Treibhauseffekt

Die Atmosphäre bildet einen mehrschichtigen Schutzschild, der gefährliche Röntgen- und Gammastrahlen fast vollständig in der Ionosphäre (50–450 km Höhe) zurückhält; ca. 15% der einfallenden kurzwelligen Sonnenstrahlung werden – überwiegend als Ultraviolettstrahlen in der Ozonschicht der Stratosphäre (20–50 km Höhe) – gefiltert, rund 50% werden von der Erdoberfläche absorbiert, die übrigen 35% als Wärme (Infrarotstrahlen) ins All zurückgestrahlt. Die längerwelligen Infrarotstrahlen können jedoch die Atmosphäre nicht ungehindert passieren und werden vor allem durch Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon z. T. zur Erde zurückgeworfen, damit wird die Lufthülle der Erde (Troposphäre bis 15 km Höhe) zur dringend benötigten Wärmefalle, die zu einem relativ ausgeglichenen Klima beiträgt. Dieser Mechanismus wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet und ist Voraussetzung für die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde von 15 °C, die die Entfaltung von Lebensformen auf der Erde begünstigt.

Der anthropogene Treibhauseffekt, d. h. der durch menschliche Aktivitäten bedingte Treibhauseffekt, ausgelöst durch die Emission von sog. Treibhausgasen, führt dagegen zu zusätzlicher Wärmespeicherung, die einen kontinuierlichen Temperaturanstieg bewirkt. So wird einerseits in einer bodennahen Ozonschicht, die aus Kohlenwasserstoffen und Stickstoffoxiden bei starkem Sonnenlicht gebildet wird, infrarote Strahlung absorbiert, andererseits erreicht mehr Sonnenstrahlung die Erde, wenn die Filterwirkung der stratosphärischen Ozonschicht zerstört wird. Das wichtigste vom Menschen erzeugte Treibhausgas ist Kohlendioxid (CO₂), das vor allem bei der Verbrennung fossiler Energieträger freigesetzt wird, ferner Methan (CH₄), Distickstoffoxid (N₂O) sowie fluorierte und chlorierte Kohlenwasserstoffe (u. a. FCKW). Der Prozess ist so weit fortgeschritten, dass selbst bei einer Stabilisierung der Treibhausgase auf dem bisherigen Niveau noch für mehrere Jahrhunderte mit einem langsamen Anstieg der mittleren Oberflächentemperatur gerechnet wird. Die Komplexität des Klimageschehens und die Überlagerung von natürlichen Klimaschwankungen lassen genaue Prognosen über die künftige Entwicklung des Klimas nur bedingt zu; die Existenz eines anthropogenen Treibhauseffektes ist aber unstrittig. In den letzten hundert Jahren hat sich die untere Schicht der Erdatmosphäre bereits um rund 0,6 °C erwärmt; ein Großteil dieser Erwärmung erfolgte in den letzten 30 Jahren. Die Folgen sind ein allmählicher Anstieg des Meeresspiegels durch Abschmelzen der Polkappen und ein gehäuftes Auftreten von Wetterextremen (Stürme, Dürren, sintflutartige Niederschläge mit großräumigen Überschwemmungen, Hitzewellen). Internationale Vereinbarungen zum Klimaschutz sollen dieser Entwicklung durch Verringerung der anthropogenen Schadstoffemissionen entgegenwirken.