Treibhauseffekt
Der Treibhauseffekt (Glashauseffekt) beschreibt einen durch Gase in der Atmosphäre der Erde entstehenden Effekt, bei dem langwellige Wärmestrahlung der Sonne die entsprechenden Treibhausgase entweder direkt erwärmt oder nach Reflexion auf der Erdoberfläche von ihnen absorbiert wird. Es findet also eine Umwandlung von Strahlung in Wärmeenergie statt. Die Folge ist eine Erwärmung der Erdoberfläche.
Der Begriff Treibhauseffekt ist angelehnt an die Funktionsweise von Gewächshäusern, die einen ähnlichen Effekt im Kleinen ausnutzen. Durch die Einstrahlung von Sonnenenergie durch das Glasdach erwärmt sich die Luft im Inneren. Dementsprechend ist auch vom Glashauseffekt die Rede. Anders als es zu vermuten wäre, entsteht der Temperaturanstieg im Glashaus allerdings nicht durch Treibhausgase, sondern durch einen künstlich erzeugten Wärmestau. Die erwärmte Luft würde unter natürlichen Bedingungen aufsteigen, im Glashaus wird sie allerdings zurückgehalten und erzeugt so scheinbar den gleichen Effekt.
Der natürliche Treibhauseffekt
Der natürliche Treibhauseffekt entsteht vor allem durch den verhältnismäßig großen Anteil von Wasserdampf in der Atmosphäre der Erde. Ohne diesen Effekt würde die mittlere Temperatur auf der Erdoberfläche weit unter dem Gefrierpunkt (etwa bei -18 Grad Celsius) liegen. Der natürliche Treibhauseffekt ist also der Grund dafür, dass die Erdoberfläche für den Menschen überhaupt bewohnbar ist.
Der anthropogene Treibhauseffekt
Neben dem natürlichen Treibhauseffekt gibt es auch den durch den Menschen verursachten Treibhauseffekt. Er wird auch als anthropogener Treibhauseffekt bezeichnet. Dieser entsteht durch die zusätzliche Emission von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan, die beispielsweise durch die Gewinnung und Verbrennung von fossilen Brennstoffen oder durch landwirtschaftliche Prozesse entstehen. Das Problem ist hier nicht nur dass, sondern auch wie schnell die Freisetzung der Treibhausgase stattfindet. Im Vergleich zu früheren Erwärmungsperioden der Erde läuft die derzeitige mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit ab.
Was sind Treibhausgase?
Als Treibhausgase werden Spurengase bezeichnet, die zum natürlichen Treibhauseffekt beitragen und diesen verstärken. Sie absorbieren einen Teil der Wärmerückstrahlung von der Oberfläche der Erde und verhindern dadurch deren Rückstrahlung ins Weltall. Gleichzeitig erwärmen sie sich durch die direkte Einstrahlung der Sonne. Es gibt natürliche Treibhausgase und durch die Aktivitäten der Menschen zusätzlich emittierte Treibhausgase, wie beispielsweise CO2 und Methan. Sie werden auch als anthropogene Treibhausgase bezeichnet.
Zu den Treibhausgasen gehören:
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Kohlenstoffdioxid (CO2)
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Methan (CH4)
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Lachgas (N2O)
sowie die sogenannten fluorierten Treibhausgase:
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wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW)
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perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW)
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Schwefelhexafluorid (SF6)
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Stickstofftrifluorid (NF3)
Die spezifische Wirkung der einzelnen Treibhausgase auf der Erde und in der Atmosphäre fällt sehr unterschiedlich aus. Sie hängt vor allem von der Zeit ab, die das Gas in der Atmosphäre verbleibt (Verweilzeit), sowie von seiner Konzentration (Emissionsrate) und seinem Treibhauspotenzial (Wirksamkeit).
Die Wirksamkeit von Klimagasen wird an Kohlendioxid gemessen. Die Maßeinheit wird dementsprechend als CO2-Äquivalent bezeichnet. So hat beispielsweise Methan eine etwa 25-fach höhere Treibhauswirkung als CO2. Die Werte werden in aller Regel auf einen Zeitraum von 100 Jahren Verweildauer in der Atmosphäre bezogen.
Emissionen
Die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre war historisch betrachtet nie höher als jetzt, was besonders auf die Nutzung fossiler Brennstoffe und der damit verbundenen Emission von Kohlendioxid zurückzuführen ist. Kohlenstoffdioxid ist in diesem Zusammenhang das am meisten emittierte anthropogene Treibhausgas. Es entsteht vorwiegend durch die Verbrennung von Kohle, Erdöl und Gas und verbleibt bis zu mehreren Jahrhunderten in der Atmosphäre. Diese relative Langlebigkeit erklärt auch die fortlaufende, stetig steigende globale Erwärmung, denn die Folgen der hohen Emissionen sind erst nachgelagert spürbar. Der drastische Anstieg der Temperaturen und der sich immer stärker ausprägende Klimawandel sind also eine Folge der hohen Emissionen bereits vergangener Jahrzehnte.
Abbau
Durch natürliche Prozesse wird der CO2-Gehalt in der Atmosphäre nur sehr langsam und nur in begrenztem Maße abgebaut. Zu den wichtigsten Prozessen zählen dabei die Aufnahme über Pflanzen (Photosynthese) und die Lösung des Gases im Meerwasser. Eine Kompensation der anthropogenen Treibhausgase ist auf natürlichem Wege allerdings nicht möglich, weil die Konzentration der Gase in der Atmosphäre um ein Vielfaches schneller steigt, als ihr Abbau.
Folgen des Treibhauseffektes
Der Klimawandel birgt die wahrscheinlich weitreichendsten Folgen des Treibhauseffektes. Besonders seit dem Zeitalter der Industrialisierung hat der Mensch durch seine Aktivitäten maßgeblich dazu beigetragen, dass zusätzliche Treibhausgase in die Erdatmosphäre emittiert werden. Besonders die Klimagase CO2 und Methan führen auf globaler Ebene zu einem Anstieg der Temperaturen. Dieser Effekt wird auch als globale Erwärmung bzw. Klimawandel bezeichnet und hat zahlreiche negative Auswirkungen auf Ökosysteme und Naturereignisse.
Streng genommen sind die Begriffe nicht gleichzusetzen, denn der Klimawandel bezeichnet sowohl die Erwärmung als auch die Abkühlung des Klimas. Auch die Gleichsetzung mit dem Wetter ist inkorrekt, denn Wetter beschreibt die kurzfristigen Veränderungen der Temperatur. Klima beschreibt meteorologische, dynamische Prozesse in der Erdatmosphäre, schließt also alle Wettererscheinungen (Mikroklima auf regionaler Ebene und Makroklima bezogen auf kontinentale Dimensionen) mit ein.
Zu den absehbaren und längst spürbaren Folgen des Klimawandels und damit Folgen des Treibhauseffektes zählen das Abschmelzen der Polkappen und der damit einhergehende Anstieg der Meeresspiegel, die Übersäuerung der Ozeane, die Verschiebung von Klima- und Vegetationszonen, massives Artensterben, Waldbrände und viele weitere Extremwetterereignisse.
Klimaziele
Um die Emission von Treibhausgasen zu verringern, wird die Nutzung nachwachsender Rohstoffe wie Biogas und Biomasse bzw. erneuerbarer Energien wie Photovoltaik und Windkraft stark ausgebaut. Das erklärte Ziel der Bundesregierung ist das Erreichen von Treibhausgasneutralität bis zum Jahr 2045. Dieses Ziel wurde im Klimaschutzgesetz 2021 verankert.
Auf internationaler Ebene im Übereinkommen von Paris wurde das sogenannte 2-Grad-Ziel als Obergrenze für die Erderwärmung erklärt. Die teilnehmenden Länder streben an, bis 2050 CO2-Neutralität und bis 2070 Treibhausgasneutralität zu erreichen.
Häufige Missverständnisse
Im Zuge der Klimaerwärmung wird häufig das 2-Grad-Ziel herangezogen, was es nicht zu überschreiten gilt um den globalen Klimawandel und seine Folgen für Mensch und Natur einzudämmen. Während ein Temperaturanstieg von 2 Grad Celsius bezogen auf das Wetter zu vernachlässigen wäre, hat ein Anstieg im globalen Mittel weitreichende negative Auswirkungen. Das liegt einerseits an Skalen- und Rückkopplungseffekten, die die Geschwindigkeit der Abläufe in unabsehbarer Weise beschleunigen können und andererseits an der ungleichmäßigen Verteilung der Erwärmung.
