Schulfächer

Vereinfacht dargestellt tragen folgende Vorgänge zum Treibhauseffekt bei:

• Licht von der Sonne gelangt zur Erde. Ein Teil wird an den Wolken reflektiert, ein weiterer in der Atmosphäre absorbiert. Etwa die Hälfte gelangt zur Erdoberfläche und wird dort absorbiert.
• Die Erdoberfläche erwärmt sich durch die absorbierte Sonnenstrahlung.
• Die Erdoberfläche sendet entsprechend ihrer Temperatur langwellige Infrarotstrahlung aus; sie gibt in wesentlich geringerem Maße auch Wärme durch Luft und Wasserdampf ab, die in die Höhe steigen.
• Sogenannte Treibhausgase in der Atmosphäre (H ₂O, CO₂, CH₄, N₂O, O₃, FCKW) absorbieren den größten Teil der Infrarotstrahlung von der Erdoberfläche und erwärmen dadurch die Atmosphäre; der Rest wird direkt in den Weltraum emittiert.
• Die Atmosphäre strahlt ihrerseits entsprechend ihrer Temperatur in alle Richtungen Infrarotstrahlung aus.
• Ein kleiner Teil dieser Strahlung geht in den Weltraum, der größere gelangt wiederum zur Erdoberfläche zurück und erwärmt diese zusätzlich.
• Es stellt sich ein stationärer Zustand von Temperaturen und Energieflüssen ein, in dem jeder Teil des Systems genauso viel Energie abgibt, wie er empfängt.
• Wird die Konzentration der Treibhausgase z.B. durch menschliche Aktivitäten erhöht, so wird ein höherer Anteil der von der Erdoberfläche ausgehenden Infrarotstrahlung in der Atmosphäre absorbiert und entsprechend mehr auch zur Erdoberfläche reemittiert. Es stellt sich ein neuer stationärer Zustand bei höheren Temperaturen der Erdoberfläche und der unteren Atmosphäre ein.

Abbildung 2 verdeutlicht diese Zusammenhänge und gibt die Energieflüsse in Prozent der eingestrahlten Sonnenstrahlung an. Eine Hinführung zum Inhalt dieser Abbildung für den Unterricht findet man im Abschnitt 6.

Abbildung 2:
Energieflüsse im System aus Erdoberfläche und Atmosphäre in Prozent der einfallenden Sonnenstrahlungsleistung; stark vereinfacht.

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