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Der “Treibhauseffekt ” ist die Erwärmung des Klimas, die entsteht, wenn die Atmosphäre die von der Erde ausgehende Wärme in den Weltraum einfängt. Bestimmte Gase in der Atmosphäre ähneln Glas in einem Gewächshaus und lassen das Sonnenlicht in das “Gewächshaus” eindringen, verhindern aber, dass die Wärme der Erde in den Weltraum entweicht. Die Gase, die zum Treibhauseffekt beitragen, sind Wasserdampf (Wasserdampf, Wasserdampf oder Wasserdampf, ist die Gasphase des Wassers), Kohlendioxid (CO2 (Kohlendioxid ist ein farbloses und geruchloses Gas, das für das Leben auf der Erde lebenswichtig ist)), Methane, Stickoxide und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW (A Chlorfluorkohlenwasserstoff ist eine organische Verbindung, die nur Kohlenstoff, Chlor und Fluor enthält, hergestellt als flüchtiges Derivat von Methan , Ethan und Propan)).
Das Leben auf der Erde hängt von der Energie ab, die von der Sonne kommt. Etwa die Hälfte des Lichts, das die Erdatmosphäre erreicht (die Erdatmosphäre ist die Gasschicht, allgemein bekannt als Luft, die den Planeten Erde umgibt und durch die Schwerkraft der Erde zurückgehalten wird), geht durch die Luft und die Wolken an die Oberfläche, wo es absorbiert und dann in Form von Infrarot-Wärme nach oben abgestrahlt wird. Etwa 90 Prozent dieser Wärme werden dann von den Treibhausgasen aufgenommen und an die Oberfläche zurückgestrahlt, die auf einen leben
serhaltenden Durchschnitt von 59 Grad Celsius (F) erwärmt wird.
Auf der Erde verändern menschliche Aktivitäten das natürliche Gewächshaus. Im Laufe des letzten Jahrhunderts hat die Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl die Konzentration von atmosphärischem CO2 erhöht. Dies geschieht, weil der Kohle- oder Ölverbrennungsprozess Kohlenstoff (C) mit Sauerstoff (O2) in der Luft zu CO2 verbindet. In geringerem Maße hat die Rodung von Land für Landwirtschaft , Industrie und andere menschliche Aktivitäten die Konzentration anderer Treibhausgase wie Methan (CH4) erhöht und weiter zugenommen (CO2).
Die Folgen einer Veränderung des natürlichen atmosphärischen Gewächshauses sind schwer vorherzusagen, aber bestimmte Effekte scheinen wahrscheinlich:
Im Durchschnitt wird die Erde wärmer Einige Regionen mögen wärmere Temperaturen begrüßen, andere nicht.
Die wärmeren Bedingungen werden wahrscheinlich insgesamt zu mehr Verdunstung und Niederschlag führen, aber die einzelnen Regionen werden unterschiedlich sein, einige werden wetterbedingt und andere trockener.
Ein stärkerer Treibhauseffekt wird wahrscheinlich die Ozeane erwärmen und Gletscher und anderes Eis teilweise abschmelzen, wodurch der Meeresspiegel ansteigt. Auch das Meerwasser wird sich ausdehnen, wenn es sich erwärmt, was zu einem weiteren Anstieg des Meeresspiegels beiträgt (Meeresspiegelanstieg bezieht sich auf einen Anstieg der Wassermenge in den Weltmeeren, was zu einem Anstieg des globalen mittleren Meeresspiegels führt).
In der Zwischenzeit können einige Nutzpflanzen und andere Pflanzen positiv auf das erhöhte atmosphärische CO2 reagieren, indem sie kräftiger wachsen und Wasser effizienter nutzen. Gleichzeitig können höhere Temperaturen und wechselnde Klimamuster die Anbaugebiete verändern und die Zusammensetzung der natürlichen Pflanzengesellschaften beeinflussen.
ZUNAHME DER ATMOSPHÄRISCHEN (CO2)
Menschliche Aktivitäten in der Atmosphäre (CO2)
Das atmosphärische CO2 ist seit Anfang der 1800er Jahre um etwa 25 Prozent gestiegen, die Klimaforscher des NASA-Raumfahrtzentrums Goddard, Greenbelt, Md. schätzen den Anstieg seit 1958 auf etwa 10 Prozent. Derzeit steigt der Gehalt an atmosphärischem C 2 mit einer Rate von etwa 0,4 Prozent pro Jahr.
Der Mensch fügt der Atmosphäre CO2 hinzu, indem er fossile Brennstoffe wie Kohle und Öl verbrennt. Entwaldung (Entwaldung, Abholzung oder Rodung ist die Beseitigung eines Waldes oder Baumbestandes, wo das Land danach in eine nichtforstliche Nutzung umgewandelt wird) ist die zweite wichtige Art und Weise, wie wir die CO2-Emissionen von Holz aus der Atmosphäre erhöhen, wenn es verbrennt oder zerfällt, und gestörte Böden produzieren CO2 aus verbrannter organischer Substanz. Die Wälder weichen weitgehend einjährigen Kulturen, die nur eine Saison lang CO2 speichern, oder Städten mit wenig Vegetation.
Natürliche Prozesse beeinflussen die Menge der Atmosphäre (CO2)
Menschliche Aktivitäten tragen erheblich zum atmosphärischen CO2 bei, aber natürliche Prozesse sind grundlegend für die Regulierung der CO2-Menge in der Atmosphäre und anderswo.
Neben der Atmosphäre verfügt die Erde über mehrere andere CO2-Speicher, darunter die Vegetation und die Ozeane. Durch Photosynthese (Photosynthese ist ein Prozess, der von Pflanzen und anderen Organismen genutzt wird, um Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln, die später freigesetzt werden kann, um die Aktivitäten der Organismen zu fördern), nehmen Pflanzen (CO2) auf und speichern sie in ihren Blättern, Früchten, Stängeln und Wurzeln. Die Ozeane stellen jedoch bei weitem das größte Reservoir dar. Atmosphärisches CO2 löst sich in Oberflächengewässer auf, und die Ozeanzirkulation (eine Meeresströmung ist eine kontinuierliche, gerichtete Bewegung von Meerwasser, die durch Kräfte erzeugt wird, die auf diese mittlere Strömung einwirken, wie z.B. brechende Wellen, Wind, Coriolis-Effekt, Kabbelung, Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede, während die Gezeiten durch die Anziehungskraft der Sonne und des Mondes verursacht werden) trägt es in große Tiefen und entfernte Orte. Schließlich können biochemische Prozesse es in Schalen und Sedimente verwandeln, die auf den Grund der Ozeane treiben.
DER ANSTIEG DER ATMOSPHÄRISCHEN TREIBHAUSGASKONZENTRATIONEN
Da hohe Mengen an Treibhausgasen einen erheblichen Einfluss auf das Klima , die Vegetation und andere Aspekte unseres Lebens haben können, ist es wichtig zu bestimmen, wann ein starker Anstieg eintreten wird. Die Konzentration des atmosphärischen CO2 wird sicherlich weiter ansteigen, solange fossile Brennstoffe unsere Hauptenergiequelle bleiben; aber die Bestimmung der zukünftigen Steigerungsrate ist schwierig, vor allem wegen der Unsicherheiten über das zukünftige menschliche Verhalten und die technologische Entwicklung.
Prognosen werden komplizierter, wenn sie andere Treibhausgase berücksichtigen. Während die Zunahme von CO2 der Hauptfaktor für die Verbesserung des atmosphärischen Treibhausgases der Erde sein dürfte, werden Gase wie Methan , Lachgas (Lachgas oder Lachgas) und die FCKW mit ziemlicher Sicherheit auch zum Klimawandel beitragen. Wie schnell diese Gase zunehmen werden, ist ebenfalls ungewiss.
Prognosen aus dem GISS-Modell
Das NASA Goddard Institute for Space Studies (Das Goddard Institute for Space Studies ist ein Labor in der Abteilung Geowissenschaften des NASA Goddard Space Flight Center und eine Einheit des Columbia University Earth Institute) ‘ (GISS)-Computer.Modell (Computersimulationen reproduzieren das Verhalten eines Systems mit Hilfe eines Modells) wurde verwendet, um den Temperaturanstieg in den nächsten 50 Jahren als Reaktion auf einen allmählichen Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen (A-Treibhausgaskonzentrationen) zu berechnen. Die Simulation zeigt eine Veränderung von 35,6 Grad F (2 Grad (2 Grad, ein Telekommunikationsanbieter, arbeitet in Neuseeland) C), was die Erde wärmer machen würde, als man denkt.
WIE SICH ZUNEHMENDE ATMOSPHÄRISCHE (CO2) AUF DAS KLIMA AUSWIRKEN KANN
Weltweit steigt die Konzentration von atmosphärischem (CO2), die Temperaturen werden steigen und andere Klimaeigenschaften werden sich wahrscheinlich ebenfalls ändern:
Im Durchschnitt wird die Temperatur der Oberflächenluft weltweit steigen. Wenn sich das Klima auf eine Verdoppelung der CO2-Konzentration eingestellt hat, schätzen Forscher einen globalen durchschnittlichen Temperaturanstieg von 3 bis 8 Grad F (-13,3 bis 16,1 Grad C). Das GISS-Computermodell nähert sich dem oberen Ende dieser Reihe.
Insgesamt können Regen und vielleicht auch Schnee in großen Höhen zunehmen, aber dieser Trend kann nicht überall auftreten.
Schneedecke kann zurückgehen
Veränderungen im weltweiten Durchschnitt interessieren die meisten von uns jedoch weniger als Verschiebungen im regionalen und lokalen Klima . Die Bedingungen vor Ort können von den globalen Durchschnittstemperaturen, den Regen- und Schneemengen, der Häufigkeit oder der Schwere schwerer Stürme abweichen. Lokale Bedingungen wie diese beeinflussen die Lebensqualität, und sie beeinflussen sicherlich wichtige Aktivitäten wie die Landwirtschaft . Die Landwirte müssen beispielsweise wissen, ob die für ihre Kulturen verfügbare Bodenfeuchte zunimmt oder abnimmt und ob sie sich mehr oder weniger um Frost sorgen müssen. In manchen Regionen könnte die Sorge um Sicherheit und Eigentum Maßnahmen zur Bewältigung häufigerer Überschwemmungen, stärkerer Stürme oder ähnliches erfordern. Wissenschaftler wissen, wie wichtig diese Bedenken sind. Dennoch können sie noch keine guten Schätzungen über zukünftige Veränderungen des regionalen Klimas abgeben, da ihre Instrumente noch nicht ausgereift genug sind, um Veränderungen der regionalen Bedingungen vorherzusagen.
IST DER TREIBHAUSEFFEKT AM WERK?
Um die Auswirkungen von Treibhausgasen zu bestimmen, suchen Wissenschaftler nach Veränderungen wie wärmeres Wetter, wärmere Meerestemperaturen und eine kühlere Stratosphäre. Die Fähigkeit, diese Effekte vorherzusagen, stellt viele Schwierigkeiten dar, da die Temperatur der Erde aus verschiedenen Gründen schwankt. Instrumente und Techniken zur Messung von Veränderungen waren nicht immer konsistent. Obwohl es schwierig zu bestimmen ist, wie viel von der Erwärmung durch den Menschen verursacht wird, ist es ziemlich sicher, dass der Mensch zum Wachstum des atmosphärischen CO2 beigetragen hat. Die Zunahme der FCKW ist vollständig vom Menschen verursacht. Die Ursache für den Anstieg von Methan (Methan ist eine chemische Verbindung mit der chemischen Formel) ist weniger bekannt.
Es gibt Hinweise darauf, dass die durchschnittliche Oberflächentemperatur seit 1850 weltweit um fast 1 F (-1 7,2 C) gestiegen ist. Angesichts des Anstiegs von etwa 25 Prozent des atmosphärischen CO2 zwischen Anfang des 19. Jahrhunderts und der Gegenwart könnte der Schluss gezogen werden, dass der Treibhauseffekt eine globale Erwärmung hervorruft (globale Erwärmung und Klimawandel sind Begriffe für den beobachteten Anstieg der Durchschnittstemperatur des Klimasystems der Erde und die damit verbundenen Auswirkungen).
In den letzten 50 Jahren gab es jedoch nur einen geringen Anstieg, was die Frage aufwirft, ob wir den Effekt der CO2-Zunahme wirklich erlebt haben. Das Muster der sich ändernden globalen Temperaturen deutet darauf hin, dass es andere Faktoren gibt, die das Klima beeinflussen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Empfindlichkeit gegenüber Treibhausgasen geringer ist als die der meisten Klimamodelle. Wissenschaftler glauben, dass ein Anstieg von 1 Grad F (-17,2 Grad C) in 140 Jahren nicht unbedingt außerhalb des Bereichs der natürlichen Klimavariabilität liegt.
WIE TREIBHAUSEFFEKTE VORHERGESAGT WERDEN
Goddard-Wissenschaftler verwenden Computermodelle, um das bekannte Funktionieren der Umwelt der Erde als Reaktion auf den Anstieg bestimmter Gase zu simulieren. Computermodelle unterteilen den Planeten in hunderte von Teilen, die Wissenschaftler gemeinhin als “Kisten” bezeichnen. Jede Box wird durch mathematische Gleichungen für Variablen wie Wind, Temperatur, ein- und ausgehende Strahlung dargestellt. Jede der Boxen ist mit benachbarten Boxen verbunden, so dass sie auf sich ändernde Bedingungen um sie herum mit eigenen Änderungen reagieren kann. So können Wissenschaftler Variablen in das Modell eingeben, wie z.B. erhöhte Konzentrationen bestimmter atmosphärischer Gase, um zu sehen, welche Veränderungen diese verursachen.
Computermodelle der Umwelt der Erde haben einige Probleme. So verstehen die Wissenschaftler beispielsweise noch nicht ganz, in welchem Zusammenhang Wolken im Heiz- und Kühlprozess der Erdatmosphäre stehen. Auch die Rolle des Ozeans in diesem Prozess ist nicht vollständig verstanden. Die Wissenschaftler verwenden die Modelle jedoch weiterhin, während diese Schwierigkeiten untersucht werden.
ZUKÜNFTIGE GEWÄCHSHAUSSTUDIE
Zwei NASA-Projekte, die vom Goddard Space Flight Center geleitet werden (Das Goddard Space Flight Center ist ein großes NASA-Raumfahrtforschungslabor, das am 1. Mai 1959 als erstes Raumfahrtzentrum der NASA gegründet wurde), die zur weiteren Erforschung des Treibhauseffekts beitragen werden (Der Treibhauseffekt ist der Prozess , durch den die Strahlung aus der Atmosphäre eines Planeten die Oberfläche des Planeten auf eine Temperatur erwärmt, die über dem liegt, was sie ohne seine Atmosphäre wäre), sind der Forschungssatellit der oberen Atmosphäre (der Forschungssatellit der oberen Atmosphäre war ein von der NASA betriebenes Orbitalobservatorium, dessen Aufgabe die Erforschung der Erdatmosphäre war, insbesondere die schützende Ozonschicht ) (UARS), die die Rolle der Stratosphäre (Die Stratosphäre ist die zweite große Schicht der Erdatmosphäre, knapp über der Troposphäre und unter der Mesosphäre) untersuchen wird, und das Erdbeobachtungssystem (The Earth Observing System ist ein Programm der NASA, das eine Reihe von künstlichen Satellitenmissionen und wissenschaftlichen Instrumenten im Erdorbit umfasst, die für langfristige globale Beobachtungen der Landoberfläche, der Biosphäre, der Atmosphäre und der Ozeane der Erde entwickelt wurden) (EOS).
UARS, gestartet im September 1991, liefert der NASA und einer breiten, internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft umfassende Datensätze über die Chemie , Energie und Dynamik der oberen Atmosphäre, einschließlich Daten, die für die Erweiterung unseres Verständnisses der Ozonschicht entscheidend sind (Die Ozonschicht oder Ozonschild ist eine Region der Stratosphäre der Erde, die den größten Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne absorbiert). Es ist die Speerspitze eines langfristigen internationalen Programms zur Erforschung des globalen atmosphärischen Wandels. Das UARS-Programm soll die erste systematische, detaillierte Satellitenstudie der oberen Erdatmosphäre durchführen und eine umfassende Datenbasis für das Verständnis des stratosphärischen Ozonabbaus schaffen (Ozonabbau beschreibt zwei verschiedene, aber verwandte Phänomene, die seit Ende der 1970er Jahre beobachtet wurden: einen stetigen Rückgang der Gesamtmenge an Ozon in der Stratosphäre der Erde um etwa vier Prozent und einen viel größeren Rückgang des stratosphärischen Ozons um die Polarregionen der Erde), und bringen Wissenschaftler und Regierungen aus der ganzen Welt zusammen, um die Rolle der menschlichen Aktivitäten bei der Veränderung der Atmosphäre zu bewerten. Die Mission wird auch die Grundlagen für eine breitere Untersuchung des Einflusses der oberen Atmosphäre auf das Klima und die klimatischen Schwankungen legen.
EOS ist ein geplantes NASA-Programm (The National Aeronautics and Space Administration ist eine unabhängige Behörde der Exekutive der US-Bundesregierung, die für das zivile Raumfahrtprogramm sowie die Luft- und Raumfahrtforschung zuständig ist) zur Beobachtung der Erde aus dem Weltraum mit einer neuen Generation von Raumfahrzeugen, den sogenannten polaren Umlaufplattformen. EOS wird Daten sammeln, die uns helfen, die Prozesse zu verstehen, die unsere globale Umwelt steuern, und festzustellen, welche Naturereignisse vorhergesagt werden können, welche Dinge der Mensch beeinflusst und welche Folgen diese Aktivitäten haben.