Aufgaben: Die Ursachen des Klimawandels

Das Schema stellt den Treibhauseffekt in vier nummerierten Schritten dar.

1. a) Erkläre, was in jedem der mit den Zahlen 1 bis 4 gekennzeichneten Schritte geschieht.
2. b) Welche Nummer entspricht der Wärme, die die Atmosphäre zur Oberfläche zurückstrahlt?
3. c) Nenne zwei Treibhausgase.

Erkläre den Unterschied zwischen Wetter und Klima und nenne je ein Beispiel.

Nenne drei menschliche Aktivitäten, die den Ausstoß von Treibhausgasen in die Atmosphäre erhöhen.

Erkläre mit eigenen Worten, was der Treibhauseffekt ist und warum er so heißt.

Ordne diese Arten, zur Schule zu kommen, nach ihrem Ausstoß von gering nach hoch: allein mit dem Auto fahren, zu Fuß gehen, mit dem Bus fahren. Erkläre das Kriterium, nach dem du vorgegangen bist.

Gib an, ob diese Aussagen wahr oder falsch sind, und berichtige die falschen: Der Treibhauseffekt ist ein vom Menschen erzeugtes Phänomen; beim Verbrennen von Benzin entsteht $\text{CO}_2$; Solarenergie setzt mehr Treibhausgase frei als Kohle.

Erkläre, welcher Zusammenhang zwischen dem Verbrennen fossiler Brennstoffe (Kohle, Erdöl, Erdgas) und der Zunahme von $\text{CO}_2$ in der Atmosphäre besteht.

Nenne zwei Energiequellen, die bei der Stromerzeugung kein $\text{CO}_2$ freisetzen, und zwei, die es freisetzen.

Der Treibhauseffekt ist ein natürliches, für das Leben notwendiges Phänomen. Erkläre, warum das so ist, und stelle klar, worin das heutige Problem besteht (die Verstärkung des Treibhauseffekts durch menschliche Emissionen).

Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Entwaldung und dem Klimawandel? Begründe zwei verschiedene Mechanismen: den Verlust der Aufnahme von $\text{CO}_2$ und die Emissionen beim Fällen oder Abbrennen der Wälder.

Die Konzentration von atmosphärischem $\text{CO}_2$ betrug 1960 317 ppm, 1990 354 ppm und 2020 414 ppm. Berechne den Anstieg zwischen 1960 und 2020, gib ihn in Prozent an und bringe den Trend mit menschlichen Aktivitäten in Verbindung.

Rinder stoßen bei der Verdauung Methan aus. Erkläre, wie die Viehhaltung zum Klimawandel beiträgt, und nenne eine Maßnahme, die diese Auswirkung verringert.

Ein Auto stößt etwa 120 g $\text{CO}_2$ pro Kilometer aus. Berechne die Emissionen einer täglichen Strecke von 30 km und die eines ganzen Jahres (250 Tage) und schlage zwei Alternativen vor, sie zu verringern.

Kohlekraftwerke stoßen pro Kilowattstunde viel mehr $\text{CO}_2$ aus als erneuerbare Energien. Erkläre, warum der Übergang zu erneuerbaren Energien als Schlüssel im Kampf gegen den Klimawandel gilt.

Obst per Flugzeug von einem anderen Kontinent herbeizuschaffen setzt viel mehr $\text{CO}_2$ frei, als es saisonal auf dem lokalen Markt zu kaufen. Erkläre den Zusammenhang zwischen diesen Emissionen und dem Klimawandel und begründe, warum regionaler und saisonaler Konsum empfohlen wird.

Der Permafrost, der dauerhaft gefrorene Boden der Arktis, speichert riesige Mengen Kohlenstoff. Erkläre, was geschehen kann, wenn er auftaut, und warum Wissenschaftler dies als einen Prozess ansehen, der die Erwärmung weiter verstärkt.

Analysiere die folgenden Daten zur Anomalie der globalen Temperatur: −0,2 °C im Jahr 1880, +0,2 °C im Jahr 1980 und +1,2 °C im Jahr 2023. Berechne die durchschnittliche Erwärmungsrate pro Jahrzehnt im Zeitraum 1880–1980 im Vergleich zum Zeitraum 1980–2023. Begründe anhand des Ergebnisses, ob die globale Erwärmung konstant oder beschleunigt verläuft, und sage voraus, welche Temperaturanomalie wir 2050 erreichen würden, wenn das Tempo des letzten Zeitraums anhielte, im Vergleich dazu, wenn das des ersten beibehalten worden wäre.

Ein Beratergremium schlägt zwei Strategien vor, um die globale Erwärmung vor 2040 zu bremsen: Plan A will Erdgaslecks beseitigen und die intensive Viehhaltung verringern (Schwerpunkt Methan, $\text{CH}_4$); Plan B konzentriert sich auf die Stilllegung von Kohlekraftwerken (Schwerpunkt $\text{CO}_2$). Du weißt, dass $\text{CH}_4$ auf einer Skala von 20 Jahren etwa 80-mal stärker erwärmt als $\text{CO}_2$, aber nach etwa 12 Jahren aus der Atmosphäre verschwindet, während $\text{CO}_2$ jahrhundertelang bleibt. Beurteile, welcher der beiden Pläne die Erwärmung kurzfristig schneller bremsen würde und welcher unverzichtbar ist, um langfristig eine unumkehrbare Veränderung zu vermeiden. Begründe dein Urteil.

In einer Schuldebatte behauptet jemand: „In der Kreidezeit gab es an den Polen kein Eis und die Erde war ohne menschliches Zutun viel wärmer als heute; also ist die heutige Erwärmung natürlich und wir müssen uns keine Sorgen machen." Widerlege diese Aussage, indem du den Zeitmaßstab (die Geschwindigkeit), in dem jene geologischen Veränderungen abliefen, mit dem des heutigen Wandels vergleichst, und erkläre, welche unmittelbare Folge dieser Geschwindigkeitsunterschied für die Anpassungsfähigkeit der Ökosysteme und das Überleben der Arten hat.

Land A stößt pro Einwohner 15 t $\text{CO}_2$ pro Jahr aus und hat 10 Millionen Einwohner. Land D stößt pro Einwohner 1,5 t pro Jahr aus und hat 200 Millionen Einwohner. Ein internationaler Vertrag verlangt, dass beide ihre Gesamtemissionen in fünf Jahren um 20 % senken. Berechne die Gesamtemissionen jedes Landes, vergleiche, was diese Kürzung für die Lebensweise eines durchschnittlichen Bürgers in A im Vergleich zu einem in D tatsächlich bedeuten würde, und begründe, warum es ungerecht ist, Reduktionen allein auf Grundlage der nationalen Gesamtmenge auszuhandeln.

Nach dem Ausbruch des Vulkans Pinatubo 1991 sank die globale Durchschnittstemperatur fast zwei Jahre lang um etwa 0,5 °C, obwohl der Vulkan Millionen Tonnen $\text{CO}_2$ ausstieß. Recherchiere die Rolle der ausgestoßenen Aerosole aus Schwefeldioxid ($\text{SO}_2$) und Asche, um den physikalischen Mechanismus zu erklären, der diese vorübergehende Abkühlung verursachte, und nutze diese Tatsache, um diejenigen zu widerlegen, die fälschlich behaupten, Vulkanausbrüche seien die Ursache der anhaltenden globalen Erwärmung der letzten Jahrzehnte.

Ein Klimamodell warnt, dass ein Anstieg der Temperatur des arktischen Wassers um 1 °C eine positive Rückkopplungsschleife auslösen kann. Entwirf ein Ursache-Wirkungs-Flussdiagramm, das in geordneter Weise Folgendes verbindet: Anstieg der Lufttemperatur, Schmelzen des Meereises, Veränderung der Oberflächenalbedo und Aufnahme von Sonnenstrahlung durch den Ozean. Sage anhand deines Schemas voraus, was mit der Fähigkeit des Planeten zur thermischen Selbstregulierung geschähe, wenn der Arktische Ozean im Sommer vollständig eisfrei wäre.

Die Gemeinde einer Stadt mit Gewerbegebiet, starkem Touristenaufkommen und regionaler Deponie will ihren Klima-Fußabdruck verringern, aber ihr Haushalt erlaubt nur die Finanzierung von zwei dieser drei Optionen: 1) die Stadtbusse und die kommunalen Maschinen elektrifizieren; 2) das Biogas der Deponie auffangen und energetisch verwerten, um Emissionen von $\text{CH}_4$ zu vermeiden; 3) Solarmodule auf den Dächern der Industriehallen installieren, um den Bezug von Strom aus dem fossilen Netz zu verringern. Analysiere die unterschiedliche Wirkung jeder Option (vermiedenes Gas, Unmittelbarkeit und Größenordnung) und begründe, welche zwei du priorisieren würdest.

Auf einem Klimagipfel verlangt Land X (reiche, seit dem 19. Jahrhundert stark industrialisierte Nation, heute mit niedrigen jährlichen Emissionen) von Land Y (Entwicklungsland, heute in absoluten Zahlen größter Emittent der Welt, aber mit niedrigen Pro-Kopf-Emissionen), seine Emissionen im gleichen Tempo zu senken. Formuliere als Vermittler der UNO einen Einigungsvorschlag nach dem Prinzip der „gemeinsamen, aber unterschiedlichen Verantwortung", der die historisch kumulierten Emissionen im Vergleich zu den aktuellen berücksichtigt, und begründe, warum dein Vorschlag für beide Seiten gerecht ist.