69 Über Wetter und Klima Was verstehen wir unter dem natürlichen Treibhauseffekt der Erde? Dem natürlichen Treibhauseffekt verdanken wir, dass das Leben auf der Erde möglich ist. Ohne Treibhausgase in der Luft könnte der Erdboden Strahlungsenergie ungehindert ins Weltall abgeben. Die Erde wäre von einer Eisschicht umgeben. Durch natürliche Vorgänge gelangen Treibhausgase in die Atmosphäre (Abb. 68.6). Wasserdampf ist dabei das wirksamste Treibhausgas – es verursacht etwa zwei Drittel des natürlichen Treibhauseffekts. Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde im sogenannten Strahlungsgleichgewicht, daher es wird genauso viel Energie von der Erde abgestrahlt, wie die Sonne auf sie einstrahlt. Dies nennt man auch den Energiehaushalt der Erde. Wie funktioniert der Treibhauseffekt? Der Treibhauseffekt entsteht durch die Erdatmosphäre. Diese absorbiert etwa ein Viertel der ausgesendeten Sonnenstrahlung, ein weiteres Viertel wird von den Wolken direkt in den Weltraum zurückreflektiert. Nur etwa die Hälfte der von der Sonne ausgesendeten Strahlung durchdringt die Atmosphäre und wird von der Erdoberfläche empfangen. Helle Bereiche (zB Eis und Schnee) können die Strahlung gut reflektieren, während dunkle Stellen (zB Gestein oder Meere) die Sonnenstrahlung gut absorbieren (Albedo Seite 67) und sich dadurch erwärmen (Abb. 69.1). Die aufgewärmte Erdoberfläche sendet die absorbierte Energie als Infrarotstrahlung (langwellige Wärmestrahlung, Seiten 12 und 40) wieder aus. Diese Strahlung durchdringt die Atmosphäre nur teilweise. Ein Teil davon wird von Treibhausgasen absorbiert. Dadurch wird nicht die gesamte Strahlungsenergie wieder an den Weltraum übertragen (Abb. 69.2). Die Atmosphäre erwärmt sich von unten und sendet wiederum Infrarotstrahlung in ihre Umgebung aus. Dadurch wird die Erdoberfläche zusätzlich erwärmt(Abb. 69.3). Treibhauseffekt im Glas (Abb. 69.3) Lege in zwei Gläser jeweils gleich viele Eiswürfel. Decke eines der Gläser mit Klarsichtfolie ab und fixiere diese. Stelle beide Gläser an einen sonnigen Platz, beobachte was passiert und formuliere eine Erklärung. Stelle die Simulation „Der Treibhauseffekt“ von PhET Colorado der Klasse vor. Beschreibe auch, welche Prozesse diese Simulation nicht zeigt. Suche im „Virtual Lab“ der Firma BASF ein virtuelles Experiment zum Thema Treibhausgase. Führe es durch und präsentiere deine Ergebnisse der Klasse. 69.4 Treibhauseffekt im Glas Der Treibhauseffekt entsteht, weil Treibhausgase in der Atmosphäre die von der Erde ausgesendete Infrarotstrahlung absorbieren. Sie senden wiederum Infrarotstrahlung aus. Dadurch erwärmen sich Atmosphäre und Erdoberfläche zusätzlich. M 69.1 Die ausgesendete Sonnenstrahlung wird von der Erde teilweise absorbiert (besonders stark an dunklen Stellen) und teilweise reflektiert (besonders stark an hellen Stellen). Treibhausgase Treibhausgase Infobox: Der Mond hat keine Atmosphäre. Durch den fehlenden Treibhauseffekt beträgt die Temperatur auf der Tagseite etwa 130 °C, auf der Nachtseite etwa –160 °C. 69.2 Je nach Oberflächenbeschaffenheit sendet die erwärmte Erdoberfläche mehr oder weniger Inratotstrahlung aus. Manchmal wird diese von den Treibhausgasen absorbiert. Treibhausgase Treibhausgase 69.3 Treibhausgase absorbieren einen Teil der von der Erdoberfläche ausgesendeten Inratotstrahlung und senden wiederum Infrarotstrahlung aus. Treibhausgase Treibhausgase V1 A2 A3 69.5 und 69.6 Industrie und Verkehr verstärken den Treibhauseffekt. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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