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Klimawandel: Wärmestrahlen beweisen verstärkten Treibhauseffekt

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Sonnenstrahlen: "Fingerabdruck von CO2" Zur Großansicht
REUTERS

Sonnenstrahlen: "Fingerabdruck von CO2"

Klimatologen haben erstmals über einen längeren Zeitraum in der Natur messen können, wie stark Treibhausgase wirken. Doch nun rätseln sie: Warum ist die Lufttemperatur in den letzten Jahren nicht mehr gestiegen?

Das Klima wandelt sich unsichtbar, das macht die Sache unheimlich. Treibhausgase kann man nicht sehen, ihre wärmende Wirkung verrät sich erst nach langer Zeit. Welchen Effekt haben die Gase überhaupt? Bislang gab es wenig direkte Messungen in der Natur.

Jetzt aber bestätigen Beobachtungen aus elf Jahren, dass sich der Treibhauseffekt der Erde tatsächlich verstärkt, weil sich zunehmend Kohlendioxid (CO2) in der Luft sammelt - vermehrte Strahlung sollte also deshalb das Klima wärmen.

Zwei Messstationen - eine in Alaska, eine im mittleren Süden der USA - haben zwischen 2000 und 2010 von Jahr zu Jahr höhere Wärmestrahlung registriert, berichten Forscher im Wissenschaftsmagazin "Nature". Die Strahlung zeige quasi den Fingerabdruck von CO2.

Jedes Gas in der Luft verrät sich dadurch, dass es charakteristische Wellenlängen der Strahlung zur Erde zurückwirft - ähnlich wie Gitarrensaiten ihren typischen Klang haben. Die Sorte der in den USA gemessen Strahlungswellen offenbart der Studie zufolge, dass von Jahr zu Jahr mehr Wärmewellen von CO2-Teilchen in der Luft Richtung Erde gestreut wurden - der Treibhauseffekt hat sich also verstärkt.

Kniffligste Frage der Umweltforschung

"Die Studie bestätigt Vorhersagen von Klimamodellen", sagt der Atmosphärenforscher Georg Heygster von der Universität Bremen, der nicht an der Studie beteiligt war. Den Effekt hatten Forscher prognostiziert: Je mehr CO2 aus Abgasen sich in der Luft sammelt, desto weniger Strahlung kann von der Erde ins All entweichen - das Treibhausgas absorbiert die Wellen und strahlt sie in alle Richtungen als Wärme ab.

Die Daten aus den USA seien auf die ganze Welt übertragbar, sagt Heygster. Denn CO2 verteilt sich in der Luft gleichmäßig. Um 0,2 Watt pro Quadratmeter habe sich ihren Messungen zufolge die Strahlungsleistung bei wolkenlosem Himmel im ersten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts verstärkt, berichten die Studienautoren um Daniel Feldman von der University of California in Berkeley.

Die entscheidende Frage lautet nun: Wie stark erhöht die zunehmende Wärmestrahlung die Temperatur in Bodennähe? Es ist die wohl wichtigste Frage der Umweltforschung - und eine extrem knifflige.

Das zeigt die Klimaentwicklung der letzten Jahre: Obwohl sich der Treibhauseffekt verstärkt hat, ist die Luft nach Jahrzehnten der Erwärmung seit Beginn des Jahrtausends kaum mehr wärmer geworden. Forscher haben Dutzende Theorien für die Pause der Erwärmung geliefert, die sich teils widersprechen.

Das Rätsel der Wolken

Man könnte verzweifeln an der Komplexität der Umwelt: Abertausende Phänomene wirken aufs Klima: Manche kühlen es, etwa Schwefelgase aus Vulkanen. Manche wärmen es, etwa Rußteilchen. Bedrohlich macht die Erwärmung aber vor allem ein Verstärkungseffekt: Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen. Wasserdampf ist ein stärkeres Treibhausgas als CO2, es verschärft die Erwärmung.

Ein weiterer Effekt macht die Wirkung des Wasserdampfes so schwierig zu berechnen: Er kondensiert zu Wolken. Und sie können die Luft nicht nur wärmen, sondern auch kühlen - je nach der Höhe, in der sie schweben.

Cirrus: Die fasrigen Eiswolken in acht bis zwölf Kilometern Höhe kündigen oft das Vorrücken von Regenfronten an. In großer Breite bilden sie gewissermaßen den Deckel der Atmosphäre, indem sie Infrarotstrahlung zurückhalten – die Luft erwärmt sich.

Nimbostratus: Dicke, dunkle Wolken, die meist Regen bringen.

Cumulonimbus calvus: Die aufquellenden Wolken können der Ursprung von Gewittern sein.

Tiefe Wolken: Ihre Unterseite erscheint schwarz, sie liegt im Schatten. Doch Regen fällt meist nicht aus den kleinen Gebilden.

Cumulonimbus: Aufsteigende Warmluft erzeugt einen Sog, die Wolke wächst.

Cumuluswolken im Sonnenuntergang

Schönwetterwolke (Cumulus): An Sommertagen steigt feuchte Warmluft auf und kondensiert zu isolierten, scharf abgegrenzten Bäuschen.

Gewitter im Anmarsch: Blitze, Donner, Sturm und Niederschlag drohen.

Wolkenfront im Sonnenuntergang: Eine ausgewachsene Wolke kann hundert Millionen Tonnen Wasser aufnehmen, heftige Schauer drohen.

Gewitter: In den Wolken kann sich durch aufsteigende Winde eine Spannung von Hunderten Millionen Volt aufbauen. Wird die elektrische Spannung zu groß löst sie sich mit einem Schlag, es blitzt.

Stratocumulus: Das fleckige Wolkenmosaik kühlt tiefere Luftschichten.

Altocumulus: Die Haufenwolken kühlen die Erde, sie spenden Schatten

Die Unsicherheiten sind also beträchtlich. Dennoch soll eine einzige Zahl die künftige Erwärmung beschreiben - die Klimasensitivität: Sie gibt an, um wie viel Grad sich die Luft erwärmt, wenn sich die CO2-Menge verdoppelt. Liegt sie bei einem Grad, was der reinen Wärmewirkung von CO2 entspricht, wäre die Erwärmung wenig gefährlich, doch einiges spricht für deutlich höhere Werte.

Der Uno-Klimarat hält bislang eine Spanne von 1,5 bis 4,5 Grad für wahrscheinlich, die Annahme gründet wesentlich auf der Kenntnis von Klimaänderungen während der Eiszeit. Zwei Fragen müssen noch beantwortet werden: Wie stark reichert sich Wasserdampf in der Luft an? Und vor allem: Wie verändern sich die Wolken im Zuge des Klimawandels?

"Haben weiten Weg vor uns"

Die neuen Messungen aus den USA scheinen auf den ersten Blick zu zeigen, dass die Folgen eines verstärkten Treibhauseffekts sich in Grenzen halten, die Klimasensitivität mithin erfreulich niedrig liegen könnte. Schließlich gab es trotz der höheren Strahlung seit der Jahrtausendwende keine nennenswerte Erwärmung. Auch die gesamte Erwärmung seit Beginn der Industrialisierung 1750 deutet lediglich auf eine Klimasensitivität von rund 1,6 Grad, berichteten Forscher kürzlich.

Doch offenbart die simple Beziehung von Lufttemperatur und CO2-Anstieg wirklich die Empfindlichkeit des Klimas der Zukunft? "Nein", meint Heygster - das verdeutliche der Vergleich der Erde mit einem Kochtopf: Je mehr Wasser erwärmt werden müsste, desto länger dauere die Erhitzung. "Vor allem die Ozeane schlucken derzeit die Wärme", sagt Heygster.

Auch der Uno-Klimarat, der das Wissen übers Klima zusammenfasst, sagt eine beschleunigte Erwärmung der Luft voraus, sobald die Energieaufnahme der Ozeane sich verlangsame. Bislang jedoch gilt: Der Treibhauseffekt verstärkt sich schneller als der Klimawandel.

"Wir haben noch einen weiten Weg vor uns", kommentiert Nasa-Atmosphärenforscher Seiji Kato die neue Studie: Die Messungen bestätigten zwar den Treibhauseffekt. "Doch nun müssen wir noch all die anderen Klimafaktoren genauer berechnen."

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Forum - Diskussion über diesen Artikel
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1. Schöner Artikel!
günter1934 26.02.2015
Zitat daraus: "...seit Beginn des Jahrtausends kaum mehr wärmer geworden. Forscher haben Dutzende Theorien für die Pause der Erwärmung geliefert, die sich teils widersprechen." Oder mit anderen Worten: Nichts Genaues weiss man nicht!
2.
Waschlaff Duschmann 26.02.2015
Die Gaia-Hypothese wurde von der Mikrobiologin Lynn Margulis und dem Chemiker, Biophysiker und Mediziner James Lovelock Mitte der 1960er-Jahre entwickelt. Sie besagt, dass die Erde und ihre Biosphäre wie ein Lebewesen betrachtet werden kann, insofern die Biosphäre (die Gesamtheit aller Organismen) Bedingungen schafft und erhält, die nicht nur Leben, sondern auch eine Evolution komplexerer Organismen ermöglichen. Die Erdoberfläche bildet demnach ein dynamisches System, das die gesamte Biosphäre durch auf menschliche Einflüsse reagierende Mechanismen stabilisiert. Diese Hypothese setzt eine bestimmte Definition von Leben voraus, wonach sich Lebewesen insbesondere durch die Fähigkeit zur Selbstorganisation auszeichnen.
3. Die globale Temperatur ist seit 35 Jahren konstant
hardii 26.02.2015
....Wir befinden uns sehr wahrscheinlich auf dem Plateau des modernen Klima-Optimum. Von heute an geht es in die nächste Kleine-Eiszeit runter, sie wird unterhalb der letzten sein. Weil wir seit 8000 Jahren das Holozän-Maximum passiert haben. Seit da gehts in Zickzackbewegungen runter in die nächste globale Eiszeit. Stichwort: Milanchovitch. Physik.
4. Und es gibt noch viel mehr...
bitboy0 26.02.2015
Als der unaussprechliche Vulkan in Island den Flugverkehr Tagelang völlig lahm legte war der Himmer völlig anders als sonst. An schönen Tagen war das Blau viel klarer weil die Kondensstreifen sich nicht so verteilen und eine Dunstschicht bilden konnten. Damit meine ich nicht irgendwelche angeblichen "Chemtrails", sondern einfach den Ruß der Triebwerke und deren Einfluss auf die Wolken in 10-12 km Höhe. Alles greift ineinander und es gibt hochkomplexe Rückkopplungseffekte. Was also tatsächlich passiert, ob es wirklich so warm wird wie befürchtet, viel wärmer sogar oder genau anders herum... wir werden es sehen! Grob fahrlässig ist unser Umgang mit dem Klima sicher, denn wir haben keine Ahnung was wir tatsächlich anrichten!
5. weil sich das Weltraumwetter geändert hat?
Luna-lucia 26.02.2015
das hat natürlich einen großen Einfluss, auf die Teichenenerien der einfallenden Weltraumstrahlung. Genauso, wie auf den Kurzwellenfunk u.v.A. aus: [url]http://de.wikipedia.org/wiki/Ionosphäre[url] Die Ionosphäre (von altgriechisch ἰών bzw. ἰόν ión ‚gehend‘ und griechisch σφαίρα sfära ‚Kugel‘) ist jener Teil der Atmosphäre eines Himmelskörpers, der große Mengen von Ionen und freien Elektronen enthält. Bei den Planeten des Sonnensystems macht die Ionosphäre jeweils den Großteil der Hochatmosphäre aus. Die Ionisation der Gasmoleküle erfolgt durch energiereiche Anteile der Sonnenstrahlung (harte Ultraviolett- und Röntgenstrahlung). Die Reichweite der Strahlung bestimmt den Übergang zur Neutrosphäre. Die Ionosphäre der Erde erlangt ihre praktische Bedeutung für den weltweiten Funkverkehr, weil sie Kurzwellen reflektiert und damit weltweite Verbindungen ermöglicht und weil ihre freien Elektronen und Ionen die Ausbreitung von Radiowellen mit wachsender Wellenlänge zunehmend dämpfen. Sie beginnt oberhalb der Mesosphäre in einer Höhe von ungefähr 80 km, erreicht ihre größte Elektronendichte um 300 km und geht letztlich in den interplanetaren Raum über.[1] Als Grenze zwischen Ionosphäre und Plasmasphäre kann die Übergangshöhe zwischen O+ und H+ in einer Höhe von 1000 km betrachtet werden.[2] Dort erhöht sich die Skalenhöhe, mit der die Teilchendichte exponentiell abnimmt. Die Ionosphäre liegt somit größtenteils innerhalb der mit Blick auf Neutralteilchen definierten Thermosphäre.
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