Frage zum Thema Treibhauseffekt

Wenn ich Treibhausgase in der Athmosphäre habe, die eine Rückstrahlung bewirken.
Erhöht sich dann die Oberflächentemperatur stetig oder stellt sich wieder irgendwann ein höheres Gleichgewicht ein???

Was verstehst Du unter "höheres Gleichgewicht"?
Alle Dinge verändern sich - davon ist auch die Oberflächentemperatur nicht ausgenommen.
In der Erdgeschichte gab es schon erhebliche Temperaturschwankungen.
Man denke nur an die vielen Eiszeiten, bei denen die Oberfläche auch schon komplett zugefroren war (weißer Planet).

Auf keinen Fall können Treibhausgase isoliert als Ursache für Temperaturänderungen betrachtet werden.
Es sind sogar recht viele Faktoren, die dabei mitwirken - Treibhausgase sind nur einer davon.
Weil alle Faktoren veränderlich sind, wird die Oberflächentemperatur wohl auch weiterhin schwanken.

Ich verstehe Leoclids Frage eher grundsätzlich: Gibt es eine kritische Menge Treibhausgase, ab der sich die Erde immer weiter (also endlos) aufheizt?

Ich hab´s eher umgedreht verstanden:
Heizt sich die Oberflächentemperatur durch die Treibhausgase immer weiter auf, oder wird dieser Vorgang irgendwann gestoppt oder umgekehrt?

Vielleicht kann sich Leoclid nochmal dazu äußern.

Sobald der Anteil an Treibhausgasen nicht weiter steigt, stellt sich ein neues (höheres) thermisches Gleichgewicht her.

ohne Biosphäre würde das stimmen.

Wenn die Treibhausgase zu einem erhöten Pflanzenwuchs führen würden, dann würde die Temperatur wieder sinken. Ob eine wesentlich höhere Temperatur aber mehr Biomasse bildet (grüne Arktis) oder ob durch Verwüstung die Biomasse abnimmt wird sich erst nach einem sehr langen Einpendelvorgang herausstelen.

Man kann das vielleicht auch ganz grundsätzlich beantworten: Wenn ein Planet mit Treibhausgasen ab einem gewissen Punkt eine "ewige wachsende Senke" für Energie wäre (es gaäbe kein Gleichgewicht, es würde immer heißer, der Energiegehalt stiege immer weiter) ... dann wäre der Planet doch so etwas wie ein Schwarzes Loch. Das ist er aber nicht. Es wird sich ein neues Gleichgewicht aus Wärmeein- und -ausgang einstellen.

Gut, ist wohl doch nicht vollständig ... Der Planet könnte ja so warm werden, dass er verdampft und sich als Energiesenke quasi selbst zerstört und wieder alles freisetzt.

Besser über Strahlungsgesetze zu diskutieren. Die thermisch abgestrahlte Leistung steigt mit der 4. Potenz der Temperatur. Wenn ein Planet ein wenig heißer wird, strahle er gleich viel mehr Wärme wieder ab. Wenn die spektralen Eigenschaften der Atmosphäre und die Kugelgeometrie des Planeten stabil bleiben, bleibt die Wärmezufuhr von außen aber konstant. Der Planet kann sich also nicht unendlich aufheizen.

Alleine die Erdgeschichte beantwortet die Frage.
Die erde hatte wohl schon immer eine Atmosphäre in der auch Treibhausgase vorhanden waren (CO2, H2O, etc.). Mal mehr, mal weniger.
So allgemein wie die frage formuliert ist, müsste somit jedes Vorhandensein von Treibhausgasen die Atmosphäre beliebig stark aufheizen.
Die Erde wäre somit bereits längst verglüht ...  bzw. die Atmosphäre "verpufft".

Die Erdoberfläche ist halt ein gepuffertes System, d.h. bei einem verstärkten Auftreten von gasförmigen Substanzen (hier hauptsächlich Kohlendioxid und Methan) wird auch mehr davon eingelagert, also dem System entzogen.

Diese Puffer sind bspw. die Ozeane, die bei einem erhöhten CO2-Anteil in der Atmospäre mehr davon aufnehmen, oder die Flora, die sich bei einem erhöhten Angebot an Kohlenstoff- oder Stickstoffverbindungen schneller entwickelt.

Ein Problem entsteht dann, wenn diese Puffer überfordert werden, was derzeit möglicherweise bereits begonnen hat.

Das bezeichnet man als Kipppunkt, ein etwas unglücklicher Begriff, da es kein genau definierter Punkt ist, sondern den Zustand kennzeichnet, in dem sich eine "Senke" in einen "Produzenten" umwandelt.

Beispiele:

1. Ozeane, die bei einer erhöhten CO2-Aufnahme zunächst mehr (bislang etwa 50% der weltweiten Produktion) aufnehmen. Das führt, insbesondere bei einer steigenden Wassertemperatur, allmählich dazu, dass das Gleichgewicht der CO2-Aufnahme/Abgabe sich zunehmend zu einer Abgabe an die Atmosphäre verlagert.

2. Durch die CO2-Aufnahme sinkt der pH-Wert im Ozean, wodurch Kalkalgen, die bisher beim Absterben große Mengen an Karbonaten in die Tiefsee verfrachten, geschädigt werden.

3. Das Nordpolarmeer erwärmt sich in den letzten Jahrzehnten deutlich stärker als der Durchschitt der Erde. Das bewirkt einenen stärkeren Rückgang der sommerlichen Eisbedeckung, damit eine Verringerung der Reflektion des Sonnenlichtes und eine weitere Erwärmung des Wassers.

4. Das Auftauen der Permafrostböden im circumpolaren Bereich (bspw. die nordsibirische Taiga) setzt Gase aus verwittertem Pflanzenmaterial frei, das über Jahrtausende dort eingelagert wurde. Besonders problematisch ist hier das Methan, das ca. 20-fach klimarelevanter ist als CO2.

5. Die Abstrahlung der "überschüssigen Energie" von der Erde ins All hat den Nachteil, dass sie im infraroten Bereich stattfindet und daher die CO2-angereicherte Erdatmosphäre kaum verlassen kann (wie in einem Treibhaus).

Das alles betrifft die Erde als solche relativ wenig, da es im Laufe von Jahrmillionen immer wieder zu Änderungen im Klima gekommen ist. Allerdings ist die momentane Entwicklung ohne Beispiel in der dokumentierten Klimageschichte und es trifft insbesondere die Rassen, die auf ein "konstantes, optimales Klima" zum Überleben angewiesen sind (Eisbären, Korallen, Menschen).

Robert

Nun hat rok ja schon einige Faktoren und Vorgänge benannt, die die planetare Temperaturregelung beeinflussen.
Aber da wirken noch viele andere Vorgänge ein, die wir wohl nicht vollständig erfassen können.
Das Thema ist wirklich sehr komplex.

Viele gehen ja davon aus, dass wir Menschen jetzt die natürliche Klimaregelung durcheinander und vielleicht sogar zum umkippen bringen, weil wir doch die fossilen Energieträger (wie Kohle und Erdöl) verbrennen und dadurch zusätzliches CO² in die Atmosphäre einbringen.

Letztlich stammt dieses CO² aber aus der Atmosphäre und wurde nur vor Jahrmillionen von Pflanzen eingelagert.
Bei der Photosynthese filterten die Pflanzen das CO² aus der Luft, setzten Sauerstoff frei und lagerten Kohlenstoff ein.
Damit haben die Pflanzen sicher auch das Klima beeinflusst.
Wir machen das jetzt wieder rückgängig.

Man geht von Zeiten auf der Erde aus, wo der CO2 Gehalt über 4000 ppm gegenüber heute 400 ppm betragen hat, da gab es dann ein "höheres" Gleichgewicht, die Venus ist halt in einem temperaturmäßig noch höheren Gleichgewicht gegenüber dem umgebenden All. Was schon weitere 100 ppm ausmachen, möchte ich allerdings nicht erleben und auch nicht den Übergang.Bin mir nicht sicher, ob der sanft verläuft...

Zitat -eumel-:

"Aber da wirken noch viele andere Vorgänge ein, die wir wohl nicht vollständig erfassen können.
Das Thema ist wirklich sehr komplex."

Ja, darunter gibt es auch durchaus Prozesse, die eine negative Rückkopplung haben:

Das Algenwachstum in küstennahen Gewässern (Schelf) steigt mit der Erhöhung der Meerestemperatur, zumindest wenn genug Nährstoffe ins Meer gelangen. Die absterbenden Mikroorganismen entziehen der Umwelt den in der Biomasse gebundenen Kohlenstoff, nicht als Karbonat, sondern als organisches Material, aus dem sich in späteren geologischen Zeitaltern sogar neues Erdöl/Erdgas entwickeln kann.

Dasselbe gilt für Moore, verlandende Binnenseen und Naturschutzflächen, in denen das abgestorbene Pflanzenmaterial verbleibt und im Laufe der Zeit im Boden eingelagert wird.

Allerdings hat sich die Entstehung der fossilen Lagerstätten über viele Jahrmillionen hingezogen, während die Verbrennung innerhalb weniger Jahrhunderte erfolgt. Daher ist der Klimawandel selbst nicht das Hauptproblem, sondern die Geschwindigkeit mit der er erfolgt.

Robert

Vielen Dank für eure Antwort.
Ich hatte die Frage so gemeint, ob sich irgendwann ein thermisches Gleichgewicht neu einstellt, das ist mit jetzt klar.