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.

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.

Der allein aus CO2 resultierende Strahlungsantrieb betrug im Jahr 2011   1,81 Watt/m².[3]

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

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. THE NOAA ANNUAL GREENHOUSE GAS INDEX (AGGI) online
  4. NOAA: BAMS State of the Climate 2013 Online, pdf