Arti­kel­se­rie “Ener­gie­wen­de – muss das sein?”: 20. Kli­ma – Ein­fluss der Kli­ma­ga­se – Teil 1

Foto: Uberprutser, CC-BY-SA-3.0-nl

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Fas­sen wir noch­mal zusam­men: Der größ­te Teil der Son­nen­strah­lung liegt im, für uns sicht­ba­ren, Bereich der kurz­wel­li­gen Strah­lungs­en­er­gie. Die­se kann nahe­zu unge­hin­dert die Atmo­sphä­re durch­drin­gen und erreicht die Erd­ober­flä­che. Die­se kurz­wel­li­ge Strah­lungs­en­er­gie kann von der Erd­ober­flä­che, Land und Was­ser, absor­biert und in Wär­me umge­setzt wer­den. Dabei ent­ste­hen, abhän­gig von der geo­gra­phi­schen Lage und der Boden­be­schaf­fen­heit, erheb­li­che Tem­pe­ra­tur­un­ter­schie­de. Die­se trei­ben über Win­de und Mee­res­strö­mun­gen einen „Ener­gie-Ver­tei­lungs­me­cha­nis­mus“ an, der die­se Unter­schie­de mil­dert. In der Atmo­sphä­re ist das Haupt-Trans­port­me­di­um für die Wär­me­en­er­gie der (unsicht­ba­re) Was­ser­dampf. Der Wet­ter­be­richt spricht von der „rela­ti­ven Feuch­te“. Als Wol­ke sicht­bar wird der Was­ser­dampf für uns erst, wenn er zu klei­nen Was­ser­tröpf­chen kon­den­siert, die, wenn sie grö­ßer wer­den, als Regen her­un­ter fal­len. Auf die­se Wei­se wer­den außer Ener­gie auch gro­ße Was­ser­men­gen trans­por­tiert. Bei­de sind Grund­la­gen für die Exi­stenz von Leben.

Etwa 30% der ein­ge­strahl­ten kurz­wel­li­gen Ener­gie wird von Wol­ken und der Erd­ober­flä­che, vor allem Eis und Schnee, als Licht­ener­gie zurück gestrahlt. Der größ­te Teil (70%) wird jedoch in Wär­me umge­wan­delt. Jeder Kör­per, der wär­mer als sei­ne Umge­bung ist, strahlt sei­ne Ener­gie als lang­wel­li­ge Wär­me­strah­lung ab. Je wär­mer er wird, umso mehr Ener­gie kann er abstrah­len. Er erreicht eine aus­ge­gli­che­ne Ener­gie­bi­lanz und sei­ne Tem­pe­ra­tur bleibt kon­stant (s.a. Kapi­tel 16, unser Was­ser­topf­ex­pe­ri­ment). Dies gilt auch für die Erde als Gan­zes. Ihre Umge­bung, der Welt­raum, hat eine Tem­pe­ra­tur nahe des abso­lu­ten Null­punkts, bei ca. –273 ºC. Damit wäre auch die Ener­gie­bi­lanz der Erde aus­ge­gli­chen, es könn­te sich eine kon­stan­te Tem­pe­ra­tur ein­stel­len. Die­se läge aller­dings bei etwa –18 ºC. Das erscheint uns sehr kalt. Jedoch gemes­sen an der Umge­bungs­tem­pe­ra­tur der Erde von –273 ºC, ist dies bereits eine beträcht­li­che Erwär­mung von etwa 255 ºC.

Tat­säch­lich ist aber die gemit­tel­te Erd­ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur etwa +15 ºC. Die oben dar­ge­stell­te Ener­gie­bi­lanz ist somit noch unvoll­stän­dig, es feh­len noch 33 ºC. Rück­blick auf unser Was­ser­topf­ex­pe­ri­ment und sei­ne Schluss­fol­ge­run­gen: Eine aus­ge­gli­che­ne Ener­gie­bi­lanz bei höhe­rer Tem­pe­ra­tur erfor­dert ent­we­der eine höhe­re Ener­gie­zu­fuhr oder eine Behin­de­rung der Energieabfuhr.

Hier kom­men die Kli­ma­ga­se ins Spiel. Die­se haben die Eigen­schaft, dass sie eine kurz­wel­li­ge Strah­lung, also die Ener­gie­ein­strah­lung der Son­ne, nahe­zu unge­hin­dert durch­las­sen. Sie kön­nen die­se Wel­len­län­ge nicht absor­bie­ren. Lang­wel­li­ge Strah­lung jedoch, also die Wär­me-Rück­strah­lung der Erde, kön­nen sie absor­bie­ren, was wie­der­um eine Erhö­hung ihrer Tem­pe­ra­tur zur Fol­ge hat. Man muss sich das etwa so vor­stel­len: In der Luft­mas­se, die durch Wär­me­lei­tung und Durch­mi­schung die Tem­pe­ra­tur der Erd­ober­flä­che annimmt, schwe­ben wei­te­re Gase, die ande­re ener­ge­ti­sche Eigen­schaf­ten haben und dadurch eine höhe­re Tem­pe­ra­tur als ihre Umge­bung anneh­men. Die­se Gase geben eben­falls ihre absor­bier­te Ener­gie in Form von Wär­me­strah­lung ab. Ihre Abstrah­lung erfolgt nach allen Sei­ten, d.h., etwa zur Hälf­te in den Welt­raum und die ande­re Hälf­te in Rich­tung Erd­ober­flä­che, was dann hier zu einer zusätz­li­chen Erwär­mung führt. Die Wir­kung ist ähn­lich wie in einem Treib­haus, des­halb auch „Treib­haus­ef­fekt“ genannt. Die Ener­gie­bi­lanz ist erst bei einer höhe­ren Tem­pe­ra­tur – jetzt etwa +15 ºC ausgeglichen.

Die nen­nens­wer­ten Kli­ma­ga­se sind Was­ser­dampf (H₂O), Koh­len­stoff­di­oxid (CO₂), Methan (CH₄), Lachgas/​Distickstoffmonoxid (N₂O) und Ozon (O₃). Wel­chen Anteil die­se im Ein­zel­nen an dem Treib­haus­ef­fekt haben, das schau­en wir uns in der näch­sten Fol­ge an.

Die­ter Lenzkes
Bürger-für-Bürger-Energie
www​.bfb​-ener​gie​.de

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