Treibhausgase, die in der Atmosphäre verschiedener Planeten vorkommen, führen zur Entstehung eines ziemlich gefährlichen Phänomens. Wir sprechen konkret über den Treibhauseffekt. Tatsächlich kann man die Situation als paradox bezeichnen. Schließlich waren es Treibhausgase, die unseren Planeten erwärmten, wodurch die ersten lebenden Organismen auf ihm auftauchten. Andererseits verursachen diese Gase heute viele Umweltprobleme.

Im Laufe vieler Millionen Jahre erwärmte die Sonne den Planeten Erde und verwandelte ihn langsam in eine Energiequelle. Ein Teil dieser Wärme gelangte in den Weltraum, ein Teil wurde von Gasen in der Atmosphäre reflektiert und erwärmte die Luft um den Planeten. Wissenschaftler nannten einen ähnlichen Prozess, der der Wärmespeicherung unter einer transparenten Folie in einem Gewächshaus ähnelt, den „Treibhauseffekt“. Und die Gase, die zu diesem Phänomen führen, werden Treibhausgase genannt.
Während der Entstehung des Erdklimas entstand der Treibhauseffekt durch aktive vulkanische Aktivität. Enorme Mengen an Wasserdampf und Kohlendioxidemissionen wurden in der Atmosphäre eingeschlossen. So wurde ein Hypertreibhauseffekt beobachtet, der das Wasser des Weltmeeres fast bis zum Siedepunkt erhitzte. Und nur grüne Vegetation, die sich von atmosphärischem Kohlendioxid ernährt, trug zur Stabilisierung des Temperaturregimes unseres Planeten bei.
Doch die globale Industrialisierung sowie die Steigerung der Produktionskapazitäten haben nicht nur die chemische Zusammensetzung der Treibhausgase, sondern auch die Bedeutung dieses Prozesses verändert.

Wichtigste Treibhausgase

Treibhausgase sind gasförmige Bestandteile der Atmosphäre natürlichen oder anthropogenen Ursprungs. Wissenschaftler interessieren sich seit langem für die Frage: Welche Strahlung absorbieren Treibhausgase? Als Ergebnis sorgfältiger Forschung fanden sie heraus, dass diese Gase Infrarotstrahlung absorbieren und wieder abgeben. Sie absorbieren und emittieren Strahlung im gleichen Infrarotbereich wie die Erdoberfläche, die Atmosphäre und die Wolken.
Zu den wichtigsten Treibhausgasen auf der Erde gehören:

• Wasserdampf
• Kohlendioxid
• Methan
• Halogenkohlenwasserstoffe
• Stickoxide.

Kohlendioxid (CO2) hat den stärksten Einfluss auf das Klima unseres Planeten. Zu Beginn der Industrialisierung, also im Jahr 1750, erreichte seine durchschnittliche globale Konzentration in der Atmosphäre 280 ± 10 ppm. Im Allgemeinen blieb die Konzentration über 10.000 Jahre hinweg auf einem konstanten Niveau. Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die CO2-Konzentration bereits im Jahr 2005 um 35 % anstieg und 379 ppm erreichte, und das in nur 250 Jahren.
An zweiter Stelle steht Methan (CH4). Seine Konzentration stieg von 715 ppb in der vorindustriellen Zeit auf 1774 ppb im Jahr 2005. Die Methanmenge in der Atmosphäre ist im Laufe von 10.000 Jahren schrittweise von 580 ppb auf 730 ppb gestiegen. Und in den letzten 250 Jahren ist er um 1000 ppb gestiegen.
Lachgas (N2O). Die Menge an atmosphärischem Lachgas erreichte im Jahr 2005 319 ppb und stieg im Vergleich zur vorindustriellen Zeit (270 ppb) um 18 %. Eisbohrkernstudien deuten darauf hin, dass sich N2O aus natürlichen Quellen im Laufe von 10.000 Jahren um weniger als 3 % verändert hat. Im 21. Jahrhundert stammen fast 40 % des in die Atmosphäre freigesetzten N2O aus menschlichen Aktivitäten, da die Verbindung die Grundlage für Düngemittel bildet. Es ist jedoch erwähnenswert, dass N2O eine wichtige Rolle in der Atmosphärenchemie spielt, da es als NO2-Quelle fungiert, die das stratosphärische Ozon zerstört. In der Troposphäre ist NO2 für die Bildung von Ozon verantwortlich und beeinflusst maßgeblich das chemische Gleichgewicht.
Troposphärisches Ozon, ein Treibhausgas, beeinflusst das Klima direkt durch die Absorption langwelliger Strahlung der Erde und kurzwelliger Strahlung der Sonne sowie durch chemische Reaktionen, die das Volumen anderer Treibhausgase wie Methan verändern. Troposphärisches Ozon ist für die Bildung eines wichtigen Oxidationsmittels von Treibhausgasen verantwortlich – des Radikals – OH.
Der Hauptgrund für die Zunahme des troposphärischen O3-Volumens liegt in der Zunahme der anthropogenen Emissionen von Ozonvorläufern – chemischen Substanzen, die für seine Bildung benötigt werden – vor allem Kohlenwasserstoffe und Stickoxide. Die Lebensdauer von troposphärischem Ozon beträgt mehrere Monate und ist damit deutlich kürzer als die anderer Treibhausgase (CO2, CH4, N2O).
Wasserdampf ist außerdem ein sehr wichtiges natürliches Treibhausgas, das einen erheblichen Einfluss auf den Treibhauseffekt hat. Eine Erhöhung der Lufttemperatur führt zu einem Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts in der Atmosphäre bei annähernd gleichbleibender relativer Luftfeuchtigkeit, wodurch sich der Treibhauseffekt verstärkt und die Lufttemperatur weiter ansteigt. Wasserdampf trägt zu erhöhter Trübung und Niederschlagsveränderungen bei. Die menschliche Wirtschaftstätigkeit beeinflusst die Emission von Wasserdampf, nicht mehr als 1 %. Auch Wasserdampf trägt zusammen mit der Fähigkeit, Strahlung im nahezu gesamten Infrarotbereich zu absorbieren, zur Bildung von OH-Radikalen bei.
Erwähnenswert sind Freone, deren Treibhausaktivität 1300-8500-mal höher ist als die von Kohlendioxid. Quellen für Freone sind verschiedene Kühlschränke und alle Arten von Aerosolen, von Antitranspirantien bis hin zu Mückensprays.

Quellen von Treibhausgasen

Treibhausgasemissionen stammen aus zwei Kategorien von Quellen:

• natürliche Quellen. In Zeiten ohne Industrie waren die Verdunstung von Wasser aus dem Weltmeer, Vulkane und Waldbrände die Hauptquellen für Treibhausgase in der Atmosphäre. Heutzutage emittieren Vulkane jedoch nur etwa 0,15 bis 0,26 Milliarden Tonnen Kohlendioxid pro Jahr in die Atmosphäre. Das Wasserdampfvolumen im gleichen Zeitraum kann durch die Verdunstung von 355.000 Kubikkilometern Wasser ausgedrückt werden
• anthropogene Quellen. Aufgrund intensiver Industrietätigkeit gelangen Treibhausgase bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe (Kohlendioxid), bei der Erschließung von Ölfeldern (Methan), durch Austreten von Kältemitteln und der Verwendung von Aerosolen (Freon) sowie bei Raketenstarts (Stickstoff) in die Atmosphäre Oxide) und der Betrieb von Automotoren (Ozon). Darüber hinaus trägt die industrielle Tätigkeit des Menschen zur Reduzierung der Wälder bei, die die Hauptsenken von Kohlendioxid auf den Kontinenten sind.

Treibhausgase reduzieren

In den letzten hundert Jahren hat die Menschheit aktiv ein einheitliches Aktionsprogramm zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen entwickelt. Als wichtigster Bestandteil der Umweltpolitik kann die Einführung von Standards für die Emissionen von Kraftstoffverbrennungsprodukten und die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs durch den Übergang der Automobilindustrie zur Entwicklung von Elektrofahrzeugen bezeichnet werden.
Der Betrieb von Kernkraftwerken, die weder Kohle noch Erdölprodukte benötigen, reduziert indirekt die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre. Treibhausgase werden nach einer speziellen Formel oder in speziellen Programmen berechnet, die die Aktivitäten von Unternehmen analysieren.
Auch die deutliche Reduzierung oder ein vollständiges Verbot der Abholzung ist eine sehr wirksame Methode im Kampf gegen Treibhausgase. Bäume nehmen im Laufe ihres Lebens enorme Mengen Kohlendioxid auf. Beim Fällen von Bäumen wird dieses Gas freigesetzt. Die Reduzierung der Abholzungsflächen für Ackerland in tropischen Ländern hat bereits zu greifbaren Ergebnissen bei der Optimierung der globalen Treibhausgasemissionen geführt.
Umweltschützer freuen sich sehr über den aktuellen Trend, in die Entwicklung verschiedener Arten erneuerbarer Energien zu investieren. Seine weltweite Nutzung nimmt langsam, aber stetig zu. Sie wird „grüne Energie“ genannt, weil sie in natürlichen, regelmäßigen Prozessen in der Natur entsteht.
Der Mensch kann heute die negativen Auswirkungen von Treibhausgasen weder sehen noch spüren. Aber unsere Kinder könnten durchaus mit diesem Problem konfrontiert sein. Wenn Sie nicht nur an sich selbst denken, können Sie sich noch heute an der Lösung dieses Problems beteiligen. Sie müssen nur einen Baum in der Nähe Ihres Hauses pflanzen, rechtzeitig ein Feuer im Wald löschen oder bei der ersten Gelegenheit Ihr Auto gegen ein mit Strom „gefülltes“ eintauschen.

Kategorien flüchtiger Emissionsquellen

Sektorname	Erläuterung
Öl und Erdgas	Deckt diffuse Emissionen aus allen Öl- und Gasaktivitäten ab. Zu den Hauptquellen dieser Emissionen können flüchtige Gerätelecks, Verdunstungsverluste, Entlüftungen, Abfackelungen und unbeabsichtigte Freisetzungen gehören.
	Deckt Emissionen aus Belüftung, Verbrennung und anderen diffusen Quellen im Zusammenhang mit der Exploration, Produktion, Übertragung, Raffinierung und Raffinierung von Rohöl und dem Vertrieb von Rohölprodukten ab.
Gasentfernung	Emissionen aus der Entfernung verwandter Gase und Abgase/Verdampfung in Ölanlagen.
Aufflackern	Emissionen aus unproduktivem Abfackeln von Begleitgas in Ölanlagen.
Alle anderen	Flüchtige Emissionen aus Ölanlagen durch Gerätelecks, Speicherverluste, Pipeline-Ausfälle, Wandausfälle, oberirdische Lagereinrichtungen, Gasmigration an die Oberfläche, zu Entlüftungsöffnungen, biogene Gasbildung in Mülldeponien und andere Arten von Gasen oder Dämpfen, die unbeabsichtigt freigesetzt werden Nichtverbrennungszwecke bei Fackeln und Entfernung.
Intelligenz	Flüchtige Emissionen (ausgenommen Gasentfernung und Abfackeln) aus Ölbohrungen, Bohrgestängetests und Bohrlochfertigstellungen.
Extraktion und Qualitätsverbesserung	Flüchtige Emissionen aus der Ölförderung (ausgenommen Gasentfernung und Abfackeln) stammen aus Ölbohrlöchern, Ölsanden oder Ölschiefer während der Inbetriebnahme des Öltransportsystems. Dazu gehören diffuse Emissionen im Zusammenhang mit der Wartung von Bohrlöchern, Ölsanden oder Ölschiefer, dem Transport von Rohölprodukten (d. h. Bohrlochgasen und -flüssigkeiten, Emulsionen, Ölschiefer und Ölsanden) zu Aufbereitungsanlagen zur Gewinnung und Aufbereitung sowie Systemen zur Rückinjektion von Begleitgas und Wasserentsorgungssysteme. Flüchtige Emissionen aus Anreicherungsanlagen werden mit den Emissionen aus der Produktion gruppiert. Dies ist der Gruppierung mit Emissionen aus der Destillation vorzuziehen, da Anreicherungsanlagen oft in Extraktionsanlagen integriert sind und ihr relativer Beitrag zu den Emissionen schwer zu ermitteln ist. Anreicherungsanlagen können jedoch auch in Kläranlagen, Blockheizkraftwerke oder andere Industrieanlagen integriert sein, und ihr relativer Beitrag zu den Emissionen ist in diesen Fällen schwer zu bestimmen.
Transport	Mit dem Transport von kommerziellem Rohöl (einschließlich Standard-, Schwer- und synthetischem Rohöl und Bitumen) zur Aufbereitung und Raffinierung sind diffuse Emissionen (ausgenommen Gasentfernung und Abfackeln) verbunden. Zu den Transportsystemen können Pipelines, Tankschiffe, Tankwagen und Eisenbahnkesselwagen gehören. Verdunstungsverluste beim Lagern, Befüllen und Entladen sowie flüchtige Lecks aus dieser Ausrüstung sind die Hauptquellen dieser Emissionen.
Destillation	Flüchtige Emissionen (ohne Gasentfernung und Abfackeln) aus Ölraffinerien. Raffinerien verarbeiten Rohöl, Gaskondensate und synthetisches Öl und produzieren Raffinerieendprodukte (z. B. und vor allem verschiedene Kraft- und Schmierstoffe). Wenn Kläranlagen in andere Einrichtungen integriert sind (z. B. Anreicherungsanlagen oder Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen), kann es schwierig sein, ihren relativen Beitrag zu den Emissionen zu bestimmen.
Vertrieb von Erdölprodukten	Dazu gehören diffuse Emissionen (ausgenommen Gasentfernung und Abfackeln) aus dem Transport und der Verteilung raffinierter Erdölprodukte, einschließlich Pipeline-Terminals und Verteilerstationen. Verdunstungsverluste beim Lagern, Befüllen und Entladen sowie flüchtige Lecks aus Geräten sind die Hauptquellen dieser Emissionen.
	Flüchtige Emissionen aus Erdölsystemen (ausgenommen Gasablassen und Abfackeln, die nicht in den oben genannten Kategorien enthalten sind). Dazu gehören diffuse Emissionen aus Verschüttungen und anderen unbeabsichtigten Freisetzungen, Altölaufbereitungsanlagen und Anlagen zur Entsorgung von Erdölabfällen.
Erdgas	Deckt Emissionen aus Ablassen, Abfackeln und anderen diffusen Quellen im Zusammenhang mit der Exploration, Produktion, Übertragung, Speicherung und Verteilung von Erdgas (einschließlich Begleit- und Erdgas) ab.
Gasentfernung	Emissionen aus der Entfernung von Erdgas und Abgas/Verdampfung an Gasanlagen.
Aufflackern	Emissionen aus der Abfackelung von Erdgas und Abgas/Verdampfung an Gasanlagen.
Alle anderen	Flüchtige Emissionen in Gasanlagen durch Gerätelecks, Speicherverluste, Pipeline-Ausfälle, Zerstörung von Wänden, oberirdische Lagereinrichtungen, Gasmigration an die Oberfläche, zu Entlüftungsöffnungen, die Bildung von biogenem Gas in Abfalllagertanks und andere Arten von Gasen oder Dämpfen unbeabsichtigt freigesetzt werden, ohne dass der Zweck der Verbrennung in Fackeln oder der Entfernung besteht.
Intelligenz	Flüchtige Emissionen (ausgenommen Gasentfernung und Abfackeln) aus Gasbohrungen, Bohrgestängetests und Bohrlochfertigstellung.
	Flüchtige Emissionen (ausgenommen Ablassen und Abfackeln) aus Gasbrunnen durch Einlässe in Gasverarbeitungsanlagen oder, wenn keine Behandlung erforderlich ist, an Verbindungspunkten von Gastransportsystemen. Beinhaltet diffuse Emissionen im Zusammenhang mit der Wartung von Bohrlöchern, der Gasgewinnung, -verarbeitung und den damit verbundenen Wasser- und Sauergasentsorgungsaktivitäten.
Recycling	Flüchtige Emissionen (ohne Ablassen und Abfackeln) aus Gasverarbeitungsanlagen.
Transport und Lagerung	Flüchtige Emissionen aus Systemen, die verarbeitetes Erdgas zu Kunden transportieren (z. B. Industriekunden und Erdgasverteilungssysteme). In diese Kategorie sollten auch diffuse Emissionen aus Erdgasspeichern einbezogen werden. Emissionen aus Anlagen zur Entfernung von Erdgasflüssigkeiten in Erdgasverteilungssystemen sollten als Teil der Erdgasverarbeitung berücksichtigt werden (Sektor 1.B.2.b.iii.3). Flüchtige Emissionen im Zusammenhang mit dem Transport flüssiger Erdgase sollten in Kategorie 1.B.2.a.iii.3 gemeldet werden.
Verteilung	Flüchtige Emissionen (ausgenommen Gasentfernung und Abfackelung) aus der Gasverteilung an Endverbraucher.
	Flüchtige Emissionen aus Erdgasversorgungssystemen (ohne Gasentfernung und Abfackelung), die nicht in den oben genannten Kategorien enthalten sind. Dazu können Emissionen aus Bohrlochausbrüchen, Pipeline-Schäden oder Wassergraben gehören.

Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe (Kohle, Öl, Gas) werden Kohlendioxid und andere Gase in die Atmosphäre freigesetzt. Diese Emissionen tragen zum Anstieg der Temperaturen auf der Erde bei (der „Treibhauseffekt“). Steigende Temperaturen führen zu steigenden Meeresspiegeln, starken Hurrikanen und anderen Problemen im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Wenn jeder Mensch auf dem Planeten weniger Autos fahren, Energie sparen und weniger Abfall erzeugen würde, würde die Menschheit ihren CO2-Fußabdruck verringern und so zur Bekämpfung der globalen Erwärmung beitragen.

Schritte

CO2-Fußabdruck

Berechnen Sie Ihren CO2-Fußabdruck. Ein CO2-Fußabdruck ist die Menge an Kohlenstoff, die durch die Aktivitäten einer bestimmten Person in die Atmosphäre freigesetzt wird. Wenn Ihr Lebensunterhalt auf der Verbrennung großer Mengen Kraftstoff basiert, ist Ihr Fußabdruck ziemlich groß. Beispielsweise ist der Fußabdruck einer Person, die ein Fahrrad benutzt, kleiner als der Fußabdruck einer Person, die ein Auto fährt.

Wenn Sie Bedenken hinsichtlich der Reduzierung Ihrer Treibhausgasemissionen haben, ändern Sie Ihre Gewohnheiten. Konzentrieren Sie sich auf die Aspekte Ihres Lebens, die Sie ändern können (am besten dauerhaft). Selbst kleine Änderungen des Lebensstils können einen großen Unterschied für die Umwelt bewirken.

Denken Sie daran, dass Änderungen des Lebensstils nur der erste Schritt sind. Wenn Sie die Treibhausgasemissionen weltweit bekämpfen wollen, müssen Sie Maßnahmen ergreifen, um multinationale Konzerne zu zwingen, ihre Emissionen zu reduzieren. Untersuchungen zeigen, dass nur 90 Unternehmen für zwei Drittel der Treibhausgasemissionen verantwortlich sind. Suchen Sie nach Möglichkeiten, den Treibhauseffekt weltweit zu bekämpfen.

Eines der wichtigsten Treibhausgase ist Kohlendioxid – Kohlendioxid (CO2). Bis vor Kurzem wurde seine Rolle überbewertet; bis zur Hälfte des Gesamtbeitrags zum Treibhauseffekt wurde ihm zugeschrieben. Allerdings sind wir nun zu dem Schluss gekommen, dass diese Schätzung überschätzt wurde.

Es wurde instrumentell nachgewiesen, dass in den letzten Jahrzehnten die jährliche Anreicherung von CO 2 in der Atmosphäre 0,4 % betrug. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts. der CO 2 -Gehalt in der Atmosphäre stieg um 31 %. Dieser Wert ist wichtig, um die Temperatur zu erhöhen. Nach dem optimistischsten Szenario wird die Temperatur im nächsten Jahrhundert um 1,5 bis 2 °C ansteigen, nach dem pessimistischsten Szenario sogar um fast 6 °C.

Jedes Jahr gelangen 6 Milliarden Tonnen Kohlendioxid aus anthropogenen Quellen in die Atmosphäre, wovon 3 Milliarden Tonnen von der Vegetation im Rahmen der Photosynthese absorbiert werden und die restlichen 3 Milliarden Tonnen angesammelt werden. Die durch menschliches Verschulden verursachte Gesamtansammlung belief sich in den letzten 100 Jahren auf etwa 170 Milliarden Tonnen. Die angegebenen Daten sollten im Vergleich zu den 190 Milliarden Tonnen Kohlendioxid betrachtet werden, die jährlich durch natürliche Prozesse in die Atmosphäre gelangen. Nach Schätzungen mehrerer russischer Wissenschaftler beträgt der Beitrag anthropogener Aktivitäten zur globalen Erwärmung nur 10–15 %, der Rest ist auf globale natürliche Kreisläufe zurückzuführen. Daher ist es unwahrscheinlich, dass menschliche Bemühungen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen die kommende Erwärmung wesentlich verlangsamen werden.

Ein Anstieg der CO 2 -Konzentration bedeutet nicht den Tod der Biosphäre. Vor Millionen von Jahren, im Karbon, war die CO 2 -Konzentration zehnmal höher als heute. In dieser Zeit entwickelte sich die Vegetation wild, die Bäume erreichten große Größen. Doch die Bedingungen waren für die menschliche Bevölkerung ungünstig. Die maximale Obergrenze des CO2-Gehalts in der Atmosphäre für den Menschen wurde nicht ermittelt.

Über die Gründe für die Anreicherung von CO 2 in der Atmosphäre gibt es unterschiedliche Hypothesen. Nach der ersten, am weitesten verbreiteten Sichtweise reichert sich Kohlendioxid als Produkt der Verbrennung organischer Brennstoffe in der Atmosphäre an. Die zweite Hypothese sieht den Hauptgrund für den Anstieg des CO 2 -Gehalts in der Funktionsstörung mikrobieller Gemeinschaften in den Böden Sibiriens und eines Teils Nordamerikas. Unabhängig von der Wahl der Hypothese erfolgt die Anreicherung von Kohlendioxid in immer größerem Ausmaß.

Treibhausgase wie Methan, Stickoxide und Wasserdampf haben einen großen Einfluss auf das Klima.

Bis vor Kurzem unterschätzt Rolle von Methan(SN 4). Es ist aktiv am Treibhauseffekt beteiligt. Darüber hinaus zerfällt Methan in einer Höhe von 15 bis 20 km unter dem Einfluss von Sonnenlicht in Wasserstoff und Kohlenstoff, die in Verbindung mit Sauerstoff Kohlendioxid bilden. Dadurch wird der Treibhauseffekt noch verstärkt.

In der Natur entsteht CH 4 beim Zerfall organischer Stoffe; es wird auch Sumpfgas genannt. Methan kommt auch in ausgedehnten Mangroven tropischer Gebiete vor. Aufgrund der Zerstörung von Biota kommt es weltweit zu einem Anstieg der CH 4 -Konzentration. Darüber hinaus gelangt es durch tektonische Verwerfungen an Land und am Meeresboden in die Atmosphäre.

Anthropogene Methanemissionen stehen im Zusammenhang mit der Erkundung und Gewinnung von Bodenschätzen, mit der Verbrennung mineralischer Brennstoffe in Wärmekraftwerken und organischen Brennstoffen in Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen sowie mit der Freisetzung in Tierhaltungsbetrieben. Der Einsatz von Stickstoffdüngern, der Reisanbau, die Deponierung von Siedlungsabfällen, Leckagen und die unvollständige Verbrennung von Erdgas führen ebenfalls zu erhöhten Emissionen von Methan und Stickoxiden, die starke Treibhausgase sind. Der Gehalt an CH 4 in der Atmosphäre steigt laut Instrumentendaten um 1 % pro Jahr. In den letzten 100 Jahren betrug das Wachstum 145 %.

Stickoxide reichern sich pro Jahr innerhalb von 0,2 % in der Atmosphäre an, und die Gesamtakkumulation während der Zeit der intensiven industriellen Entwicklung betrug etwa 15 %. Der Anstieg des Stickoxidgehalts wird durch landwirtschaftliche Aktivitäten und massive Waldzerstörung verursacht.

Die schnelle Erwärmung des Klimas auf der Erde führt zu einer Beschleunigung des Wasserkreislaufs in der Natur, einer erhöhten Verdunstung von Wasseroberflächen, was zur Anreicherung beiträgt Wasserdampf in der Atmosphäre und verstärkt den Treibhauseffekt. Laut einigen Wissenschaftlern werden etwa 60 % des Treibhauseffekts durch Wasserdampf verursacht. Je mehr davon in der Troposphäre vorhanden sind, desto stärker ist der Treibhauseffekt und ihre Konzentration wiederum hängt von den Oberflächentemperaturen und der Fläche der Wasseroberfläche ab.

Der sowjetische Klimatologe und Meteorologe Michail Iwanowitsch Budyko war bereits 1962 der erste, der die Vorstellung veröffentlichte, dass die Verbrennung einer großen Menge verschiedener Brennstoffe durch die Menschheit, die insbesondere in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zunahm, unweigerlich zu einem Anstieg führen wird im Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre. Und es ist bekannt, dass es die Freisetzung von Sonnen- und Tiefenwärme von der Erdoberfläche in den Weltraum verzögert, was zu dem Effekt führt, den wir in Glasgewächshäusern beobachten. Als Folge dieses Treibhauseffekts sollte die Durchschnittstemperatur der Oberflächenschicht der Atmosphäre allmählich ansteigen. Die Schlussfolgerungen von M. I. Budyko interessierten amerikanische Meteorologen. Sie überprüften seine Berechnungen, machten selbst zahlreiche Beobachtungen und kamen Ende der sechziger Jahre zu der festen Überzeugung, dass der Treibhauseffekt in der Erdatmosphäre existiert und zunimmt.

Die wichtigsten Treibhausgase sind in der Reihenfolge ihrer geschätzten Auswirkungen auf den Wärmehaushalt der Erde Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Ozon sowie Lachgas.

Reis. 3. Struktur der Treibhausgasemissionen nach Ländern

Wasserdampf ist das wichtigste natürliche Treibhausgas und trägt mit einer starken positiven Rückkopplung erheblich zum Treibhauseffekt bei. Eine Erhöhung der Lufttemperatur führt zu einem Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts der Atmosphäre bei gleichzeitiger Beibehaltung der relativen Luftfeuchtigkeit, was zu einer Verstärkung des Treibhauseffekts führt und dadurch zu einem weiteren Anstieg der Lufttemperatur beiträgt. Der Einfluss von Wasserdampf kann sich auch durch verstärkte Trübung und veränderte Niederschläge äußern. Die menschliche Wirtschaftstätigkeit trägt weniger als 1 % zu den Wasserdampfemissionen bei.

Kohlendioxid (CO2) . Neben Wasserdampf spielt Kohlendioxid die wichtigste Rolle bei der Entstehung des Treibhauseffekts. Der planetare Kohlenstoffkreislauf ist ein komplexes System; seine Funktionsweise zu unterschiedlichen charakteristischen Zeiten wird durch verschiedene Prozesse bestimmt, die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des CO2-Kreislaufs entsprechen. Während der Entgasung des oberen Erdmantels und der Erdkruste gelangte und gelangt Kohlendioxid ebenso wie Stickstoff und Wasserdampf aus den tiefen Schichten des Planeten in die Atmosphäre. Diese Bestandteile der atmosphärischen Luft gehören zu den Gasen, die bei Vulkanausbrüchen, aus tiefen Rissen in der Erdkruste und aus heißen Quellen in die Atmosphäre freigesetzt werden.

Reis. 4. Struktur der Kohlendioxidemissionen nach Regionen des Planeten in den 1990er Jahren

Methan (CH4). Methan ist Treibhausgas. Wenn der Grad der Auswirkung von Kohlendioxid auf das Klima herkömmlicherweise als eins angenommen wird, beträgt die Treibhausaktivität von Methan 23 Einheiten. Der Methangehalt in der Atmosphäre ist in den letzten zwei Jahrhunderten sehr schnell angestiegen. Nun wird der durchschnittliche Gehalt an Methan CH 4 in der modernen Atmosphäre auf 1,8 ppm geschätzt ( Teile pro Million, Teile pro Million). Sein Beitrag zur Ableitung und Speicherung der von der sonnenerwärmten Erde abgegebenen Wärme ist deutlich höher als der von CO 2. Darüber hinaus absorbiert Methan die Strahlung der Erde in jenen „Fenstern“ des Spektrums, die für andere Treibhausgase transparent sind. Ohne Treibhausgase – CO 2, Wasserdampf, Methan und einige andere Verunreinigungen – läge die durchschnittliche Temperatur auf der Erdoberfläche nur bei –23 °C, heute liegt sie bei etwa +15 °C. Methan sickert am Meeresboden durch Risse in der Erdkruste aus und wird beim Bergbau und bei Waldbränden in erheblichen Mengen freigesetzt. Kürzlich wurde eine neue, völlig unerwartete Methanquelle entdeckt – höhere Pflanzen, deren Entstehungsmechanismen und die Bedeutung dieses Prozesses für die Pflanzen selbst jedoch noch nicht geklärt sind.

Stickoxid (N2O) ist das drittwichtigste Treibhausgas im Rahmen des Kyoto-Protokolls. Es wird bei der Herstellung und Verwendung von Mineraldüngern, in der chemischen Industrie, in der Landwirtschaft usw. freigesetzt. Es ist für etwa 6 % der globalen Erwärmung verantwortlich.

Troposphärisches Ozon, d Als Treibhausgas hat troposphärisches Ozon (trop. O 3) sowohl eine direkte Wirkung auf das Klima durch die Absorption langwelliger Strahlung der Erde und kurzwelliger Strahlung der Sonne als auch durch chemische Reaktionen, die die Konzentration anderer Gase verändern Treibhausgase, zum Beispiel Methan (trop. O 3 ist für die Bildung eines wichtigen Oxidationsmittels von Treibhausgasen – Radikal – OH) notwendig. Zunehmende Konzentration an Wanderwegen. Seit der Mitte des 18. Jahrhunderts ist O 3 nach CO 2 und CH 4 die drittgrößte positive Strahlungseinwirkung auf die Erdatmosphäre. Im Allgemeinen der Inhalt der Trails. O 3 in der Troposphäre wird durch die Prozesse seiner Bildung und Zerstörung bei chemischen Reaktionen mit Ozonvorläufern bestimmt, die sowohl natürlichen als auch anthropogenen Ursprungs sind, sowie durch die Prozesse des Ozontransfers aus der Stratosphäre (wo sein Gehalt viel höher ist) und die Absorption von Ozon durch die Erdoberfläche. Lebensdauer des Trails. O 3 – bis zu mehreren Monaten, was deutlich weniger ist als bei anderen Treibhausgasen (CO 2, CH 4, N 2 O). Konzentration der Wanderwege. O3 variiert erheblich über Zeit, Raum und Höhe und seine Überwachung ist viel schwieriger als die Überwachung gut gemischter Treibhausgase in der Atmosphäre.

Wissenschaftler sind zu dem eindeutigen Schluss gekommen, dass durch menschliche Aktivitäten verursachte atmosphärische Emissionen zu einem erheblichen Anstieg der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre führen. Basierend auf Berechnungen mithilfe von Computermodellen konnte gezeigt werden, dass bei einem anhaltenden Anstieg der Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre in nur 30 Jahren die Temperatur weltweit im Durchschnitt um etwa 1 °C ansteigen wird. Basierend auf Paläoklimadaten handelt es sich hierbei um einen ungewöhnlich großen Temperaturanstieg. Dabei ist zu beachten, dass Expertenschätzungen offenbar etwas unterschätzt werden. Die Erwärmung dürfte aufgrund einer Reihe natürlicher Prozesse zunehmen. Eine stärkere Erwärmung als vorhergesagt könnte darauf zurückzuführen sein, dass ein sich erwärmender Ozean nicht in der Lage ist, die geschätzte Menge Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen.

Die Ergebnisse der numerischen Modellierung zeigen auch, dass die durchschnittliche globale Temperatur im nächsten Jahrhundert um 0,3°C pro 10 Jahre ansteigen wird. Infolgedessen kann es bis 2050 (im Vergleich zur vorindustriellen Zeit) um 2°C und bis 2100 um 4°C ansteigen. Die globale Erwärmung sollte mit einem Anstieg der Niederschläge (um mehrere Prozent bis 2030) sowie einem Anstieg des Meeresspiegels (bis 2030 um 20 cm und bis zum Ende des Jahrhunderts um 65 cm) einhergehen.

Treibhausgase

Treibhausgase sind Gase, von denen angenommen wird, dass sie den globalen Treibhauseffekt verursachen.

Die wichtigsten Treibhausgase sind in der Reihenfolge ihrer geschätzten Auswirkungen auf den Wärmehaushalt der Erde Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Ozon, Halogenkohlenwasserstoffe und Lachgas.

Wasserdampf

Wasserdampf ist das wichtigste natürliche Treibhausgas und für mehr als 60 % der Wirkung verantwortlich. Der direkte anthropogene Einfluss auf diese Quelle ist unbedeutend. Gleichzeitig erhöht ein durch andere Faktoren verursachter Anstieg der Erdtemperatur die Verdunstung und die Gesamtkonzentration von Wasserdampf in der Atmosphäre bei nahezu konstanter relativer Luftfeuchtigkeit, was wiederum den Treibhauseffekt verstärkt. Daher kommt es zu einigen positiven Rückmeldungen.

Methan

Ein gigantischer Ausbruch von Methan, das sich vor 55 Millionen Jahren unter dem Meeresboden ansammelte, erwärmte die Erde um 7 Grad Celsius.

Das Gleiche kann jetzt passieren – diese Annahme wurde von Forschern der NASA bestätigt. Mithilfe von Computersimulationen antiker Klimazonen versuchten sie, die Rolle von Methan beim Klimawandel besser zu verstehen. Derzeit konzentrieren sich die meisten Forschungsarbeiten zum Treibhauseffekt auf die Rolle von Kohlendioxid bei diesem Effekt, obwohl die Fähigkeit von Methan, Wärme in der Atmosphäre zu speichern, die Fähigkeit von Kohlendioxid um das Zwanzigfache übersteigt.

Verschiedene gasbetriebene Haushaltsgeräte tragen zum Anstieg des Methangehalts in der Atmosphäre bei.

In den letzten 200 Jahren hat sich der Methangehalt in der Atmosphäre durch die Zersetzung organischer Stoffe in Sümpfen und feuchten Tieflandgebieten sowie durch Lecks aus von Menschenhand geschaffenen Objekten wie Gaspipelines und Kohlebergwerken sowie durch verstärkte Bewässerung und Abgase mehr als verdoppelt Vieh. Aber es gibt noch eine andere Methanquelle – zerfallende organische Stoffe in Meeressedimenten, die gefroren unter dem Meeresboden konserviert sind.

Normalerweise halten niedrige Temperaturen und hoher Druck das Methan unter dem Ozean in einem stabilen Zustand, aber das war nicht immer der Fall. In Zeiten der globalen Erwärmung, wie dem späten paläozänen thermischen Maximum, das vor 55 Millionen Jahren auftrat und 100.000 Jahre andauerte, führte die Bewegung der Lithosphärenplatten, insbesondere auf dem indischen Subkontinent, zu einem Druckabfall auf dem Meeresboden und könnte dazu führen verursachen eine große Freisetzung von Methan. Mit der Erwärmung der Atmosphäre und des Ozeans könnten die Methanemissionen zunehmen. Einige Wissenschaftler glauben, dass die aktuelle globale Erwärmung zu demselben Szenario führen könnte – wenn sich der Ozean deutlich erwärmt.

Wenn Methan in die Atmosphäre gelangt, reagiert es mit Sauerstoff- und Wasserstoffmolekülen zu Kohlendioxid und Wasserdampf, die jeweils den Treibhauseffekt verursachen können. Bisherigen Prognosen zufolge wird sich das gesamte emittierte Methan in etwa 10 Jahren in Kohlendioxid und Wasser verwandeln. Wenn dies zutrifft, werden steigende Kohlendioxidkonzentrationen die Hauptursache für die Erwärmung des Planeten sein. Versuche, die Argumentation mit Verweisen auf die Vergangenheit zu bestätigen, blieben jedoch erfolglos – es wurden keine Spuren eines Anstiegs der Kohlendioxidkonzentration vor 55 Millionen Jahren gefunden.

Die in der neuen Studie verwendeten Modelle zeigten, dass bei einem starken Anstieg des Methangehalts in der Atmosphäre der Gehalt an Sauerstoff und Wasserstoff, die mit dem darin enthaltenen Methan reagieren, abnimmt (bis die Reaktion stoppt) und das verbleibende Methan Hunderte von Sekunden in der Luft verbleibt Jahren und wird selbst zu einer Ursache der globalen Erwärmung. Und diese Hunderte von Jahren reichen aus, um die Atmosphäre zu erwärmen, das Eis in den Ozeanen zu schmelzen und das gesamte Klimasystem zu verändern.

Die wichtigsten anthropogenen Methanquellen sind die Verdauungsfermentation bei Nutztieren, der Reisanbau und die Verbrennung von Biomasse (einschließlich Abholzung). Jüngste Studien haben gezeigt, dass es im ersten Jahrtausend n. Chr. zu einem raschen Anstieg der atmosphärischen Methankonzentrationen kam (vermutlich als Folge der Ausweitung der Land- und Viehwirtschaft sowie der Waldverbrennung). Zwischen 1000 und 1700 sanken die Methankonzentrationen um 40 %, stiegen aber in den letzten Jahrhunderten wieder an (vermutlich infolge der Ausweitung von Acker- und Weideflächen und Waldbränden, der Nutzung von Holz zum Heizen, einer erhöhten Viehbestände, Abwasser). und Reisanbau). Einen Beitrag zur Methanversorgung leisten Leckagen bei der Erschließung von Kohle- und Erdgasvorkommen sowie die Emission von Methan als Teil des an Mülldeponien erzeugten Biogases

Kohlendioxid

Kohlendioxidquellen in der Erdatmosphäre sind vulkanische Emissionen, lebenswichtige Aktivitäten von Organismen und menschliche Aktivitäten. Zu den anthropogenen Quellen zählen die Verbrennung fossiler Brennstoffe, die Verbrennung von Biomasse (einschließlich Abholzung von Wäldern) und einige industrielle Prozesse (z. B. die Zementherstellung). Die Hauptverbraucher von Kohlendioxid sind Pflanzen. Normalerweise nimmt die Biozönose ungefähr die gleiche Menge Kohlendioxid auf, wie sie produziert (auch durch Biomassezerfall).

Der Einfluss von Kohlendioxid auf die Intensität des Treibhauseffekts.

Über den Kohlenstoffkreislauf und die Rolle der Weltmeere als riesiges Kohlendioxidreservoir muss noch viel gelernt werden. Wie oben erwähnt, fügt die Menschheit jedes Jahr 7 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in Form von CO 2 zu den bestehenden 750 Milliarden Tonnen hinzu. Aber nur etwa die Hälfte unserer Emissionen – 3 Milliarden Tonnen – verbleibt in der Luft. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, dass das meiste CO 2 von Land- und Meerespflanzen verbraucht, in Meeressedimenten vergraben, vom Meerwasser absorbiert oder auf andere Weise absorbiert wird. Von diesem großen Teil des CO 2 (ca. 4 Milliarden Tonnen) nimmt der Ozean jedes Jahr etwa zwei Milliarden Tonnen atmosphärisches Kohlendioxid auf.

All dies erhöht die Zahl der unbeantworteten Fragen: Wie genau interagiert Meerwasser mit der atmosphärischen Luft und absorbiert CO 2? Wie viel mehr Kohlenstoff können die Meere aufnehmen und wie stark könnte die globale Erwärmung ihre Kapazität beeinträchtigen? Welche Kapazität haben die Ozeane, die durch den Klimawandel eingefangene Wärme aufzunehmen und zu speichern?

Die Rolle von Wolken und Schwebeteilchen in Luftströmungen, sogenannten Aerosolen, lässt sich bei der Erstellung eines Klimamodells nicht einfach berücksichtigen. Wolken beschatten die Erdoberfläche und führen zu einer Abkühlung. Je nach Höhe, Dichte und anderen Bedingungen können sie aber auch die von der Erdoberfläche reflektierte Wärme einfangen und so den Treibhauseffekt verstärken. Interessant ist auch die Wirkung von Aerosolen. Einige von ihnen modifizieren Wasserdampf und kondensieren ihn zu kleinen Tröpfchen, die Wolken bilden. Diese Wolken sind sehr dicht und verdecken wochenlang die Erdoberfläche. Das heißt, sie blockieren das Sonnenlicht, bis es mit dem Niederschlag fällt.

Die Gesamtwirkung kann enorm sein: Der Ausbruch des Mount Pinatuba auf den Philippinen im Jahr 1991 setzte eine kolossale Menge Sulfate in die Stratosphäre frei und verursachte einen weltweiten Temperaturabfall, der zwei Jahre anhielt.

Somit kann unsere eigene Umweltverschmutzung, die hauptsächlich durch die Verbrennung schwefelhaltiger Kohle und Öle verursacht wird, die Auswirkungen der globalen Erwärmung vorübergehend ausgleichen. Experten schätzen, dass Aerosole die Erwärmung im 20. Jahrhundert um 20 % reduziert haben. Im Allgemeinen steigen die Temperaturen seit den 1940er Jahren, sind aber seit 1970 gesunken. Der Aerosoleffekt könnte helfen, die anomale Abkühlung in der Mitte des letzten Jahrhunderts zu erklären.

Im Jahr 2006 beliefen sich die Kohlendioxidemissionen in die Atmosphäre auf 24 Milliarden Tonnen. Eine sehr aktive Gruppe von Forschern argumentiert gegen die Vorstellung, dass menschliche Aktivitäten eine der Ursachen der globalen Erwärmung sind. Ihrer Meinung nach sind es vor allem die natürlichen Prozesse des Klimawandels und der erhöhten Sonnenaktivität. Laut Klaus Hasselmann, Leiter des Deutschen Klimatologischen Zentrums in Hamburg, sind jedoch nur 5 % auf natürliche Ursachen zurückzuführen und die restlichen 95 % sind vom Menschen verursachte Faktoren.

Einige Wissenschaftler verbinden den CO 2 -Anstieg auch nicht mit einem Temperaturanstieg. Skeptiker meinen, wenn die steigenden Temperaturen auf steigende CO2-Emissionen zurückzuführen seien, dann müssten die Temperaturen während des Wirtschaftsbooms der Nachkriegszeit gestiegen sein, als fossile Brennstoffe in großen Mengen verbrannt wurden. Jerry Mallman, Direktor des Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, berechnete jedoch, dass der zunehmende Einsatz von Kohle und Ölen den Schwefelgehalt in der Atmosphäre rasch erhöhte, was zu einer Abkühlung führte. Nach 1970 unterdrückte der thermische Effekt der langen Lebenszyklen von CO 2 und Methan den raschen Zerfall von Aerosolen, was zu einem Temperaturanstieg führte. Daraus können wir schließen, dass der Einfluss von Kohlendioxid auf die Intensität des Treibhauseffekts enorm und unbestreitbar ist.

Allerdings ist der zunehmende Treibhauseffekt möglicherweise nicht katastrophal. Tatsächlich können hohe Temperaturen willkommen sein, wo sie eher selten sind. Seit 1900 wurde die stärkste Erwärmung zwischen dem 40. und 70. nördlichen Breitengrad beobachtet, einschließlich Russland, Europa und dem nördlichen Teil der Vereinigten Staaten, wo der industrielle Ausstoß von Treibhausgasen am frühesten begann. Der größte Teil der Erwärmung findet nachts statt, hauptsächlich aufgrund der zunehmenden Wolkendecke, die die austretende Wärme einfängt. Dadurch wurde die Aussaatsaison um eine Woche verlängert.

Darüber hinaus könnte der Treibhauseffekt für einige Landwirte eine gute Nachricht sein. Hohe CO 2 -Konzentrationen können sich positiv auf Pflanzen auswirken, da sie bei der Photosynthese Kohlendioxid nutzen und es in lebendes Gewebe umwandeln. Daher bedeuten mehr Pflanzen eine stärkere Aufnahme von CO 2 aus der Atmosphäre und verlangsamen so die globale Erwärmung.

Dieses Phänomen wurde von amerikanischen Spezialisten untersucht. Sie beschlossen, ein Modell der Welt mit der doppelten Menge CO 2 in der Luft zu erstellen. Dazu nutzten sie einen vierzehn Jahre alten Kiefernwald in Nordkalifornien. Gas wurde durch zwischen den Bäumen verlegte Rohre gepumpt. Die Photosynthese stieg um 50–60 %. Doch der Effekt verkehrte sich bald ins Gegenteil. Die erstickenden Bäume konnten solche Kohlendioxidmengen nicht verkraften. Der Vorteil im Prozess der Photosynthese ging verloren. Dies ist ein weiteres Beispiel dafür, wie menschliche Manipulation zu unerwarteten Ergebnissen führt.

Doch diese kleinen positiven Aspekte des Treibhauseffekts sind nicht mit den negativen zu vergleichen. Nehmen wir zum Beispiel das Experiment mit einem Kiefernwald, bei dem sich das CO 2 -Volumen verdoppelte und sich die CO 2 -Konzentration bis zum Ende dieses Jahrhunderts voraussichtlich vervierfachen wird. Man kann sich vorstellen, wie katastrophal die Folgen für Pflanzen sein könnten. Und dies wiederum erhöht die CO2-Menge, denn je weniger Pflanzen, desto höher die CO2-Konzentration.

Folgen des Treibhauseffekts

Treibhausgase Klima

Mit steigenden Temperaturen wird die Verdunstung von Wasser aus Ozeanen, Seen, Flüssen usw. zunehmen. Da wärmere Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann, entsteht ein starker Rückkopplungseffekt: Je wärmer es wird, desto höher ist der Wasserdampfgehalt in der Luft, was wiederum den Treibhauseffekt verstärkt.

Menschliche Aktivitäten haben kaum Einfluss auf die Menge an Wasserdampf in der Atmosphäre. Wir stoßen aber noch andere Treibhausgase aus, was den Treibhauseffekt immer intensiver macht. Wissenschaftler glauben, dass die steigenden CO2-Emissionen, hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, mindestens etwa 60 % der Erwärmung der Erde seit 1850 erklären. Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre steigt um etwa 0,3 % pro Jahr und ist heute etwa 30 % höher als vor der industriellen Revolution. Wenn wir dies in absoluten Zahlen ausdrücken, dann fügt die Menschheit jedes Jahr etwa 7 Milliarden Tonnen hinzu. Obwohl dies im Verhältnis zur Gesamtmenge an Kohlendioxid in der Atmosphäre nur ein kleiner Teil ist – 750 Milliarden Tonnen, und im Vergleich zur Menge an CO 2 im Weltmeer sogar noch kleiner – etwa 35 Billionen Tonnen, bleibt es sehr bedeutsam. Grund: Natürliche Prozesse sind im Gleichgewicht, eine solche Menge CO 2 gelangt in die Atmosphäre, die von dort entfernt wird. Und durch menschliche Aktivitäten wird nur CO 2 hinzugefügt.