Autor

Robert Zimmermann
Robert Zimmermann

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen

Robert Zimmermann (24) studiert an der Universität Göttingen Physik. Seit Mai 2007 arbeitet er als Diplomand am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation. Seine Arbeit über einen neuentwickelten Apparat zur Erzeugung turbulenter Strömungen hat er vor wenigen Wochen abgeben.

Frage:

Ist CO2 wirklich ein Klimakiller? Wie wirksam kann ein Bestandteil der Atmosphäre sein, der nur 0,03 Prozent von ihr ausmacht? Ist nicht vielmehr der Wasserdampf entscheidend?

Antwort:

Die Klimaerwärmung sowie ihre Auswirkungen sind zurzeit in aller Munde. Laut aktuellem Bericht des „Intergovernmental Panel on Climate Change“, des sogenannten Weltklimarates, ist sie mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit existent und vom Menschen gemacht. Als Hauptverursacher der Klimaerwärmung wird Kohlendioxid (CO2) genannt. Nun stellt sich die Frage, warum ein Stoff, der nur 0,03 Prozent der Atmosphäre ausmacht, so wichtig sein kann. Dazu muss man den Treibhauseffekt genauer betrachten.

Die Sonne sendet, ähnlich einer Glühlampe, hochenergetische Strahlung verschiedener Frequenzen aus. Durch Absorption an den Molekülen in der Atmosphäre wird diese gefiltert: Einige Anteile, zum Beispiel das sichtbare Licht, passieren sie nahezu ungehindert, während beispielsweise UV-Strahlung durch Ozon herausgefiltert wird.

Die ankommende Strahlung erwärmt ihrerseits den Boden und die Ozeane. Die Wärme wird als Wärmestrahlung mit geringerer Energie nach oben abgestrahlt. Wird sie auf dem Weg zum Weltraum von Molekülen in der Atmosphäre absorbiert, so kann sie nicht vollständig in den Weltraum entweichen. Ähnlich einem Treibhaus verbleibt Wärmeenergie auf der Erde und eine höhere Temperatur wird erreicht.

Dieser Vorgang ist ein ganz natürlicher und für uns von Vorteil. Denn ohne Atmosphäre hätte die Erde eine Oberflächentemperatur von -3º ¬bis -18 Grad Celsius. Erst wenn sich unnatürlich viele Treibhausgase in der Atmosphäre ansammeln, kann dies ein Problem werden. Dies bezeichnen Wissenschaftler als den verstärkten Treibhauseffekt.

Nun stellt sich die Frage, wie stark die einzelnen Bestandteile der Atmosphäre zum Treibhauseffekt beitragen. Neben den Hauptbestandteilen Sauerstoff und Stickstoff enthält die Atmosphäre 0 - 4 Prozent Wasserdampf, 0,03 Prozent CO2 sowie Spuren anderer Gase. Jedes Gas hat unterschiedliche Absorptionseigenschaften. Mit einem Computer kann man simulieren, wie stark ihr Beitrag zur gesamten Absorption ist. Wasserdampf und Wolken tragen zu ungefähr 70 Prozent zum Treibhauseffekt bei, während CO2 einen Anteil von ungefähr 20 - 30 Prozent hat.

Somit ist Wasserdampf in der Tat das wichtigere Treibhausgas, obwohl CO2 im Verhältnis zu seiner Konzentration in der Atmosphäre gesehen stärker wirkt. Doch Wasserdampf kann den verstärkten Treibhauseffekt nicht verursachen, sondern nur noch weiter anheizen. Der Grund: Die Temperatur bestimmt, wie viel Wasser in der Atmosphäre ist – nicht umgekehrt. Die Erde verfügt nämlich über genügend große Wasserreserven, zum Beispiel in den Ozeanen, dass sich im Mittel die Luft stets bis zur Sättigung mit Wasser anreichert. Steigt die Temperatur, so steigt auch die in der Luft enthaltene Wassermenge durch Verdunstung.

Ein Abfall der Temperatur hingegen kann durch Niederschläge ausgeglichen werden. Innerhalb weniger Wochen kann sich die relative Luftfeuchtigkeit somit auf ihr altes Niveau regulieren. Dieses Phänomen kann man zum Beispiel in einer Dampfsauna oder auch in einem Topf mit heißem Wasser (und einem Glasdeckel) beobachten. Der Wasserdampfgehalt gleicht sich den atmosphärischen Temperaturschwankungen an. Steigt somit in Folge des Klimawandels die Temperatur, nimmt auch der Treibhauseffekt durch Wasserdampf zu.

Hätten wir große Kohlendioxidseen und Kohlendioxidregen auf der Erde, dann würde sich nach dem gleichen Mechanismus der CO2-Gehalt der Atmosphäre Temperaturschwankungen anpassen. Doch das ist nicht der Fall. CO2 ist deshalb nicht in der Lage, auf Temperaturschwankungen zu reagieren. Stattdessen verweilt das Gas etwa 120 Jahre in der Atmosphäre, bis es wieder durch Pflanzen und andere Prozesse gebunden wird. Natürliche Quellen wie Vulkane und Böden geben CO2 an die Atmosphäre ab.

Des Weiteren wird auch CO2 freigesetzt und in der Atmosphäre gespeichert, wenn etwas verbrannt wird, zum Beispiel um Strom und Wärme zu erzeugen oder mit dem Auto zu fahren. Durch den steigenden Energieverbrauch wird zunehmend CO2 in der Atmosphäre gespeichert. Dies führt zum verstärkten Treibhauseffekt. Glaubt man dem „Intergovernmental Panel on Climate Change“ führt dies zu einem Anstieg von extremen Wetterereignissen wie Dürren und Wirbelstürmen.

Was kann es für die Zukunft schaden, auf der sicheren Seite zu sein? Also einfach mal abschalten und sparen, es lohnt sich für uns alle.

 
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