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Der Strahlungshaushalt der Erde: Grundlagen und Energiebilanz
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 37 Zeilen
- Heute schauen wir uns mal das Herzstück unseres Klimasystems an, den Strahlungshaushalt der Erde. Dahinter verbirgt sich ein fast schon magisches
- Gleichgewicht, das darüber entscheidet, welche Temperatur auf unserem Planeten herrscht. Wir gehen jetzt mal Schritt für Schritt die Physik dahinter durch.
- Also, was haben wir vor? Wir folgen sozusagen dem Weg der Energie. Von ihrer Ankunft als Sonnenstrahlung über ihre Umwandlung auf der Erde bis hin zur
- Abstrahlung zurück ins All. Dabei schauen wir uns den Treibhauseffekt genauer an und ziehen am Ende eine finale Bilanz. Fangen wir also ganz von
- vorne an bei diesem Gleichgewicht, das letztlich die globale Mitteltemperatur unseres Planeten bestimmt. Schon mal drüber nachgedacht, warum sind wir keine
- Eiswüste wie der Mars oder eine Gluthölle wie die Venus? Die Antwort, Sie ahnen es, liegt in einer sehr fein abgestimmten Energiebilanz. Und diese
- Reise beginnt natürlich bei unserer Sonne. Mit ihren rund 55° an der Oberfläche schickt sie uns Energiepakete und zwar in Form von
- kurzwelliger Strahlung. Das Besondere an dieser Strahlung ist, sie ist extrem energiereich und durchsetzungsstark. Man kann sich das so vorstellen. Für die
- Hauptgase in unserer Atmosphäre, also Stickstoff und Sauerstoff, ist diese Strahlung quasi unsichtbar. Sie passiert die Atmosphäre, als wäre sie gar nicht
- da. So, die Strahlung ist also durch die Atmosphäre gerauscht und trifft jetzt auf die Erdoberfläche. Und genau hier passiert etwas ganz entscheidendes. Hier
- kommt ein absolut zentraler Fachbegriff ins Spiel, die Albedo. Das ist im Grunde nichts anderes als ein Maß dafür, wie gut eine Oberfläche Sonnenlicht
- reflektiert, also wie viel Energie sofort wieder zurückgeschickt wird. Schauen wir uns diese beiden Extreme an. Dunkler Asphalt hat eine niedrige
- Albedo. Der schluckt die Energie quasi auf und wird richtig heiß. Eine helle schneebedeckte Eisfläche dagegen hat eine extrem hohe Albedo. Der größte Teil
- der Energie wird direkt wieder ins All gespiegelt. Ein fundamentaler Unterschied. Im globalen Durchschnitt und das ist eine der wichtigsten Zahlen
- für die ganze Bilanz, liegt die Albedo unseres Planetens bei etwa 30%. Das heißt, fast ein Drittel der ankommenden Sonnenenergie wird sofort wieder
- reflektiert. ohne die Erde auch nur um 1°AD erwärmt zu haben. Was passiert jetzt mit den restlichen 70 %, die absorbiert wurden? Nun, sie erwärmen
- Land Ozeane Atmosphäre. Aber die Erde behält diese Energie nicht einfach, sondern wird jetzt selbst zu einem Strahler, quasi zu einem Heizkörper. Und
- jetzt ändert sich der Charakter der Strahlung komplett. Während von der heißen Sonne energiereiche kurzwellige Strahlung kam, gibt die viel kühlere
- Erde die Energie als energieärmere langweilige Wärmestrahlung wieder ab. Und diese ist, wenn man so will, viel schüchter. Sie interagiert ganz anders
- mit der Atmosphäre. Man könnte ja meinen, diese Wärmestrahlung entschwindet jetzt einfach wieder zurück ins All. Fall erledigt. Aber so einfach
- ist es nicht. Sie trifft nämlich auf eine Barriere, den natürlichen Treibhauseffekt. Die Analogie mit der Bettdecke ist hier
- wirklich passend. Bestimmte Gase in unserer Atmosphäre, vor allem Wasserdampf und CO2, die für die kurzwellige Sonnenstrahlung ja
- durchsichtig waren, absorbieren diese langwellige Wärmestrahlung jetzt extrem effektiv. Der physikalische Mechanismus dahinter ist die sogenannte
- Gegenstrahlung. Die Treibhausgase nehmen die Wärme von unten auf und strahlen sie in alle möglichen Richtungen wieder ab, also eben auch wieder zurück zur
- Erdoberfläche. Das ist quasi eine zusätzliche Heizung von oben. Um mal zu verstehen, wie gewaltig dieser Effekt ist, machen wir mal ein
- Gedankenexperiment. Nehmen wir alle Treibhausgase aus der Atmosphäre. Was wäre die Folge? Eine globale Mitteltemperatur von eisigen
- -18° CUS. Unser Planet wäre ein Eisball. Und das hier ist die Realität. Dank dieses natürlichen Treibhauseffekts haben wir eine globale
- Durchschnittstemperatur von lebensfreundlichen +15°. Das macht einen Unterschied von sage und schreibe 33°.
- Das ist die Grundnlage für das Leben, wie wir es kennen. So, jetzt haben wir alle Komponenten zusammen. Zeit Kassensturz zu machen und uns die finale
- Energiebuchhaltung unseres Planeten anzuschauen. Stellen wir es uns ganz einfach vor. Es kommen 100 Energieeinheiten von der Sonne an. 30
- davon werden durch die Albedo sofort wieder reflektiert. Die sind weg. Die übrigen 70 werden vom Erdsystem aufgenommen. Und damit das Klima stabil
- bleiben, müssen genau diese 70 Einheiten auch wieder als Wärmestrahlung ins All abgestrahlt werden. Einnahmen gleich Ausgaben. Und das ist wirklich der
- springende Punkt. Diese Bilanz ist das Fundament. Solange der Input, also die absorbierte Sonnenenergie, dem Output der abgestrahlten Wärme exakt
- entspricht, bleibt die globale Temperatur stabil. Das führt uns aber unausweichlich zur zentralen Frage unserer Zeit. Was passiert, wenn wir
- dieses Gleichgewicht stören? Wenn wir z.B. die atmosphärische Zusammensetzung so ändern, dass weniger Wärme entweichen können, während der Energieimput von der
- Sonne gleich bleibt. Die Konsequenzen dieser Imbalance für unser globales Klimasystem zu verstehen, das ist eine der vordringlichsten wissenschaftlichen
- Aufgaben überhaupt. M.
Zum Nachlesen
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