07Die vertikale Verschiebung: Abstrahlhöhe und Schneefallgrenze

Klimawandel wird meist als steigende Bodentemperatur beschrieben. Die eigentliche Verschiebung findet jedoch in der Höhe statt. Das Ansteigen der Schneefallgrenze ist dabei nichts anderes als das sichtbare Symptom einer energetischen Bilanzverschiebung, die kilometerhoch über unseren Köpfen beginnt.

Wie die Erde Energie verliert

Energie wird auf zwei Arten transportiert.
  • Wärme (Materie-gebunden): In der unteren Atmosphäre () wird Energie primär durch kinetische Kollisionen zwischen Molekülen und durch Luftströmungen verteilt. Wärme ist hier die ungeordnete Bewegungsenergie gebundener Materie.
  • Strahlung (Vakuum-tauglich): Da die Erde vom luftleeren Raum umgeben ist, kann sie Wärme nicht einfach «wegleiten». Sie muss sie in elektromagnetische Wellen (Photonen) umwandeln. Nur diese Photonen können das Vakuum des Alls durchqueren.
Die effektive (Effective Emission Height) ist dabei die entscheidende «Startrampe». In den unteren, dichten Luftschichten werden Infrarot-Photonen ständig von Treibhausgas-Molekülen eingefangen und wieder in Wärme (Molekülkollision) zurückverwandelt. Erst in einer Höhe von etwa 5'000 bis 6'000 Metern wird die Atmosphäre «optisch dünn» genug, dass die Photonen ungehindert in den Weltraum entweichen können.
Wenn sich die Konzentration von Treibhausgasen erhöht, passiert Folgendes:
  • Die Atmosphäre wird für Infrarotstrahlen «undurchsichtiger».
  • Die Abstrahlhöhe wandert nach oben in dünnere, noch kältere Luftschichten.
  • Das physikalische Dilemma: Nach dem -Gesetz strahlt ein Körper umso weniger Energie ab, je kälter er ist. Da die neue Abstrahlhöhe nun höher und damit kälter liegt, gibt die Erde zu wenig Energie ab. Das Gleichgewicht ist gestört.
Damit die Erde wieder genug Energie abstrahlt, um die Bilanz zu schliessen, muss die gesamte darunterliegende Atmosphäre so lange wärmer werden, bis die Temperatur in der neuen, höheren Abstrahlhöhe wieder ausreicht, um die nötige Strahlungsleistung zu erbringen.

Folge am Boden

Die Temperatur nimmt mit der Höhe um rund 0.65 °C pro 100 m ab. Erwärmt sich die Troposphäre, wandert die 0-°C-Grenze nach oben, und damit auch die Schneefallgrenze. Das verstärkt den Effekt ein zweites Mal über die :
  • Schnee und Eis reflektieren bis zu 90 % der Sonnenenergie.
  • Fels und Vegetation, die freigelegt werden, absorbieren bis zu 80 %.
Die steigende Schneefallgrenze wirkt also doppelt: Die Abstrahlhöhe steigt (mehr Stau) und die Reflexion am Boden sinkt (mehr Aufnahme).

Zwei Generationen im Vergleich (Ist <> Szenario)

ZeitraumCO₂-Anstieg (Szenarien)TemperaturSchneefallgrenze
1960 bis heute (65 J.)+108 ppmrund +1.1 °C+175 m
heute bis 2090 (65 J.)+115 bis +500 ppm+1.3 bis +3.3 °C+200 bis +500 m
gesamt (130 J.)+220 bis +600 ppm+2.4 bis +4.5 °C+375 bis +675 m
Als Faustregel verschiebt sich die Schneefallgrenze in den Alpen um rund 150 m pro Grad Erwärmung.
Das Ansteigen der Schneefallgrenze ist weit mehr als eine touristische Unannehmlichkeit – es ist der messbare Beweis dafür, dass wir die Strahlungsmechanik unseres Planeten in die Höhe getrieben haben und unseren wichtigsten Schutzschild, das Eis, verlieren.

Quellen

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