Das Leben beruht auf einem feinen Gleichgewicht zwischen Energieeinlass und Energieausstoß. Aber die Erwärmung der Welt um 1.2 °C durch Treibhausgase bedeutet, dass wir eine außergewöhnliche Menge zusätzlicher Energie im Erdsystem eingefangen haben.
In vielen Gegenden unseres Planeten haben wir bereits das Gefühl, auf einer tropischen Insel zu leben. Wenn das Klima weiter wärmer wird, wird dies für uns alle ein ernstes Problem sein. Foto von Raimond Klavins über Unsplash
Seit dem 18. Jahrhundert holen Menschen fossile Brennstoffe aus ihren sicheren Lagerstätten tief unter der Erde und verbrennen sie, um Strom zu erzeugen oder Maschinen anzutreiben.
Mittlerweile haben wir Kohle, Öl und Gas in mehr als zwei Billionen Tonnen wärmespeicherndes Kohlendioxid und andere Stoffe umgewandelt Treibhausgase und fügte sie der Atmosphäre hinzu.
Das aktuelle Ergebnis? Die durchschnittliche Temperatur an der Planetenoberfläche ist etwa 1.2℃ höher als im vorindustriellen Zeitalter. Das ist, weil Hinzufügen von neuem Kohlenstoff Der Einfluss des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs der Welt hat zu einem Ungleichgewicht in der Energiemenge geführt, die in das Erdsystem ein- und austritt.
Um den gesamten Planeten zu erwärmen, ist außerordentlich viel zusätzliche Energie erforderlich. Jüngste Studien zeigt, dass wir allein in den letzten 25 Jahren die Energie von 50 Milliarden Atombomben in das Erdsystem eingebracht haben.
Milliarden Atombomben sollen 1.2℃ Wärme erzeugen – na und? Es erscheint klein, wenn man bedenkt, wie stark die Temperatur täglich schwankt. (Der weltweit wie ausgehandelt und gekauft ausgeführt wird.Die durchschnittliche Oberflächentemperatur betrug im 20. Jahrhundert 13.9℃.)
Doch fast die gesamte Energie wird bisher von den Ozeanen aufgenommen. Es ist kein Wunder, dass wir es sehen schnelle Erwärmung in unseren Ozeanen.
Die Goldlöckchen-Zone
Merkur ist der sonnennächste Planet. Es wird heiß, die Durchschnittstemperatur beträgt 167℃. Aber es hat keine Atmosphäre. Deshalb die zweiter Planet, Venusist der heißeste im Sonnensystem bei durchschnittlich 464℃. Das liegt daran, dass die Atmosphäre viel dicker ist als die der Erde und viel Kohlendioxid enthält. Die Venus könnte einst flüssige Ozeane gehabt haben. Doch dann kam es zu einem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt, der wirklich enorme Wärmemengen einfing.
Ein Grund, warum wir leben, ist, dass unser Planet in der Umlaufbahn liegt Goldlöckchen Zone, genau den richtigen Abstand von der Sonne, um nicht zu heiß und nicht zu kalt zu sein. Nur wenig von der inneren Wärme der Erde gelangt bis zur kalten Erdkruste, in der wir leben. Das macht uns auf eine andere Wärmequelle angewiesen – die Sonne.
Wenn das Licht und die Wärme der Sonne auf die Erde treffen, wird ein Teil an der Oberfläche absorbiert und ein anderer Teil zurück in den Weltraum reflektiert. Wir sehen einen Teil der von der Sonne emittierten Energie, weil die Sonne heiß ist und heißere Objekte Strahlung im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums aussenden.
Da die Erde viel kühler ist als die Sonne, ist die von ihr emittierte Strahlung im langen Infrarotwellenlängenbereich unsichtbar. Ein Großteil dieser Energie geht in den Weltraum – aber nicht alles. Einige Gase in unserer Atmosphäre absorbieren sehr effektiv Energie bei den Wellenlängen, mit denen die Erde emittiert. Diese Treibhausgase kommen auf natürliche Weise in der Erdatmosphäre vor und halten den Planeten warm genug, um bewohnbar zu sein. Das ist eine weitere Goldlöckchen-Zone.
Und dann gibt es noch eine dritte Goldlöckchen-Zone: die jüngste Geschichte. Die gesamte menschliche Zivilisation entstand in den ungewöhnlich milden 10,000 Jahren nach der letzten Eiszeit, als das Klima in weiten Teilen der Welt nicht zu heiß und nicht zu kalt war.
Aber jetzt besteht für uns die reale Gefahr, dass wir die angenehmen klimatischen Bedingungen verlassen, die es den Menschen ermöglichten, zu expandieren, Landwirtschaft zu betreiben, Städte zu bauen und etwas zu schaffen.
Die energiereichen Brennstoffe, die die industrielle Zivilisation ermöglicht haben, haben einen enormen Stachel im Schwanz. Jetzt brennen, später bezahlen. Nun ist die Rechnung bekannt geworden.
Woher wissen wir, dass das real ist? Satelliten messen die Geschwindigkeit, mit der die Erdoberfläche Wärme abstrahlt. Zu jedem Zeitpunkt Tausende von Argo Roboterschwimmer prägen unsere Ozeane. Sie verbringen fast ihr ganzes Leben unter Wasser, messen die Wärme und übertragen Daten an die Oberfläche. Und wir können den Meeresspiegel mit Gezeitenpegeln und Satelliten messen. Wir können die Messungen zwischen allen drei Ansätzen vergleichen.
Klimawandel: Es kommt mehr Energie rein als raus
Treibhausgase sind stark. Sie benötigen nur kleine Konzentrationen, um eine große Wirkung zu erzielen.
Wir haben die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre bereits um etwa 50 % erhöht und auch erhebliche Mengen an Methan und Lachgas hinzugefügt. Dadurch gerät unser lebenserhaltender Treibhauseffekt aus dem Gleichgewicht.
Eine kürzlich Studie legt nahe, dass das Energieungleichgewicht dem Einfangen von etwa 380 Zettajoule zusätzlicher Wärme von 1971 bis 2020 entspricht. (Der Zeitraum zwischen 1971 und heute Konten für ca. 60 % aller Emissionen).
Ein Zettajoule entspricht 1,000,000,000,000,000,000,000 Joule – eine sehr große Zahl!
Little Boy, die Atombombe, die Hiroshima zerstörte, erzeugte eine geschätzte Energiemenge von 15,000,000,000,000 Joule. Dies bedeutet, dass die Auswirkungen der Treibhausgasemissionen der Menschheit in diesem Zeitraum von 50 Jahren bis 2020 etwa das 25-Milliarden-fache der Energie betragen, die durch die Atombombe von Hiroshima emittiert wurde.
Wenn wir so viel zusätzliche Wärme eingefangen haben, wo ist sie dann?
Bis heute ist fast jedes Joule zusätzlicher Energie – etwa 90 % – in unsere Ozeane gelangt, insbesondere in den obersten Kilometer des Wassers. Wasser ist ein hervorragender Wärmesenker. Es braucht viel Energie, um es zu erhitzen, aber wir haben die Möglichkeit, es zu erhitzen. Heißere Ozeane tragen wesentlich zur Korallenbleiche und zum Anstieg des Meeresspiegels bei.
Es dauert lange, bis so viel Wärme in die Ozeane gelangt, und wenn sie einmal dort ist, verschwindet sie nicht mehr. Eine vollständige Umkehr der globalen Erwärmung ist möglicherweise nicht möglich. Um einen weiteren Temperaturanstieg zu verhindern, muss das Ungleichgewicht korrigiert und der CO2-Gehalt auf den vorindustriellen Wert von 280 ppm gesenkt werden.
Wenn es uns gelingt, Netto-Treibhausgasemissionen von Null zu erreichen, werden wir höchstwahrscheinlich die weitere globale Erwärmung stoppen und die Kohlendioxidkonzentration wird langsam beginnen zu sinken.
Realistisch gesehen bedeutet dies eine schnelle, groß angelegte Reduzierung der Emissionen und den Einsatz von COXNUMX-Abscheidung, um die Emissionen zu kompensieren, die wir nicht beseitigen können.
Um noch weiter zu gehen und den Planeten wieder auf ein vorindustrielles Klima abzukühlen, wären Nettonegativemissionen erforderlich, was bedeutet, dass wir noch mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre zurückziehen müssten als alle verbleibenden Emissionen.
Leider sind wir noch nicht so weit. Die vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen liegen bei nahezu rekordverdächtige Höhen. Sondern saubere Energieerzeugung beschleunigt. Dieses Jahr könnte sein, Zum ersten Mal beginnen die Emissionen aus Strom zu sinken.
Wir befinden uns in einem Wettlauf, und es steht so viel auf dem Spiel, wie es nur sein kann – die Gewährleistung eines lebenswerten Klimas für unsere Kinder und für die Natur.
