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 W/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 ist bspw. die veränderte Konzentration von Treibhausgasen und Aerosolen, veränderte eingehende (absorbierte) solare Strahlung in W/m2 (hier ist zwischen Solarkonstante und tatsächlich die Erdoberfläche erreichender Strahlung zu unterscheiden, da die Atmosphäre einen Teil direkt reflektiert und die nicht reflektierte Strahlung dämpft, siehe Energiebilanz) oder eine veränderte Albedo sein. Ungleichgewichte in der Strahlungsbilanz haben das Potential, Veränderungen von Klimaparametern und damit einen neuen Gleichgewichtszustand des Klimasystems herbeizuführen: Ein erhöhter Strahlungsantrieb führt (unter Umständen) zu einer Erwärmung der Erde, ein verringerter Strahlungsantrieb (unter Umständen) zu einer Abkühlung.

Berechnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Strahlungsantrieb ist im erdsystemwissenschaftlichen Jargon ein sog. Forcing, dh. eine von außen auf ein System wirkende "Kraft" welche dieses System in eine bestimmte "Richtung" lenkt. So wirkt sich die solare Strahlung bspw. auf die Oberflächentemperatur der Erde oder des Mondes aus und steuert diese indirekt.

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 Änderung 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]

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

Werte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Fünften Sachstandsbericht des IPCC wird der gesamte menschengemachte Strahlungsantrieb im Zeitraum 1750 bis 2011 netto (d.h. nach Abzug ebenfalls kühlender Effekte z.B. durch Aerosole) mit 2,3 W/m² beziffert. Zum Vergleich: Die Sonnenaktivität machte im gleichen Zeitraum einen Strahlungsantrieb von 0,1 W/m² aus; seit Mitte des 20. Jahrhunderts ging die Sonnenaktivität sogar zurück. Brutto verursachten alle langlebigen Treibhausgase einen Strahlungsantrieb von 2,83 W/m². Bedeutendstes Treibhausgas war CO2 mit 1,82 W/m², gefolgt von Methan mit 0,48 W/m². Halogenwasserstoffe verursachten einen Strahlungsantrieb von 0,36 W/m², Lachgas 0,17 W/m². Ebenfalls verantwortlich für einen positiven Strahlungsantrieb waren Fluorkohlenwasserstoffe, deren Beitrag nach einem massiven Rückgang der weltweiten Produktion aber inzwischen abnimmt. Von den kurzlebigen Treibhausgasen hat Ozon, dessen Produktion durch Stickoxide, Kohlenmonoxid oder Kohlenwasserstoffe angeregt wird, mit 0,4 W/m² den höchsten Strahlungsantrieb. Einen negativen (d.h. kühlenden) Strahlungsantrieb in Höhe von -0,9 W/m² verursachen Aerosole.[3]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext 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. AR5, zit nach: Mojib Latif: Bringen wir das Klima aus dem Takt?, in: Klaus Wiegandt (Hrsg.), Mut zur Nachhaltigkeit. 12 Wege in die Zukunft. Frankfurt am Main 2016, 80-112, S. 101-104.