Der Treibhauseffekt — Was ist das?
Hast du in den Wetterberichten aus den verschiedenen Teilen der Erde eine Entwicklung festgestellt? Zumindest Dr. James E. Hansen, Leiter des Goddard-Instituts für Weltraumstudien — ein Forschungszentrum der amerikanischen Weltraumbehörde NASA —, hat das beobachtet. Im Juni 1988 erklärte er, die Hitze sei nicht nur ein statistischer Zufall. Am Schluß einer dramatischen Ausführung vor dem amerikanischen Senat sagte er: „Wir sollten aufhören, um den Brei herumzureden, und statt dessen zugeben: Die Anzeichen sind deutlich. Der Treibhauseffekt ist da!“
DER Treibhauseffekt. Sicherlich hast du schon öfter davon gehört. Nein, es hat nichts mit einem Treibhaus im Garten zu tun. Es geht um die Erwärmung der Atmosphäre, wodurch, wie viele Wissenschaftler befürchten, bereits die ganze Erde beeinflußt wird. Bis zu Dr. Hansens Darlegung waren die Experten allerdings nicht bereit, darüber öffentlich zu sprechen. Diesbezüglich sagte der Atmosphärenforscher Michael Oppenheimer: „Da mußte erst während einer Hitze- und Dürreperiode ein Untersuchungsausschuß kommen und ein Wissenschaftler, der den Mut hatte zu erklären: ‚Ja, es scheint so, als ob er [der Treibhauseffekt] begonnen hätte, und wir haben es registriert.‘“ „Er fühlte sich frei, das laut und deutlich zu sagen, wovon die anderen hinter vorgehaltener Hand sprechen.“
Das globale Treibhaus
Hast du je dein Auto mit geschlossenen Fenstern in der brütenden Sommerhitze geparkt? Dann hast du beim Einsteigen den Treibhauseffekt zu spüren bekommen. Die Scheiben lassen die Sonnenstrahlen hinein, die schnell den Innenraum erwärmen. Doch kann weder die warme Luft entweichen noch die Wärme selbst. Wieso? Weil Wärme in Form von Infrarotstrahlung abgegeben wird. Das Auge kann sie zwar nicht wahrnehmen, aber man kann sie auf der Haut spüren, z. B. wenn man nahe an ein Feuer herangeht. Dasselbe Glas, das sichtbares Licht durchläßt, verwehrt dem größten Teil der unsichtbaren Infrarotstrahlung den Weg nach außen. So steigt die Temperatur innen immer weiter an.
Bei der Erdatmosphäre ist es ähnlich. Sie läßt sichtbares Licht ungehindert durch, blockiert aber einen großen Teil der unsichtbaren Strahlung einschließlich der Infrarot-, Ultraviolett- und Röntgenstrahlung. Im allgemeinen ist das sehr gut. Ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen sind ziemlich gefährlich und sollen Krebs verursachen. Warum werden jedoch Infrarotstrahlen blockiert?
Wenn die Atmosphäre Infrarotstrahlen absorbiert, wirkt sie wie eine Decke. Wir vergessen manchmal, daß unsere Erde von kaltem, leerem Raum umgeben ist. Die Sonne wärmt uns zwar, doch ohne die „Treibhausdecke“ würde die Wärme schnell wieder verlorengehen. Die Temperatur an der Erdoberfläche wäre um 40 Grad niedriger, und die Ozeane wären gefroren.
Das Problem beim Treibhauseffekt ist, daß es möglicherweise zuviel des Guten wird. Eine Treibhausinstabilität könnte unsagbares Leid mit sich bringen. Weizengürtel würden zu Trockengebieten; gewaltige Hungersnöte wären die Folge. Verheerende Hurrikane, von erwärmten Ozeanen angetrieben, fegten über das Land, steigende Meere überfluteten die Küsten, und der Hautkrebs griffe infolge der Ozonschichtzerstörung rasant um sich.
Der Dreh am Thermostat
Wie du wahrscheinlich in der Schule gelernt hast, besteht die Atmosphäre zu 99 Prozent aus Sauerstoff und Stickstoff. Doch diese Gase halten die Infrarotstrahlung nicht zurück. Einige der Gase, die das restliche eine Prozent ausmachen, bewahren zusammen mit Wasserdampf unseren Planeten davor, eine Eiswüste zu werden, während sie ihn gleichzeitig zu überhitzen drohen.
Die globale Temperatur wird steigen, wenn die Konzentration der Treibhausgase zunimmt. Darin sind sich die meisten Wissenschaftler einig, auch wenn keiner genau weiß, was geschehen wird. Man kann diese Gase mit einem Thermostat vergleichen. Seit über einem Jahrhundert scheint der Mensch den Thermostat ständig höherzudrehen. „Die Verfeuerung fossiler Brennstoffe (in Verbindung mit einigen industriellen und landwirtschaftlichen Verfahrensweisen) hat die Kohlendioxydkonzentration der Atmosphäre seit 1860 um schätzungsweise 25 Prozent erhöht“, erklärte Irving M. Mintzer vom Welt-Institut für Ressourcen. „Der gemeinsame Konzentrationsanstieg bei Kohlendioxyd und anderen Treibhausgasen hat die Erdoberfläche wohl um 0,5 bis 1,5 Grad Celsius über die mittlere Temperatur der präindustriellen Epoche aufgeheizt.“
Ein oder zwei Grad erscheinen einem vielleicht nicht viel, wären jedoch eine enorme Temperaturerhöhung. Dazu sagte Mintzer: „Zum Vergleich: Nur ein Grad Celsius trennt das vorherrschende Klima in Nordamerika und Europa von der Kleinen Eiszeit des 13. bis 17. Jahrhunderts.“ Außerdem kann man nicht davon ausgehen, daß sich die zusätzliche Wärme gleichmäßig verteilt. Möglicherweise ist es ja ein um viele Grade heißerer Sommermonat mit katastrophalen Folgen, der schließlich im Jahresdurchschnitt nur mit einem Grad zu Buche schlägt.
Die Konferenz von Toronto
Während noch die Hitzewelle des Sommers 1988 Nordamerika in einen Backofen verwandelte, trafen sich über 300 Delegierte aus 48 Ländern in Toronto (Kanada) zu einer internationalen Weltklimakonferenz. In einem Bericht darüber gab der Manchester Guardian Weekly folgende düstere Prognose bezüglich einer globalen Erwärmung wieder:
„Die globale Temperatur wird nicht gleichmäßig steigen. Die höheren Breiten werden sich schneller erwärmen als die Äquatorgegend. Dadurch wird in den mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre, wo der größte Teil der Weltgetreideernte wächst, der Boden an Feuchtigkeit verlieren.“ Mit anderen Worten: das perfekte Rezept für eine Welthungersnot.
Weltweite Überflutungen
Man ist auch sehr besorgt, wie sich höhere Temperaturen auf den Meeresspiegel auswirken. Viele bringen steigende Ozeane mit schmelzenden Gletschern und Polkappen in Verbindung. Doch der Meeresspiegel kann auch stark steigen ohne irgendwelches Schmelzen des Polareises. Wie? Durch Wärmeausdehnung — das gleiche Phänomen, das an einem heißen Tag das Quecksilber im Thermometer steigen läßt. „Wenn wir alles tun, um die Erwärmung aufzuhalten, können wir“, so Robert Buddemeier, Wissenschaftler am staatlichen Lawrence-Livermore-Labor, „den Anstieg des Meeresspiegels vielleicht bei ein bis zwei Metern halten — wenn wir viel Glück haben.“
Über einen Anstieg solchen Ausmaßes ist man weltweit beunruhigt. „Bei einem Anstieg um etwa einen halben Meter könnten 27 Prozent von Bangladesch überflutet und 25 Millionen Menschen vertrieben werden“, schreibt U.N. Chronicle. „20 Prozent des fruchtbaren Landes Ägyptens könnten verlorengehen und zwischen 50 bis 80 Prozent der Küstenfeuchtgebiete der Vereinigten Staaten. Ein Ansteigen um zwei Meter würde wohl die 1 190 Inseln des Malediven-Archipels auslöschen.“
Diese Prognosen gehören noch zu den vorsichtigen. Man beachte dagegen eine der extremeren Vorhersagen, die heute gemacht werden: „Jetzt, im Sommer 2040“, heißt es z. B., „hat die See ganze Länder verschlungen. Dänemark, die Niederlande, Belgien und Bangladesch existieren nicht mehr. ... rings um das Mittelmeer herrscht eine ... mörderische Dürre wie einst in der afrikanischen Sahelzone; alle Vegetation verdorrt, die Brunnen versiegen, und vielerorts breiten sich Wüsten aus. ... Immer häufiger toben in den subtropischen Breiten Stürme von früher unbekannter Wucht. ... Für die mehr als neun Milliarden Erdbewohner hat ein erbarmungsloser Kampf ums Überleben begonnen“ (Der Spiegel, 86/33).
Sieht so die Zukunft unseres Planeten aus?
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Nicht alle Wissenschaftler sind davon überzeugt, daß die Zunahme der Treibhausgase für die globale Erwärmung verantwortlich ist. Stephen H. Schneider, Klimatologe am amerikanischen Zentrum für Atmosphärenforschung, meint: „Man kann nicht, nur weil ein Jahrzehnt wärmer ist, sagen, das sei der Treibhauseffekt. Doch wenn sich der Erwärmungstrend zwei Jahrzehnte hindurch fortsetzt, wäre das ziemlich ungewöhnlich. Und wenn weiterhin jährlich die Rekorde purzeln, werden die meisten Skeptiker, so glaube ich, einschwenken und zugeben, daß es der Treibhauseffekt ist“ (Science News, 135. Jahrgang, 8. April 1989).
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Warum Voraussagen über den Treibhauseffekt so schwierig sind
Das Gesamtklima der Erde ist außerordentlich komplex. Wie Wissenschaftler offen zugeben, sind den Voraussagen Grenzen gesetzt. Im folgenden einige Faktoren, die die heutigen Computermodelle des zukünftigen Klimas stark beeinflussen können:
EIS- UND SCHNEESCHMELZE: Eis und Schnee reflektieren 40 bis 60 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung, wodurch die Erde gekühlt wird. Doch steigende Temperaturen bringen den Schnee und das Eis zum Schmelzen. Das darunterliegende dunklere Land oder Wasser nimmt dann mehr Wärme auf. Der Treibhauseffekt könnte dadurch um vielleicht 10 bis 20 Prozent verstärkt werden.
WOLKEN: Eine Erwärmung der Erde müßte zu höherer Luftfeuchtigkeit führen — und damit zu mehr Wolken. „Der Rückkopplungseffekt der Wolken gehört zu den großen Unbekannten in der Klimaveränderungstheorie“, gab V. Ramanathan, Experte für Klimamodelle an der Universität Chicago, zu. Man ist allerdings der Meinung, daß infolge zunehmender Reflexion von Sonnenenergie die vermehrte Wolkenbildung eher abkühlend wirkt.
Andererseits reflektieren Wolken nicht nur Sonnenenergie, sondern halten auch gleich einer Decke die von der Erde kommende Strahlung gefangen. Daher ist es schwierig, vorherzusagen, welcher Effekt in einer wärmeren, wolkenreicheren Welt überwiegen würde.
OZEANE: Wasser absorbiert sehr gut Wärme, und es scheint, daß die Ozeane genügend Wärme aufnehmen können, um den Zeitpunkt, an dem der Treibhauseffekt voll zum Tragen kommt, jahrzehntelang hinauszuzögern. Doch für wie lange, ist für Wissenschaftler schwer zu sagen.
VULKANE: Aschewolken aus Vulkanen erwärmen die Stratosphäre und kühlen die Erdoberfläche auf eine komplizierte Weise. Insgesamt würden Vulkanausbrüche den Treibhauseffekt wohl abmildern. Aber niemand kann sagen, wann der nächste große Vulkan ausbricht.
SONNENZYKLEN: Im Gegensatz zur allgemeinen Vorstellung gibt die Sonne ihre Energie nicht absolut gleichmäßig ab. Ihre Helligkeit hat zwischen 1979 und 1984 um etwa 0,1 Prozent abgenommen. Das läßt den Temperaturanstieg im gleichen Zeitraum noch bedrohlicher erscheinen.
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Die Treibhausgase
WASSERDAMPF: Der Wasserdampfgehalt der Luft hängt größtenteils von der Temperatur ab; denn warme Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte. Wasserdampf absorbiert Wärme sehr wirkungsvoll, doch kann er nicht von sich aus den Treibhauseffekt antreiben. Wasserdampf verstärkt hauptsächlich die Wirkung der anderen Gase.
KOHLENDIOXYD (CO2): Es ist das am weitesten verbreitete der wärmerückhaltenden Gase. Alles irdische Leben ist davon abhängig, weil die Pflanzen es zum Leben brauchen. Der Kohlendioxydgehalt der Atmosphäre steigt momentan um ein halbes Prozent im Jahr. Das hört sich vielleicht nicht viel an, aber es bedeutet, daß für jeden Mann, jede Frau und jedes Kind auf der Erde durch die Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle und Öl jährlich etwa eine Tonne Kohlenstoff freigesetzt wird. Das sind 5 000 000 000 Tonnen! Ungefähr die Hälfte wird schließlich von Pflanzen verbraucht oder von den Ozeanen absorbiert. Doch der Rest bleibt in der Luft.
METHAN (CH4): Methan ist der Hauptbestandteil des Erdgases. Wie Kohlendioxyd enthält es Kohlenstoff. Die Konzentration in der Atmosphäre steigt doppelt so schnell wie bei Kohlendioxyd, nämlich um 1 Prozent im Jahr. Bereits jetzt hat sich der Methangehalt der Luft gegenüber der vorindustriellen Zeit verdoppelt. Wissenschaftler sorgen sich, daß eine steigende Methankonzentration es der Atmosphäre erschweren könnte, andere Treibhausgase, z. B. die berüchtigten FCKWs (Fluorchlorkohlenwasserstoffe), zu zerlegen.
FCKWs: Gelangen diese langlebigen Chemikalien in die Stratosphäre, zerstören sie das dortige Ozon. Doch in den unteren Bereichen der Atmosphäre sind sie sehr wirkungsvolle Treibhausgase. Im Absorbieren von Infrarotstrahlung sind sie Molekül für Molekül 10 000mal effektiver als Kohlendioxyd.
DISTICKSTOFFMONOXYD (N2O): Dein Zahnarzt nennt es vielleicht Lachgas, doch die Wirkung auf die Atmosphäre ist nicht zum Lachen. Es ist ein äußerst stabiles Nebenprodukt der Verfeuerung fossiler Brennstoffe. Ist es erst einmal in die Atmosphäre gelangt, bleibt es dort durchschnittlich 150 Jahre. In dieser Zeit kann es im unteren Teil der Atmosphäre, der Troposphäre, Wärme absorbieren, oder es kann in die Stratosphäre aufsteigen und dort mithelfen, das Ozon zu zerstören. Zur Zeit steigt die Konzentration jährlich um 0,25 Prozent.
OZON (O3): Nicht zu vergessen noch das Ozon. In der Stratosphäre nützt es uns, da es die gefährliche ultraviolette Strahlung absorbiert, die Hautkrebs verursachen kann, wenn sie auf die Erde gelangt. In den tieferen Atmosphärenschichten ist Ozon hingegen schädlich. Es ist ein Nebenprodukt der Verbrennung, besonders in Autos und Düsenflugzeugen.
[Diagramm]
(Genaue Textanordnung in der gedruckten Ausgabe)
Der Treibhauseffekt: Die Erdatmosphäre fängt wie die Glasscheiben eines Treibhauses die Wärme der Sonne ein. Das Sonnenlicht erwärmt die Erde. Doch die erzeugte Wärme — in Form von Infrarotstrahlung — kann aus der Atmosphäre nicht so leicht entkommen, da die Treibhausgase die Strahlung aufhalten und teilweise zur Erde reflektieren, wodurch die Erde weiter aufgeheizt wird.
Entweichende Strahlung
Gefangene Infrarotstrahlung
Treibhausgase
Erde