Unser Klima - unsere Umwelt

Was ist der Treibhauseffekt?

Die Sonne strahlt Energie als Licht auf die Erde. Dort wird die Lichtenergie in Wärmestrahlung umgewandelt. Sie erwärmt die Erde und wird wieder ins Weltall zurückgestrahlt. Dabei trifft diese Wärmestrahlung in der Luft auf Gase, z. B. das Kohlendioxid. Das wirkt wie die Glasscheiben am Treibhaus: Es hält Wärme zurück und lässt sie nicht entweichen. Das ist gut so, sonst würde die Erde auskühlen. Zu viel Kohlendioxid aus den Abgasen von Autos und Heizungen aber ist schädlich. Es hält zu viel Wärme zurück und die Erde wird immer heißer.

Welchen Einfluss hat der Mensch auf das Klima?

Besonders klimaschädlich ist das Kohlendioxid, das bei Verbrennung fossiler Rohstoffe wie Kohle und Erdöl frei wird. Zu Beginn der Industrialisierung, also um 1850, lag der Anteil an Kohlendioxid in der Atmosphäre bei rund 280 ppm (parts per million, Teile pro Million). Heute sind es 370 ppm.
Auch Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW) trägt zum Treibhauseffekt bei. Ein FCKW-Molekül hat dasselbe Treibhauspotenzial wie 3400 Kohlendioxid-Moleküle. FCKW ist überaus reaktionsträge – gerade deswegen eignet es sich als Kühlmittel und Treibgas in Spraydosen –, so dass es sehr lange in der Atmosphäre verbleibt. Durch die Erwärmung der Atmosphäre steigt der Meeresspiegel spürbar an, und die Klimazonen verschieben sich.

Wozu brauchen wir eine Ozonschicht?

Sie schützt die Erdoberfläche vor schädlicher UV-Strahlung. Ozon ist ein süßlich nach Nelken und Chlor riechendes Gas, das die Schleimhäute stark reizt, die mit einem stechenden Schmerz auf Ozonkontakt reagieren. In hoher Konzentration ist es tiefblau und stark giftig.
Ozon ist in der Stratosphäre in einer Höhe von 15 bis 30 km relativ hoch konzentriert vorhanden. Man nennt diese Schicht daher Ozonschicht. Bis hierher dringt die im Sonnenlicht reichlich vorhandene, kurzwellige ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) ungehindert vor. Die besonders kurzwellige UV-C-Strahlung spaltet hier das normale Sauerstoffmolekül (O2) in Sauerstoffatome (O) auf. Dabei wird die Strahlung absorbiert und extrem abgeschwächt. Aus einem einzelnen Sauerstoffatom und einem ¬„normalen“ Sauerstoffmolekül entsteht das dreiatomige Ozon (O3). Würde dieser Prozess weiterlaufen, hätte sich sämtlicher Sauerstoff längst in giftiges Ozon umgewandelt. UV-B-Strahlung sorgt aber dafür, dass Ozon wieder in Sauerstoffmoleküle und -atome aufgespalten wird. Bildung und Zerfall stehen im dynamischen Gleichgewicht. Es bleibt genügend Ozon übrig, um die meiste UV-Strahlung aus der Atmosphäre zu filtern.

Gab es schon früher einen Klimawandel?

Im Laufe der Menschheitsgeschichte gab es mehrere Klimaschwankungen, doch deren Einfluss auf die menschliche Entwicklung ist nicht eindeutig zu klären.
In den letzten 11.000 Jahren betrugen die Klimaschwankungen etwa 1 bis 2 °C. Kühl war es vor 4500 bis 2500 Jahren, danach wurde es wieder wärmer, zwischen 500 und 1000 n. Chr. dann erneut kälter. Im mittelalterlichen Klimaoptimum (rund 1100–1300) erlebte Europa die wärmsten Zeiten seit 4000 Jahren, sogar in England und Norwegen wurde Wein angebaut. Zwischen dem 15. und der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde es wieder kälter. In dieser sogenannten kleinen Eiszeit gaben die Wikinger ihre Siedlungen in Grönland auf, während sich die Inuit von der Nordküste Kanadas weit nach Süden ausbreiteten. Von 1900 bis 1940 stieg die Temperatur um etwa 0,4 °C an und blieb bis 1980 im Wesentlichen konstant. Doch seit den 1980er Jahren stieg sie erneut um mehr als 0,3 °C.

Das Ende der Eiszeit vor rund 11 000 Jahren ähnelte einem der vielen Klimaumschwünge des Pleistozäns: Wieder stieg die Temperatur innerhalb von Jahrzehnten um etwa 10 °C. Doch diesmal blieb das Klima im wärmeren Zustand. Innerhalb von Jahrtausenden verschwand das Eis auf der Nordhalbkugel fast vollständig und der Meeresspiegel stieg um mehr als 100 m. Klima- und Vegetationszonen verschoben sich um 20 bis 30 Breitengrade nordwärts: Aus der Tundra Mitteleuropas wurden warmgemäßigte Laubwälder.

War die Sahara einst eine blühende Landschaft?

Vor rund 8000 Jahren war die heute so lebensfeindliche Sahara ein Gebiet voller Leben: Wälder und Savannen waren von Elefanten, Giraffen, Affen, Flusspferden und auch Menschen bevölkert. Schätzungsweise 400 mm Niederschlag pro Jahr machten aus der Region einen Gunstraum. Dann, vor ungefähr 5000 Jahren, änderte sich das Klima, die Niederschläge ließen immer öfter auf sich warten, Wüste breitete sich aus. Felsmalereien und Gravuren aus der regenreichen Zeit im Tassili-Gebirge in Algerien zeigen das Bild einer blühenden Landschaft.

Wer oder was ist El Nino?

Während die Gewässer des Pazifiks vor der südamerikanischen Küste normalerweise kalt, nährstoffreich und daher reich an Kleinfischen sind, erwärmt sich das Wasser etwa alle vier (manchmal nur zwei, manchmal auch zehn) Jahre abrupt. Diese klimatische Unregelmäßigkeit tritt in wechselnder Stärke auf.

Weil es immer zur Weihnachtszeit passiert, tauften peruanische Fischer dieses Klimaphänomen El Niño (das Christkind). Die Ursachen liegen in einem zeitweiligen Umkippen der Luftdruckverhältnisse zwischen West- und Ostpazifik. Noch konnten Wissenschaftler nicht endgültig klären, wodurch diese Luftdruckschwankungen entstehen.

Wie kann man die Ozonschicht schützen?

Stickoxide, Chloroxide und Bromoxide beschleunigen den Abbau von Ozon. Als Quelle für die gefährlichen Chloroxide gelten Chlor- und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (CKW und FCKW). Ein einziges Chloratom kann eine Reaktion auslösen, der bis zu 10.000 Ozonmoleküle zum Opfer fallen.
Die Chlor enthaltenden Chemikalien, aber auch Bromverbindungen, sind größtenteils industrielle Produkte, die unter anderem in Kühlschränken und Klimaanlagen als Treibgase oder Lösungsmittel eingesetzt wurden. Die Produktion wurde zwar weitgehend eingestellt, aber die Zerfallsprodukte halten sich immer noch in der Atmosphäre auf. Mit einem spürbaren Rückgang wird erst ab 2010 gerechnet.

Warum ist Stadtluft so schlecht?

Das größte Problem der Stadtluft ist die Anreicherung mit Luftschadstoffen. Vor allem durch die Verbrennung fossiler Kraftstoffe in Autos, Heizungen und Industrieanlagen werden zahlreiche Partikel freigesetzt, die zusammen als Aerosol bezeichnet werden. Während man über den Ozeanen knapp 1000 Kerne pro Kubikzentimeter misst und auf dem Land noch unter 10.000, sind es in Großstädten im Durchschnitt fast 150.000. Größere Feinstaubpartikel setzen sich rasch ab, aber die kleinen schweben als Dunst in der Luft.
Ozon reizt die Atemwege, Stickstoffverbindungen säuern den Nebel und Regen an. Smog entsteht, wenn sich die Luftschadstoffkonzentration infolge besonderer meteorologischer Bedingungen stark erhöht. Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid sind aufgrund verbesserter Filter bei Industrie und Autos sowie aufgrund sauberer Brennstoffe bereits zurückgegangen.