Hawaii installierte.

die Wirkung der Sonne

Die Sonne verteilt durchschnittlich 342 Watt pro Quadratmeter auf dem äußeren Rand der Erdatmosphäre. 30 Prozent davon werden sofort wieder in den Weltall abgegeben (107 Watt pro Quadratmeter), d.h. sie werden von Wolken, hellen Flächen, wie Eis oder Schnee, zurück ins All reflektiert. Der Rest wird von den Ozeanen, der Atmosphäre und der Erdoberfläche aufgenommen und erwärmt diese.

Ohne den Treibhauseffekt wäre es auf der Erde -17 °C kalt, die durchschnittliche Temperatur der Erde von 15 °C kann nur durch Gase in der Luft erreicht werden, die wie Glasscheiben in einem Treibhaus wirken. Durch die Gase werden langwellige Wärmestrahlen auf der Erde festgehalten und nur die kurzwelligen wieder abgegeben. Über der Treibhausgasschicht beträgt die Temperatur tatsächlich jene -17 °C.

die wichtigsten natürlichen Treibhausgase

• 60 % Wasserdampf
• 25 % Kohlendioxid
• 8 % Ozon
• Rest Spurengase

natürliche Faktoren der Temperaturveränderung auf der Erde

1. die ankommende Strahlungsmenge der Sonne ändert sich (entweder durch eine Veränderung der Umlaufbahn der Erde oder durch eine Veränderung in der Sonne)
2. die Reflektion der Strahlen auf der Erde verändert sich, z.B. durch starke Vulkanausbrüche
3. die Änderung der Konzentration der Treibhausgase der Erde

die Funktionsweise der Treibhausgase

Jedes Gas in der Atmosphäre kann heute exakt anhand seiner spezifischen Wellenlänge identifiziert werden. Es gib Wärme in alle Himmelsrichtung ab, und strahlt damit auch selbst Wärme auf die Erde zurück, die zur Sonnenstrahlung addiert werden muss. Dieser Grund war für die Namensgebung „Treibhausgas“ verantwortlich.

Bild-Quelle: abendliche Kondenzstreifen (c) Dr. Klaus-Uwe Gerhardt / pixelio.de