Wetter und Klima
Wetter ist der Zustand der Luft an einem Ort zu einer bestimmten Zeit: heiß, regnerisch, windig. Es ändert sich von Stunde zu Stunde. Klima ist das durchschnittliche Wetter eines Ortes über eine lange Zeit, meistens 30 Jahre oder mehr.
Zum Klimasystem gehören die Luft (Atmosphäre), die Ozeane, das Eis, das Land und die Lebewesen. Sie tauschen alle Wärme und Wasser miteinander aus. Das Klima eines Ortes hängt unter anderem ab vom Abstand zum Äquator (Breitengrad), von der Höhe über dem Meer, von der Nähe zum Meer, von Winden und von Meeresströmungen.
Klimawandel heißt, dass sich diese Durchschnittswerte dauerhaft verändern. Das Klima der Erde hat sich früher schon von selbst verändert (Eiszeiten), aber die heutige Veränderung ist schnell und wird größtenteils vom Menschen verursacht.
Der Treibhauseffekt
- Sonnenlicht geht durch die Luft und wärmt Land und Meer.
- Die warme Oberfläche gibt Wärme als Infrarotstrahlung ab.
- Treibhausgase nehmen einen Teil dieser Infrarotstrahlung auf und schicken einen Teil davon wieder nach unten.
Die wichtigsten Treibhausgase sind Wasserdampf, Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄), Lachgas (N₂O) und einige vom Menschen hergestellte Gase (FCKW, HFKW). Stickstoff und Sauerstoff, aus denen die Luft größtenteils besteht, sind keine Treibhausgase.
Der natürliche Treibhauseffekt ist gut: Ohne ihn läge die Durchschnittstemperatur der Erde bei etwa −18 °C. Das Problem ist der verstärkte Treibhauseffekt, den zusätzliche Gase verursachen.
Menschliche Ursachen und Belege
- Verbrennen fossiler Brennstoffe (Kohle, Öl, Erdgas) für Strom, Fabriken und Verkehr setzt CO₂ frei.
- Abholzung: Weniger Bäume nehmen CO₂ auf, und brennende Wälder setzen es frei.
- Landwirtschaft: Rinder und Reisfelder geben Methan ab, Dünger setzt Lachgas frei.
- Zement und Müll: Bei der Zementherstellung entsteht CO₂, Mülldeponien geben Methan ab.
Woher wissen wir das?
- Luftblasen in Eisbohrkernen zeigen, dass der CO₂-Gehalt vor 1750 bei etwa 280 ppm lag. Heute liegt er über 420 ppm (ppm = Teile pro Million).
- Thermometer-Aufzeichnungen zeigen, dass die Welt etwa 1,2 °C wärmer ist als Ende des 19. Jahrhunderts.
- Gletscher schrumpfen, das Meereis der Arktis wird dünner, und der Meeresspiegel ist seit 1900 um etwa 20 cm gestiegen.
- Baumringe, Korallen und Seeschlamm zeigen das Klima der Vergangenheit zum Vergleich.
Folgen und Rückkopplungen
- Schmelzendes Eis und steigende Meere: Niedrige Küsten und Inseln werden häufiger überflutet.
- Extremwetter: stärkere Hitzewellen, heftigerer Regen und Überschwemmungen, längere Dürren, mehr Waldbrände.
- Ozeane: Wärmeres Wasser lässt Korallen bleichen, und zusätzliches CO₂ macht das Meerwasser saurer.
- Lebewesen: Pflanzen und Tiere wandern Richtung Pole oder Berge hinauf, manche schaffen es nicht schnell genug.
- Menschen: Schäden für Ernten, Wasserversorgung und Gesundheit. Die Ärmsten leiden oft am meisten.
Rückkopplungen
Eine positive Rückkopplung verstärkt die Erwärmung. Beispiel: Eis schmilzt → dunkleres Meer oder Land nimmt mehr Sonnenlicht auf → mehr Erwärmung → noch mehr Eis schmilzt. Ein weiteres Beispiel: Auftauender Dauerfrostboden (Permafrost) setzt Methan frei.
Klimaschutz und Anpassung
Klimaschutz (Mitigation) heißt, Treibhausgase zu verringern: Sonnen-, Wind- und Wasserkraft, Elektroautos und öffentlicher Verkehr, Energiesparen zu Hause, Wälder schützen und pflanzen, weniger Lebensmittel wegwerfen.
Anpassung (Adaptation) heißt, sich auf die Veränderungen vorzubereiten, die schon kommen: Deiche und Mangroven an den Küsten, Frühwarnung vor Stürmen und Hitze, Regenwasser sammeln und Pflanzen, die Dürre überstehen.
Die Länder arbeiten über die Vereinten Nationen zusammen. Das Pariser Abkommen (2015) will die Erwärmung deutlich unter 2 °C halten und versuchen, bei 1,5 °C zu bleiben. Indiens National Solar Mission und die Hitzeaktionspläne vieler Städte sind Beispiele für Maßnahmen.
Probier es aus: ein Glas-Treibhaus
Stelle zwei Thermometer in die Sonne. Stülpe über eines ein klares Glas. Lies beide 30 Minuten lang alle 5 Minuten ab und zeichne ein Liniendiagramm. Das Thermometer unter dem Glas wird wärmer, weil die Wärme nicht leicht entweichen kann. Das ist ein einfaches Modell eines Treibhauses. Benutze danach den CO₂-Regler im 3D-Bild und sage voraus, was passiert, bevor du ihn bewegst.
Wichtige Formeln und Definitionen
- Begriff: Klima = durchschnittliches Wetter über etwa 30 Jahre
- Begriff: Treibhausgase = Wasserdampf, CO₂, CH₄, N₂O, FCKW
- Begriff: Klimaschutz = die Ursache verringern; Anpassung = mit den Folgen zurechtkommen
- Faustregel: Eine Verdopplung des CO₂ ergibt langfristig etwa 3 °C Erwärmung
Gelöste Beispiele
1. Geht es bei „Gestern hat es in Mumbai stark geregnet“ um Wetter oder um Klima?
Um Wetter. Der Satz beschreibt einen einzelnen Tag. „Mumbai bekommt den größten Teil seines Regens von Juni bis September“ wäre dagegen Klima.
2. CO₂ ist von 280 ppm auf 420 ppm gestiegen. Um wie viele ppm und um wie viel Prozent?
Anstieg = 420 − 280 = 140 ppm. Prozent = 140 ÷ 280 × 100 = 50 %.
3. Ordne jeweils zu, ob es Klimaschutz oder Anpassung ist: (a) Solaranlagen, (b) Häuser in einem Überschwemmungsgebiet auf Stelzen bauen.
(a) Klimaschutz, denn es senkt den Ausstoß. (b) Anpassung, denn es schützt Menschen vor Überschwemmungen.
4. Warum beschleunigt das Schmelzen des arktischen Eises die Erwärmung?
Weißes Eis wirft Sonnenlicht zurück. Wenn es schmilzt, nimmt das dunkle Meerwasser mehr Sonnenlicht auf und wird wärmer, wodurch noch mehr Eis schmilzt. Das ist eine positive Rückkopplung.
Häufige Fehler
- Wetter und Klima verwechseln. Ein kalter Tag widerlegt den Klimawandel nicht.
- Glauben, das Ozonloch verursache die globale Erwärmung. Das sind zwei verschiedene Probleme.
- Denken, der Treibhauseffekt sei an sich schlecht. Der natürliche Effekt macht die Erde bewohnbar, das Problem ist der zusätzliche (verstärkte) Effekt.
- Sagen, schmelzendes Meereis sei die Hauptursache für den Anstieg des Meeresspiegels. Hauptursachen sind das Schmelzen von Eis auf dem Land und die Ausdehnung des warmen Wassers.