Kohlendioxid ist chemisch unglaublich einfach – es ist nur ein Kohlenstoffatom, das mit zwei Sauerstoffatomen verbunden ist. Zusammen erzeugen sie ein farbloses Gas, das nur einen winzigen Bruchteil der Erdatmosphäre ausmacht, etwa 0,04 %.
Dieses Gas ist für das Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung, da Pflanzen Sonnenlicht und Kohlendioxid verwenden, um durch den Prozess der Photosynthese Energie zu erzeugen.
Aber Kohlendioxid ist auch der Hauptgrund für die Erwärmung des Klimas, eine langfristige Temperaturverschiebung, die die fein ausbalancierten Ökosysteme bedroht, von denen die Menschen abhängig sind.
Wieso ist etwas so Lebensnotwendiges auch so schädlich? Folgendes sollten Sie wissen:
Warum verursacht Kohlendioxid die globale Erwärmung?
Die Erde wird von der Sonne erwärmt – Laut NASA werden etwa 71 % der einfallenden Sonnenenergie von der Atmosphäre und der Oberfläche absorbiert und 29 % werden zurück in den Weltraum reflektiert.
Die Energie, die allein von der Sonne eingestrahlt wird, reicht nicht aus, um die Erde warm zu halten. Dafür brauchen wir die Erdatmosphäre, die wie eine Decke wirkt, die einen Teil der Hitze zurückhält, sagte Scott Denning, Professor für Atmosphärenwissenschaften an der Colorado State University.
Diese „Decke“ besteht aus mehreren Gasen, die „Treibhausgase“ genannt werden, weil sie Wärme speichern, genau wie die Glasscheiben eines Gewächshauses die Sonnenwärme halten.
Der Treibhauseffekt sei ein natürlicher Prozess, sagte Denning. „Es ist wirklich ein Glück für uns, dass wir Luft haben.“ Ohne sie wäre die Erde nur eine weiße, gefrorene Kugel, die im Weltraum hängt – unbewohnbar.
Dieser natürliche Prozess beginnt sich jedoch zu ändern, da Menschen fossile Brennstoffe verbrennen.
Ist Kohlendioxid ein Treibhausgas?
Die Erdatmosphäre besteht zu 78 % aus Stickstoff und zu 21 % aus Sauerstoff und nur zu 1 % aus anderen Stoffen. Treibhausgase gehören zu diesen „anderen Dingen“.
Kohlendioxid ist ein Treibhausgas, eines der vier wichtigsten. In Bezug auf die Treibhausgasemissionen in den USA ist hier eine Liste nach Mengen der Environmental Protection Agency:
Was bedeutet CO2?
Kohlendioxid wird oft mit seiner chemischen Formel CO2 geschrieben. Das bedeutet einfach, dass es sich um ein Molekül handelt, das ein Kohlenstoff- und zwei Sauerstoffatome enthält. In chemischen Texten wird es so geschrieben: CO2, wobei die tiefgestellte Ziffer zwei bedeutet, dass es zwei Sauerstoffatome gibt.
Wie wirkt Kohlendioxid als Treibhausgas?
CO2 ist großartig darin, Wärme zu speichern, teilweise weil es ein größeres Molekül ist als Stickstoff (78 %) und Sauerstoff (21 %), die den größten Teil der Erdatmosphäre ausmachen. Sie bestehen jeweils aus zwei, nicht drei, verbundenen Atomen, zwei Stickstoff- oder zwei Sauerstoffatomen.
Diese Geometrie bedeutet, dass sie nur mit einer schmalen Lichtwellenlänge interagieren. Die komplexere Geometrie von CO2-Molekülen bedeutet, dass sie ein viel breiteres Spektrum an Lichtwellen absorbieren können, einschließlich der Infrarotwellen, die Wärme transportieren.
Je mehr CO2-Moleküle also in der Atmosphäre sind, desto mehr Wärme können sie einfangen.
Es ist ein empfindliches Gleichgewicht. Zu wenig CO2 und die Erde würde nicht auf einer für das Leben geeigneten Temperatur bleiben. Zu viel und die Temperatur beginnt zu steigen.
Beachten Sie, dass CO2 das am meisten diskutierte Treibhausgas ist, da es, obwohl es weniger stark ist als Methan (Erdgas), Hunderte und sogar Tausende von Jahren in der Atmosphäre verbleibt.
Woher kommt Kohlendioxid?
Kohlendioxid ist das, was Menschen und Tiere ausatmen, nachdem sie Sauerstoff eingeatmet haben. Aber das wird durch die Pflanzen, die wir essen, ausgeglichen, sodass Menschen und Tiere das Gleichgewicht des atmosphärischen CO2 nicht beeinflussen. Es ist ein Kreislauf, Menschen und andere Tiere atmen CO2 aus, aber es ist derselbe Kohlenstoff, der von den Pflanzen, die wir essen, „eingeatmet“ wurde, also trägt er nicht zur globalen Erwärmung bei.
Kohlendioxid in der Atmosphäre stammt aus zwei Hauptquellen, natürlichen und menschlichen Aktivitäten. Natürliches CO2 stammt aus dem Ausgasen des Ozeans, zersetzenden Pflanzen, Waldbränden und Vulkanen.
Der Mensch begann um 1750 damit, das Gleichgewicht der Treibhausgase in der Atmosphäre zu verändern. Damals begann in England die industrielle Revolution und Fabriken begannen Kohle zu verbrennen, um Maschinen anzutreiben. Dadurch wurde der Atmosphäre neues Kohlendioxid aus fossilen Brennstoffen hinzugefügt, die seit Millionen von Jahren tief unter der Erde vergraben waren.
So sehr hat sich das Gleichgewicht verändert: In den letzten 400.000 Jahren schwankte die CO2-Menge in der Atmosphäre laut NASA zwischen 200 und 280 Teilen pro Million.
1750 wurde die CO2-Menge in der Atmosphäre auf etwa 280 ppm geschätzt.
Heute ist er auf 418 Teile pro Million gestiegen, der höchste Wert seit 3,6 Millionen Jahren.
Als die Menschen begannen, mehr fossile Brennstoffe zu verbrennen, haben die Mengen zugenommen. Laut NASA ist die Hälfte des Anstiegs der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration in den letzten 300 Jahren seit 1980 und ein Viertel davon seit dem Jahr 2000 aufgetreten.
Wie kann eine so kleine Menge CO2 so viel Ärger verursachen?
Der Unterschied zwischen 280 Teilen pro Million und 418 scheint nicht viel zu sein, aber er bedeutet, dass die Menschen in den letzten 150 Jahren schätzungsweise 1,5 Billionen Tonnen Kohlendioxidverschmutzung verursacht haben.
Das heißt, die Decke um die Erde ist dicker geworden und das zeigt Wirkung. Seit 1880 ist die globale Jahrestemperatur um 1,9 Grad gestiegen, wobei der Großteil der Erwärmung seit 1975 stattgefunden hat.
Eine Erhöhung um 1,9 Grad ist nicht viel, oder?
Es braucht viel Energie, um alle Ozeane, die Atmosphäre und das Land um fast 2 Grad zu erwärmen.
Diese zusätzliche Hitze führt dazu, dass Wettermuster intensiver und unberechenbarer werden.
Es macht auch die Dinge heißer. Die vergangenen sieben Jahre waren „mit deutlichem Abstand“ die wärmsten seit Beginn der Aufzeichnungen auf der Erde, wie aus neuen Forschungsergebnissen hervorgeht, die diese Woche vom Copernicus Climate Change Service, einer mit der Europäischen Union verbundenen Gruppe, veröffentlicht wurden.
Da CO2 zwischen 300 und 1.000 Jahre in der Atmosphäre verbleibt, werden die Werte nicht schnell sinken, egal wie sehr die Menschheit die Produktion drosselt. Aber wenn sie nicht geschnitten werden, steigt die Temperatur noch weiter an.
Das bedeutet, dass 2022 wahrscheinlich eines der coolsten Jahre war, an die sich Kinder heute erinnern werden.
Sind Kohlenstoff und Kohlendioxid dasselbe?
Sie sind nicht. Kohlenstoff ist ein schwarzes, festes Element, während Kohlendioxid ein farbloses Gas ist.
Aber wenn die Leute über den Klimawandel sprechen, verwenden sie „Kohlenstoff“ als Abkürzung für „Kohlendioxid“. Wenn jemand „kohlenstoffneutral“ oder „kohlenstofffrei“ sagt, spricht er eigentlich davon, die Menge an Kohlendioxid zu reduzieren, die ausgestoßen wird.
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