Der Strahlungshaushalt der Erde: Grundlagen und Energiebilanz
eknownomy
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Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Heute schauen wir uns mal das Herzstück unseres Klimasystems an, den Strahlungshaushalt der Erde. Dahinter verbirgt sich ein fast schon magisches
0:09 Gleichgewicht, das darüber entscheidet, welche Temperatur auf unserem Planeten herrscht. Wir gehen jetzt mal Schritt für Schritt die Physik dahinter durch.
0:17 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
0:27 Abstrahlung zurück ins All. Dabei schauen wir uns den Treibhauseffekt genauer an und ziehen am Ende eine finale Bilanz. Fangen wir also ganz von
0:37 vorne an bei diesem Gleichgewicht, das letztlich die globale Mitteltemperatur unseres Planeten bestimmt. Schon mal drüber nachgedacht, warum sind wir keine
0:46 Eiswüste wie der Mars oder eine Gluthölle wie die Venus? Die Antwort, Sie ahnen es, liegt in einer sehr fein abgestimmten Energiebilanz. Und diese
0:56 Reise beginnt natürlich bei unserer Sonne. Mit ihren rund 55° an der Oberfläche schickt sie uns Energiepakete und zwar in Form von
1:05 kurzwelliger Strahlung. Das Besondere an dieser Strahlung ist, sie ist extrem energiereich und durchsetzungsstark. Man kann sich das so vorstellen. Für die
1:15 Hauptgase in unserer Atmosphäre, also Stickstoff und Sauerstoff, ist diese Strahlung quasi unsichtbar. Sie passiert die Atmosphäre, als wäre sie gar nicht
1:25 da. So, die Strahlung ist also durch die Atmosphäre gerauscht und trifft jetzt auf die Erdoberfläche. Und genau hier passiert etwas ganz entscheidendes. Hier
1:35 kommt ein absolut zentraler Fachbegriff ins Spiel, die Albedo. Das ist im Grunde nichts anderes als ein Maß dafür, wie gut eine Oberfläche Sonnenlicht
1:43 reflektiert, also wie viel Energie sofort wieder zurückgeschickt wird. Schauen wir uns diese beiden Extreme an. Dunkler Asphalt hat eine niedrige
1:51 Albedo. Der schluckt die Energie quasi auf und wird richtig heiß. Eine helle schneebedeckte Eisfläche dagegen hat eine extrem hohe Albedo. Der größte Teil
2:01 der Energie wird direkt wieder ins All gespiegelt. Ein fundamentaler Unterschied. Im globalen Durchschnitt und das ist eine der wichtigsten Zahlen
2:09 für die ganze Bilanz, liegt die Albedo unseres Planetens bei etwa 30%. Das heißt, fast ein Drittel der ankommenden Sonnenenergie wird sofort wieder
2:18 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
2:28 Land Ozeane Atmosphäre. Aber die Erde behält diese Energie nicht einfach, sondern wird jetzt selbst zu einem Strahler, quasi zu einem Heizkörper. Und
2:38 jetzt ändert sich der Charakter der Strahlung komplett. Während von der heißen Sonne energiereiche kurzwellige Strahlung kam, gibt die viel kühlere
2:48 Erde die Energie als energieärmere langweilige Wärmestrahlung wieder ab. Und diese ist, wenn man so will, viel schüchter. Sie interagiert ganz anders
2:56 mit der Atmosphäre. Man könnte ja meinen, diese Wärmestrahlung entschwindet jetzt einfach wieder zurück ins All. Fall erledigt. Aber so einfach
3:05 ist es nicht. Sie trifft nämlich auf eine Barriere, den natürlichen Treibhauseffekt. Die Analogie mit der Bettdecke ist hier
3:12 wirklich passend. Bestimmte Gase in unserer Atmosphäre, vor allem Wasserdampf und CO2, die für die kurzwellige Sonnenstrahlung ja
3:19 durchsichtig waren, absorbieren diese langwellige Wärmestrahlung jetzt extrem effektiv. Der physikalische Mechanismus dahinter ist die sogenannte
3:27 Gegenstrahlung. Die Treibhausgase nehmen die Wärme von unten auf und strahlen sie in alle möglichen Richtungen wieder ab, also eben auch wieder zurück zur
3:35 Erdoberfläche. Das ist quasi eine zusätzliche Heizung von oben. Um mal zu verstehen, wie gewaltig dieser Effekt ist, machen wir mal ein
3:43 Gedankenexperiment. Nehmen wir alle Treibhausgase aus der Atmosphäre. Was wäre die Folge? Eine globale Mitteltemperatur von eisigen
3:52 -18° CUS. Unser Planet wäre ein Eisball. Und das hier ist die Realität. Dank dieses natürlichen Treibhauseffekts haben wir eine globale
4:03 Durchschnittstemperatur von lebensfreundlichen +15°. Das macht einen Unterschied von sage und schreibe 33°.
4:12 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
4:21 Energiebuchhaltung unseres Planeten anzuschauen. Stellen wir es uns ganz einfach vor. Es kommen 100 Energieeinheiten von der Sonne an. 30
4:30 davon werden durch die Albedo sofort wieder reflektiert. Die sind weg. Die übrigen 70 werden vom Erdsystem aufgenommen. Und damit das Klima stabil
4:38 bleiben, müssen genau diese 70 Einheiten auch wieder als Wärmestrahlung ins All abgestrahlt werden. Einnahmen gleich Ausgaben. Und das ist wirklich der
4:48 springende Punkt. Diese Bilanz ist das Fundament. Solange der Input, also die absorbierte Sonnenenergie, dem Output der abgestrahlten Wärme exakt
4:57 entspricht, bleibt die globale Temperatur stabil. Das führt uns aber unausweichlich zur zentralen Frage unserer Zeit. Was passiert, wenn wir
5:06 dieses Gleichgewicht stören? Wenn wir z.B. die atmosphärische Zusammensetzung so ändern, dass weniger Wärme entweichen können, während der Energieimput von der
5:15 Sonne gleich bleibt. Die Konsequenzen dieser Imbalance für unser globales Klimasystem zu verstehen, das ist eine der vordringlichsten wissenschaftlichen
5:23 Aufgaben überhaupt. M.