Treibhauseffekt und Strahlungsbilanz der Erde

Was sie zeigt

Die mittlere Temperatur der Erde stellt sich dort ein, wo die aus dem Sonnenlicht aufgenommene Energie gleich der als Infrarot ins All abgestrahlten Energie ist. Die Simulation nutzt ein einfaches Einschichtmodell der Atmosphäre: Die Erde absorbiert (1 − a)·S/4 der Solarkonstante S, wobei a die Albedo ist, und das Stefan-Boltzmann-Gesetz σT⁴ bestimmt die Abstrahlung. Treibhausgase absorbieren die ausgehende Infrarotstrahlung und strahlen einen Teil zum Boden zurück, daher muss die Oberfläche wärmer als die effektive Temperatur sein, damit die Bilanz aufgeht. Eine zuschaltbare Eis-Albedo-Rückkopplung senkt die Albedo, wenn sich der Planet erwärmt.

So funktioniert es

Klicken Sie auf Vorindustriell und dann auf Heutiger Stand, um Oberflächentemperatur und Energieflusspfeile zu vergleichen. Verschieben Sie den Treibhausgasregler bei fester Albedo, stellen Sie ihn zurück und ändern Sie dann nur das Rückstrahlvermögen der Oberfläche. Schalten Sie die Eis-Albedo-Rückkopplung beim gleichen Treibhausgasgehalt aus und wieder ein und vergleichen Sie die Endtemperaturen: So wird sichtbar, wie eine Rückkopplung eine kleine Änderung verstärkt. Mit der Solarkonstante lassen sich Schwankungen der Sonnenstrahlung nachbilden.

Einstellbare Parameter

• Treibhausgasgehalt (× vorindustriell) 0,5–3 ×
• Rückstrahlvermögen der Oberfläche (Albedo) 0,1–0,6
• Solarkonstante 1200–1500 W/m²
• Eis-Albedo-Rückkopplung aktivieren

Fragen zum Erkunden

1. Warum lassen Treibhausgase das Sonnenlicht fast ungehindert durch, verringern aber die ins All entweichende Infrarotstrahlung?
2. Um wie viel wärmer wird die Oberfläche beim gleichen Treibhausgasgehalt, wenn die Eis-Albedo-Rückkopplung eingeschaltet ist?
3. Was kühlt die Erde in diesem Modell stärker: die Albedo von 0,3 auf 0,4 erhöhen oder den vorindustriellen Treibhausgasgehalt wiederherstellen?