Treibhauseffekt – Grundlagen
Der Treibhauseffekt beschreibt die Auswirkung von Treibhausgasen auf die Temperatur der Erde. Unter den Treibhausgasen befinden sich Wasserdampf, CO₂, N₂O, CH₄, O₃ und FCKW. Der natürliche Treibhauseffekt sorgt für die Erwärmung der Erde, während der menschengemachte Einfluss zu Klimaveränderungen führt. Neugierig geworden? Weitere Informationen dazu gibt es im anschließenden Text!
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Grundlagen zum Thema Treibhauseffekt – Grundlagen
Der Treibhauseffekt
Was ist der Treibhauseffekt? – Definition
Unter dem Treibhauseffekt auf der Erde versteht man die Wirkung sogenannter Treibhausgase in der Atmosphäre auf die Temperatur der Erdoberfläche. Es wird unterschieden zwischen dem natürlichen Treibhauseffekt und dem anthropogenen Treibhauseffekt.
Treibhausgase
Bei Treibhausgasen handelt es sich um Spurengase, die den natürlichen und anthropogenen Treibhauseffekt fördern. Zu den natürlich vorkommenden Treibhausgasen gehören Wasserdampf (H₂0), Kohlenstoffdioxid (CO₂), Lachgas (N₂O), Methan (CH₄) und Ozon (O₃). Diese Treibhausgase werden zusätzlich auch vom Menschen erzeugt. Rein anthropogene Treibhausgase sind die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Es stellte sich heraus, dass diese maßgeblich für die Zerstörung der Ozonschicht verantwortlich sind, woraufhin ihr Einsatz in verschiedenen Anwendungsgebieten verboten wurde.
Kohlenstoffdioxid näher betrachtet
Bei Kohlenstoffdioxid (CO₂), einem Treibhausgas, handelt es sich um ein ungiftiges und natürlich vorkommendes Gas. Dieses entsteht in der Natur und auch im menschlichen Körper bei der Verbrennung von Kohlenstoffen. Kohlenstoffe sind Bestandteil aller organischen Materialien. CO₂ ruft den Treibhauseffekt hervor und ist somit bestimmend für das Klima der Erde.
Wie funktioniert der Treibhauseffekt?
Der Treibhauseffekt funktioniert einfach erklärt ähnlich wie ein von der Sonne bestrahltes Treibhaus.
Die Funktionsweise eines Treibhauses
Scheint die Sonne auf ein Treibhaus, so erwärmt sich die Luft in diesem besonders schnell. Die Ursache dafür liegt darin, dass die Sonnenstrahlen ungehindert durch das Glas eindringen können, aber die vom Boden reflektierte langwellige Wärmestrahlung das Treibhaus nicht wieder verlassen kann. Dies führt zu einer raschen Erwärmung des Treibhauses.
Natürlicher Treibhauseffekt
Die in der Atmosphäre vorkommenden Treibhausgase wirken wie das Glas eines Treibhauses. Sie lassen die Sonnenstrahlung durch, hindern jedoch die als Wärmestrahlung von der Erdoberfläche reflektierte Strahlung daran, die Atmosphäre zu verlassen. Da die Wärmestrahlung durch die Treibhausgasschicht nicht die Atmosphäre verlassen kann, wird diese erwärmt.
Ohne den natürlichen Treibhauseffekt, also auch ohne CO₂, läge die Durchschnittstemperatur auf der Erde bei −18 ºC. Auf natürliche Weise entstehen Treibhausgase unter anderem bei Waldbränden, der Verdauung von Tieren und Vulkanausbrüchen. Neben diesen Treibhausgasquellen gibt es jedoch auch sogenannte Treibhausgassenken, in denen CO₂ gespeichert wird. Dabei handelt es sich unter anderem um Ozeane und Wälder.
Anthropogener Treibhauseffekt
Der anthropogene Treibhauseffekt wird auch als künstlicher Treibhauseffekt bezeichnet. Dieser wird vorwiegend durch das vom Menschen produzierte CO₂ ausgelöst. Es entsteht unter anderem bei der Verbrennung von Kohlenstoffen aus Öl, Kohle und Gas. So stoßen wir jedes Jahr mit zum Beispiel Fabriken, Kraftwerken, Autos und Flugzeugen 7 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre aus. Hiervon werden 75 % in der Biomasse und den Meeren gespeichert. Die restlichen 25 % lagern sich in der Atmosphäre der Erde ab und führen somit zu einer dauerhaften Erhöhung der Treibhausgaskonzentration. Es kann weniger Wärmestrahlung die Atmosphäre verlassen und die Temperatur auf der Erde nimmt zu. In der Abbildung sind verschiedene Treibhausgasquellen, insbesondere auch die vom Menschen verursachten Treibhausgase, zu erkennen.
Folgen des Treibhauseffekts
Durch den anthropogenen Treibhauseffekt erhöht sich die CO₂- Konzentration in der Atmosphäre sehr stark. So hat diese sich seit Beginn der Industrialisierung von 280 CO₂ ppm auf 380 CO₂ ppm gesteigert. In den letzten 800 000 Jahren hat es eine derart hohe Konzentration nicht gegeben. Dieser Anstieg wirkt sich, wie bereits erwähnt, auf die Temperatur der Erde aus. So hat sich diese seit Beginn der Industrialisierung um 1 °C erhöht. Findet bei uns Menschen keine Verhaltensveränderung statt, so ist bis zum Jahr 2100 ein noch stärkerer Temperaturanstieg zu erwarten.
Somit ist die entscheidende Folge des Treibhauseffekts der Klimawandel. Die Folgen sind bereits heute spürbar. So schmilzt das Eis des Nordpols und die Gletscher der Alpen ziehen sich stark zurück. Durch den starken Anstieg des Meeresspiegels drohen küstennahe Gebiete zu überfluten. Es kommt häufiger zu extremen Stürmen, Ernteausfällen und damit vermehrt auch zu Armut und sozialen Konflikten.
| Zusammenfassung | Treibhauseffekt |
|---|---|
| Treibhauseffekt – Definition: | Wirkung sogenannter Treibhausgase in der Atmosphäre auf die Temperatur der Erdoberfläche |
| Treibhausgase: | Spurengase, die den Treibhauseffekt fördern: - Wasserdampf (H₂0) - Kohlenstoffdioxid (CO₂) - Lachgas (N₂O) - Methan (CH₄) - Ozon (O₃) - Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), nur anthropogen verursacht |
| Natürlicher Treibhauseffekt: | Erwärmung der Atmosphäre durch die natürlich vorkommenden Treibhausgase |
| Anthropogener Treibhauseffekt: | Verstärkung des Treibhauseffekts durch vom Menschen produzierte Treibhausgase |
| Treibhauseffekt – Ursachen: | Ausstoß von Treibhausgasen, unter anderem durch Industrie, Verkehr und Abholzung von Wäldern |
| Treibhauseffekt – Folgen: | Anstieg der Temperatur auf der Erde und ein daraus resultierender Klimawandel: - Schmelzen des Nordpols - Gletscherschmelze - Überflutungen durch Anstieg des Meeresspiegels - Schwere Stürme - Ernteausfälle - Soziale Konflikte |
Transkript Treibhauseffekt – Grundlagen
Diese beiden Schüsseln mit Schokopralinen stehen in der prallen Sonne. Dann schmelzen sie bestimmt schnell! Eine der Schüsseln decken wir zusätzlich mit einem Glasdeckel ab. Weißt du, in welcher Schüssel die Pralinen nun schneller schmelzen? In der mit dem Glasdeckel. Unter dem Glas ist es also wärmer. Aber wie kommt es dazu? Das liegt daran, dass das Glas für die Sonnenstrahlen zum größten Teil durchlässig ist. Die Pralinen werden durch die Energie der „Sonnenstrahlung“ erwärmt und geben dadurch „Wärmestrahlung“ ab. Für die abgegebene Wärmestrahlung ist das Glas jedoch nicht so durchlässig wie für die Sonnenstrahlung. Sie kann daher nicht vollständig nach außen treten und wird in der Schüssel teilweise festgehalten. Daher steigt die Temperatur innerhalb der Schüssel und die Pralinen schmelzen schneller. Diese Eigenschaften von Glas werden bei einem Treibhaus, auch Gewächshaus genannt, genutzt, um zum Beispiel tropische Pflanzen anzubauen. Ganz ähnlich wie in unserem Experiment funktioniert der sogenannte „Treibhauseffekt“ auf der Erde. Natürlich hat unsere Erde keine Glaswand um sich. Doch etwas anderes umgibt unsere Erde: Die „Atmosphäre“. Sie ist eine Hülle aus Gasen. Aus Darstellungsgründen haben wir diese Gase nur in der äußeren Grenze eingezeichnet. In Wirklichkeit befinden sie sich im gesamten Bereich bis zur Erdoberfläche. Aus dem Weltraum kann man diese dünne Hülle auch sehen! Einige der Gase unserer Atmosphäre sind sogenannte „Treibhausgase“. Der größte Teil der Sonnenstrahlung durchquert die Atmosphäre und erwärmt die Erdoberfläche. Die Erdoberfläche gibt die Energie der Strahlung als Wärmestrahlung in die Atmosphäre ab. Dort wird sie von den Treibhausgasen in verschiedene Richtungen geworfen. Ein Teil wird auch zur Erde zurückgeworfen. Dadurch erwärmt sich die Erdoberfläche zusätzlich. Dies wird als „natürlicher Treibhauseffekt“ beschrieben. Gäbe es keinen natürlichen Treibhauseffekt, läge die mittlere globale Temperatur statt bei etwa vierzehn Grad Celsius bei etwa minus achtzehn Grad Celsius. Unser Planet wäre dann vereist. Ohne die natürlicherweise vorkommenden Treibhausgase gäbe es also das Leben, so wie wir es kennen, nicht. Zu diesen Gasen gehören zum Beispiel Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid, und Methan. Problematisch ist, dass wir Menschen den Anteil der Treibhausgase in der Atmosphäre erhöhen, indem wir sie produzieren. Kohlenstoffdioxid entsteht in großen Mengen bei der Verbrennung fossiler Stoffe wie Kohle, Erdöl oder Erdgas. Es wird mit anderen Abgasen sowie Staub und Ruß zusammen in die Atmosphäre freigesetzt. Auch die Verbrennung von Benzin erzeugt Kohlenstoffdioxid. Zudem greifen Menschen immer noch auf die Methode der Brandrodung zurück, um Flächen für den Ackerbau zu schaffen. Dabei werden große Waldflächen abgebrannt und es entsteht viel Kohlenstoffdioxid. Aber das ist nicht alles. Pflanzen nehmen Kohlenstoffdioxid auf und speichern es durch die Fotosynthese in Form von Biomasse. Wälder sind daher sogenannte „Kohlenstoffdioxidspeicher“. Werden sie zerstört, fehlt diese Speicherfunktion und es befindet sich mehr Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre. Das Treibhausgas Methan entsteht unter anderem vermehrt durch Viehhaltung. Denn es entsteht bei der Verdauung der Rinder. Rinder rülpsen und pupsen es also in die Atmosphäre. Und das machen sie öfter, als du vermutlich denkst. Durch die zusätzlichen Treibhausgase in der Atmosphäre wird der natürliche Treibhauseffekt verstärkt. Diese zusätzliche menschengemachte Erwärmung wird als „anthropogener Treibhauseffekt“ bezeichnet. Der anthropogene Treibhauseffekt führt dazu, dass die globale Durchschnittstemperatur steigt. Klimaforscherinnen und Klimaforscher haben herausgefunden, dass sich die Erde derzeit sehr schnell erwärmt, so schnell wie niemals zuvor. In den letzten hundert Jahren ist die mittlere globale Temperatur um etwa null Komma acht Grad Celsius gestiegen. Das klingt zwar nicht nach viel, hat aber bereits starke Auswirkungen: Gletscher schmelzen und extreme Wettereignisse häufen sich. Zudem schätzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass die Temperatur weltweit weiter stark ansteigen wird, wenn wir die Produktion von Treibhausgasen nicht stark verringern. Wir sprechen von der Erderwärmung und vom globalen „Klimawandel“. Fassen wir kurz zusammen. Der Treibhauseffekt lässt sich mit der Funktion eines Gewächshauses vergleichen. Sonnenstrahlung erwärmt die Erdoberfläche. Die erwärmte Erde sendet Wärmestrahlung aus, die durch Treibhausgase zum Teil zurückgeworfen wird. Das erwärmt die Erdoberfläche weiter und wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet. Ohne diesen wäre die Erde vereist. Der natürliche Treibhauseffekt wird durch den Anstieg an Treibhausgasen in der Atmosphäre jedoch durch den Menschen verstärkt. Mit Folgen für den Menschen und die Tier- und Pflanzenwelt.
Treibhauseffekt – Grundlagen Übung
-
Gib an, welche Gase zu den Treibhausgasen gehören.
TippsDrei Antworten sind richtig.
Pflanzen sind gut für unser Klima. Sie geben Sauerstoff ab und binden Kohlenstoffdioxid.
Rinder stoßen bei ihrer Verdauung Methan aus.
LösungUnsere Atmosphäre besteht aus Gasen. Den größten Teil machen Stickstoff und Sauerstoff aus. Diese beiden sind jedoch keine Treibhausgase.
Treibhausgase sind Gase, die Wärmestrahlung absorbieren und zum Treibhauseffekt beitragen. Sie kommen zwar nur als Spurengase in unserer Atmosphäre vor, aber haben einen großen Einfluss:
Kohlenstoffdioxid wird von Pflanzen gebunden und zum Beispiel bei der Verbrennung von Wäldern und fossilen Brennstoffen freigesetzt.
Methan ist das Gas, das Rinder bei ihrer Verdauung produzieren und freisetzen.
Auch Wasserdampf zählt zu den Treibhausgasen. Es kommt von allen Treibhausgasen am häufigsten in der Atmosphäre vor.
Sie alle tragen zum Treibhauseffekt bei. -
Beschrifte die Abbildung.
TippsAchtung: Ein Wort bleibt übrig.
Die Atmosphäre umgibt unsere Erde.
Die Sonnenstrahlung trifft auf die Erdoberfläche und erwärmt sie.
Erinnerst du dich an das Beispiel mit den Schokopralinen aus dem Video?
Die Treibhausgase funktionieren ähnlich wie ein Glasdeckel über der Erde.LösungUnsere Erde ist umgeben von der Atmosphäre. Sie besteht aus Gasen. Manche dieser Gase sind Treibhausgase, sie wirken wie ein Glasdeckel über der Erde:
Wenn Sonnenstrahlung auf die Erde trifft, wird die Erdoberfläche erwärmt. Die Erdoberfläche gibt die Energie der Strahlung als Wärmestrahlung in die Atmosphäre ab. Die Treibhausgase werfen die Wärmestrahlung in verschiedene Richtungen und teilweise auch zurück auf die Erde. Dadurch steigt die Temperatur auf der Erde. Das nennt man Treibhauseffekt. -
Erkläre die Funktionsweise des Treibhauseffekts.
TippsIn einem Gewächshaus kommt viel Sonnenlicht an, deshalb ist es dort sehr hell. Wärme speichert das Gewächshaus sehr gut.
Auf dem unteren der beiden Bilder kannst du die Atmosphäre sehen.
Der natürliche Treibhauseffekt ist ganz normal. Er wird durch den anthropogenen Treibhauseffekt verstärkt.
Achtung: Drei Wörter bleiben übrig.
LösungEin Gewächshaus wird auch Treibhaus genannt. Es hat Wände und ein Dach aus Glas.
Das Glas hat ganz ähnliche Eigenschaften wie die Atmosphäre, die unsere Erde umgibt. Genauer gesagt wie die Treibhausgase in der Atmosphäre.
Sowohl Glas als auch Treibhausgase sind größtenteils durchlässig für Sonnenstrahlung. Deshalb ist es im Gewächshaus und auf der Erde tagsüber hell.
Außerdem wird es warm und es entsteht Wärmestrahlung. Sowohl Glas als auch Treibhausgase lassen die Wärmestrahlung nur teilweise durch und sorgen dafür, dass Wärme gespeichert wird. Dadurch steigt die Temperatur im Treibhaus genauso wie auf der Erde.
Der natürliche Treibhauseffekt ist ganz normal. Er wird jedoch durch den anthropogenen Treibhauseffekt verstärkt, der durch den Menschen verursacht wird. Das ist gefährlich für unsere Umwelt. -
Erkläre, wie fossile Brennstoffe zum Treibhauseffekt beitragen.
TippsZuvor gebundenes Kohlenstoffdioxid wird durch Verbrennung freigesetzt.
Fossile Brennstoffe sind nur begrenzt auf der Erde verfügbar. Bevor wir sie verbrennen können, müssen sie zunächst über lange Zeit gebildet werden.
LösungZunächst müssen fossile Brennstoffe gebildet werden. Das dauert sehr lange.
Die entstandenen Brennstoffe, zum Beispiel Kohle, werden in Kraftwerken verbrannt. Daraus gewinnen wir elektrische Energie.
Erst durch die Verbrennung wird das Kohlenstoffdioxid frei, das in der Kohle Millionen Jahre zuvor fotosynthetisch gebunden worden ist.
Durch die Freisetzung kann sich das Kohlenstoffdioxid nun in der Atmosphäre ansammeln. -
Gib an, welche Dinge eher gut für das Klima sind und welche eher schlecht.
TippsAuf zwei der Bilder sieht man etwas, was gut für die Umwelt ist.
Kurze Strecken sollte man mit dem Fahrrad fahren, denn das ist klimafreundlicher, als das Auto zu nehmen.
Pflanzen binden Kohlenstoffdioxid aus der Umwelt.
LösungWelches Verkehrsmittel wir wählen, macht einen großen Unterschied für die Umwelt: Mit dem Fahrrad zu fahren, ist sehr klimafreundlich. Das Fahrrad stößt nämlich keine Abgase und Kohlenstoffdioxid aus, weil es keinen Motor hat. Ein sehr klimaschädliches Transportmittel ist dagegen das Flugzeug, denn es stößt sehr viele Treibhausgase aus.
Auch bei der Ernährung kann man etwas Gutes für die Umwelt tun: Zu viel Fleisch und tierische Produkte sind klimaschädlich. Die Tiere brauchen nämlich viel Platz und Futter und stoßen auch selbst viele Treibhausgase aus. Insgesamt braucht die Produktion von Fleisch also sehr viel Energie und es ist deshalb klimafreundlicher, wenig Fleisch zu essen oder vegetarisch oder vegan zu leben.
Pflanzen binden Kohlenstoffdioxid aus der Umwelt und sind damit sehr gut für unser Klima. Bäume zu pflanzen und alte Waldbestände zu schützen, ist deshalb klimafreundlich. -
Nenne gute Argumente gegen Tanjas Aussagen.
TippsOhne den natürlichen Treibhauseffekt wäre es ganz schön kalt auf der Erde.
Durch den Klimawandel ändert sich die globale Durchschnittstemperatur und das kann sehr gefährlich werden.
Wir können alle etwas gegen den Klimawandel tun. Am besten ist es, wenn wir noch mehr Leute ins Boot holen.
LösungDer Treibhauseffekt ist ein natürlicher Vorgang und tatsächlich hat das Klima auch schon immer geschwankt. Durch den anthropogenen Treibhauseffekt steigt jedoch die Temperatur auf der Erde ungewöhnlich schnell und nur dadurch wird der Klimawandel gefährlich. Der Klimawandel ist also nicht nur, aber auch menschengemacht.
Viele hätten es gerne ein bisschen wärmer und denken deshalb, es sei nicht schlimm, wenn die Temperaturen steigen. Der Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur hat aber nichts mit einem schönen Sommertag zu tun, sondern hat dramatische Auswirkungen auf unseren Planeten.
Wenn Leute denken, sie könnten nichts tun, ist es am besten, sie zu ermutigen und mit ins Boot zu holen. Eine einzelne Person kann nämlich wirklich wenig bewirken, wir alle zusammen aber schon!
Treibhauseffekt – Grundlagen
Eingriffe des Menschen in die Umwelt
Umweltveränderung – der Mensch nutzt die Natur
Umweltschutz
Treibhauseffekt – natürliche Erderwärmung und Einfluss des Menschen
Artenvielfalt – Veränderung und Schutz
Artenschutz und Naturschutz
Der Kohlenstoffkreislauf
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Bioakkumulation in Nahrungsketten
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