Klimaerwärmung

Sonnenenergie in Wechselwirkung mit Land, Wasser und Luft

Die Erde wird ständig von der Sonnenenergie umspült. Ein Teil der Energie, die auf der Erde ankommt, wird in den Weltraum zurückreflektiert, ein anderer Teil wird direkt von der Atmosphäre absorbiert, und der Rest gelangt durch die Atmosphäre auf die Oberfläche. Die Energie des Sonnenlichts erwärmt Land und Wasser an der Oberfläche, die ihrerseits Wärme abgeben. Diese Wärme trägt zur weiteren Erwärmung der Atmosphäre bei. Die Mischung der Gase in unserer Atmosphäre verhindert, dass ein Teil der Wärmeenergie direkt in den Weltraum entweicht, ähnlich wie eine Decke die Wärme am Körper hält. Dieser Prozess ist der natürliche Treibhauseffekt und hält die Erde warm genug, um Leben zu ermöglichen.

Eingehende Energie – ausgehende Energie = Strahlungsantrieb

In Übereinstimmung mit den grundlegenden Gesetzen der Thermodynamik muss die Erde, wenn sie Energie von der Sonne aufnimmt, schließlich die gleiche Menge an Energie in den Weltraum abstrahlen. Die Differenz zwischen eingehender und ausgehender Strahlung wird als Strahlungsantrieb (RF) des Planeten bezeichnet. Genauso wie die Anwendung einer Schubkraft auf ein physikalisches Objekt dazu führt, dass es aus dem Gleichgewicht gerät und sich bewegt, verändert ein klimatischer Antriebsfaktor das Klimasystem. Wenn die Antriebskräfte dazu führen, dass die eingehende Energie größer ist als die ausgehende, erwärmt sich der Planet (positiver RF). Umgekehrt kühlt sich der Planet ab, wenn die ausgehende Energie größer ist als die eingehende.

Natürliche und vom Menschen verursachte Klimatreiber

Vor 1750, vor der industriellen Revolution, blieb die durchschnittliche RF der Erde relativ stabil. Um zu dokumentieren, wie sich die Atmosphäre seitdem verändert hat, berechnen Wissenschaftler die aktuellen RF-Werte so, als ob sie im Jahr 1750 gleich Null gewesen wären. Quelle: IPCC AR5 WG1 Abbildung SPM.5.

Eine andere Möglichkeit, sich auf Klimaantriebe zu beziehen, ist, sie als Klimatreiber zu bezeichnen. Zu den natürlichen Klimatreibern gehören Veränderungen in der Energieabgabe der Sonne, regelmäßige Veränderungen im Orbitalzyklus der Erde und große Vulkanausbrüche, die lichtreflektierende Partikel in die obere Atmosphäre bringen. Zu den vom Menschen verursachten oder anthropogenen Klimatreibern gehören die Emission von wärmespeichernden Gasen (auch als Treibhausgase bekannt) und Veränderungen in der Landnutzung, die dazu führen, dass der Boden mehr oder weniger Sonnenenergie reflektiert. Seit 1750 haben die vom Menschen verursachten Klimatreiber zugenommen, und ihre Wirkung dominiert alle natürlichen Klimatreiber.

Wie hoch wird der Strahlungsantrieb in der Zukunft sein?

Klimaforscher haben vier mögliche Szenarien für die Zukunft definiert, die sie als konsistente Inputs für die Berechnung des Klimas in der Zukunft verwenden. Jedes Szenario basiert auf einem plausiblen Zukunftspfad für die globalen Treibhausgasemissionen. Die Szenarien, die als Repräsentative Konzentrationspfade (Representative Concentration Pathways, RCPs) bezeichnet werden, geben die Höhe des Strahlungsantriebs (RF) im Jahr 2100 im Vergleich zu 1750 an. Weitere Informationen über RCPs finden Sie in IPCC WGI AR5 Box SPM.1 (letzte Seite der Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger).

Quelle: IPCC Fifth Assessment Report Summary for Policymakers, Abbildung SPM.5 und Box SPM.1.

Feedback: Verstärkung ursprünglicher Antriebe

Klimaantriebe können auch Rückkopplungen auslösen, die den ursprünglichen Antrieb verstärken oder abschwächen. Zum Beispiel erhöht der Antrieb durch erhöhte Treibhausgase auch die Verdunstung, wodurch der Wasserdampf in der Atmosphäre zunimmt und der Antrieb durch Treibhausgase verstärkt wird.

Wenn wir die anthropogenen Klimatreiber, die derzeit den Strahlungsantrieb der Atmosphäre erhöhen, stabilisieren, werden die Energiebilanz und das Klima der Erde schließlich einen neuen Gleichgewichtszustand erreichen, bei dem gleiche Energiemengen in das System hinein und aus ihm heraus übertragen werden; wann dies der Fall sein wird, bleibt eine offene Frage.

Weitere Informationen

Klimawandel 2013: The Physical Science Basis
Intergovernmental Panel on Climate Change Fifth Assessment Report (AR5) Working Group 1 (WGI) Summary for Policymakers (SPM)

Radiative Forcing of Climate Change
Report by the National Research Council

Comparing SRES and RCP scenarios
Part of The Beginner’s Guide to Representative Concentration Pathways, von Skeptical Science

Data Links

NOAA Paleo- and Historical Climate Forcing Data
Zugang zu einer Reihe von Proxy-Daten, die zur Berechnung des Strahlungsantriebs in der Vergangenheit verwendet wurden.

Interaktiver Atmosphärendaten-Viewer
Wählen Sie Messstellen auf einer Karte aus und erstellen Sie dann Diagramme oder laden Sie Daten über die Konzentration verschiedener Gase in der Atmosphäre herunter.