Klimawandel – Grundlagen und Spekulation (eBook)

Vorwort 5
Dank 9
Inhaltsverzeichnis 11
1 Einleitung und Geschichtliches: Von der Wärmelehre zum Treibhaus Erde 15
1.1Der Beginn der Wärmelehre und des Treibhauseffekts 15
1.1.1Joseph Fourier und der Glashaus-Effekt 15
1.1.2Sir Isaac Newton 19
1.1.3Horace-Bénédict de Saussure 22
1.1.4Friedrich Wilhelm Herschel und das Infrarote 24
1.1.5Eunice Newton Foote und John Tyndall 26
1.1.6Johann Wilhelm Ritter und das Ultraviolette 31
1.1.7Louis Agassiz und Karl Friedrich Schimper 34
1.2Der Weg zum Verstehen des globalen Klimawandels 36
1.2.1Svante Arrhenius 36
1.2.2Die Zeit der grossen Unsicherheit: kühler oder wärmer? 44
Die Zeit des Wartens auf Wissen (Phase I) 44
Die Periode der beobachteten und vermuteten globalen Abkühlung (Phase II) 47
Wissenschaftler zwischen Abkühlung und Erwärmung 52
1.2.3Die globale Erwärmung ist klar (Phase III) 63
Die Hockeystick-Kurve 63
Die Keeling-Kurve 67
Die Gletscher ziehen sich zurück 72
Katastrophen und Klimawandel 76
Der Klimawandel als Experiment 80
Simulationen und Modelle zum Verstehen 83
1.3Geschichte auf den Punkt gebracht 97
2 Ausgewählte wissenschaftliche Themen zur Globalen Erwärmung 100
2.1Wann ist eine Aussage (pseudo-) wissenschaftlich? 100
2.2Warum ist Sauerstoff kein Treibhausgas, Wasserdampf schon? 116
2.3Kohlendioxid: Gift, Lebenskraft und Treibhausgas 119
2.3.1Kohlendioxid: Das freundliche Gas 119
2.3.2Kohlendioxid: Das sanfte Gift 121
2.3.3Kohlendioxid und die Pflanzen 123
2.3.4Kohlendioxid als Treibhausgas in der Atmosphäre 131
2.4Die Energiebilanz der Atmosphäre 134
2.5Mehr Treibhausgase 143
2.5.1Das Messen des Treibhauseffekts 143
2.5.2Methan 145
2.5.3Lachgas 166
2.5.4Ozon 173
Die zwei Welten des Ozons: Troposphäre und Stratosphäre 176
2.5.5Die Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die nützlichen Ozonkiller 183
2.6Die Spektren, die vielleicht das Schicksal der Menschheit bestimmen: Sättigung oder nicht? 192
2.7Aerosole und Wolken 197
2.7.1Russ 199
2.7.2Mineralische Aerosole 202
2.7.3Schwefel und Sulfat-Aerosole 207
Vulkanische Eruptionen und Schwefeldioxid 208
Verbrennung fossiler Stoffe und Schwefeldioxid 211
Die Ozeane und Schwefeldioxid und die CLAW-Hypothese 214
2.8Astronomie und Klimawandel 218
2.8.1Das Paradox der schwachen jungen Sonne 219
2.8.2Schwankungen über historische Zeiten hinweg 221
2.8.3Klimaschwankungen durch die Elemente der Erdbahn 224
Astronomische Grundlagen 225
2.8.4Milankoviç und das Klima, insbesondere die Eiszeiten 230
2.9Stufen der Komplexität: Mit Beispielen auf den Punkt gebracht 234
2.9.1Einzelne Effekte als Beispiel für die Komplexität 235
Landnutzung und Klimawandel 235
Kondensstreifen 238
Das Gegenteil von Kondensstreifen 241
2.9.2Rückkopplungen (Feedback-Prozesse) und Komplexität 242
2.9.3Simulation des Weltklimas als Ganzes 250
3 Ausgewählte Technologische Themen zur Globalen Erwärmung 265
3.1Das Pareto-Prinzip 266
3.2Sonnenenergie 268
3.2.1Photovoltaik 268
3.2.2EROI (Energetischer Erntefaktor) und EPBT (Energetische Amortisation) 275
3.2.3Windenergie 277
3.2.4Der Wirkungsgrad von Physik und Biologie: Warum die Pflanzen nicht maximal arbeiten 279
3.2.5Der Übergang zur Null-Kohlendioxid-Energiewirtschaft 285
3.2.6Nachtrag: Die verflixte Kernenergie 290
3.3Die Dekarbonisierung der Infrastruktur 296
3.3.1Die Elektromobilität kommt beinahe von selbst 297
3.3.2Das Problem des Heizens und vor allem des Kühlens (HVAC) 305
3.3.3Die Herstellung von Zement und Stahl als harter Kern 310
3.3.4Computer, Bitcoin, Katzen, Licht und Klimawandel 313
3.4Wälder und Äcker als Kohlenstoff-Senken und Quellen 324
3.4.1Wälder und Klimawandel, Teil I 324
3.4.2Ackerböden und Klimawandel. 330
3.5Grosstechnische Kohlenstoff-Senken (Carbon Capturing) 332
3.5.1Negative Emissionstechnologien (NETs) 332
3.5.2Die Endlagerung des Kohlendioxids (Sequestrierung) 341
3.6Geoengineering-Ideen 349
3.6.1Wir sind im Anthropozän 350
3.6.2Erste unerwartete Ankündigung des grossen Problems 351
3.6.3Beispiele zum Geoengineering: Aerosole in die Stratosphäre 353
3.6.4Wolkenaufhellung auf dem Meer 356
3.6.5Meeresdüngung 359
3.6.6Ein Weltraumschirm 361
3.6.7Exotisches Geoengineering bleibt Idee, es fehlt Forschung. 364
4 Menschliches und Spekulatives zur Zukunft 368
4.1Die Ethik des Erwärmens und des Abkühlens der Erde 368
4.2Die Psychologie des Klimawandels 373
4.3Das Anthropozän: Anfang und mögliches Ende 387
4.3.1Die Erde als Planet unter vielen Planeten 387
4.3.2Eis, Wald, Wolken – es geht nicht so leicht zurück 392
4.3.3Die Zukunft der Erde 396
Es musste so kommen 396
Wie geht es (wahrscheinlich) weiter? 400
Was wir tun sollten 403
Liste besonderer Wikipedia-Artikel 412
Zahlen 414
Glossar 417
Literatur 420
Stichwortverzeichnis 429