Global Warming
Natürliche Klimaschwankungen
Das Klima ist ständigen Veränderungen ausgesetzt. Seit der Entstehung der Erde gab es bereits viele Warm- und Eiszeiten. Dabei handelt es sich um natürliche Klimaschwankungen, welche auf Veränderungen der Sonneneinstrahlung oder der Sonnenaktivität zurückzuführen sind. Auch die veränderte Zusammensetzung der Treibhausgase in der Atmosphäre ist für Klimaänderungen verantwortlich. Das Treibhausgas CO2 wird beispielsweise durch den sogenannten Kohlenstoffkreislauf auf natürliche Weise reguliert.
Kosmische Ursachen
Die erwähnten Klimaschwankungen, welche regelmässig auftreten werden nach ihrem Entdecker Milankokovic-Zyklen gennant, auch als Milankovic-Theorie bekannt. Diese Theorie beschreibt drei relevante Phänomene. Erstens verändert sich die Erdbahn um die Sonne innerhalb von ca. 100’000 Jahren von einer Ellipse zu fast einem Kreis und wieder hin zur Ellipse (Exzentrizität). In dieser Periode verändert sich die Solareinstrahlung um rund 0.7 Watt pro Quadratmeter. Zweitens ändert sich die Neigung der Erdachse mit einer Periode von rund 41’000 Jahren (Nutation). Sie oszilliert zwischen 22 und 24.5 Grad und liegt momentan bei rund 23.5 Grad. Diese Änderung der Erdachsenneigung verändert die solare Einstrahlung in den hohen Breiten um bis zu 17 Watt pro Quadratmeter. Drittens, die Erde ist keine makellose Kugel und besitzt eine Ausweitung um den Äquator, was dazu führt, dass unser Planet in Zeitskalen von rund 23’000 Jahren leicht “eiert”. Dieses Phänomen verändert die Nettoeinstrahlung der Sonne nicht, jedoch die Intensität der Jahreszeiten. Die Erde ist in der heutigen Zeit im Winter (der Nordhalbkugel) der Sonne am nächsten. Es sind also die Veränderungen der Solarstrahlung, die für Eiszeiten und Warmzeiten mitverantwortlich sind. Jedoch steht fest, dass die beschriebenen Schwankungen nur die Pulsgeber für Klimaänderungen sind, da sie neue Rückkopplungsprozesse einleiten. Verändert sich beispielsweise die solare Einstrahlung um 0.7 Watt pro Quadratmeter, schmilzt ein Teil des Meereises an den Polen ab und die Gletscher ziehen sich zurück. Dabei kommt der Eis-Albedo-Rückkoppelungs-Effekt zum Zug: weniger Eis und Schnee lässt die Erde mehr Strahlung speichern, so dass es noch wärmer wird usw.
Treibhausgase in der Atmosphäre
Das Klima wird aber nicht nur von der Sonne gesteuert. In den 1950er Jahren erkannte Fred Hoyle, dass die Sonne zu Beginn der Erdgeschichte 25 bis 30 % schwächer gewesen sein musste als heute. Bei einer derart schwachen Sonne hätte es auf der Erde, wenn alle anderen Faktoren gleich wären wie heute, rund 20 Grad Celsius kälter sein müssen. Die Erde hätte zu Beginn der Erdgeschichte also total vereist sein müssen. Bei kälterem Klima wird durch die ausgedehnten Eismassen viel Sonneneinstrahlung sofort wieder ins All zurück geschickt (reflektiert), dadurch kühlt sich die Erde weiter ab. Viele geologische Spuren beweisen aber, dass es zur erwähnten Zeit fliessendes Wasser gab. Wie lässt sich dieser Widerspruch aufdecken? Es müssen die Treibhausgase sein, welche die Temperatur in der Frühgeschichte sehr hoch hielten. Es waren sehr grosse Mengen an Kohlendioxid (CO2) und Methan in der Atmosphäre, welche zu Beginn der Erdgeschichte den Treibhauseffekt stark verstärkten und somit die Erde wärmten. Diese Überlegungen beruhen auf Modellsimulationen, denn die damalige Treibhausgaskonzentration lässt sich nicht in Eisbohrkernen oder Sedimenten nachweisen. Unterstützung erhält diese Theorie auch von der Annahme eines globalen Kohlenstoffkreislaufes, der über Zeiträume von Jahrmillionen die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre reguliert. Durch Verwitterung von Gestein an Land, vor allem im Gebirge wird CO2 aus der Atmosphäre gebunden und verschwindet durch Versteinerung in der Erdkruste. Im Laufe der Zeit würde so alles Kohlendioxid aus der Atmosphäre verschwinden, der Treibhauseffekt würde sehr schwach werden und der blaue Plante mutierte zu einer Eiskugel. Doch es gibt auch einen Weg, wie das CO2 wieder zurück in die Atmosphäre gelangt. Durch Vulkane gelangt das Gas CO2 zurück in die Atmosphäre und verstärkt den Treibhauseffekt. Kurzfristig können Vulkanausbrüche durch das Abdecken der Sonnenstrahlung mit Staub das Klima abkühlen, langfristig führen viele Vulkanausbrüche durch die Erhöhung des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre aber zu einer Erwärmung des Klimas. Der beschriebene Kreislauf ist stark vom Klima abhängig: Erwärmt sich das Klima, läuft auch die Verwitterung schneller – dadurch wird Kohlendioxid aus der Atmosphäre gebunden und reduziert die weitere Klimaänderung. Dieser Mechanismus reguliert trotz stark veränderter jede Klimaänderung. Jedoch kann dieser Kreislauf abrupte Klimaschwankungen nicht dämpfen, dafür ist der Austausch von Kohlendioxid zwischen Erdkruste und Atmosphäre viel zu langsam. Dieser Kreislauf dezimierte das CO2 in der Atmosphäre vor rund 140 bis 165 Millionen Jahre, als Dinosaurier lebten, bis heute langsam aber stetig und schickte die Erde vor rund 2.4 Millionen Jahren in eine neue Eiszeitepoche, in der wir noch heute leben.
Dieser Bericht stammt aus der Rubrik Klimabeiträge der SF Meteo Website.
Weitere Links und Quellen:
Technische Universität Berlin
Universität Oldenburg
biosphaere.info
Hamburger Bildungsserver
Nasa
Wiki-Bildungsserver
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