Ein Blick in die (Wissenschafts-)Vergangenheit zum Thema Klima, Kohlendioxid und Klimawandel

Nach dem es im zweiten Teil der Vorlesungsreihe „Klimawandel und ich“ an der Heinrich-Heine-Universität um die „Auswirkungen des Klimawandels“ ging, war das nächste Thema die „Geschichte des Klimawandels“. Der Titel ist vielleicht ein wenig irreführend, denn es ging um wissenschaftliche Erkenntnisse seit 1800, die Informationen zum Klima und dem Klimawandel liefern. Unten in der Abbildung seht ihr kurz die wichtigsten Meilensteine. Mein Blatt hat gerade gereicht. – Natürlich könnte ich auch gute Planung sagen. 😉

Meine Mitschrift zur Vorlesung „Geschichte des Klimawandels“, Abbildung: R. Schügner

Da es sich um eine lange Entwicklung mit einer ganzen Reihe an wissenschaftlichen Erkenntnissen handelt, habe ich mir ein paar ausgesucht und genauer angesehen. Und ich bin (als Farbstoffchemikerin) direkt beim ersten Punkt „hängengeblieben“: Licht und Farbe – oder in diesem Fall Licht und Infrarotstrahlung. 🙂 Wilhelm Herschel entdeckt die Infrarotstrahlung im Jahr 1800.

Meine erste spannende Entdeckung war, dass Wilhelm Herschel (oder William Herschel) eine interessante Biografie hat. Er wurde zu einer Zeit in Hannover geboren, als eine Personalunion mit Großbritannien bestand, so dass er später in England lebte. Neben seiner Arbeit als Musiker interessierte er sich auch für Mathematik und Astronomie. Das Interesse für Astronomie war scheinbar in der Familie weit verbreitet. Unter anderem forschte auch seine Schwester Caroline Herschel erfolgreich auf diesem Gebiet.

Wie hat Wilhelm Herschel die Infrarotstrahlung entdeckt?

Unser sichtbares Licht ist nur ein kleiner Teil des elektromagnetischen Spektrums. Wie die UV-Strahlung („das ultraviolette Licht“) gehört die Infrarotstrahlung zum nicht sichtbaren Teil des Spektrums, der direkt an das sichtbare Licht grenzt. Die UV-Strahlung befindet sich jenseits des sichtbaren violetten Lichtes und die meisten kennen die hautschädigende Wirkung. Die Infrarotstrahlung befindet sich an der anderen Seite des sichtbaren – roten – Lichtes. Wilhelm Herschel ließ Sonnenlicht (weißes Licht) durch ein Prisma fallen und versuchte die Temperaturen der nun sichtbaren Farben des Spektrums zu messen und stellte fest, dass das Thermometer neben dem roten Licht die höchste Temperatur anzeigte.

Wie aus weißem Licht ein Regenbogen an Farben wird, könnt ihr in dem Youtube-Video von Laseranwendungstechnik RUB sehen.

Das elektromagnetische Spektrum

Wir haben jetzt schon ein paar Teile des Spektrums kennen gelernt: sichtbares Licht, UV-Strahlung, Infrarotstrahlung. Es gibt noch einiges mehr unter anderem Mikrowellen, WLAN, Röntgenstrahlen usw. Am besten kann man das mit einer Abbildung zeigen.

Das elektromagnetische Spektrum, Abbildung: R. Schügner

Was hat Eunice Foote mit dem Klimawandel zu tun?

Wie ihr an Caroline Herschel gesehen habt, gab es auch in den vergangenen Jahrhunderten immer wieder Frauen, die entgegen der gesellschaftlichen Normen wissenschaftlich arbeiteten. Eunice Foote gehörte auch zu diesen wenigen Frauen. Zusätzlich zu ihrer wissenschaftlichen Arbeit setzte sie sich zusammen mit ihrem Mann für Frauenrechte ein. Ihre Veröffentlichung „Circumstances Affecting the Heat of Sun’s Rays“ im „American Journal of Science and Art“ 1856 verknüpft Kohlendioxid mit der Erwärmung der Atmosphäre. Mit einfachen Versuchen hat sie „normale“ Luft und verschiedene Gase verglichen. Kohlendioxid (carbonic acid gas) zeigte in der Sonne eine deutlich höhere Temperatur (120°F) als Luft (100°F) an. Ihre Schlußfolgerung war, dass ein höherer Gehalt an Kohlendioxid in der Atmosphäre zu einer höheren Temperatur führen würde.

Ich springe dann mal locker 100 Jahre weiter – und es gibt Computer. 😉

Ein Computermodell und steigende Kohlendioxidkonzentrationen

Syukuro Manabe entwickelte dreidimensionale Computermodelle der Atmosphäre. Im „Journal of the Atmospheric Sciences“ wurde 1967 ein Artikel von Manabe und Richard Wetherald veröffentlicht, in dem ein Computermodell das Klima der gesamten Erde simuliert. Ein steigender Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre führt dazu, dass mehr Wärme von der Erdoberfläche in die obere Troposphäre transportiert wird, ähnlich wie bei Aufwinden, die zur Bildung von Gewittern führen. Weitere Erwärmungen verstärken den Prozess bis die Wärme soweit oben ankommt, dass sie ins All abstrahlt.

Und zum Schluss: Ein Blick auf die politische Aktivitäten zum Klimawandel

Zum einen sind die jährlich stattfindenden Konferenzen zur Erderwärmung zu sehen und zum anderen drei Konferenzen zum Ozonloch mit den entsprechenden internationalen Entscheidungen um die ozonschädigenden Gase („kein FCKW“) zu reduzieren.

Folie in der Vorlesung: Meilensteine der politischen Aktivität Ozonloch vs. Klimawandel, Foto: R. Schügner