Klimawandel – Lösungen

a Der Klimawandel ist die langfristige Erwärmung der Erde aufgrund steigender Treibhausgase.
b Anthropogen bedeutet: vom Menschen verursacht.
c Durch menschliche Eingriffe wie die Verbrennung fossiler Energieträger, Viehzucht oder Düngung in der Landwirtschaft steigt die Konzentration an Treibhausgasen wie CO₂ oder Methan in der Atmosphäre. Dies führt dazu, dass die Atmosphäre mehr Wärmestrahlung absorbiert und sich die Erde zusätzlich erwärmet.
d Schmelzende Eisflächen verstärken die Erwärmung, weil weniger Sonnenstrahlung durch Albedo ins Weltall zurückgestrahlt wird. Dadurch schmelzen noch mehr Eisflächen. Die Veränderung treibt ihre Ursache voran. Das nennt man einen Rückkopplungseffekt.

a Der natürliche Treibhauseffekt ist ein Vorgang, der von selbst in der Atmosphäre abläuft. Bestimmte Gase in der Atmosphäre absorbieren die von der Erde angestrahlte Wärmestrahlung und strahlen diese zur Erde zurück. Der natürliche Treibhauseffekt sorgt dafür, dass die Erde warm genug für Leben ist.

b Eine erhöhte CO₂-Konzentration führt zu einer Erwärmung der Atmosphäre. Dies führt zum Schmelzen der Eisflächen der Kryosphäre. Dies führt in der Hydrosphäre zum Anstieg des Meeresspiegels durch Schmelzwasser. Auch die thermische Volumenzunahme des Meerwassers verstärkt den Meeresspiegelanstieg.
c Diese Aussage ist falsch. Es gibt zwar natürliche Prozesse wie Schwankungen in der Sonnenaktivität und Veränderungen der Erbahnzyklen, die das Klima beeinflussen. Einen so rasanten Anstieg der weltweiten Durchschnittstemperatur, wie wir ihn seit der Industrialisierung im 19. Jahrhundert beobachten, lässt sich jedoch nicht durch solche natürlichen Prozesse erklären. Die Emissionen von Treibhausgasen und die damit verbundenen Rückkopplungseffekte machen den Wandel eindeutig menschengemacht.

a Ozeane, Seen, Flüsse, Grundwasser

b

c Durch den Klimawandel erwärmt sich die Atmosphäre. Warme Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen und gleichzeitig steigt bei höheren Temperaturen die Verdunstung über Meeren, Seen und Böden. Dadurch gelangt mehr Wasserdampf in die Atmosphäre. Da Wasserdampf als Treibhausgas wirkt, führt ein Anstieg der Konzentration wiederum zur Erwärmung der Atmosphäre. Es ist ein Rückkoppungseffekt, der den Klimawandel verstärkt.

Wenn mehr Wasserdampf kondensiert, bilden sich aber auch mehr Wolken. Wolken haben eine hohe Albedo und reflektieren einen Teil der Sonnenstrahlung zurück ins All. Weniger Sonnenenergie erreicht die Erdoberfläche. Diese Veränderung schwächt den Klimawandel.

a Die Wärmekapazität beschreibt, wie viel Wärme nötig ist, um einen Stoff um eine bestimmte Temperatur zu erwärmen.
b Meere und Seen wirken aufgrund der hohen Wärmekapazität von Wasser als Wärmespeicher. Wasser kann sehr viel Wärme aufnehmen, ohne sich stark zu erwärmen. Die Meere nehmen einen großen Teil der überschüssigen Wärme aus der Atmosphäre auf. Die Meere wirken somit wie ein Puffer im Klimasystem: Sie dämpfen schnelle Temperaturänderungen, verlängern aber die Erwärmung über viele Jahrzehnte.
c) ΔT =T₂ – T₁ = 40 °C – 10 °C = 30 °C

ΔQ = m · c · ΔT = 150 kg  ·  4200 \( \frac{J}{kg °C} \) · 30 °C = 18 900 000 J

a Die Kryosphäre beinhaltet alle Formen von Eis und Schnee auf der Erde. Dazu zählen Gletscher, Schnee, gefrorene Seen und Permafrostböden. Die Kryosphäre beeinflusst das Klima wesentlich durch ihr hohes Rückstrahlvermögen (Albedo) von Eis- und Schneeflächen. Außerdem wirkt sie als Wärmespeicher, da beim Gefrieren und Schmelzen von Wasser große Energiemengen aufgenommen oder abgegeben werden.
b Ein erster Zusammenhang zwischen Hydrosphäre und Kryosphäre ist der Meeresspiegel: Schmelzen Gletscher und Eisschilde auf dem Land, fließt das Schmelzwasser in Meere und Ozeane und lässt den Meeresspiegel ansteigen.
Ein zweiter Zusammenhang besteht über die Temperatur- und Strömungsverhältnisse der Ozeane: Wenn Eis- und Schneeflächen schmelzen, nimmt die dunkle Wasseroberfläche mehr Sonnenenergie auf, erwärmt sich stärker und verändert Meeresströmungen. Das wirkt sich auf das Klima ganzer Regionen aus und verändert Lebensräume zahlreicher Tier- und Pflanzenarten im Meer.

c Langfristig hat das Abschmelzen der Kryosphäre tiefgreifende Folgen für Mensch und Umwelt. Ein steigender Meeresspiegel gefährdet Küsten- und Inselregionen durch Überflutungen und Sturmfluten, wodurch Wohnraum und wirtschaftliche Existenzen verloren gehen und Menschen zu Klimamigranten werden können.

Zudem geraten wertvolle Trinkwasserressourcen unter Druck: In vielen Gebirgsregionen speisen schmelzende Gletscher heute noch Flüsse, die langfristig jedoch versiegen könnten. Damit entfällt für Millionen Menschen eine verlässliche und essenzielle Wasserquelle.

a Kipppunkte im Klimasystem sind besonders gefährlich, weil ab einem bestimmten Schwellenwert ein nicht mehr umkehrbarer, dramatischer Wandel einsetzt. Dann greifen selbstverstärkende Rückkopplungsprozesse, sodass sich die Veränderung von selbst weiter antreibt, auch wenn der ursprüngliche Auslöser – zum Beispiel der CO₂‑Anstieg – später gebremst wird.
b Ein wichtiges Beispiel für einen Kipppunkt ist das grönländische Eisschild. Wird eine bestimmte globale Temperaturerhöhung überschritten, setzt eine starke Albedo‑Rückkopplung ein: Durch zunehmendes Schmelzen werden die Eisflächen dunkler, weil immer mehr Fels und Wasser freiliegen. Fels und Wasser strahlen deutlich weniger Sonnenstrahlung zurück und nehmen mehr Energie auf. Dadurch schmilzt das Eis noch schneller, das Eisschild kann langfristig weitgehend verschwinden.

c Individuelle Lösungen. Beispielantwort: Um das Risiko zu verringern, mehrere Kipppunkte zu überschreiten, muss weltweit sehr schnell und konsequent gehandelt werden. Treibhausgasemissionen können stark reduziert werden, indem zum Beispiel fossile Energieträger durch erneuerbare Energien ersetzt werden. Durch gemeinsame Klimaabkommen zur Emissionsminderung und finanzielle Unterstützung für ärmere Länder können Staaten koordiniert handeln und Maßnahmen global abstimmen.
Trotzdem bleibt ein Restrisiko, weil einige Kipppunkte und ihre genauen Schwellen unsicher sind und bereits heute eine gewisse Erwärmung unvermeidbar ist.

a In Deutschland werden die Winter kürzer und milder, während Hitzeperioden zunehmen. Außerdem treten Extremwetterereignisse häufiger auf, zum Beispiel Starkregen mit Überschwemmungen sowie längere Trockenperioden, die unter anderem zu Waldschäden und Ernteausfällen führen.

b Um Schäden durch den Klimawandel zu verhindern, werden in Deutschland Maßnahmen ergriffen, die die Treibhausgasemissionen reduzieren. Erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie werden ausbaut, um fossile Brennstoffe in der Strom- und Wärmeerzeugung zu ersetzen. Elektromobilität und der öffentliche Nahverkehr werden gefördert. Häuser werden besser gedämmt und effizienter beheizt. In der Industrie wird die Abwärme aus Produktionsprozessen weiter genutzt. Energieberatungen und Energieeffizienz-Label sollen Menschen dabei helfen, ihren eigenen CO₂-Fußabdruck zu verkleinern.

c Individuelle Lösungen. Beispielantwort: Besonders dringlich sind in Deutschland der schnelle Ausbau erneuerbarer Energien und eine klimafreundlichere Mobilität. Das sind Maßnahmen, die die Treibhausgasemissionen deutlich senken können. Außerdem betreffen diese Maßnahme sehr viele Menschen.