Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

2.3 Der Treibhauseffekt
in Industrie, Verkehr und Heizungen in die Atmosphäre [4]. Diesen Zusammenhang
bestätigt der Konzentrationsanstieg von Kohlendioxid seit Beginn der Industrialisierung
von 290 ppm im Jahr 1850 um rund 25 % auf derzeit ungefähr 390 ppm. Das Treibhausgas
Methan CH4 ist ein Faulgas, welches in Feuchtgebieten und Naßkulturen, wie
beispielsweise riesigen Reisfeldern, freigesetzt wird. Auch Wiederkäuer, insbesondere
Rinder und Schafe, produzieren in ihren Mägen Methangas. Dessen Konzentrationsanstieg
lässt sich auf einen erhöhten Nahrungsmittelbedarf aufgrund einer anwachsenden
Weltbevölkerung zurückführen: seit 1640, als die Weltbevölkerung noch 500 Mio. Menschen
betrug (heute: 6,9 Mrd.), hat sich der Methangehalt der Luft fast vervierfacht.
Auch die Zunahme von Distickstoffoxid, das als chemisches Umwandlungsprodukt bei
der Humusbildung sowie von Stickstoffdünger in die Luft gelangt, hat ihre Ursache
im Bevölkerungswachstum. Eine weitere Gruppe von anthropogen erzeugten Treibhausgasen
sind die Fluorchlorkohlenwasserstoffe, kurz FCKW. Sie werden technisch
hergestellt und finden vorwiegend als Kältemittel in Kältemaschinen oder als Treibgas
für Sprühdosen Verwendung. Trotzdem sie vergleichsweise wenig Infrarotstrahlung
absorbieren, wird ihre Treibhauswirksamkeit aufgrund ihrer chemischen Stabilität und
somit einer langen Verweildauer in der Atmosphäre als sehr hoch eingeschätzt. Wie in
Abb. 2.17 unten rechts für die FCKW CF C − 11 und CF C − 12 zu erkennen ist, stieg
auch deren atmosphärischer Anteil mit zunehmender Industrialsierung stark an. Mit
dem Montrealer Protokoll von 1987 [16], einem industriellen Abkommen zum Schutz der
Ozonschicht 18 , konnte deren Ausstoß aber eingedämmt werden.
Ein Maß für die Treibhauswirksamkeit einzelner atmosphärischer Gase ist das relative
Treibhausgaspotential GWP (Global Warming Potential). Zu dessen Bestimmung
wird neben dem Absorptionsverhalten im Spektralbereich der Erdstrahlung auch die
Verweildauer in der Atmosphäre berücksichtigt. Die Zahlenwerte stellen Vergleichswerte
zur Treibhauswirksamkeit einer äquivalenten Menge an Kohlenstoffdioxid CO2 dar. So
hat beispielsweise Methan ein relatives Treibhauspotenzial von 25, d.h. 1 kg Methan
hat die gleiche Treibhauswirkung wie 25 kg Kohlenstoffdioxid. In nachstehender Tabelle
sind die Treibhausgaspotentiale der wichtigsten Treibhausgase, bezogen auf 100 Jahre,
zusammengefasst.
Treibhausgas GWP
Kohlendioxid CO2
Methan CH4
Distickstoffoxid N2O 298
Fluorchlorkohlenwasserstoffe < 14400
Tab. 2.2.: Treibhausgaspotentiale nach dem vierten Zustandsbericht des IPCC von 2007 [17].
18 FCKW schaden der Ozonschicht, da sie in der Stratosphäre zersetzt werden und Chlor-Radikale
entstehen, welche wiederum eine katalytische Eigenschaft besitzen und somit die Zerstörung des
Ozons in der Luft fördern.
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