Was ist der Treibhauseffekt?

Schematisch erklärt, wird die Erdoberfläche von der kurzwelligen Sonnenstrahlung erwärmt. Die Erdoberfläche reflektiert die einfallende Strahlung als langwellige Wärmestrahlung, die von den atmosphärischen Treibhausgasen teilweise absorbiert wird. Durch anschliessende Abgabe der aufgenommenen Energie wird ein Teil der Strahlung zur Erde zurückgestrahlt und die Erdoberfläche und die untere Atmosphärenschicht erwärmt. Dieser Gesamtprozess wird als Treibhauseffekt bezeichnet.

Wie sieht das Ganze aus näherer Betrachtung aus? Das vorherrschende Klima auf unserem Planeten wird durch verschiedene physikalische Klimafaktoren und -treiber bestimmt: Neben der Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre sind das unter anderen die Strömungen im Ozean, die Sonnenstrahlung, die tektonischen Verschiebungen oder die Veränderungen der Erdumlaufbahn. Das Erdklima ist das Ergebnis all dieser Einflüsse. Die Veränderung eines einzelnen oder mehrerer Faktoren zieht also auch eine Veränderung des Klimas nach sich. Einzelne Einflussfaktoren, beispielsweise Vulkanausbrüche, haben nur eine kurzfristige Auswirkung über einige Jahre. Schwankungen der Erdumlaufbahn hingegen verändern das Klima sehr langsam über hunderttausend Jahre hinweg.

Eine zentrale Rolle für das vorherrschende Klima spielen die Atmosphäre und ihre Zusammensetzung. Diese Gashülle macht das Leben auf der Erde überhaupt erst möglich, da sie uns vor einigen schädlichen äußeren Einflüssen wie der UV-Strahlung schützt. In ihrer untersten Schicht, der «Troposphäre», spielt sich das Wettergeschehen ab. Winde sorgen dort auch für den Wärmeaustausch zwischen kalten und warmen Regionen. Neben den Hauptbestandteilen Sauerstoff und Stickstoff enthält die Atmosphäre auch die sogenannten Treibhausgase Wasserdampf (H₂O), Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄) und Lachgas (N₂O). Diese Gase besitzen die physikalische Eigenschaft, langwellige, von der Erdoberfläche abgegebene Wärmestrahlung aufzunehmen und abzugeben. Ein Teil dieser Strahlung wird dabei zur Erdoberfläche zurückgesandt und bewirkt eine höhere Temperatur, indem dort die Abkühlung durch Wärmeabstrahlung vermindert wird.

Der natürliche Treibhauseffekt ermöglicht Leben auf der Erde, wie es sich bis heute entwickelt hat. Durch das natürliche Vorhandensein der Treibhausgase Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid ergibt sich nach bisherigem Forschungsstand ein Temperaturunterschied von 33 °C. Das heißt, ohne Treibhausgase würde die Durchschnittstemperatur auf der Erde bei etwa -18° C liegen und die Erde und das Leben auf ihr hätte sich nie so entwickelt, wie wir es heute kennen. Der Ausstoß von Treibhausgasen durch den Menschen verstärkt diesen natürlichen Effekt.

Das natürliche Gleichgewicht zwischen Ein- und Abstrahlung wird durch die vom Menschen verursachten Treibhausgase gestört. Seit Beginn der Industrialisierung steigen die Emissionen von klimawirksamen Gasen wie Kohlenstoffdioxid (CO₂), Methan und Lachgas drastisch an. Heute misst man 40 Prozent mehr CO₂ als noch zu Beginn des Industriezeitalters. Dadurch hat sich die Erdoberfläche seit dem Anfang des 20. Jahrhunderts global um mehr als 1 °C erwärmt. Man spricht vom menschengemachten oder vom «anthropogenen Treibhauseffekt», der Folgen für die Umwelt und das Leben der Menschen hat.

_{Quellen:
Bundesamt für Umwelt (BAFU) 
Umweltbundesamt (UBA) 
IPCC 2021}

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