Strahlungsantrieb

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Komponenten des Strahlungsantriebs der globalen Erwärmung seit 1750 und ihr Nettoeffekt auf den Wärmehaushalt der Erde.

Strahlungsantrieb ist ein Maß für die Veränderung der Energiebilanz der Erde durch externe Faktoren und wird in Watt/m² gemessen. Der Begriff wurde vom IPCC eingeführt,[1] um im Rahmen der Klimastudien den Einfluss externer Faktoren auf die Strahlungsbilanz bzw. das Klimasystem der Erde zu beschreiben. Solch ein Faktor kann eine Änderung der Konzentration einer für die Strahlungsbilanz relevanten Substanz sein (z. B. Treibhausgase, Aerosole), eine Änderung der Bestrahlungsstärke der Sonne oder andere Veränderungen, die zu einer Änderung der Energiemenge (Sonneneinstrahlung plus langwellige Strahlung in W/m²) führen, die von der Erdoberfläche absorbiert werden (z. B. Änderungen der Albedo). Dieses Ungleichgewicht in der Strahlungsbilanz hat das Potential, Veränderungen von Klimaparametern und damit einen neuen Gleichgewichtszustand des Klimasystems herbeizuführen: Ein positiver Strahlungsantrieb führt zu einer Erwärmung der Erde, ein negativer Strahlungsantrieb zu einer Abkühlung.

Betrachtet wird der Energiefluss, der auf die Tropopause wirkt, nachdem sich ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat, wobei sich die Temperaturen von Oberflächen und Troposphäre sowie deren Status in ungestörtem Zustand befinden.

Im Kontext der globalen Erwärmung ist der Begriff auf Änderungen der Strahlungsbilanz des Oberflächen-Troposphären-Systems anzuwenden, die durch externe Faktoren hervorgerufen werden, wobei keine Änderungen der Stratosphärendynamik stattfindet und in diesem Bereich auch keinerlei Rückkopplungen wirken; ebenso werden Veränderungen der atmosphärischen Wassermenge und -verteilung, die aus der Dynamik des Strahlungsantriebs resultieren, nicht berücksichtigt.

Der Strahlungsantrieb (RF für radiative forcing) kann über eine lineare Beziehung mit der Änderung der globalen Gleichgewichtstemperatur an der Erdoberfläche (ΔTs) verknüpft werden:[2]

ΔTs = λ · RF
λ = Parameter der Klimasensitivität mit der Einheit: K · W-1 · m2

Der durch CO2 verursachte Strahlungsantrieb errechnet sich wie folgt:[1]

\Delta F = 5,35 \cdot \ln {C \over C_0}

Mit C = CO2-Konzentration der zu betrachtenden Atmosphäre in ppm, CO= Ausgangskonzentration der Vergleichsatmosphäre in ppm, \Delta F = resultierender Strahlungsantrieb in W/m².

Der allein aus CO2 resultierende Strahlungsantrieb betrug im Jahr 2011 genau 1,817 Watt/m².[3]

Der aus dem Konzentrationsanstieg aller relevanten Treibhausgase seit vorindustrieller Zeit resultierende Strahlungsantrieb betrug 2,92 Watt/m² im Jahr 2013; es ist dies ein Anstieg um 34% seit dem Jahr 1990.[4]

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b IPCC Third Assessment Report, Kapitel 6.3.1, Carbon Dioxide (Online)
  2. Forster, P., V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, D. W. Fahey, J. Haywood, J. Lean, D. C. Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz and R. Van Dorland: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Online (pdf 7,7 MByte)
  3. THE NOAA ANNUAL GREENHOUSE GAS INDEX (AGGI) online
  4. NOAA: BAMS State of the Climate 2013 Online, pdf