Unsere Erde ist ein riesiges System, in dem wichtige Stoffe wie Wasser und Kohlenstoff ständig zirkulieren – sie befinden sich in Kreisläufen. Diese natürlichen Kreisläufe sind lebensnotwendig und beeinflussen unser Klima. Doch der Mensch greift immer stärker in diese Systeme ein, vor allem durch die Freisetzung von Treibhausgasen. Das führt zu einer Veränderung des Klimas, dem Klimawandel, mit weitreichenden Folgen. In diesem Kapitel schauen wir uns den Wasserkreislauf und den Kohlenstoffkreislauf genauer an und untersuchen, wie der Mensch das Klima beeinflusst und welche Auswirkungen das hat.
Eine erste visuelle Einführung in die Kreisläufe findest du im "Arbeitsdossier - Woche 9" auf Seite 2 (Wasserkreislauf) und Seite 3 (Kohlenstoffkreislauf).
Wasser ist ständig in Bewegung – zwischen Ozeanen, Atmosphäre, Land und Lebewesen. Dieser globale Wasserkreislauf wird hauptsächlich durch die Energie der Sonne angetrieben.
Die wichtigsten Stationen und Prozesse sind:
Eine anschauliche Darstellung des Wasserkreislaufs ist im "Arbeitsdossier - Woche 9" auf Seite 2 (Quelle: hep, 2016, S. 90) abgebildet. Dort findest du auch eine Grafik (Quelle: hep, 2016, S. 91), die die Wasserbilanz der Schweiz im Vergleich zu Europa ohne Schweiz zeigt (Niederschlag, Verdunstung, Abfluss).
Frage (basierend auf Arbeitsdossier Woche 9, S.2, Aufgabe 1): Erklären Sie einem Primarschüler den Wasserkreislauf.
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin: Stell dir vor, das Wasser auf der Erde macht eine ständige Reise. Die Sonne ist wie eine grosse Heizung, sie macht das Wasser in Seen, Flüssen und Meeren warm. Dann steigt ein Teil des Wassers als unsichtbarer Dampf nach oben in den Himmel – das nennt man Verdunstung. Auch Pflanzen schwitzen Wasser aus, das nach oben steigt. Oben in der Luft ist es kälter. Dort verwandelt sich der Wasserdampf wieder in winzige Wassertropfen und bildet Wolken. Wenn die Tropfen in den Wolken zu viele und zu schwer werden, fallen sie als Regen oder Schnee wieder auf die Erde zurück. Ein Teil des Regenwassers fliesst dann in Flüssen zurück ins Meer, ein anderer Teil sickert in den Boden und kommt später wieder zum Vorschein. Und dann beginnt die Reise von vorne!
Frage (basierend auf Arbeitsdossier Woche 9, S.2, Aufgabe 3): Welche Rolle spielt die Schweiz im Umgang mit Wasser?
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin: Die Schweiz spielt als "Wasserschloss Europas" eine wichtige Rolle. Durch ihre gebirgige Topografie und die relativ hohen Niederschläge (besonders in den Alpen) sammelt sich hier viel Wasser. Die Grafik auf Seite 2 im "Arbeitsdossier - Woche 9" zeigt, dass die Schweiz im Vergleich zu "Europa ohne Schweiz" deutlich mehr Niederschlag pro Fläche erhält (N: 1460mm vs. 780mm) und auch einen höheren Abfluss (A: 980mm vs. 270mm) hat. Das bedeutet, dass viele grosse europäische Flüsse wie Rhein, Rhone, Inn und Ticino in der Schweiz entspringen und Wasser in die Nachbarländer transportieren. Die Schweiz hat also eine Verantwortung im sorgsamen Umgang mit dieser Ressource, sowohl was die Menge als auch die Qualität des abfliessenden Wassers betrifft.
Kohlenstoff (C) ist ein grundlegender Baustein allen Lebens. Er zirkuliert in einem komplexen globalen Kreislauf zwischen verschiedenen grossen Speichern (auch Senken genannt):
Wichtige Austauschprozesse sind:
Das Schema des Kohlenstoffkreislaufs im "Arbeitsdossier - Woche 9" auf Seite 3 (Quelle: Germanwatch, 2008) zeigt die wichtigsten Speicher und die Flüsse zwischen ihnen, inklusive der anthropogenen (menschengemachten) Störungen. Es ist wichtig, die Grössenordnungen der Speicher und Flüsse zu beachten.
Frage (basierend auf Arbeitsdossier Woche 9, S.3, Aufgabe 3): Welche Bedeutung haben “Senken” in der Klimawandel Diskussion?
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin: "Senken" im Kohlenstoffkreislauf sind Speicher, die mehr Kohlenstoff (insbesondere CO2 aus der Atmosphäre) aufnehmen, als sie abgeben. Die wichtigsten natürlichen Senken sind die Ozeane und die Landbiosphäre (vor allem Wälder und Böden). In der Klimawandel-Diskussion sind Senken enorm wichtig, weil sie einen Teil des vom Menschen zusätzlich ausgestossenen CO2 binden und so den Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre und damit die Erderwärmung verlangsamen. Die Abbildung auf Seite 3 des "Arbeitsdossier - Woche 9" zeigt, dass die Vegetation/Böden und die Ozeane Netto-CO2-Aufnahmen verzeichnen (positive Werte bei "+ X" für Oberflächenozean und Vegetation). Wenn diese Senken jedoch überlastet werden (z.B. durch Abholzung, Ozeanversauerung) oder ihre Aufnahmekapazität abnimmt, verbleibt mehr CO2 in der Atmosphäre, was den Klimawandel verstärkt.
Die Erde hat einen natürlichen Treibhauseffekt, der lebensnotwendig ist. Bestimmte Gase in der Atmosphäre (Treibhausgase wie Wasserdampf H2O, Kohlendioxid CO2, Methan CH4) halten einen Teil der von der Erde abgestrahlten Wärme zurück und sorgen so für eine Durchschnittstemperatur, die Leben ermöglicht.
Der Mensch verstärkt diesen natürlichen Effekt jedoch erheblich, vor allem durch:
Dieser anthropogene (menschengemachte) Treibhauseffekt führt zu einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur – dem Klimawandel.
Die Grafik "Anthropogene Einflüsse auf die Atmosphäre" im "Arbeitsdossier - Woche 9" auf Seite 4 (aus GeoMeth), beschreibt "Wärmende Einflüsse" (Treibhausgase) und "Kühlende Einflüsse" (Aerosole).
Messungen zeigen eindeutig:
Die Grafiken zur Temperaturentwicklung ("Temperaturanomalien", Quelle: Hep, 2013, S. 157) und zur CO2-Konzentration ("CO2 – Werte", Quelle: Compendio, 2014) im "Arbeitsdossier - Woche 9" auf Seite 5 illustrieren diese Trends eindrücklich. Der Text zum MOOC Klimawandel auf derselben Seite weist darauf hin, dass es einen Zusammenhang zwischen dem "natürlichen und anthropogenen Treibhauseffekt" gibt.
Frage (basierend auf Text "Mit moderner Technik gegen den Klimawandel?", Arbeitsdossier Woche 9, S.4): Was versteht man unter Geo-Engineering?
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin: Unter Geo-Engineering versteht man grossmassstäbliche technologische Eingriffe in das Klimasystem der Erde mit dem Ziel, den Klimawandel zu bekämpfen oder seine Folgen abzuschwächen. Im Text werden zwei Hauptansätze genannt:
Der Klimawandel hat bereits heute vielfältige und weitreichende Folgen, sowohl global als auch spezifisch für die Schweiz:
Globale Folgen (Beispiele):
Folgen für die Schweiz (Beispiele):
Eine Weltkarte mit Beispielen für die Folgen des Klimawandels findest du im "Arbeitsdossier - Woche 9" auf Seite 6 (Quelle: hep, 2013, S. 158). Die Aufgabe 1 auf dieser Seite fordert dazu auf, je vier globale und vier schweizspezifische Folgen zu nennen.
Frage (basierend auf Arbeitsdossier Woche 7, S.2, Frage 2): Weshalb ist der Effekt der Klimaerwärmung in den Alpen überdurchschnittlich hoch?
Antwort einer gut vorbereiteten Schülerin: Der Effekt der Klimaerwärmung ist in den Alpen überdurchschnittlich hoch aufgrund mehrerer Faktoren, die sich gegenseitig verstärken können (positive Rückkopplungen). Einer der wichtigsten ist der Schnee- und Eis-Albedo-Effekt:
Neben dem Klimawandel stellt auch die direkte Luftverschmutzung ein Problem dar:
Die Schemata zur Smog-Problematik im "Arbeitsdossier - Woche 9" auf Seite 6 illustrieren die Entstehung von Winter- und Sommersmog.
Das Verständnis der natürlichen Kreisläufe und der menschlichen Einflüsse darauf ist entscheidend, um die Herausforderungen des Klimawandels und der Umweltverschmutzung anzugehen und nachhaltige Lösungen zu entwickeln.