Strahlungsantrieb

Komponenten des Strahlungsantriebs der globalen Erwärmung seit 1750 und ihr Nettoeffekt auf den Wärmehaushalt der Erde.

Der Begriff Strahlungsantrieb wurde vom IPCC eingeführt,^[1] um im Rahmen der Klimastudien eine externe Störung der Strahlungsbilanz des Klimasystems der Erde zu beschreiben. Solch eine Störung kann eine Konzentrationsänderung einer für die Strahlungsbilanz relevanten Substanz sein (z. B. Treibhausgase, Aerosole), eine Änderung der Bestrahlungsstärke der Sonne oder andere Veränderungen, die zu einer Änderung der Energiemenge (Sonneneinstrahlung plus langwellige Strahlung in W m^-2) führen, die von der Erdoberfläche absorbiert werden (z. B. Änderungen der Albedo). Dieses Ungleichgewicht in der Strahlungsbilanz hat das Potential, Veränderungen von Klimaparametern und damit einen neuen Gleichgewichtszustand des Klimasystems herbeizuführen. Betrachtet wird der Energiefluss, der auf die Tropopause wirkt, nachdem sich ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat, wobei sich die Temperaturen von Oberflächen und Troposphäre sowie deren Status in ungestörtem Zustand befinden.

Im Kontext der globalen Erwärmung ist der Begriff auf Änderungen der Strahlungsbilanz des Oberflächen-Troposphären-Systems anzuwenden, die durch externe Faktoren hervorgerufen werden, wobei keine Änderungen der Stratosphärendynamik stattfindet und in diesem Bereich auch keinerlei Rückkopplungen wirken; ebenso werden Veränderungen der atmosphärischen Wassermenge und -verteilung, die aus der Dynamik des Strahlungsantriebs resultieren, nicht berücksichtigt.

Der Strahlungsantrieb (RF für radiative forcing) kann über eine lineare Beziehung mit der Änderung der globalen Gleichgewichtstemperatur an der Erdoberfläche (ΔTs) verknüpft werden:^[2]

ΔTs = λRF

λ = Parameter der Klimasensitivität mit der Einheit: K W^-1m²

Der durch CO₂ verursachte Strahlungsantrieb errechnet sich wie folgt:^[1]

$\Delta F = 5.35 \times \ln {C \over C_0}$

Mit C = CO₂-Konzentration der zu betrachtenden Atmosphäre in ppm, C_O= Ausgangskonzentration der Vergleichsatmosphäre in ppm, ΔF = resultierender Strahlungsantrieb in W/m².

Der vom CO₂ ausgehende Strahlungsantrieb hat sich allein in den Jahren von 1990 bis 2009 um knapp 35% erhöht, was seit mindestens 200 Jahren der größte Anstieg pro Dekade ist. Der allein aus CO₂ resultierende Strahlungsantrieb betrug im Jahr 2008 genau 1,739 Watt/m².^[3][4]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} IPCC Third Assessment Report, Kapitel 6.3.1, Carbon Dioxide (Online)
2. ↑ Forster, P., V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, D. W. Fahey, J. Haywood, J. Lean, D. C. Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz and R. Van Dorland: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Online (pdf 7,7 MByte)
3. ↑ IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Online (pdf)
4. ↑ THE NOAA ANNUAL GREENHOUSE GAS INDEX (AGGI) online