Klima, Veränderung und CO2: Wie sich jeder auf das Wetter auswirkt

Wir sehen, wie sich das Wetter jeden Tag ändert. Wetter ist der Zustand der Atmosphäre über relativ kurze Zeiträume von Sekunden bis zu einigen Jahren. Weniger auffällig sind Klimaveränderungen: Das Klima ist der Durchschnitt und die Bandbreite der Wetterereignisse über längere Zeiträume von Jahrzehnten bis Jahrhunderten oder länger.

Klima ist das, was wir erwarten, Wetter ist das, was wir bekommen.
-Mark Twain, amerikanischer Schriftsteller (1835–1910)

Erdklima

In der Tat hat sich das Klima der Erde seit mehr als einer Milliarde Jahren verändert. Geringe Verschiebungen in der Erdumlaufbahn, die Aktivität der Sonne (wie sie beispielsweise bei Sonnenfleckenzyklen beobachtet wird, ein Faktor bei der Wettervorhersage des Almanachs) und der Vulkane, die Zusammensetzung der Atmosphäre und sogar die Häufigkeit und das Ausmaß von Kollisionen mit außerirdischen Objekten haben dazu geführt dramatische Veränderungen im Erdklima. Dazu gehören mehrere Eiszeiten, als ein Großteil des Planeten gefroren war, und mehrere Warmzeiten, in denen tropische Temperaturen bis an die Pole reichten.

Die Erdatmosphäre hält die Temperaturen - und damit auch unser Wetter - relativ konstant: Unser Temperaturbereich von Tag zu Nacht liegt zwischen 10 und 30 Grad Fahrenheit. Vergleichen Sie dies mit dem Mond ohne Atmosphäre, bei dem die Temperatur normalerweise um mehr als 500 Grad schwankt Grad F zwischen Tag und Nacht! Die Mondtemperaturen schwanken zwischen 24 ° C am Tag und –27 ° C in der Nacht.

Unser Gewächshaus

Die Klima- und Temperaturstabilität unseres Planeten ist darauf zurückzuführen, dass die Erdatmosphäre in etwa so funktioniert wie das Glas in einem Gewächshaus. Das Glas lässt das Sonnenlicht ungehindert in das Gewächshaus eindringen, wo es die Luft und den Boden im Inneren erwärmt, und verhindert gleichzeitig, dass die Wärme austritt. Das Sonnenlicht erwärmt also die Erdatmosphäre und den Erdboden, doch die Atmosphäre verhindert, dass ein Großteil der Wärme zurück in den Weltraum entweicht.


Ein Diagramm des Treibhauseffekts, das den Energiefluss in Watt pro Quadratmeter zeigt. (14 ° C) Illustration von Robert A. Rohde.

Die Gase in der Erdatmosphäre, unser Gewächshaus, spielen eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung dieser Stabilität. Fast 99 Prozent unserer atmosphärischen Gase bestehen aus Stickstoff und Sauerstoff. Es sind jedoch die anderen Gase - Ozon, Wasserdampf, Methan und Kohlendioxid -, die auf unterschiedliche Weise den Treibhauseffekt (die Aufnahme von Wärme in der Atmosphäre) verursachen.

Ozon

Ozon ist im Hinblick auf den Klimawandel kein wesentliches Problem. Wissenschaftler sind sich im Allgemeinen einig, dass es sich in der Atmosphäre stabilisiert hat. Wasserdampf erzeugt Wolken, und ihr Vorhandensein kann je nach Höhe und Dicke der Wolken die Temperaturen erhöhen (indem die Wärme daran gehindert wird, in den Weltraum zu entweichen) oder die Temperaturen senken (indem das Sonnenlicht daran gehindert wird, die Erde zu erreichen). Einige glauben, dass Methan, das durch die Permafrostschmelze in die Atmosphäre freigesetzt wird, in den kommenden Jahrzehnten eine Beschleunigung der Erwärmung verursachen kann; das wäre bedeutend.

Kohlendioxid

Kohlendioxid (CO2) ist eine andere Geschichte: Sie hat die größte Aufmerksamkeit in Bezug auf ihre Auswirkungen auf die Veränderung des Erdklimas erhalten.

Historisch gesehen ist die Menge an CO2 in der Atmosphäre schwankte zwischen 180 ppm während der Eiszeit und fast 300 ppm während der Zwischeneiszeit. Seit dem späten 18. Jahrhundert, dem Beginn der industriellen Revolution, hat die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre jedoch zugenommen. Heute sind es mehr als 400 parts per million oder etwa 0,04 Prozent der Atmosphäre.

Was verändert das Klima der Erde?

Eine erhebliche Mehrheit der Wissenschaftler kommt zu dem Schluss, dass der Anstieg des Kohlendioxids die treibende Kraft für den jüngsten Klimawandel ist. Insbesondere gibt es die Tatsache, dass die 10 wärmsten Jahre in Jahrtausenden, gemittelt über die gesamte Erde, alle seit 1998 stattgefunden haben, als CO2 Präsenz war am höchsten.

Einige Wissenschaftler glauben jedoch, dass das erhöhte Kohlendioxid nur eine Spurenmenge ist - eine Menge, die zu gering ist, um das Erdklima zu verändern.

Viele der Wissenschaftler stellen fest, dass die primäre Ursache für die Eskalation von CO2 ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle, Öl und Benzin. Darüber hinaus geht diese Mehrheit davon aus, dass die Temperatur der Erde mit zunehmendem Kohlendioxidanstieg im Durchschnitt weiter ansteigen und sich die grundlegenden Wetterbedingungen ändern werden, was sowohl zu mehr Überschwemmungen als auch zu mehr Dürren führen wird.

Kritiker stimmen nicht überein und verweisen oft auf andere relativ warme Perioden in der Geschichte, wie die 1930er Jahre in den Vereinigten Staaten, als Hinweis darauf, dass die jüngsten „wärmsten Jahre“ Teil der natürlichen Zyklen der Erde sind.

Unabhängig davon, welche Ansicht richtig ist, können wir sicher sein, dass sich Wetter und Klima weiter verändern und wir alle die Auswirkungen spüren werden.

Wusstest du?

Kataklysmische Veränderung

Vor ungefähr 66 Millionen Jahren traf ein Komet oder Asteroid die Erde in der Nähe der mexikanischen Halbinsel Yucatán. Der Aufprall, der eine Kraft hatte, die mehr als das Milliardenfache der Energie einer Atombombe betrug, sandte so viel Ruß in die Atmosphäre, dass die Menge des Sonnenlichts, das die Erdoberfläche erreichte, erheblich verringert wurde, wodurch die Durchschnittstemperatur um fast 50 Grad sank F für die nächsten 30 Jahre.

Es wird angenommen, dass diese dramatische Abkühlung in Verbindung mit dem verringerten Sonnenlicht, das die Fähigkeit von Pflanzen und Plankton zur Photosynthese minderte, zum Aussterben von etwa drei Vierteln aller Pflanzen- und Tierarten auf der Erde geführt hat, darunter fast alle der Dinosaurier.

Die Situation bot jedoch auch Chancen. Säugetiere waren die Hauptgewinner und entwickelten sich zu neuen Formen, einschließlich Pferden, Walen, Fledermäusen und Primaten, wobei Affen und dann Menschen schließlich die dominierende Spezies wurden.

CO2 quantifizieren

Die ersten laufenden Echtzeitmessungen von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre wurden 1958 von Charles David Keeling am Mauna Loa-Observatorium in Hawaii durchgeführt. Er führte die Messungen fort, bis er 2005 starb. Zu diesem Zeitpunkt war er für die Überwachung des Projekts verantwortlich wurde von seinem Sohn Ralph, Professor für Geochemie an der Scripps Institution of Oceanography in Kalifornien, übernommen.

Diese Aufzeichnungen stellen die bekanntesten und am weitesten verbreiteten atmosphärischen CO2-Messungen dar. (Tägliche und historische Aufzeichnungen finden Sie unter www.CO2.earth/daily-co2.)

Heute werden Messungen auch an vielen anderen Orten der Welt sowie per Satellit durchgeführt. Die historischen CO2-Werte der letzten 800.000 Jahre werden geschätzt, indem Luftblasen gemessen werden, die in den Eisdecken der Arktis und der Antarktis eingeschlossen sind.

Woraus besteht unsere Luft? Siehe Bobs Beitrag über die Luft, die wir atmen!