Treibhauseffekt: Wie er funktioniert und warum die Erde ohne ihn gefroren wäre
Der Treibhauseffekt macht einen Unterschied von etwa 33 Grad Celsius aus. So groß ist der Abstand zwischen der heutigen Temperatur der Erde und der Temperatur, die sie ohne eine Atmosphäre hätte, die Wärme zurückhält. Die mittlere Temperatur an der Erdoberfläche liegt bei etwa 15 Grad Celsius. Ohne den Effekt sänke sie auf rund minus 18 Grad. Wie können einige wenige Gase in der Atmosphäre das Klima eines ganzen Planeten prägen? Die Antwort liegt darin, wie die Energie der Sonne die Erde erreicht und sie wieder verlässt.
Was ist der natürliche Treibhauseffekt?
Beim natürlichen Treibhauseffekt hält die Atmosphäre einen Teil der Wärme zurück, die die Erdoberfläche abgibt. Das ist an sich nicht schädlich. Dank dieses Effekts gibt es flüssiges Wasser und Bedingungen, unter denen sich Leben entwickeln kann. Ohne ihn läge die mittlere Temperatur deutlich unter dem Gefrierpunkt. Der Planet sähe dann völlig anders aus als heute.
Vom natürlichen Effekt ist seine zusätzliche Verstärkung zu unterscheiden, um die es weiter unten geht. Den Treibhauseffekt selbst gab es schon lange vor den Menschen.
Wie funktioniert der Treibhauseffekt Schritt für Schritt?
Die Sonne erwärmt die Erdoberfläche mit kurzwelliger Strahlung. Die erwärmte Oberfläche gibt Wärme als Infrarotstrahlung ab, also als langwellige Strahlung. Hier kommen die Treibhausgase ins Spiel: Sie nehmen einen Teil dieser Infrarotstrahlung auf und strahlen ihn wieder ab, unter anderem zurück zur Erdoberfläche. So entweicht die Wärme nicht sofort ins Weltall, sondern bleibt länger im System.
Am einfachsten lässt sich der Effekt mit einer Decke vergleichen. Sie erzeugt keine Wärme, verlangsamt aber den Wärmeverlust. Ähnlich wirkt die Atmosphäre mit ihren Treibhausgasen. Der physikalische Mechanismus unterscheidet sich allerdings von dem in einem Gewächshaus, dem das Phänomen seinen Namen verdankt.
Welche Treibhausgase sind die wichtigsten?
Zu den wichtigsten Treibhausgasen zählen Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Lachgas. Sie alle nehmen Infrarotstrahlung auf, spielen im Klimasystem aber jeweils eine etwas andere Rolle.
Wasserdampf ist ein Sonderfall, weil er auf die Temperatur reagiert. Erwärmt sich die Luft, kann sie mehr Wasserdampf aufnehmen. Dieser verstärkt die Erwärmung zusätzlich. Wasserdampf wirkt also als Verstärker von Veränderungen und nicht als eigenständiger Auslöser.
Der zusätzliche Treibhauseffekt und die Rolle des Menschen
Neben dem natürlichen Effekt gibt es einen zusätzlichen Treibhauseffekt. Er hängt mit der steigenden Konzentration von Gasen wie CO2 zusammen, die auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückgeht. Der IPCC, das Zwischenstaatliche Gremium für Klimaänderungen, befasst sich ausführlich mit diesem Thema. Mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre bedeutet, dass ein größerer Teil der Infrarotstrahlung aufgenommen und zur Erdoberfläche zurückgelenkt wird.
Dieser Text beschränkt sich auf den physikalischen Mechanismus und enthält keine politischen Bewertungen. Die Unterscheidung ist einfach: Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde bei etwa 15 Grad Celsius. Seine zusätzliche Verstärkung geht auf eine veränderte Zusammensetzung der Atmosphäre zurück.
Fazit
Der Treibhauseffekt ist kein Makel des Klimas, sondern eine Voraussetzung für seine Stabilität. Ohne ihn wäre die Erde bei einer mittleren Temperatur von rund minus 18 Grad Celsius gefroren. Wer versteht, wie Treibhausgase wie Kohlendioxid den Wärmehaushalt beeinflussen, kann Nachrichten zum Klimawandel sachlich einordnen.