Seit Jahrzehnten steigt die Temperatur auf der Erde kontinuierlich an. Verantwortlich dafür sind hauptsächlich vom Menschen produzierte und an die Atmosphäre abgegebene Treibhausgase. Obwohl die isolierende Wirkung von in der Atmosphäre konzentrierten Gasen gegenüber der von der Erde abgestrahlten Wärmeenergie grundsätzlich notwendig ist, da unser Planet sonst nicht bewohnbar wäre, wird dieser als Treibhauseffekt bezeichnete Vorgang durch die künstliche Emission von Treibhausgasen, verursacht von Industrie und privatem Konsum, auf fatale Weise beschleunigt.

Prinzip des Treibhauseffektes

Die Anwesenheit von Treibhausgasen in einer Atmosphäre bewirkt unter normalen Bedingungen eine Erhöhung der in Bodennähe herrschenden Temperatur. Die höhere Durchlässigkeit der Treibgase gegenüber den kurzwelligen Sonnenstrahlen und die vergleichsweise geringe Transparenz für jene langwelligen Infrarot-Wärmestrahlen, welche durch Transformation der Sonnenstrahlen im bodennahen Bereich entstanden sind, führt an der Oberfläche der Erde zu höheren Temperaturen, als dies ohne Treibhausgase der Fall wäre. Der Anteil, welchen der Treibhauseffekt grundsätzlich an der auf der Erde herrschenden Durchschnittstemperatur hat, lässt sich relativ leicht ermitteln. Da das Reflexionsvermögen der Erde bekannt ist, kann dadurch jene Temperatur errechnet werden, die langfristig herrschen würde, wenn die Erde über keine Atmosphäre verfügen würde. Die Temperatur würde in diesem Fall durchschnittlich -18 Grad Celsius betragen. Für die Differenz zu der langfristig auf der Erde gemessenen Durchschnittstemperatur von +14 Grad Celsius zeichnet sich ausschließlich der Treibhauseffekt verantwortlich.

Da dieser Treibhauseffekt an der Oberfläche aller Himmelskörper, welche über eine Atmosphäre verfügen, auftritt, wirkt sich dieser auf anderen Planeten, die über eine dichtere Atmosphäre als jene der Erde verfügen, noch viel stärker aus. Vereinfacht kann der dem Treibhauseffekt zugrunde liegende Mechanismus folgendermaßen dargestellt werden: die kurzwelligen Strahlen der Sonne durchdringen die Atmosphäre und werden von der Erdoberfläche und erdnahen Luftschichten in langwellige Infrarotstrahlen (Wärmestrahlen) umgewandelt, und an die Atmosphäre abgegeben. Von dieser werden sie zu einem großen Teil absorbiert, da die in der Atmosphäre konzentrierten Treibhausgase eine hohe Undurchlässigkeit gegenüber diesen Wärmestrahlen aufweisen. Dies führt zu einer Erhöhung der Temperatur bodennaher Luftschichten sowie langfristig zu einer Steigerung der Oberflächentemperatur der Erde.

Der Treibhauseffekt tritt also immer dann auf, wenn die Durchlässigkeit eines Mediums (z.B. Gase oder Glas) von der unterschiedlichen Wellenlänge der durchdringenden Strahlen abhängig ist. Da die in der bodennahen Atmosphäre vorhandenen Treibgase zwar durchlässig für die kurzwelligen Sonnenstrahlen, aber schwer durchlässig für die daraus entstehende Wärmeenergie sind, hat dies einen blockierenden Effekt gegenüber diesen Infrarotstrahlen.

Atmosphärischer (natürlicher) Treibhauseffekt

Seit Bestehen des Planeten Erde bewirken Gase wie Methan, Ozon, Kohlendioxid, aber auch Wasserdampf einen natürlichen Treibhauseffekt, der an der Beschaffenheit unseres heutigen Weltklimas wesentlichen Anteil hat. Das Prinzip funktioniert ähnlich wie bei einem Glashaus, wo die durch das Glas eingetretenen und durch im Glashaus befindliche Gegenstände in langwellige Wärmestrahlen transformierten, kurzwelligen Sonnenstrahlen eine wesentliche Erhöhung der Innentemperatur im Glashaus bewirken, da Glas für Infrarotstrahlen wesentlich undurchlässiger ist, als für die kurzwelligen Strahlen der Sonne. Der Unterschied ist lediglich der, dass beim atmosphärischen Treibhauseffekt die Rolle des Glases durch die Treibhausgase übernommen wird, deren Beschaffenheit ebenfalls verhindert, dass die langwelligen Wärmestrahlen wieder ins All abgegeben werden können. Diese Art des Treibhauseffektes ist unbedingt notwendig, um auf der Erde überleben zu können, da die Durchschnittstemperatur auf der Erde ohne ihn lediglich -18 Grad Celsius betragen würde.

Anthropogener Treibhauseffekt

Die durch menschliches Verhalten verursachte Verstärkung des natürlichen Treibhauseffektes wird anthropogener Treibhauseffekt genannt. Grundsätzlich ist dieser Effekt von der im allgemeinen Sprachgebrauch als Ozonloch bekannten und ebenfalls durch den Menschen herbeigeführten Schädigung der stratosphärischen Ozonschicht abzugrenzen. Auffallend ist, dass der anthropogene Treibhauseffekt im Vergleich zu seinem sich über Jahrmillionen erstreckenden natürlichen Pendant lediglich eine sehr kurze Zeit benötigt hat, um in seiner Auswirkung auf das Weltklima schlagend zu werden.

So hat der anthropogene Treibhauseffekt bereits einen Anteil von 2% am gesamten, bereits Jahrmillionen andauernden Treibhauseffekt. Hauptverantwortlich für diese vom Menschen verursachte Erwärmung der Atmosphäre ist vor allem ein signifikanter Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre. Aus thermophysikalischen Gründen erfolgt die Wärmeabstrahlung der bodennahen Atmosphäre ins All kaum, bzw. nur zu einem sehr geringen Teil direkt. Der größte Teil dieser Infrarotstrahlen wird durch tiefer oder höher gelegene Luftschichten absorbiert, wobei Treibhausgase ihren Teil dazu beitragen, dass die Wärme nicht ins All abgestrahlt werden kann. Durch diese schrittweise Erwärmung der Luftschichten wandert jene Schicht, in der eine Gleichgewichtstemperatur – also die von äußeren Faktoren unbeeinflusste Umgebungstemperatur – von -18 Grad herrscht, immer weiter nach oben, was eine Abkühlung dieser Schicht von 6,5 Grad Celsius pro Kilometer zur Folge hat. Da diese Abkühlung mit einer geringeren Fähigkeit zur Wärmeabstrahlung einhergeht, steigt die Temperatur in Bodennähe proportional zur Höhe dieser Schicht an. Ob nun Treibhausgase zu diesem Isolationseffekt gegenüber Wärmestrahlen beitragen, hängt davon ab, wie transparent die einzelnen Gase gegenüber langwelligen Infrarotstrahlen sind, wie stark sie diese also absorbieren. Wasserdampf etwa, das wichtigste natürlich vorkommende Treibhausgas, absorbiert derartige Strahlung sehr stark.

Weitere Treibhausgase, die durch die fortschreitende Industrialisierung über Jahrzehnte hinweg in beachtlicher Menge an die Atmosphäre abgegeben wurden, sind Kohlendioxid (CO2) welches bei Verbrennung entsteht und in Autoabgasen enthalten ist, das bei der Erdgasgewinnung entstehende Methan (CH4) sowie industriell erzeugte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), die in Kältemitteln enthalten sind.

Auswirkungen des Treibhauseffektes

Über die langfristigen Auswirkungen dieser globalen Erwärmung existieren keine exakten Vorhersagen, zahlreiche Wissenschaftler sind jedoch der Ansicht, dass Naturkatastrophen und Wetterextreme bei Fortdauer der Erwärmung zunehmen werden. Ein Schmelzen der Polkappen sowie ein damit einhergehender Anstieg des Weltmeeresspiegels wird ebenso für möglich gehalten, wie eine weitreichende Verödung fruchtbarer Gebiete der Erde. Auch ist es denkbar, dass bestimmte Auswirkungen der globalen Erwärmung diesen Prozess noch zusätzlich verstärken könnten.

Regulierende Maßnahmen

Entgegen anderslautenden Meldungen in manchen Medien ist der durch den Treibhauseffekt verursachte weltweite Temperaturanstieg noch lange nicht abgeschlossen. Einige Zeit nach Bekanntwerden dieser Entwicklung wurden daher weltweit zahlreiche Regelungen und Gesetze ins Leben gerufen, die eine Reduktion der Emission künstlich entstehender Treibhausgase zum Ziel haben. So wurde in zahlreichen Ländern die Verwendung von FCKW-haltigen Substanzen in Sprays und Kältemitteln verboten. Das als Kyoto-Protokoll bekannte, auf einer Klimakonferenz in Kyoto/Japan beschlossene, und am 16. Februar 2005 in Kraft getretene Abkommen zum globalen Klimaschutz wurde weltweit von 197 Staaten unterzeichnet. Erstmals wurden so verbindliche Zielwerte für die Emission von Treibhausgasen festgelegt. Da das Ziel, den Ausstoß von Kohlendioxid bis zum Jahr 2012 weltweit um 5,2 % gegenüber dem im Jahr 1990 gemessenen Wert zu reduzieren, nicht erreicht wurde, einigte man sich auf der Klimakonferenz in Katar auf eine Verlängerung des Abkommens (Kyoto II) bis 2020.

Obwohl es also bis zu einer gravierenden Besserung der Situation noch eine Weile dauern kann, wird dennoch die Umsetzung und Einhaltung derartiger Umweltschutzmaßnahmen durch die weltweit fortschreitende Globalisierung zunehmend erleichtert. Auch im privaten Bereich kann jeder durch maßvolle Nutzung seines Fahrzeuges und Verzicht auf treibgashältige Produkte seinen Teil dazu beitragen, dass der Treibhauseffekt in absehbarer Zeit wieder auf sein natürliches Ausmaß reduziert werden kann.