Warum ändert CO2 das Klima?

Der sogenannte Treibhauseffekt ist in aller Munde. Aber wie entsteht dieser Effekt und welche Rolle spielt dabei das atmosphärische Kohlendioxid? Das Departement Umweltwissenschaften und das Center for Climate Systems Modeling der ETH Zürich zeigen Ihnen mit einem einfachen Experiment, welche Ursachen der stetige Anstieg der Erdtemperatur hat.

Die Verbrennung von fossilen Energieträgern führt zu einer Anreicherung von Kohlendioxid (kurz CO2) in der Atmosphäre und verändert so die Energieflüsse im System Erde systematisch. Vor allem das Gleichgewicht zwischen hereinkommender Sonnenstrahlung (kurzwellig) und der Wärmestrahlung (langwellig), welche die Erde verlässt, wird durcheinandergebracht. Als Folge davon erwärmen sich die erdnahen Schichten der Atmosphäre, während sich die höheren Schichten abkühlen. Dieser menschgemachte Treibhauseffekt steht an der Wurzel der gesamten Klimadiskussion.

Der wissenschaftliche Hintergrund hinter diesem Effekt ist, dass die kurzwellige – mehrheitlich sichtbare – Sonnenstrahlung durch CO2 nicht verändert wird, währenddessen die langwellige Wärmestrahlung – infrarot und für Menschen nicht sichtbar – durch CO2 stark absorbiert, d.h. aufgenommen wird.

Dadurch hat die CO2-Konzentration in der Atmosphäre keinen direkten Einfluss darauf, wie viel der Sonneneinstrahlung auf die Erde gelangt. Die langwellige Strahlung, die von der Erdoberfläche in Richtung All abgegeben wird, wird hingegen vom atmosphärischen CO2 stark absorbiert und danach in alle Richtungen wieder abgegeben. Dadurch ergibt sich eine Rückstrahlung aus der Atmosphäre in Richtung Erde, welche die unteren Schichten und die Erdoberfläche erwärmt. So entsteht der Treibhauseffekt.
Reichert sich CO2 in der Atmosphäre an, verstärkt sich dieser Treibhauseffekt, und die Erdtemperatur erwärmt sich. Man geht heute davon aus, dass eine Verdopplung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre zu einer Erwärmung von zwischen 2 und 4.5°C führt. Die heutige CO2-Konzentration ist schon 40% höher, als sie es vor 200 Jahren war und steigt jedes Jahr weiter markant an.

Am Stand des Departement Umweltwissenschaften und des Center for Climate Systems Modeling der ETH Zürich können Besucherinnen und Besucher den beschriebenen Effekt selbst erleben und zuschauen, wie das Infrarotbild einer Kerze hinter einem mit CO2 gefüllten Rohr verschwindet.

Klimablog ETH
Video CO2-Experiment

Beteiligte

Prof. Nicolas Gruber