Die Atmosphäre der Erde ist die dünne Schicht aus Gasen, die unseren Planeten umgibt und für das Leben, wie wir es kennen, von entscheidender Bedeutung ist. Sie beeinflusst nicht nur das Wetter, sondern auch das Klima und die Lebensbedingungen auf der Erde.
Unsere Erde zählt mit einem Durchmesser von 12700 Km nur zu den mittelgroßen Himmelskörpern im Sonnensystem. Sie umgibt eine im Verhältnis zu ihrer Größe nur hauchdünne Schicht aus Gasen, die auf Fotografien aus dem Weltraum wie ein zarter blauer Schleier den Planeten umhüllt.
Übergang in den Weltraum
Schon ab einer Höhe von 500 km über dem Erdboden beginnt mit der Exosphäre der Übergang in den Weltraum; nur ein Millionster Teil der Gesamtmasse der Erde wird von ihrer Atmosphäre gebildet.
Dennoch ist sie für einen großen Teil des Lebens außerhalb des Wassers von existenzieller Bedeutung, auch wir Menschen verbringen die meiste Zeit unseres Lebens aus dem Boden des rastlosen Luftmeers. Seine Zusammensetzung aus verschiedenen Gasen variierte im Laufe von Jahrmillionen immer wieder und heute müssen wir erkennen, dass selbst kleinste Veränderungen in den Bestandteilen enorme Auswirkungen auf Wetter und Klima haben.
Frühe Erdatmosphäre: Sauerstoff & Ozonschicht
Nachdem die Erde, vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstanden, zunächst eine lebensfeindliche Atmosphäre aus Wasserstoff, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff umgab, ließen Cyanobakterien durch Photosynthese vor etwa 3,5 Milliarden Jahren den ersten Sauerstoff entstehen. Doch dieser Sauerstoff wurde zunächst durch Oxidationsprozesse verbraucht, so dass seine Konzentration erst vor etwa einer Milliarde Jahre mehr als drei Prozent betrug.
In den folgenden 400 Millionen Jahren reicherte er sich mehr und mehr in der Atmosphäre an, was die Ausbildung einer Ozonschicht in Gang brachte. Dadurch vor der zerstörerischen UV-Strahlung der Sonne geschützt, konnten sich Pflanzen auf dem Festland ausbreiten; ihre Photosynthese ließ den Sauerstoffgehalt der Luft immer weiter ansteigen. So erreichte er vor rund 300 Millionen Jahren einen Rekordanteil von 35 Prozent an der Erdatmosphäre um dann, beim durch massiven Vulkanismus ausgelösten Massenaussterben vor 250 Millionen Jahren, auf 15 Prozent zu fallen.
Klima im Erdmittelalter
Im meist tropischen warmen Klima des Erdmittelalters stieg der Sauerstoff anschließend erneut auf bis zu 28 Prozent und pendelte sich nach dem Aussterben der Dinosaurier vor etwa 65 Millionen Jahren auf das heutige Niveau von rund 21 Prozent ein. Da der für das Pflanzenwachstum notwendige Stickstoff mit etwas 78 Prozent den größten Anteil im Gasgemisch der Atmosphäre hält, bleiben für andere Gase nur rund 1 Prozent Anteil übrig. Die jedoch haben trotz ihrer geringen Konzentration eine enorme Wirkung auf das Klima.
Einfluss der Treibhausgase
Wasserdampf, Methan und Kohlendioxid sind als Treibhausgase dafür verantwortlich, dass ein Teil der von der Sonne eingestrahlten Energie nicht wieder in Weltall entweicht, sondern die Atmosphäre erwärmt. Ohne diese kleinen Helfer betrüge die Mitteltemperatur auf der Oberfläche der Erde nicht wie derzeit etwa 16 Grad plus sondern minus 18 Grad – nicht nur das Klima sondern das ganze Leben auf diesem Planeten sähen dann völlig anders aus.
Doch die vom Menschen in den letzten 150 Jahren verursachte ständige Erhöhung des Anteils der Treibhausgase wirkt sich nun immer stärker auch auf das Wetter in der Atmosphäre aus. Das entsteht in ihrer rund zehn Kilometer hohen untersten Schicht, der Troposphäre, hier befindet sich auch der allergrößte Teil des Wasserdampfs.
Wetterphänomene in der Troposphäre
Das starke Temperaturgefälle zwischen Erdboden mit durchschnittlich 16 Grad und oberem Rand der Troposphäre mit etwa minus 80 Grad sorgt für eine ständige Durchmischung, was all unsere Wetterphänomene wie Wolken, Wind und Niederschläge entstehen lässt. Je mehr Energie dabei zur Verfügung steht, umso heftiger und intensiver laufen diese Prozesse ab. Sie können zwar durch Eintrübungen in der Stratosphäre, die sich bis in eine Höhe von 50 Kilometer an die Troposphäre anschließt, gebremst werden. Doch diese, meist durch starke Vulkanausbrüche verursachten abkühlenden Effekte, verschwinden in der Regel innerhalb weniger Jahre wieder.
Zukünftige Herausforderungen für die Menschheit
Und da aus den äußeren Schichten unserer Lufthülle, der Meso-, Thermo- und Exosphäre keine Auswirkungen auf Wetter und Klima zu erwarten sind, müssen wir selbst dafür sorgen, dass der Anteil der klimawirksamen Gase nicht weiter zunimmt. Denn sonst sind die Folgen für die Natur zwar durchaus heftig aber nicht grundsätzlich bedrohlich – sie hat im Laufe der Erdgeschichte schon ganz andere Umwälzungen überstanden. Doch für den Menschen und die ihm vertraute und liebgewonnene Umwelt werden die Konsequenzen dann immer öfter katastrophal sein.
