Der Treibhauseffekt, die Definition und die wichtigsten verantwortlichen Gase

Definition und Akteure des Treibhauseffekts

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Definition: Was ist der Treibhauseffekt?

Der Treibhauseffekt ist ein natürlicher Prozess der globalen Erwärmung, der in den Strahlungs- und Wärmehaushalt der Erde eingreift. Es ist auf die in der Atmosphäre enthaltenen Treibhausgase (THG) zurückzuführen, nämlich hauptsächlich Wasserdampf, Kohlendioxid CO2 und Methan CH4.

Dieser Effekt wurde in Anlehnung an die Praxis des Anbaus und der Gartenarbeit von Gewächshäusern benannt, bei denen die Wärme der Sonne durchgelassen und im Inneren eingeschlossen wird, damit die Pflanzen von einem künstlichen Mikroklima profitieren können.

Das "Funktionieren" des Treibhauseffekts und der Albedo

Wenn die Sonnenstrahlen die Erdatmosphäre erreichen, wird ein Teil (etwa 30%) direkt von der Luft reflektiert, Wolken bei 20% und die Erdoberfläche bei 10% (insbesondere die Ozeane und Eisregionen wie Arktis und Antarktis) ist die Albedo.
Einfallende Strahlen, die nicht in den Weltraum zurückgeworfen wurden, werden von der Wärmekapazität der Atmosphäre durch Treibhausgase (20%) und an der Erdoberfläche (50%) absorbiert.

Treibhauseffekt (Diagramm)
Gewächshaus-Schema

Dieser Teil der von der Erde absorbierten Strahlung gibt Wärme ab, die er wiederum in Form von Infrarotstrahlen (Schwarzkörperstrahlung) an die Atmosphäre zurückgibt.

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Diese Strahlung wird dann teilweise von den Treibhausgasen absorbiert. Dann wird diese Wärme zum dritten Mal in alle Richtungen abgegeben, insbesondere in Richtung Erde.

Es ist diese Strahlung, die zur Erde zurückkehrt und den "Treibhauseffekt" darstellt. Sie ist der Ursprung eines zusätzlichen Beitrags von Wärme zur Erdoberfläche. Ohne dieses Phänomen Die Durchschnittstemperatur auf der Erde würde auf -18 ° C fallen.

Es versteht sich, dass die Energie aus dem Weltraum, die von der Erde empfangen wird, und die Energie aus der Erde, die in den Weltraum abgegeben wird, im Durchschnitt gleich sind, da sich die Temperatur der Erde andernfalls dauerhaft in eine Richtung ändern würde kälter oder immer wärmer. Wenn der durchschnittliche Energieaustausch mit dem Weltraum nicht Null ist, führt dies zu einer Speicherung oder einem Abbau von Energie aus der Erde. Diese Änderung kann zu einer Änderung der Temperatur der Atmosphäre führen.

Treibhausgase (THGs)

Treibhausgase sind gasförmige Bestandteile der Atmosphäre, die zum Treibhauseffekt beitragen.

Die wichtigsten Treibhausgase sind Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (oder Lachgas der Formel N2O) und Ozon (O3). .

Industrielle Treibhausgase umfassen schwere Halogenkohlenwasserstoffe (chlorierte Fluorkohlenwasserstoffe, einschließlich FCKW, HCFC-22-Moleküle wie Freon und Perfluormethan) und Schwefelhexafluorid (SF6).

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Ungefähre Beiträge zum Treibhauseffekt der Hauptgase:

  • Wasserdampf (H2O): 60%

  • Kohlendioxid (CO2): 34%

  • Ozon (O3): 2%

  • Methan (CH4): 2%

  • Lachgas (NOx): 2%

Treibhauspotential (GWP) von Treibhausgasen (GHG)

Die Gase haben nicht alle die gleichen Absorptionskapazitäten der infraroten terrestrischen Strahlung und sie haben nicht alle die gleiche Lebensdauer.

Um ihre Auswirkungen auf die globale Erwärmung zu vergleichen, schlägt der IPCC (Intergovernmental Group of Experts on Climate Change) den PRG-Index (Global Warming Potential) vor.

Der PRG ist ein Index, der es ermöglicht, den Beitrag zur globalen Erwärmung des Ausstoßes von 1 kg Treibhausgasen im Vergleich zum Ausstoß von 1 kg CO2 während eines bestimmten Zeitraums von im Allgemeinen 100 Jahren zu bewerten . Per Definition ist die PRG auf 100 Jahre CO2 auf 1 festgelegt.

Häufigste THG-PRGs:

  • Kohlendioxid (CO2): 1

  • Wasserdampf (H2O): 8

  • Methan (CH4): 23

  • Lachgas (N2O): 296

  • Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW oder CnFmClp): 4600 bis 14000

  • Fluorkohlenwasserstoffe (HFC oder CnHmFp): 12 bis 12000

  • Perfluorkohlenwasserstoffe (PFC oder CnF2n + 2): 5700 bis 11900

  • Schwefelhexafluorid (SF6): 22200

Beispiel: 100 PRG bei 296 Jahren Lachgas bedeutet, dass die Auswirkung von 1 kg N2O der Auswirkung von 296 kg CO2 nach einem Jahrhundert entspricht.

Das Kohlenstoffäquivalent

Manchmal wird eine andere Einheit verwendet: das "Kohlenstoffäquivalent", das durch Multiplizieren des PRG mit dem Verhältnis zwischen der Masse eines Kohlenstoffatoms (C = 12g.mol-1) und der eines Kohlendioxidmoleküls erhalten wird. Kohlenstoff (CO2 = 44g.mol-1).

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Wir haben also: Kohlenstoffäquivalent = PRG x 12/44

Für fossile Brennstoffe, die CO2 produzieren, gibt diese Einheit ihre Kohlenstoffmasse genau wieder. Es wird auch für alle anderen Gase verwendet, auch für diejenigen, die keinen Kohlenstoff enthalten.

Hier sind die Kohlenstoffäquivalente der häufigsten Treibhausgase:

  • Kohlendioxid (CO2): 0,273

  • Wasserdampf (H2O): 2,2

  • Methan (CH4): 6,27

  • Lachgas (N2O): 81

  • Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW oder CnFmClp): 1256 bis 3818

  • Fluorkohlenwasserstoffe (HFC oder CnHmFp): 3,3 bis 3273

  • Perfluorkohlenwasserstoffe (PFC oder CnF2n + 2): 1555 bis 3245

  • Schwefelhexafluorid (SF6): 6055

Beispiel: Das Kohlenstoffäquivalent von 1 zu CO2 ist 12 / 44 teC (Kohlenstoffäquivalent zu 0,273 teC).

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