Absorption treibhauseffekt

Im Strahlungshaushalt der Atmosphäre versteht man unter Absorption die Aufnahme von Strahlung durch feste, flüssige oder gasförmige Materie. Die Moleküle der Materie werden durch die Absorption in stärkere Schwingung versetzt, d. Wird z. Beim Treibhauseffekt dagegen wird von den Molekülen der Treibhausgase langwellige Strahlung aufgenommen und als langwellige Strahlung wieder abgegeben. In den höchsten Atmosphärenschichten absorbieren Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle Gamma- und Röntgenstrahlung und die extrem kurzwellige Ultraviolettstrahlung bis zu Wellenlängen von ca. Am stärksten wirkt sich das in Höhen zwischen 20 und 50 km entstehende Ozon auf den kurzwelligen Strahlungsfluss aus, indem es die für das Leben auf der Erde gefährliche kurzwellige UV-Strahlung fast vollständig aus dem Energiespektrum der Sonnenstrahlung filtert. Durch diese Absorption wird die starke Erwärmung in der stratosphärischen Ozonschicht verursacht. Die restliche UV-Strahlung und die sichtbare Strahlung passieren fast ungehindert die Atmosphäre durch die sogenannten atmosphärischen Fenster.

Absorption von Treibhausgasen: Wie sie den Treibhauseffekt beeinflussen

Diese Spurengase Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Lachgas, Ozon und verschiedene Chlorkohlenwasserstoffe sind nahezu vollständig transparent für das einfallende kurzwellige Sonnenlicht, so dass etwas mehr als die Hälfte der die Erde erreichenden Sonnenstrahlung bis zum Erdboden vordringen kann. Das Ozon absorbiert das sehr kurzwellige und lebensfeindliche Ultraviolett bereits in der Atmosphäre oberhalb einer Höhe von etwa 15 km. Sie erwärmen sich also und geben dadurch — ihrer Temperatur und Konzentration entsprechend — wieder Strahlung in die Umgebung ab. Etwa die Hälfte davon ist nach unten gerichtet und erwärmt somit tiefere Luftschichten. In der Fachsprache hat sich für diesen Vorgang der Name Treibhauseffekt eingebürgert. Bis die Menschen die Konzentrationen der Treibhausgase zu beeinflussen begannen, sprach man von einem natürlichen Treibhauseffekt, der stark vom Wasserdampf abhängt. Der anthropogene, also von Menschen verursachte Treibhauseffekt ist die Verstärkung des natürlichen. Die Bezeichnung Treibhauseffekt ist allerdings ein bisschen unglücklich gewählt, denn der Effekt entspricht nicht vollständig demjenigen in einem Wintergarten oder Gewächshaus.

Mechanismen der Strahlungsabsorption im Treibhausklima

Der Treibhauseffekt ist die Wirkung von Treibhausgasen , die in einer Atmosphäre die Wärmestrahlung zurückhalten und so die Temperatur der Planetenoberfläche erhöhen. Der Effekt entsteht dadurch, dass der unbewölkte Teil der Atmosphäre weitgehend transparent für die von der Sonne ankommende kurzwellige Strahlung ist, jedoch wenig transparent für die langwellige Infrarotstrahlung , die von der warmen Erdoberfläche und von der erwärmten Luft emittiert wird. Der Begriff Treibhauseffekt verweist auf eine Ähnlichkeit der Atmosphäre mit einem Treibhaus bzw. Die Gemeinsamkeit besteht darin, dass Licht meist ungehindert ins Innere eindringt, während die daraus entstehende Wärme das System weniger leicht verlassen kann. Im Vakuum des Weltalls kann ein Planet die empfangene Heizleistung nur durch Abgabe von Wärmestrahlung kompensieren. Treibhausgase wie Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Methan stellen dabei ein Hindernis für die Wärmestrahlung dar und streuen einen Teil davon zurück zur Oberfläche, welche dadurch weiter erwärmt wird bis zu einer Gleichgewichtstemperatur, die empfindlich von der Treibhausgaskonzentration abhängt.

Die Rolle der Absorption in der Erhöhung des Treibhauseffekts

Die Treibhausgase absorbieren die Strahlung allerdings auf unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. So absorbiert Wasserdampf z. In manchen anderen Wellenlängenbereichen lässt es die Strahlung ganz oder teilweise passieren. Methan und Lachgas decken weitere Wellenlängenbereiche ab. Die langlebigen Treibhausgase Kohlendioxid, Methan und Lachgas halten sich nach ihrer Entstehung über viele Jahre bis Jahrzehnte in der Atmosphäre auf und sind deshalb gut durchmischt. Bei hohen Temperaturen kann die Atmosphäre viel Wasserdampf aufnehmen, bei niedrigen Temperaturen weniger. Der höchste Wasserdampfgehalt findet sich über den tropischen und subtropischen Ozeanen und den tropischen Regenwäldern Abb. In den hohen Breiten ist der Wasserdampfgehalt wegen der niedrigen atmosphärischen Temperaturen gering, ebenso in den subtropischen Trockengebieten z. Über den Subtropen wirkt daher CO 2 auch in den Absorptionsbanden als Treibhausgas, die sonst von Wasserdampf besetzt sind. Ohmura, C. Schär, G. Müller, D. Folini, M. Schwarz, M. Hakuba, and A.