Die Klimaveränderungen durch Naturereignisse

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Marianne E.
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Die Klimaveränderungen durch Naturereignisse

In der öffentlichen Diskussion ist oftmals von mehr oder weniger kompetenten Personen der Hinweis zu hören, dass es im Laufe der Menschheitsgeschichte immer wieder zu Klimaveränderungen gekommen ist, und die derzeitige Debatte nur Panikmache sei.
Allerdings beendet dieser Personenkreis seine Desinformationskampagne schon beim "Satzkomma", denn im zweiten Halbsatz zum Klimawandel müsste zugegeben werden, wie umfangreich dabei das Aussterben bzw. Sterben der meisten Lebensformen war. Dazu untenstehend ausführlich mehr und nachprüfbar.

Die Erdatmosphäre und das Klima waren von Beginn an Belastungen und Veränderungen ausgesetzt, die erhebliche Umbrüche zur Folge hatten. Ausgelöst wurden diese Wechsel über mehrere Milliarden Jahre durch die Veränderung der Sonnenstrahlungsleistung und über viele Millionen Jahre als Folge von Kontinentalverschiebungen.
Innerhalb dieser Zeiträume kam es zu gravierenden Umwälzungen zunächst durch Meteoriten- und Asteroideneinschlägen, Vulkanausbrüchen, Plattentektonik / Kontinentalverschiebung und Verwitterungsprozessen. Im Verlauf der Erdgeschichte gewannen Änderungen am Sauerstoffbestand und der Treibhausgase zusätzlich an Bedeutung.
Die "Klimaveränderungen" der Erde begannen so etwa vor 4 Milliarden Jahren, als der glühende Erdball durch einen chemischen Prozess aus Kohlenstoffdioxyd und Wasserdampf eine feste Haut bilden konnte.

Die Sonnenstrahlungsleistung ist für das Wetter von zentraler Bedeutung. Schwankungen werden durch den Gehalt an Wasserdampf ausgelöst, der in einer Konzentration von 0 % Vol. bis 4 % Vol. in der Luft enthalten ist. Regelmäßige Veränderungen in der Sonnenstrahlleistung ereignen sich in einem Zeitraum über Jahrzehnte bis zu Jahrtausenden.

Kontinentalverschiebungen oder auch Kontinentaldrift entstehen durch "umherwandernde" Kontinentalplatten, die auf den Erdmantel einen so ungeheuren Druck ausüben, dass Gebirge, Vulkanausbrüche und Erdbeben entstehen können. Hierzu gibt es Untersuchungen des Geowissenschaftlers Alfred Wegener (1880-1930), der die Aufspaltung der Kontinente von der Hypothese aus dem 18. Jahrhundert zu einer nachprüfbaren Lehre der Wissenschaft erhob.

Es gilt als gesichert, dass durch Meteoriten- und Asteroideneinschläge in der Zeit von vor 4,5 bis 4 Milliarden Jahren die ersten Meere entstanden.
Allerdings verhinderten Meteoriteneinschläge eine schnelle Abkühlung des glühenden Erdballs, dennoch begann vor ungefähr 3,8 Milliarden Jahren ein gemäßigtes warmes Klima.

Meteoriteneinschläge vor 2,9 Milliarden Jahren in Südafrika und Westaustralien waren verantwortlich für mehrere Vereisungsphasen, u.a. der "Pongola-Vereisung"; es kam zu Gletscherbildungen.

Asteroideneinschläge führten vor 252 Millionen Jahren zu einer generellen Erwärmung, zu einer Versauerung der Meere und von allen Lebensformen gingen 65 Prozent zugrunde. Außerdem haben diese Asteroideneinschläge zu Vulkanausbrüchen geführt.

Vor 66 Millionen Jahren löschte ein Asteroideneinschlag im Golf von Mexiko mehr als 75 Prozent aller Lebensformen aus. Dieser Asteroid hatte einen Durchmesser von 180 Kilometern und schuf einen 200 Kilometer großen und 30 Kilometer tiefen Krater. Staub, Gas und Schwefelpartikel wurden in die Atmosphäre geschleudert und verdunkelten für lange Zeit die Sonne. Es kam zu einer schnellen Änderung des Weltklimas.

Vor 13.000 Jahren löste ein Asteroideneinschlag in Kanada einen Klimawandel aus. Es kam zu einem langandauernden Temperaturabfall, verbunden mit großer Trockenheit. Weltweit starben viele Großtiere aus.

Bei Vulkanausbrüchen werden aus dem Vulkaninneren Asche, Gas und Aerosole in Verbindung mit Schwefel in die Erdatmosphäre eingeleitet. Je nach Intensität der Ausbrüche kann es zu einer Verminderung der Sonneneinstrahlung kommen und durch Niederschläge mit chemischen Verbindungen nimmt der Einfluss auf die Biosphäre zu. Vulkane können das Weltklima für Millionen Jahre aufheizen, aber auch abkühlen. Das bedeutet zugleich, dass eine vulkanische Tätigkeit permanent stattfinden muss. Die Vulkane Indonesiens und die an der Pazifikküste Amerikas sind dazu in der Lage.

Die folgenden Beispiele sollen den Vulkanismus anschaulich darstellen:
Vor 252 Millionen Jahren führten Vulkanausbrüche, neben den bereits erwähnten Asteroideneinschlägen, zu einer durchgehenden Erwärmung und einer Versauerung der Meere. Von allen Lebensformen gingen etwa 65 Prozent zugrunde.

Vor 250 Millionen Jahren begannen mehrere heftige Vulkanausbrüche, die ungefähr 50 Millionen Jahre lang aktiv waren. Sie führten zu einem Massensterben von 95 Prozent aller Lebensformen.

Mehrere Vulkanausbrüche zwischen den Jahren 536 und 550 führten zu einer ungewöhnlichen Klimaveränderung, die mit einer starken Abkühlung einherging und bis in das Jahr 600 andauerte. Diese Kältephase wurde durch eine besonders schwache Sonneneinstrahlung noch verstärkt.

Asche- und Schwefelintensive Vulkanausbrüche auf Island im Jahre 1783 führten zu einer Klimaveränderung in Mitteleuropa, Nordamerika und Asien und wird als die größte Naturkatastrophe der Neuzeit bezeichnet.

In Indonesien begann 1784 ein Vulkanausbruch, der acht Monate lang andauerte und auf der gesamten nördlichen Halbkugel eine Temperaturabnahme von 1 Grad bewirkte.

Ein Vulkanausbruch in Indonesien im April 1815 führte 1816 zu einer Kältephase, die in Europa und im Norden Amerikas zu einem "Jahr ohne Sommer" führte.

Auf den Philippinen brach im Jahre 1991 der Vulkan Pinatubo aus und bewirkte auf der nördlichen Halbkugel einen Temperaturrückgang von 0,6 Grad.

Mit der Bezeichnung Plattentektonik bezeichneten in den Anfängen der Geowissenschaften zunächst nur die Wissenschaftler die Vorgänge zwischen dem Erdmantel und der Erdkruste. Mit dieser Lehrmeinung sollte verständlich gemacht werden, dass die Kontinentalplatten (Lithosphärenplatten) auf dem Erdmantel liegen und sich darauf bewegen. Die Wissenschaftler nannten diesen Vorgang umgangssprachlich auch "umherwandern", und präzise Kontinentaldrift oder Kontinentalverschiebung.
Die Kontinentalplatten können das Zusammenstoßen von Kontinenten auslösen mit der Folge der Entstehung von Faltengebirgen, als der häufigsten Hochgebirgsform auf der Erde, neuen Vulkanen, Vulkanausbrüchen, Erdbeben und Tsunamis.
So entstand zum Beispiel der Vulkan Ätna auf Sizilien auf diese Weise oder der Vulkan Nyiragongo im Osten des Kongogebietes, 20 km nördlich von Goma. Ein weiteres Beispiel gilt dem Tsunami in Fukushima im März 2011. Dem Tsunami ging ein Seebeben an der Pazifik-Küste vor Tōhoku voraus. Ausgelöst wurde dieses Beben durch eine Überschiebung an der Plattengrenze zwischen der Pazifischen Platte und der Nordamerikanischen Platte.
Über die Vorgänge bei Plattenverschiebungen gibt es ausreichend wissenschaftliche Erkenntnisse, aber noch nicht darüber, welche Kräfte im Innern der Platten vorhanden und aktiv sind.

Verwitterungsprozesse bedeuten einfach formuliert, die Zersetzung von Gestein. Das kann durch physikalische, chemische oder biogene Prozesse geschehen. Zu den physikalischen Verwitterungsprozessen gehört die thermische Verwitterung. Neben technischen Einwirkungen, wie Gesteinsalter, Korrosion u.a. sind natürliche Ursachen, wie Sonnenstrahlung, Wind, Frost, Veränderung der Erdinnentemperatur ein Grund für Verwitterung.
Beschleunigt wird ein Verwitterungsprozess durch intensive Wärme.
Da die Erdatmosphäre gewissermaßen wie mit einem Thermostat ausgestattet ist, wird es wärmer, wenn der Kohlendioxidanteil in der Luft ansteigt.
Die Wärme beschleunigt dann die Gesteinsverwitterung und hat dabei einen hohen Kohlendioxidverbrauch aus der Luft. Durch den Verwitterungsprozess kühlt dann das Klima wieder ab.

Sauerstoff (O2) ist im heutigen Normalfall mit etwa 20,95 % in der Erdatmosphäre enthalten. Das war nicht immer so. Vor mehr als 2 Milliarden Jahren war der Sauerstoffgehalt in der Luft erheblich geringer. Im Verlauf der Jahre schwankte der Anteil von 3 Prozent bis zu einem Wert, der etwa 10 Prozent geringer war, als der heutige.
Als die Atmosphäre vor etwa 2,5 Milliarden Jahren begann, sich zunehmend mit Sauerstoff anzureichern, erwies sich dieser Vorgang als tödlich für mindestens 80 Prozent aller Lebensformen, wahrscheinlich aber mehr als 90 Prozent. Diese Sauerstoffkatastrophe war für das Massensterben verantwortlich, begünstigte aber in der Folgezeit die Entwicklung von Ozon. Eine weitere Folge war eine Eiszeit, die 300 bis 400 Millionen Jahre andauerte.

Die Treibhausgase setzen sich zusammen aus Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid, Neon, Helium, Methan, Krypton, Wasserstoff, Stickoxide, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Xenon und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (F-Gase).
In der Erdatmosphäre sind die Treibhausgase im Normalfall mit weniger als einem Prozent vorhanden. Ohne Treibhausgase gäbe es keinen Treibhauseffekt. Und ohne den Treibhauseffekt wäre es auf der Erde so kalt, dass Leben unmöglich wäre.
Durch die Vermischung der Treibhausgase in Verbindung mit Ozon entsteht der natürliche Treibhauseffekt. Immer dann, wenn die Vermischung der Treibhausgase ihre Gleichmäßigkeit verliert, hat das dramatische Folgen: Auf der Erde wird es wärmer oder es wird kälter.
Der "normale" Ablauf ist so gestaltet, dass die Treibhausgase, die sich in der Atmosphäre befinden, einen Teil der Sonnenstrahlung daran hindern, in das Weltall zu gelangen. Der verhinderte Teil der Strahlung wird zur Erde geschickt und erwärmt damit die Erde.
Um einer anormalen Erwärmung der Erde vorzubeugen bzw. zu verhindern, haben die Mitgliedsstaaten der Vereinten Nationen mit dem Kyoto-Protokoll vom 11.12.1997 ein Rahmenübereinkommen über Klimaänderungen beschlossen, das 2005 in Kraft trat. Zunächst wurden sechs Treibhausgase benannt, 2015 kam noch Stickstofftrifluorid (NF3) hinzu. Da die einzelnen Treibhausgase über unterschiedliche Kompetenzen und Wirksamkeiten verfügen, sollen sie hier kurzgefasst vorgestellt werden.

Wasserdampf (H2O) ist die Bezeichnung für Wasser in einem gasförmigen System. Es kann auch von Dampfschwaden oder Nassdampf gesprochen werden.
Wenn zum Beispiel die Luft den Wasserdampf als Luftfeuchtigkeit aufnimmt, kann es zu Niederschlag in Form von Regen, Schnee, Nebel oder Hagel kommen.
In der Erdatmosphäre ist der Wasserdampf der "Mittelsmann", der absolut notwendige Zubringer und damit der wichtigste Verursacher für den natürlichen Treibhauseffekt.
Unter normalen Umständen bleibt der Wasserdampf für etwa zehn Tage in der Atmosphäre. Wenn durch menschliche Aktionen außerordentlich viel Wasserdampf in die Troposphäre (0-15 km) gelangt, sind die Auswirkungen so gut wie nicht bemerkbar, da der Wasserdampf ohnehin nur eine kurze Verweildauer hat. Es regnet oder es schneit dann zum Beispiel etwas intensiver.

Kohlendioxid (CO2) (oder auch Kohlenstoffdioxid) ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und ein natürlicher Bestandteil der Luft. Kohlendioxid ist ein wichtiges Treibhausgas und neben Wasserdampf ein unverzichtbarer Verursacher des natürlichen Treibhauseffektes.
Kohlendioxid entsteht im Organismus bei Zellatmung von Lebewesen und einiger Bakterien, durch Vulkangase und bei der Zersetzung toter Organismen. Außerdem entsteht Kohlendioxid bei Verbrennung fossiler Energieträger.
Klimawirksam sind außer Kohlendioxid noch Methan, Distickstoffoxid und Ozon.

Methan (CH4) ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Methan ist ein Hauptbestandteil von Erdgas und kann mit Luft zu einem explosiven Gemisch werden. Mit Sauerstoff reagiert Methan zu Formaldehyd und vielleicht zu Ozon.
Methan entsteht durch Mikroorganismen, Pflanzen und Pilze, Waldbränden und Vulkanausbrüchen. Methan ist ein Hauptbestandteil von Erdgas und befindet sich auch am Meeresboden und in Permafrostböden. Durch Reisanbau und Rinderzucht wird Methan freigesetzt. Für die Stromerzeugung wird Methan als Energieträger eingesetzt.
Klimawirksam ist Methan neben Kohlendioxid, Distickstoffoxid und Ozon.

Distickstoffoxid (N2O) (oder auch Distickstoffmonoxid / Lachgas) gehört zu der Gruppe der Stickoxide und ist ein Produkt natürlicher Prozesse mit natürlichen Quellen, wie naturbelassene Böden, Ozeane und Seen. Distickstoffoxid hat in der Atmosphäre eine Verweildauer von 120 Jahren und verfügt über ein hohes Treibhauspotenzial.
Distickstoffoxid entsteht in der Landwirtschaft bei der Tierhaltung, bei Verbrennung von Biomasse und beim Einsatz von künstlichem Dünger. Abgase, die bei Verbrennung von Kohle und Öl entstehen, sind die Hauptquellen für Stickoxide in der Atmosphäre.
Klimawirksam ist Distickstoffoxid neben Kohlendioxid, Methan und Ozon.

Die Ozonschicht ist der Schutzschirm der Erde. Sie besitzt eine große Konzentration des Spurengases Ozon (O3). Dieses entsteht aus Luftsauerstoff (O2), dessen Moleküle zu Sauerstoffatomen gespalten werden und sich sofort mit einem weiteren Molekül zu Ozon verbinden. Die Ozonschicht ist extrem lichtempfindlich und schützt mit dieser Sensibilität alles Leben auf der Erde vor den Strahlenschäden durch die Sonne.
Die Ozonschicht befindet sich in der Stratosphäre (15-50 km), die im Gegensatz zur Troposphäre (0-15 km) immer wärmer wird. Beide Sphären verfügen jeweils über 80 - 90 Prozent der Luftmasse und Wasserdampf.
Im Bereich zwischen 15 und 45 Kilometer wird durch die Ozonschicht die UV-Strahlung der Sonne eingesaugt und in Wärme verwandelt. Dadurch verändert sich die Temperatur von durchschnittlich minus 80 Grad Celsius auf 0 Grad Celsius.
Die Stratosphäre verfügt über 90 % des gesamten Ozons der Erdatmosphäre. Diese 90 % machen an der Zusammensetzung in der Stratosphäre weniger als 1 % aus, haben aber großen Einfluss auf die Temperatur in diesem Teil der Erdatmosphäre.
Wechselnde Temperaturen in der Zeit bis vor etwa 541 Millionen Jahren wurden hauptsächlich durch Unterschiede in der Konzentration des Treibhausgases Kohlenstoffdioxyd (CO2) ausgelöst. Die Folge waren wechselnde Warm- und Eiszeiten.

Auszug aus dem Buch von Marianne Eule
Das Klima - Der Urknall und seine Folgen
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