Änderung der Zusammensetzung der Atmosphäre

Aufschlüsselung des natürlichen Treibhauseffektes hinsichtlich der wichtigsten klimawirksamen Spurengase
Aufschlüsselung des natürlichen Treibhauseffektes hinsichtlich der wichtigsten klimawirksamen Spurengase
Bildquelle: Datengrundlage: Lauer 1995, S. 222.
Entwicklung von CO2-Gehalt und Temperatur der bodennahen Luftschicht
Entwicklung von CO2-Gehalt und Temperatur der bodennahen Luftschicht
Bildquelle: Datengrundlage: Petit et al. 2001: Vostock Ice Core Data for 420,000 Years, IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series #2001-076NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre aus ihren einzelnen Bestandteilen ist für den gesamten Strahlungshaushalt von grundlegender Bedeutung. Dabei sind hier jene atmosphärischen Bestandteile entscheidend, deren prozentualer Anteil sich im Laufe der Erdgeschichte ändern kann, was veränderte Temperaturbedingungen auf der Erdoberfläche hervorruft.
Zum Beispiel Wasserdampf: ein verminderter Wasserdampf-Gehalt bewirkt eine Erniedrigung der Gesamttemperatur auf der Erde. Dasselbe gilt - in unterschiedlichem quantitativem Ausmaß - für die weiteren sogenannten Treibhausgase (vergleiche Tabelle).

Dahinter steht das Grundprinzip des irdischen Strahlungshaushaltes. Dieses besteht darin, dass zwar die kurzwellige Sonnenstrahlung die Atmosphäre fast ungehindert bis zur Erdoberfläche transmittieren kann, die von der Erdoberfläche ausgehende langwellige terrestrische trahlung aber bevorzugt von den Wasserdampf- und Kohlendioxidmolekülen weitgehend absorbiert und in Wärme umgewandelt wird.

Dieses Prinzip führt zu einer Temperaturzunahme der Atmosphäre und damit auch der Erdoberfläche. Die globale Erdwärmung beträgt etwa 33°C, so dass die bodennahen Mitteltemperatur auf 15°C steigt. Auf Grund dieser Gegenstrahlung lässt sich für die Vergangenheit eine gleichgerichtete Schwankung von Spurengasen und Temperaturen verzeichnen (vergleiche Abbildung). In Anlehnung an das Garten-Treibhaus bezeichnet man diesen Wärmestau in der unteren Atmosphäre als Treibhaus- oder Glashauseffekt.

Theoretisch wird der Wärmegewinn umso größer, je höher der Anteil klimawirksamer Gase an der Zusammensetzung der Atmosphäre beteiligt ist. Dies trifft so lange ein, bis alle langwellige absorbierbare Strahlung tatsächlich absorbiert wird, also eine Sättigung eintritt. Eine über diesen Sättigungszustand hinausgehende Zufuhr klimawirksamer Gase kann dann zu keinem weiteren Wärmegewinn mehr führen. Dieser Zustand ist allerdings in der Atmosphäre für viele Spurengase noch nicht erreicht.
Zu diesem natürlichen Treibhauseffekt kommt heute der anthropogen verursachte ?Zusatz?-Treibhauseffekt hinzu. Der Mensch mit seinen verschiedenartigen Aktivitäten verändert eben die atmosphärische Zusammensetzung durch Eintrag von zusätzlichen klimawirksamen Spurengasen. Dabei kann H20 als das wichtigste Spurengas, das für den natürlichen Treibhauseffekt verantwortlich ist, betrachtet werden; der Mensch hingegen nimmt direkt auf H2O kaum Einfluss. Vielmehr ist CO2 das wichtigste Spurengas, aus dem der ?anthropogenen Zusatz-Treibhauseffekt resultiert (vergleiche anthropogener Einfluss).