Wie entsteht Treibhauseffekt (Physik)?

Durch den Aufbau der Moleküle. Moleküle mit mehr als zwei Atomen können Strahlung bestimmter Wellenlänge absorbieren (aufnehmen), geraten dabei in Schwingung, und können Strahlung entsprechend ihrer eigenen Temperatur wieder abstrahlen (Emittieren).

Ein Treibhausgas werden sie dadurch, dass die kurzwellige Sonneneintrshlung sie nicht anregen kann und deshalb durchgelassen wird, während die langwellige Wäremeabstrahlung des Bodens und der Atmosphäre das kann und diese deshalb innerhalb der Atmosphäre solange absorbiert werden kann, wie dies aufgrund der abnehmemdem Dichte an Molekülen in der höhe möglich ist.

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Der natürliche Treibhauseffekt (THE) sorgt ersteinmal dafür, dass Leben, so wie wir es kennen, auf der Erde überhaupt erst möglich wird. Er sorgt dafür, dass die Erde um etwa 33°C wärmer ist, als ohne die Treibhausgase.

Der menschengemachte, also anthropogene Treibhauseffekt heizt die Erde über dieses Maß hinaus zusätzlich auf - und führt dadurch zur globalen Erwärmung und dem zusätzlichen und beschleunigten anthropogenen Klimawandel.

Der zugrunde liegende Mechanismus ist bei natürlichem und anthropogenem THE gleich - die Bezeichnungen beziehen sich also eher auf die Quellen der Treibhausgase.

Man könnte sagen: Gesamter Treibhauseffekt = natürlicher THE (mit den natürlicherweise vorkommenden TH-Gasen) + anthropogener THE (mit den vom Menschen zusätzlich freigesetzten TH-Gasen).

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Vereinfacht der Treibhauseffekt:

- die Treibhausgase (Wasserdampf, CO2, Methan und etliche weitere) die natürlicherweise in der Luft sind, lassen die kurzwelligen Sonnenstrahlen von der Sonne auf den Erdboden durch.

- dort erwärmen die Sonnenstrahlen den Boden

- der Boden strahlt diese Wärme wieder ab. (halte mal Deine Hand über oder neben einen von der Sonne aufgeheizten Stein - da ist das direkt spürbar)

- diese Wärmestrahlung vom Boden wird von den Treibhausgasen aber nicht durchgelassen, sondern großteils aufgenommen (absorbiert) und sofort rundum in alle Richtungen (also auch zurück zum Boden = Rückstrahlung) wieder abgestrahlt. Die Energie kommt also nicht so leicht wieder weg. =>natürlicher Treibhauseffekt

Dieser natürliche Treibhauseffekt sorgt dafür, dass wir im Durchschnitt statt kühlen etwa -18°C (wäre so ohne die Treibhausgase) doch viel wohnlichere etwa +15°C auf der Erde haben. (Berechnung aus dem idealisierten Treibhausmodell)

- der Mensch setzt nun zusätzlich zum natürlichen Kohlenstoffkreislauf zusätzliche Treibhausgase, z.B.durch Verbrennung von Erdöl, Kohle und Gas, Kohlendioxid CO2, und z.B. durch die Landwirtschaft Methan, frei. =>verstärkter, menschenverursachter = anthropogener Treibhauseffekt

Durch die erhöhte Treibhausgaskonzentration steigt die Höhe an, ab der das CO2 mehr Energie in den Weltraum als zurück in Richting Erdboden abstrahlen kann. Je höher das stattfindet, umso kälter ist es dort. Damit die gleiche Menge an Energie abgestrahlt werden kann, muss die Atmosphäre wärmer werden - und genau das beobachten wir.

- Rückkopplungen, z.B. durch mehr Wasserdampf in der Luft verstärken diese Erwärmung

- auch wird z.B. durch Landnutzung, Abholzung, Ruß die Aufwärmung des Bodens weiter verstärkt.

Dadurch wird es auf der Welt gegenwärtig im Durchschnitt wärmer. => Globale Erwärmung

Durch diese globale Erwärmung werden die Wettermuster weltweit durcheinandergebracht: =>zusätzlicher, beschleunigter, anthropogener Klimawandel

Hier ein Schema zum Treibhauseffekt:

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Es gibt selbstverständlich auch den natürlichen Klimawandel, z.B. durch de Änderungen der Erdumlaufbahn, den Milankowich-Zyklen. Dieser verläuft aber deutlich langsamer und würde gegenwärtig zu einer allmählichen Abkühlung führen: http://www.scilogs.de/klimalounge/palaeoklima-das-ganze-holozaen/

Allgemein; https://www.klimafakten.de/meldung/was-wir-mit-hoher-sicherheit-ueber-den-klimawandel-wissen

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Grafik mit CO2, globalen Temperaturen und der Sonnenaktivität 1950 bis 2019:

... und eine Grafik zum Gesamtzusammenhang seit der letzten Kaltzeit. Der rote Teil in der unteren Grafik entspricht dabei dem grauen Graph in der obigen:

Der Treibhauseffekt entsteht folgendermaßen: Die Sonne schickt kurzwellige Strahlung auf die Erde. Ein Teil dieser Strahlung wird schon beim Auftreffen auf die äußerste Atmosphäre reflektiert, der Großteil der Sonnenstrahlung gelangt jedoch bis zur Erdoberfläche.

Grafik