Experiment: Das Minitreibhaus 86.1 E2 Du brauchst: Infrarotlampe, Plexiglasscheibe (ca. 5 mm dick) Setze dich vor die Lampe und zwar so, dass du ihre Wärmestrahlung auf deiner Wange fühlst. Halte nun die Plexiglasscheibe zwischen dein Gesicht und die Lampe. Stelle eine Vermutung über den Ausgang des Experiments auf und begründe diese. Protokolliere deine Beobachtungen und finde eine Erklärung. Experiment: Absorption und Reemission von Wärmestrahlung 86.2 E2 Du brauchst: Infrarotlampe, IR-Thermometer (oder Thermosäule + Mikrovoltverstärker + Messgerät, Messbereich 1 mV + Kabel), Plexiglasscheibe Schalte die Lampe ein und miss die Temperatur mit dem IR-Thermometer (oder bei Verwendung der Thermosäule halte die Lampe so, dass der Ausschlag auf ca. 0,5 mV geht). Halte die Plexiglasplatte zwischen die Lampe und das Thermometer (oder die Thermosäule) und halte die Platte dort einige Zeit. Stelle zuerst eine Vermutung auf, was das Resultat des Experiments sein wird, und protokolliere dann deine Beobachtungen. Erkläre deine Beobachtung. Treibhausgase: Neben dem natürlichen, in der Hauptsache durch Wasserdampf und den natürlichen CO2-Gehalt der Atmosphäre verursachten Treibhauseffekt gibt es einen zusätzlichen, vom Menschen verursachten sogenannten anthropogenen Treibhauseffekt. Verursacht wird er durch Gase, die durch Aktivitäten des Menschen freigesetzt werden (siehe Tabelle 86.1). Das wichtigste dieser Treibhausgase ist CO2. Die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre hat sich seit Beginn der industriellen Revolution um rund 50 % erhöht. Sein Anteil am anthropogenen Treibhauseffekt wird auf etwa 60 % geschätzt. Andere Gase, wie etwa Methan, sind zwar in der Atmosphäre wesentlich weniger konzentriert vorhanden, absorbieren aber genau in jenen Bereichen des Spektrums, in denen andere Gase nicht absorbieren. Sie tragen dadurch beträchtlich zum Treibhauseffekt bei (86.1). Maßgeblich für die Wirksamkeit der Treibhausgase ist, welche Wellenlänge im Infrarot vom Gas absorbiert wird und die Konzentration des Gases in der Atmosphäre. Der CO2-Gehalt der Atmosphäre steigt kontinuierlich an, er nahm von 320 ppm im Jahr 1965 auf 420 ppm im Jahr 2023 zu. Treibhausgas vorindustrielle Konzentration Konzentration 2023 Verweilzeit in Jahren Treibhauspotenzial CO2 279 ppm 420 ppm ca. 30–1 000 1 CH4 0,73 ppm 1,92 ppm 9,1 25 N2O 0,27 ppm 0,34 ppm 131 298 FCKW 0 0,528·10−3 ppm 100 5 200 86.1 Der Treibhausgasgehalt der Atmosphäre wird in ppm (parts per million; Anzahl der Teilchen pro Million Moleküle) angegeben. Der CO2-Gehalt der Atmosphäre betrug im 18. Jahrhundert 280 ppm, gegenwärtig (2023) beträgt er 420 ppm und steigt jährlich um mehr als 2 ppm. Die einzelnen langlebigen Treibhausgase tragen unterschiedlich zur Erwärmung bei. Der größte Anteil am Treibhauseffekt entfällt auf Kohlendioxid CO2mit etwa 63,9 %, gefolgt von Methan CH4 mit 19,1 %, Lachgas N20 mit 5,7 %, und den halogenierten Treibhausgasen insgesamt mit 11,3 %. Die im Zeitraum 2012–2021 durch menschliche Aktivitäten emittierten Gase befinden sich heute zu 48 % in der Atmosphäre, zu 26 % in den Ozeanen und zu 29 % in den Landmassen. (Quelle: IPCC, Umweltbundesamt und NOAA, 2023) In der Tabelle ist der Wasserdampf, das wichtigste Treibhausgas, nicht berücksichtigt. Durch den Temperaturanstieg verdunstet mehr Wasser und es erhöht sich der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre. Bei einem Temperaturanstieg um 10°C kann die Atmosphäre 7% mehr Wasserdampf aufnehmen. Der zusätzliche Wasserdampf trägt beträchtlich zum Temperaturanstieg bei (je nach Modell bis zu 50 %). Wir können den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre nur beeinflussen, indem wir die anderen Treibhausgase reduzieren. 86.2 In der Tabelle sind klimawirksame Faktoren (engl. radiative forcing) dargestellt, welche Auswirkungen auf das Klimasystem haben und dieses beeinflussen. Je größer der rote Balken ist, desto größer ist der Einfluss der einzelnen Faktoren (gemessen in W/m2). Kohlendioxid hat den größten Einfluss, aber Ruß, Ozon und Methan wirken gemeinsam ebenso stark. -1 0 1 W/m² Kohlendioxid Methan Fluorchlorkohlenwasserstoffe Distickstoffmonoxid Ozon Ruß reflektierende Aerosole veränderte Wolkentröpfchen veränderte Landabdeckung Sonne Treibhausgase Aerosole Ursache des Forcings Der Mensch verändert das globale Klima durch den Ausstoß von Treibhausgasen durch − Förderung und Verbrennung von Öl, Gas und Kohle (CO2, CH4), − Betreiben von Landwirtschaft (CH4, N2O) − Zerstörung von CO2 Speichern durch Abholzen von Wäldern, Entwässerung von Mooren − durch die Erzeugung von Aerosolen in der Industrie (Sulfate, Ruß). 86.3 Das obere Satellitenbild zeigt die Konzentration von Chlorophyll in den Weltmeeren (blau bedeutet geringe, grün hohe Chlorophyllkonzentration). Bei geringer Chlorophyllkonzentration ist die Menge von Phytoplankton gering, bei hoher Chlorophyllkonzentration hoch. Das untere Bild ist eine Darstellung der Oberflächentemperaturen der Weltmeere (beide Bilder März 2018). Welche Auswirkungen könnte der Treibhauseffekt haben? Überlege mögliche Rückkopplungseffekte. 86 StrahlungshaushaltderErde 2 Der Treibhauseffekt Strahlungshaushalt der Erde y62k7j Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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