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3: Der Treibhauseffekt - Geowissenschaften

3: Der Treibhauseffekt - Geowissenschaften


3: Der Treibhauseffekt - Geowissenschaften

Der Treibhauseffekt und unser Planet

Der Treibhauseffekt tritt auf, wenn sich bestimmte Gase, die als Treibhausgase bekannt sind, in der Erdatmosphäre ansammeln. Zu den Treibhausgasen gehören Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (N2O), Ozon (O3) und fluorierte Gase.

Biologie, Ökologie, Geowissenschaften, Geographie, Humangeographie

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Der Treibhauseffekt tritt auf, wenn sich bestimmte Gase, die als Treibhausgase bekannt sind, in der Erdatmosphäre ansammeln. Zu den Treibhausgasen zählen Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (N2O), Ozon (O3) und fluorierte Gase.

Treibhausgase lassen das Sonnenlicht auf die Erdoberfläche scheinen, und dann fangen Gase wie Ozon die Wärme ein, die von der Oberfläche in der Erdatmosphäre zurückreflektiert wird. Die Gase wirken wie die Glaswände eines Gewächshauses – so der Name Treibhausgas.

Wissenschaftlern zufolge würde die Durchschnittstemperatur der Erde ohne den Treibhauseffekt von 14˚C (57˚F) auf bis zu &ndash18˚C (&ndash0,4˚F) sinken.

Einige Treibhausgase stammen aus natürlichen Quellen, beispielsweise durch Verdunstung wird der Atmosphäre Wasserdampf hinzugefügt. Tiere und Pflanzen setzen beim Atmen oder Atmen Kohlendioxid frei. Methan wird auf natürliche Weise bei der Zersetzung freigesetzt. Es gibt Hinweise darauf, dass Methan in sauerstoffarmen Umgebungen wie Sümpfen oder Deponien freigesetzt wird. Vulkane – sowohl an Land als auch unter dem Ozean – setzen Treibhausgase frei, sodass Perioden mit hoher vulkanischer Aktivität tendenziell wärmer sind.

Seit der industriellen Revolution Ende des 18. und Anfang des 19. Jahrhunderts haben die Menschen größere Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre freigesetzt. Dieser Betrag ist im letzten Jahrhundert in die Höhe geschnellt. Die Treibhausgasemissionen sind zwischen 1970 und 2004 um 70 Prozent gestiegen. CO .-Emissionen2, stieg in dieser Zeit um rund 80 Prozent.

Die Menge an CO2 in der Atmosphäre übersteigt bei weitem den natürlich vorkommenden Bereich, der in den letzten 650.000 Jahren beobachtet wurde.

Das meiste CO2 die Menschen in die Atmosphäre bringen, stammt aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Autos, Lastwagen, Züge und Flugzeuge verbrennen alle fossilen Brennstoffe. Viele Kraftwerke tun das auch. Eine andere Art, wie Menschen CO . freisetzen2 in die Atmosphäre erfolgt durch Abholzung von Wäldern, denn Bäume enthalten große Mengen an Kohlenstoff.


Menschen fügen der Atmosphäre Methan durch Viehzucht, Deponien und die Produktion fossiler Brennstoffe wie Kohlebergbau und Erdgasverarbeitung hinzu. Lachgas stammt aus der Landwirtschaft und der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Fluorierte Gase umfassen Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HCFCs) und teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW). Sie entstehen bei der Herstellung von Kühl- und Kühlprodukten und durch Aerosole.


All diese menschlichen Aktivitäten fügen der Atmosphäre Treibhausgase hinzu. Wenn der Pegel dieser Gase ansteigt, steigt auch die Temperatur der Erde. Der Anstieg der Durchschnittstemperatur der Erde, der durch menschliche Aktivitäten verursacht wird, wird als globale Erwärmung bezeichnet.


Treibhauseffekt und Klimawandel

Schon ein leichter Anstieg der globalen Durchschnittstemperaturen kann enorme Auswirkungen haben.

Der vielleicht größte und offensichtlichste Effekt ist, dass Gletscher und Eiskappen schneller als üblich schmelzen. Das Schmelzwasser fließt in die Ozeane, wodurch der Meeresspiegel ansteigt.

Gletscher und Eiskappen bedecken etwa 10 Prozent der weltweiten Landmassen. Sie enthalten zwischen 70 und 75 Prozent des weltweiten Süßwassers. Wenn all dieses Eis schmelzen würde, würde der Meeresspiegel um etwa 70 Meter (230 Fuß) ansteigen.

Nach Angaben des Weltklimarates stieg der Meeresspiegel von 1961 bis 1993 um 1,8 Millimeter pro Jahr und seit 1993 um 3,1 Millimeter pro Jahr.

Der steigende Meeresspiegel verursacht Überschwemmungen in Küstenstädten, die Millionen von Menschen in tief liegenden Gebieten wie Bangladesch, dem US-Bundesstaat Florida und den Niederlanden vertreiben könnten.

Millionen weitere Menschen in Ländern wie Bolivien, Peru und Indien sind auf Gletscherschmelzwasser für Trinkwasser, Bewässerung und Wasserkraft angewiesen. Der schnelle Verlust dieser Gletscher würde diese Länder verwüsten.

Treibhausgasemissionen wirken sich nicht nur auf die Temperatur aus. Ein weiterer Effekt sind Veränderungen des Niederschlags wie Regen und Schnee.

Im Laufe des 20. Jahrhunderts nahmen die Niederschläge in den östlichen Teilen Nord- und Südamerikas, in Nordeuropa sowie in Nord- und Zentralasien zu. In Teilen Afrikas, des Mittelmeerraums und Südasiens ist sie jedoch zurückgegangen.

Mit dem Klima ändern sich auch die Lebensräume für Lebewesen. Tiere, die an ein bestimmtes Klima angepasst sind, können bedroht werden. Viele menschliche Gesellschaften sind auf vorhersehbare Regenmuster angewiesen, um bestimmte Pflanzen für Nahrung, Kleidung und Handel anzubauen. Wenn sich das Klima in einem Gebiet ändert, können die dort lebenden Menschen möglicherweise nicht mehr die Pflanzen anbauen, auf die sie zum Überleben angewiesen sind. Einige Wissenschaftler befürchten auch, dass Tropenkrankheiten ihr Verbreitungsgebiet in die jetzt gemäßigteren Regionen ausdehnen werden, wenn die Temperaturen in diesen Gebieten steigen.

Die meisten Klimawissenschaftler sind sich einig, dass wir die Menge der in die Atmosphäre freigesetzten Treibhausgase reduzieren müssen. Möglichkeiten, dies zu tun, umfassen:

  • weniger fahren, öffentliche Verkehrsmittel nutzen, Fahrgemeinschaften bilden, zu Fuß gehen oder Fahrrad fahren.
  • Weniger fliegen&mdasHaarflugzeuge verursachen riesige Mengen an Treibhausgasemissionen.
  • reduzieren, wiederverwenden und recyceln.
  • Einen Baum pflanzen&mdashtrees absorbieren Kohlendioxid und halten es von der Atmosphäre fern.
  • weniger Strom verbrauchen.
  • weniger Fleisch zu essen & Kühe sind einer der größten Methanproduzenten.
  • Unterstützung alternativer Energiequellen, die fossile Brennstoffe nicht verbrennen.

Foto von James P. Blair

Künstliches Gas

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind die einzigen Treibhausgase, die nicht von der Natur erzeugt werden. Sie werden durch Kühlung und Aerosoldosen hergestellt.

FCKW, die hauptsächlich als Kältemittel verwendet werden, sind Chemikalien, die Ende des 19. Jahrhunderts entwickelt wurden und Mitte des 20. Jahrhunderts weit verbreitet waren.

Andere Treibhausgase, wie Kohlendioxid, werden durch menschliche Aktivitäten in einem unnatürlichen und nicht nachhaltigen Ausmaß emittiert, aber die Moleküle kommen natürlicherweise in der Erdatmosphäre vor.

Behälter mit flüssigem Material unter hohem Druck. Durch eine kleine Öffnung wird die Flüssigkeit zu einem Spray oder Schaum.

die Kunst und Wissenschaft, Land für den Anbau von Feldfrüchten (Landwirtschaft) oder die Viehzucht (Ranching) zu kultivieren.

Gasschichten, die einen Planeten oder einen anderen Himmelskörper umgeben.

chemisches Element mit dem Symbol C, das die Grundlage allen bekannten Lebens bildet.

Treibhausgas, das von Tieren während der Atmung produziert und von Pflanzen während der Photosynthese verwendet wird. Kohlendioxid ist auch das Nebenprodukt der Verbrennung fossiler Brennstoffe.

chemische Verbindung, die hauptsächlich in Kältemitteln und Flammschutzmitteln verwendet wird. Einige FCKWs wirken zerstörerisch auf die Ozonschicht.

alle Wetterbedingungen für einen bestimmten Ort über einen bestimmten Zeitraum.

dunkler, fester fossiler Brennstoff, der aus der Erde abgebaut wird.

Landrand entlang des Meeres oder eines anderen großen Gewässers.

Reihe physikalischer Phänomene, die mit dem Vorhandensein und dem Fluss elektrischer Ladung verbunden sind.

Bedingungen, die einen Organismus oder eine Gemeinschaft umgeben und beeinflussen.

Prozess, bei dem flüssiges Wasser zu Wasserdampf wird.

Überlauf eines Gewässers an Land.

um das Element Fluor (F) hinzuzufügen oder mit ihm zu kombinieren.

Ökosystem mit Bäumen und Unterholz gefüllt.

Kohle, Öl oder Erdgas. Fossile Brennstoffe entstanden aus den Überresten alter Pflanzen und Tiere.

Aggregatzustand ohne feste Form, der jeden Behälter gleichmäßig ausfüllt. Gasmoleküle befinden sich in ständiger, zufälliger Bewegung.

Eismasse, die sich langsam über Land bewegt.

Anstieg der durchschnittlichen Temperatur der Luft und der Ozeane der Erde.

Gebäude, oft aus Glas oder einem anderen klaren Material, das Pflanzen beim Wachsen hilft.

Phänomen, bei dem Gase das Sonnenlicht in die Erdatmosphäre eindringen lassen, aber das Entweichen von Wärme erschweren.

Gas in der Atmosphäre, wie Kohlendioxid, Methan, Wasserdampf und Ozon, das die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenwärme absorbiert und die Atmosphäre erwärmt.

Umgebung, in der ein Organismus das ganze Jahr über oder für kürzere Zeiträume lebt.

Treibhausgas, das häufig als industrielles Kühlmaterial verwendet wird.

nutzbare Energie, die durch bewegtes Wasser in Strom umgewandelt wird.

Treibhausgas, das häufig als industrielles Kühlmaterial verwendet wird.

Fläche von weniger als 50.000 Quadratkilometern (19.000 Quadratmeilen), die von Eis bedeckt sind.

Wandel der wirtschaftlichen und sozialen Aktivitäten, beginnend im 18. Jahrhundert, durch die Ablösung von Handwerkzeugen durch Maschinen und Massenproduktion.

Bewässerung von Land, in der Regel für die Landwirtschaft, mit künstlichen Mitteln.

Ort, an dem Müll mit Schmutz und anderem absorbierendem Material überlagert wird, um eine Kontamination des umliegenden Landes oder des Wassers zu verhindern

Tiere, die für den menschlichen Gebrauch aufgezogen wurden.

Süßwasser, das aus schmelzendem Schnee oder Eis stammt.

chemische Verbindung, die der Grundbestandteil von Erdgas ist.

mit sehr kleinen Organismen zu tun.

Prozess der Erzgewinnung aus der Erde.

kleinste physikalische Einheit eines Stoffes, bestehend aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Atomen.

fossiler Brennstoff, der hauptsächlich aus dem Gas Methan besteht.

Treibhausgas in der Medizin und bei der Herstellung von Raketen verwendet. Auch bekannt als Lachgas oder Glücksgas.

großer Salzwasserkörper, der den größten Teil der Erde bedeckt.

Form von Sauerstoff, die ultraviolette Strahlung absorbiert.

Industrieanlage zur Erzeugung elektrischer Energie.

alle Formen, in denen Wasser aus der Atmosphäre auf die Erde fällt.

Fortbewegungsmittel, die allen Gemeindemitgliedern gegen Gebühr zur Verfügung stehen und nach einem festen Fahrplan und Fahrplan fahren: Busse, U-Bahnen, Züge und Fähren.


Bergwachstum beeinflusst Treibhauseffekt

Aktive Versickerung des Grundgesteins mit gelb-braunen Verwitterungsflüssigkeiten Lushan - Taiwan. Bildnachweis: Kristen Cook (GFZ)

Taiwan ist eine Insel der Extreme: Immer wieder treffen schwere Erdbeben und Taifune die Region und verändern die Landschaft, manchmal katastrophal. Das macht Taiwan zu einem fantastischen Labor für Geowissenschaften. Erosionsprozesse zum Beispiel laufen im Zentrum der Insel bis zu tausendmal schneller ab als im äußersten Süden. Dieser Unterschied in den Erosionsraten beeinflusst die chemische Verwitterung von Gesteinen und gibt Einblicke in den Kohlenstoffkreislauf unseres Planeten im Millionenmaßstab.

Eine Forschergruppe um Aaron Bufe und Niels Hovius vom Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) hat sich nun die unterschiedlichen Erosionsraten zunutze gemacht und untersucht, wie Hebung und Erosion von Gesteinen die Bilanz von Kohlenstoffemissionen und -aufnahme bestimmen. Das überraschende Ergebnis: Verwitterungsprozesse setzen bei hohen Erosionsraten Kohlendioxid frei, bei geringen Erosionsraten binden sie Kohlenstoff aus der Atmosphäre. Die Studie wird veröffentlicht in Natur Geowissenschaften.

Dahinter verbergen sich tektonische und chemische Prozesse. Insbesondere in schnell wachsenden Gebirgen bringen tektonische Hebung und Erosion ständig frisches Gesteinsmaterial aus dem Untergrund nach oben. Dort wird es zirkulierendem saurem Wasser ausgesetzt, das das Gestein auflöst oder verändert. Je nach Gesteinsart hat diese Verwitterung ganz unterschiedliche Auswirkungen auf das Erdklima. Kommt beispielsweise Kohlensäure aus dem Boden mit silikatischen Mineralien in Kontakt, fällt Kalkstein (Calcium-Karbonat oder CaCO3) aus, in dem der Kohlenstoff dann sehr lange gebunden ist.

Bei einer Kombination aus schwefelhaltigem Mineral wie Pyrit und Kalkstein passiert das Gegenteil. Die Schwefelsäure, die beim Kontakt von Pyrit mit Wasser und Sauerstoff entsteht, löst Karbonatmineralien auf und produziert so CO2. Es wird angenommen, dass dieser Zusammenhang zwischen Gebirgsbildung und chemischer Verwitterung das Klima unseres Planeten über Millionen von Jahren beeinflusst. Doch wie genau beeinflusst das Wachstum der Alpen oder des Himalaya das Klima? Beschleunigt die Silikatverwitterung und kühlt das Klima ab? Oder dominiert die Auflösung von Kalkstein durch Schwefelsäure, die die Konzentration von atmosphärischem CO . antreibt2 mit der damit einhergehenden globalen Erwärmung?

Diese Frage kann in Südtaiwan beantwortet werden. Taiwan befindet sich in einer Subduktionszone, in der eine Ozeanplatte unter den asiatischen Kontinent gleitet. Diese Subduktion bewirkt ein schnelles Bergwachstum. Während das Zentrum der Insel seit mehreren Millionen Jahren hoch steht, ist die Südspitze gerade aus dem Meer gestiegen. Dort haben die Berge ein niedriges Relief und erodieren relativ langsam. Weiter nördlich, wo die Berge steil und hoch sind, wird schnell frisches Gestein an die Erdoberfläche gebracht, um zu verwittern. Nützlicherweise sind die Gesteine ​​Südtaiwans typisch für viele junge Gebirgszüge auf der ganzen Welt, die hauptsächlich Silikatminerale mit etwas Karbonat und Pyrit enthalten.

Metamorphisiertes Feinsediment (Schiefer) mit Pyritkorn (gold) und Karbonatniederschlag (weiß). Quelle: Albert Galy, Université de Lorraine

In ihrer Studie untersuchten die Forscher Flüsse, die mit unterschiedlichen Erosionsraten Wasser aus diesen Bergen sammeln. Aus dem in den Flüssen gelösten Material schätzten die Forscher den Anteil an Sulfid-, Karbonat- und Silikatmineralien an der Verwitterung. Diese Ergebnisse ermöglichten es ihnen, die CO .-Menge abzuschätzen2 das sequestriert wird und die CO .-Menge2 durch die Verwitterungsreaktionen freigesetzt. Erstautor Aaron Bufe berichtet: "Wir fanden heraus, dass im südlichsten Teil Taiwans atmosphärisches CO2 Beschlagnahme dominiert. Weiter nördlich jedoch, wo die Berge schneller erodieren, dominieren Karbonat- und Sulfidverwitterungsraten und CO2 es ist veröffentlicht worden."

Erhöht also die Verwitterung von Gebirgszügen CO2 in der Atmosphäre? Aaron Bufe sagt: "Wir können relativ gute Aussagen über Taiwan machen. Es scheint, dass die chemische Verwitterung in diesem aktivsten Berggürtel ein Nettoemittent von CO . ist2 durch chemische Verwitterung in die Atmosphäre. Aber vielleicht ändert sich die Geschichte, wenn von den Bergen heruntergespülte Sedimente in weiten Schwemmlandebenen wie am Fuße des Himalaya oder der Alpen gefangen werden.

Diese Sedimente sind oft reich an Silikaten, deren Verwitterung CO . bindet2. Zudem bringt die Gebirgsbildung nicht nur Sedimentgesteine ​​mit Pyrit und Karbonat an die Erdoberfläche, sondern auch Gesteinsarten, die aus erstarrtem Magma entstanden sind und viele frische, schnell verwitternde Silikate enthalten. Forscher müssen einige Berge erklimmen, bevor wir die Nettoauswirkungen der Verwitterung auf das Erdklima vollständig kennen."


Aktueller Stand des globalen Klimawandels und zukünftige Veränderungen

Die Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre werden weiter zunehmen, es sei denn, die anthropogenen Emissionen in Milliardenhöhe gehen jedes Jahr erheblich zurück. Erhöhte Konzentrationen sollen Folgendes bewirken:

  • Erhöhen Sie die Durchschnittstemperatur der Erde (Abbildung (PageIndex)),
  • Beeinflussung der Niederschlagsmuster und -mengen,
  • Reduzieren Sie Eis- und Schneebedeckung sowie Permafrost,
  • Meeresspiegel anheben (Abbildung (PageIndex)),
  • Erhöhen Sie den Säuregehalt der Ozeane.

Abbildung (PageIndex): Der Temperaturanstieg war in den nördlichen Breiten und über Landmassen am ausgeprägtesten. Die Farben stellen die Temperaturdifferenz zwischen dem Durchschnitt 2011-2020 und der Basislinie 1951-1980 dar, wobei wärmere Farben (Gelb, Orange, Rot) einen Anstieg und kühle Farben (Grün, Blau) einen Rückgang darstellen. Das Bild verwendet längerfristige Durchschnitte von mindestens einem Jahrzehnt, um die Klimavariabilität aufgrund von Faktoren wie El Nintildeo auszugleichen. Graue Bereiche im Bild haben nicht genügend Daten zum Rendern. Bild und Bildunterschrift (geändert) aus dem Scientific Visualization Studio der NASA/Eric Fisk (gemeinfrei).

Abbildung (PageIndex): Variation der Meereshöhe (mm) im Laufe der Zeit. Die Meereshöhe ist seit 1993 im Durchschnitt um 3,3 Millimeter pro Jahr gestiegen. Die Daten stammen von Satellitenbeobachtungen des Meeresspiegels des NASA Goddard Space Flight Center. Bild von der NASA (gemeinfrei).

Diese Veränderungen werden sich auf unsere Nahrungsversorgung, Wasserressourcen, Infrastruktur, Ökosysteme und sogar unsere eigene Gesundheit auswirken. Das Ausmaß und die Geschwindigkeit des zukünftigen Klimawandels werden in erster Linie von folgenden Faktoren abhängen:

  • Die Geschwindigkeit, mit der die Treibhausgaskonzentrationen in unserer Atmosphäre weiter ansteigen,
  • wie stark Klimamerkmale (z. B. Temperatur, Niederschlag und Meeresspiegel) auf den erwarteten Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen reagieren,
  • Natürliche Einflüsse auf das Klima (z. B. durch vulkanische Aktivität und Veränderungen der Sonnenintensität) und natürliche Prozesse innerhalb des Klimasystems (z. B. Veränderungen der Ozeanzirkulationsmuster).

THG-Emissionen der Vergangenheit und Gegenwart werden das Klima weit in die Zukunft beeinflussen

Viele Treibhausgase bleiben über lange Zeiträume in der Atmosphäre. Infolgedessen würden die atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen, selbst wenn die Emissionen nicht mehr zunahmen, über Hunderte von Jahren weiter erhöht bleiben. Wenn wir die Konzentrationen stabilisierten und die Zusammensetzung der heutigen Atmosphäre stabil bliebe (was eine drastische Reduzierung der aktuellen Treibhausgasemissionen erfordern würde), würden sich die Oberflächenlufttemperaturen weiter erwärmen. Denn die Ozeane, die Wärme speichern, brauchen viele Jahrzehnte, um auf höhere Treibhausgaskonzentrationen vollständig zu reagieren. Die Reaktion der Ozeane auf höhere Treibhausgaskonzentrationen und höhere Temperaturen wird sich in den nächsten Jahrzehnten bis Hunderten von Jahren weiterhin auf das Klima auswirken.

Zukünftige Temperaturänderungen

Klimamodelle projizieren die folgenden wesentlichen temperaturbedingten Veränderungen:

  • Es wird erwartet, dass die durchschnittlichen globalen Temperaturen bis 2100 um 2 °F auf 11,5 °F steigen werden, abhängig von der Höhe der zukünftigen Treibhausgasemissionen und den Ergebnissen verschiedener Klimamodelle.
  • Bis 2100 wird sich die globale Durchschnittstemperatur voraussichtlich mindestens doppelt so stark erwärmen wie in den letzten 100 Jahren.
  • Es wird erwartet, dass sich die bodennahen Lufttemperaturen über dem Land weiterhin schneller erwärmen als in den Ozeanen.
  • Für einige Teile der Welt wird ein stärkerer Temperaturanstieg als im globalen Durchschnitt prognostiziert.

Zukünftige Niederschlags- und Sturmereignisse

Die Muster von Niederschlags- und Sturmereignissen, einschließlich Regen und Schneefall, werden sich wahrscheinlich ändern. Einige dieser Änderungen sind jedoch weniger sicher als die mit der Temperatur verbundenen Änderungen. Prognosen zeigen, dass zukünftige Niederschlags- und Sturmänderungen je nach Jahreszeit und Region variieren werden. In einigen Regionen kann es weniger Niederschlag geben, in einigen mehr Niederschlag und in einigen nur geringe oder keine Veränderungen. Die Niederschlagsmenge bei Starkniederschlägen wird in den meisten Regionen wahrscheinlich zunehmen, während sich die Sturmspuren in Richtung der Pole verschieben werden. Klimamodelle projizieren die folgenden Niederschlags- und Sturmänderungen:

  • Es wird erwartet, dass der weltweite durchschnittliche Jahresniederschlag bis zum Ende des Jahrhunderts zunehmen wird, obwohl die Veränderungen der Niederschlagsmenge und -intensität je nach Region variieren werden.
  • Die Intensität der Niederschlagsereignisse wird voraussichtlich im Durchschnitt zunehmen. Besonders ausgeprägt ist dies in tropischen und hohen Breiten, in denen auch insgesamt eine Zunahme der Niederschläge zu erwarten ist.
  • Die Stärke der mit tropischen Stürmen verbundenen Winde wird wahrscheinlich zunehmen. Auch die Niederschlagsmengen von Tropenstürmen dürften zunehmen.
  • Der durchschnittliche Jahresniederschlag soll in einigen Gebieten zunehmen und in anderen abnehmen.

Zukünftiges Eis, Schneedecke und Permafrost

Das Meereis in der Arktis nimmt bereits drastisch ab. Die Schneedecke auf der Nordhalbkugel hat seit 1970 abgenommen. Die Permafrosttemperatur hat im letzten Jahrhundert zugenommen, wodurch er anfälliger für das Auftauen ist. Im Laufe des nächsten Jahrhunderts wird erwartet, dass das Meereis weiter abnimmt, die Gletscher weiter schrumpfen, die Schneedecke weiter abnehmen und der Permafrost weiter auftauen wird.

Für jede 2°F Erwärmung prognostizieren Modelle eine Abnahme der Ausdehnung des jährlich gemittelten Meereises um 15% und eine Abnahme des arktischen Meereises im September um 25%. Die Küstenabschnitte der grönländischen und antarktischen Eisschilde werden voraussichtlich weiter schmelzen oder ins Meer abgleiten. Wenn die Geschwindigkeit dieser Eisschmelze im 21. Jahrhundert zunimmt, könnten die Eisschilde erheblich zum globalen Anstieg des Meeresspiegels beitragen. Gletscher werden voraussichtlich weiter abnehmen. Es wird erwartet, dass die Schmelzrate weiter ansteigt, was zum Anstieg des Meeresspiegels beitragen wird.

Zukünftige Änderung des Meeresspiegels

Erwärmende Temperaturen tragen zum Anstieg des Meeresspiegels bei, indem sie das Meerwasser ausdehnen, Berggletscher und Eiskappen schmelzen und Teile der grönländischen und antarktischen Eisschilde schmelzen oder in den Ozean fließen. Seit 1870 ist der globale Meeresspiegel um etwa 20 Zentimeter gestiegen. Die Schätzungen des zukünftigen Meeresspiegelanstiegs variieren für verschiedene Regionen, aber es wird erwartet, dass der globale Meeresspiegel für das nächste Jahrhundert stärker ansteigt als in den letzten 50 Jahren. Der Beitrag von Wärmeausdehnung, Eiskappen und kleinen Gletschern zum Anstieg des Meeresspiegels ist relativ gut untersucht, aber die Auswirkungen des Klimawandels auf Eisschilde sind weniger verstanden und stellen ein aktives Forschungsgebiet dar. Daher ist es schwieriger vorherzusagen, wie stark Veränderungen der Eisschilde zum Anstieg des Meeresspiegels beitragen werden. Grönländische und antarktische Eisschilde könnten je nach Reaktion der Eisschilde zu einem zusätzlichen Anstieg des Meeresspiegels um 1 Fuß beitragen.

Regionale und lokale Faktoren werden den zukünftigen relativen Meeresspiegelanstieg für bestimmte Küstenlinien weltweit beeinflussen (Abbildung (PageIndex)). Der relative Meeresspiegelanstieg hängt beispielsweise von Landhöhenänderungen ab, die als Folge von Absenkungen (Sinken) oder Hebungen (Steigen) auftreten, zusätzlich zu Faktoren wie lokalen Strömungen, Winden, Salzgehalt, Wassertemperaturen und der Nähe zu dünner werdenden Eisschilden . Unter der Annahme, dass diese historischen geologischen Kräfte anhalten, würde ein Anstieg des globalen Meeresspiegels um 2 Fuß bis 2100 zu folgendem relativen Meeresspiegelanstieg führen:

  • 2.3 Fuß in New York City
  • 2,9 Fuß in Hampton Roads, Virginia
  • 3,5 Fuß in Galveston, Texas
  • 1 Fuß in Neah Bay im Bundesstaat Washington

Abbildung (PageIndex): Die Regierung der Vereinigten Staaten zahlte den Bewohnern der Isle De Jean Charles, einer Insel südlich von Louisiana (die ebenfalls zu Louisiana gehört), die Umsiedlung, als sie aufgrund des Anstiegs des Meeresspiegels bewohnbar wurde. Bild von Karen Apricot (CC-BY-SA).

Zukünftige Ozeanversauerung

Ozeanversauerung ist der Prozess, bei dem der pH-Wert des Ozeanwassers abnimmt. Ozeane werden saurer als Kohlendioxid (CO2) Emissionen in die Atmosphäre lösen sich im Ozean auf. Diese Änderung wird auf der pH-Skala gemessen, wobei niedrigere Werte saurer sind. Der pH-Wert der Ozeane ist seit der vorindustriellen Zeit um etwa 0,1 pH-Einheiten gesunken, was einem Anstieg des Säuregehalts um 25 % entspricht. Der pH-Wert der Ozeane wird bis zum Ende des Jahrhunderts voraussichtlich noch weiter sinken, da CO2 In absehbarer Zeit ist mit einer Zunahme der Konzentrationen zu rechnen. Die Versauerung der Ozeane wirkt sich nachteilig auf viele Meerestiere aus, darunter Plankton, Weichtiere, Schalentiere und Korallen. Mit zunehmender Ozeanversauerung nimmt die Verfügbarkeit von Calciumcarbonat ab. Calciumcarbonat ist ein wichtiger Baustein für die Schalen und Skelette vieler Meeresorganismen. Wenn atmosphärisches CO2 Konzentrationen verdoppeln, die Verkalkungsraten der Korallen werden voraussichtlich um mehr als 30 % zurückgehen. Wenn CO2 Die Konzentrationen steigen in ihrer derzeitigen Geschwindigkeit weiter an, Korallen könnten bis 2050 an tropischen und subtropischen Riffen selten werden.

Nicht übereinstimmende Interaktionen

Der Klimawandel beeinflusst auch die Phänologie, die Untersuchung der Auswirkungen klimatischer Bedingungen auf den Zeitpunkt periodischer Lebenszyklusereignisse, wie die Blüte bei Pflanzen oder der Vogelzug. Forscher haben gezeigt, dass 385 Pflanzenarten in Großbritannien 4,5 Tage früher blühen als früher in den 40 Jahren zuvor. Außerdem blühten insektenbestäubte Arten eher früher als windbestäubte Arten. Die Auswirkungen von Änderungen des Blühdatums würden abgemildert, wenn die Insektenbestäuber früher auftauchen würden. Dieses nicht übereinstimmende Timing von Pflanzen und Bestäubern könnte zu schädlichen Auswirkungen auf das Ökosystem führen, da insektenbestäubte Pflanzen für ein weiteres Überleben blühen müssen, wenn ihre Bestäuber vorhanden sind.

Ebenso sind Zugvögel auf Tageslängensignale angewiesen, die vom Klimawandel nicht beeinflusst werden. Ihre Insektennahrungsquellen erscheinen jedoch früher im Jahr als Reaktion auf wärmere Temperaturen. Infolgedessen verringert der Klimawandel die Nahrungsverfügbarkeit für Zugvogelarten.

Ausbreitung von Krankheiten

Dieser Anstieg der globalen Temperaturen wird das Verbreitungsgebiet krankheitsübertragender Insekten und der von ihnen beheimateten Viren und pathogenen Parasiten vergrößern. So werden sich Krankheiten auf neue Regionen der Erde ausbreiten. Diese Ausbreitung wurde bereits beim Dengue-Fieber dokumentiert, einer Krankheit, von der laut Weltgesundheitsorganisation Hunderte Millionen pro Jahr betroffen sind. Kältere Temperaturen schränken typischerweise die Verbreitung bestimmter Arten ein, beispielsweise der Mücken, die Malaria übertragen, weil Minustemperaturen ihre Eier zerstören.

Nicht nur das Verbreitungsgebiet einiger krankheitserregender Insekten wird sich ausweiten, die steigenden Temperaturen werden auch ihre Lebenszyklen beschleunigen, was ihnen ermöglicht, sich schneller zu vermehren und zu vermehren und möglicherweise schneller Pestizidresistenz zu entwickeln. Neben dem Dengue-Fieber wird erwartet, dass sich mit der Erwärmung des globalen Klimas auch andere Krankheiten auf neue Teile der Welt ausbreiten. Dazu gehören Malaria, Gelbfieber, West-Nil-Virus, Zika-Virus und Chikungunya.

Der Klimawandel verstärkt nicht nur die Ausbreitung von Krankheiten beim Menschen. Steigende Temperaturen sind mit einer höheren Amphibiensterblichkeit aufgrund von Chytridiomykose verbunden (siehe Invasive Arten). In ähnlicher Weise haben wärmere Temperaturen den Borkenkäferbefall von Nadelbäumen wie Kiefer und Fichte verschlimmert.


Ursachen der globalen Erwärmung

Wie bereits erwähnt, hat die Kohlendioxidkonzentration in der Luft in den letzten Jahren stark zugenommen, und dies ist hauptsächlich auf einige menschliche Aktivitäten zurückzuführen.

  1. Verbrennung fossiler Brennstoffe: Die zunehmende Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle, Holz, Benzin und Diesel hat zu einem Anstieg der in die Luft freigesetzten Kohlendioxidmenge geführt.
  2. Abholzung: Auch das großflächige Fällen von Bäumen hat das Kohlendioxid-Gleichgewicht weiter gestört. Pflanzen nutzen Kohlendioxid für die Photosynthese. Durch die Entwaldung wird die von Pflanzen verbrauchte Menge an Kohlendioxid reduziert und damit seine Konzentration in der Luft erhöht. Ein Bevölkerungszuwachs führt auch zur Entwaldung und letztlich zur globalen Erwärmung.
  3. Hohe Konzentrationen an Treibhausgas Kohlendioxid, Fluorchlorkohlenwasserstoff-Akzeptor in der Atmosphäre, ermöglichen es den Hitzewellen, die Erde zu erreichen, aber verhindert, dass sie entweichen, und die Erde wird warm.
  4. Die globale Erwärmung hat weitreichende Folgen. Abschmelzen der Gletscher und Polkappen, steigender Meeresspiegel und reduzierter Salzgehalt, Überflutung der tiefliegenden Gebiete und steigende Temperaturen sind nur einige der verheerenden Auswirkungen der globalen Erwärmung. Außerdem stört es das gesamte Ökosystem. Daher ist es eine Angelegenheit von internationalem Interesse, bei der jeder seinen Beitrag leisten muss.

Negative Auswirkungen der globalen Erwärmung

  1. Die polaren Eiskappen und Himalaya-Schneekappen werden schmelzen. Es wird geschätzt, dass, wenn das gesamte Eis auf der Erde schmilzt, die Oberfläche aller Ozeane und tiefliegenden Küstenstädte wie Shanghai, Kalkutta, Bangkok, Dhaka, Venedig, San etwa 200 Fuß Wasser hinzufügen würde Francisco und viele andere Küstenstädte rund um den P-Lobe werden überschwemmt.
  2. Nordamerika wird wärmer und trockener.
  3. Die globale Erwärmung wird die Getreideproduktion reduzieren.
  4. Wüsten werden wahrscheinlich zunehmen.
  5. Die globale Erwärmung könnte ein Drittel der Wälder wegfegen.
  6. Die Wahrscheinlichkeit von Hurrikanen, Wirbelstürmen und Überschwemmungen wird höher sein.
  7. Ein Anstieg des Meeresspiegels droht unmittelbar um (< m<6.000>>,< m>) der indischen Küste. Die am stärksten gefährdeten Gebiete der Küste sind Gujarat, Mumbai, S. Kerala und die Deltas von Cauvery (Tamil Nadu), Krishna und Godavari (Andhra Pradesh), Mahanadi (Orissa) und Ganga (Westbengalen). Sie schätzte, dass die Inseln des Lakshadweep-Archipels verloren gehen würden, wenn die derzeitige Anstiegsrate anhält. Tief liegende Korallenatolle des Lakshadweep-Archipels sind am anfälligsten für einen beschleunigten Anstieg des Meeresspiegels.
  8. Die globale Erwärmung wird wahrscheinlich bis (2050.) zum Aussterben von mehr als einer Million Tier- und Pflanzenarten führen.
  9. Erhebliches Risiko für gefährdete Systeme wie arktische Ökosysteme und Korallenriffe.
  10. Die neuen wärmeren Temperaturbedingungen führen zu verstärktem Unkrautwachstum, dem Ausbruch von Krankheiten und Schädlingen. Somit würde auch die Ernteproduktivität sinken.
  11. Der Rückgang der arktischen Meereisausdehnung und der Gletscherrückgang. Am (7. März 2017) erreichte das arktische Meereis seinen Rekordtiefststand.

Neben der globalen Erwärmung sind diese (< m>) sind auch für die Versauerung der Ozeane verantwortlich (aufgrund einer Zunahme der Kohlendioxid-Auflösung im Meerwasser und es wird geschätzt, dass die Weltmeere seit dem Jahr (< m<30\% >>) saurer geworden sind industrielle Revolution), Ozonabbau, Smogbelastung und Veränderungen des Pflanzenwachstums und des Nährstoffgehalts.

Auf Initiative der Vereinten Nationen haben viele Länder eine Vereinbarung zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen getroffen. Die Protokolle von Kyoto und Kopenhagen sind zwei solcher Abkommen.


Verweise

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