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Wie werden Klima, Umwelt und Natur geformt und beeinflusst? Bernhard Lichtberger erklärt die Entstehung der Erde, das Kommen und Gehen des Lebendigen - und das filigrane Wechselspiel zwischen Umwelt und Leben. Längst verändert die Menschheit ihre eigenen Lebensgrundlagen durch Verunreinigungen zu Land, zu Wasser und in der Luft. Wir sind auf dem Weg, die eigene Lebensgrundlage dauerhaft zu beschädigen - können wir den drohenden Katastrophen noch entkommen?

 

Der Autor zeigt auf, wie wir aus dieser Negativspirale ausbrechen können: Auf der Grundlage von Physik, Chemie und Biologie erläutert er anschaulich die grundlegenden Zusammenhänge zwischen der Temperatur der Luft, des Landes und des Meeres, den Klimatreibern und den Reaktionen des Erdsystems.

 

Er gibt so Einblicke in den natürlichen Energiehaushalt der Erde, erklärt die anthropogenen Einflüsse, das Verhalten und die Wirksamkeit von Treibhausgasen, die Bedeutung der Stoffflüsse von Stickstoff, Sauerstoff und Wasser. Phänomene wie Jetstreams, Golfstrom und El Niño werden in ihren Auswirkungen auf das globale Klima erklärt.

 

Bernhard Lichtberger studierte Physik in Linz. Er veröffentlichte über 100 Fachartikel in Fachzeitschriften. In den letzten Jahren interessiert er sich zunehmend für den Klimawandel und widmet sich den Erkenntnissen der Klimaforschung. (Verlagstext)

 

Inhalt:

1 Einleitung 15//2 Das System Erde und seine Kreisläufe 19/2.1 Systeme 20/2.2 Offene und geschlossene Systeme 21/2.3 Erhaltungsgrößen 22/2.4 Systemdynamik - Rückkopplung 24/2.5 Systemdynamik - Komplexität - chaotisches Verhalten 26//3 Wetter und Klima 27/3.1 Globale Klimazonen 29/3.2 Klimaveränderung 32/3.3 Die Atmosphäre 35/3.4 Das Klimasystem 36//4 Das Universum, das Sonnensystem und der Planet Erde 39/4.1 Die Entstehung des Universums und der Himmelskörper 39/4.2 Die Entstehung von Sonnensystemen 46/4.3 Unsere Galaxie und unsere Sonne 47/5 Der Planet Erde 49/5.1 Was sind Planeten? 49/5.2 Der Aufbau der Erde 51/5.3 Die Plattentektonik 53/5.4 Die Bewegungsformen der Erde 57/5.4.1 Milankovic-Zyklen 58/5.5 Geologische Zeiträume - astronomische Ausdehnungen 60//6 Die Erdgeschichte 61/6.1 Altersbestimmung 64/6.1.1 Klimaproxys 64/6.1.2 Stratigraphie 64/6.1.3 Leitfossilien 64/6.1.4 Erdmagnetfeld 65/6.1.5 Radiometrische Altersbestimmung 65/6.1.6 Sedimentablagerungen 66/6.1.7 Eiskernbohrungen 67/6.1.8 Jahresringzählungen von Bäumen 67/6.2 Messung von Ozeanwassertemperaturen der Vergangenheit 67/6.2.1 Mechanismus der Delta-18-O-Methode 68/6.2.2 Mechanismus der Delta-2H-Methode 69/6.3 Fossilien 69/6.3.1 Wie entstehen Fossilien? 69/6.4 Die Entwicklung des Lebens 70/6.4.1 Was ist Leben? 70/6.5 Die Erdneuzeit 77/6.6 Die Evolution zur Entwicklung der Menschen 81/6.7 Übersicht über die Erdzeitalter 85//7 Erdphysik und Klima 87/7.1 Energieerhaltung 88/7.2 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 88/7.3 Die Sonne 89/7.4 Das Sonnenspektrum 92/7.5 Die Energieflussdichte der Sonne 95/7.6 Der »Treibhauseffekt« 97/7.7 Albedo - das Rückstrahlvermögen der Erde 102/7.8 Physik der Gase 103/7.8.1 Aggregatzustände 103/7.8.2 Die Zustandsgleichung »idealer« Gase 104/7.8.3 Partialdrücke in Gasgemischen 104/7.8.4 Der Luftdruck 105/7.8.4.1 Tiefdruckgebiet *7.8.4.2 Hochdruckgebiet *7.8.4.3 Wie entsteht Wind? /7.8.5 Die Luftfeuchtigkeit 106/7.8.6 Wie entstehen Wolken? 107/7.9 Corioliskraft 107/7.10 Planetare Windströmungen 109/7.10.1 Die Hadley-Zelle 109/7.10.2 Die Polarzelle 110/7.10.3 Die Ferrel-Zelle 111/7.10.4 Polarer Jetstream 113/7.10.5 El-Niño/El-Niña-Phänomen 114/7.11 Ozeanströmungen 117/7.11.1 Eigenschaften von Wasser 117/7.11.2 Eigenschaften von Meerwasser 118/7.11.3 Bewegung des Meerwassers 119/7.11.4 Meridionale Umwälzzirkulation 121/7.11.5 Der Golfstrom 122/7.12 Wasserkreislauf 123/7.12.1 Wo wird die Wärmeenergie auf der Erde gespeichert? 126/7.13 Sauerstoffkreislauf 127//8 Der bedrängte Planet und seine Reaktion 131/8.1 Welche Reaktionen des Erdsystems werden gegenwärtig beobachtet? 133/8.1.1 Anstieg der globalen Erdtemperatur 133/8.1.2 Das Abschmelzen der Gletscher 138/8.1.3 Das Abschmelzen der Antarktis und des grönländischen Eises 139/8.1.4 Anstieg des Meeresspiegels 142/8.1.5 Wachstum der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre 143/8.1.6 Anstieg der Methankonzentration 145/8.1.7 Anstieg von Distickstoffoxid in der Atmosphäre 147/8.1.8 Anstieg von Schwefelhexafluorid 150/8.1.9 Der Rückgang borealer Wälder und der Regenwaldgebiete 151/8.1.10 Verlust der Arten - das sechste Massenaussterben 155/8.1.11 Die Verschiebung der Klimazonen 159/8.1.12 Die Wetterextreme nehmen zu 160/8.1.13 Umwandlung von natürlichem Land 161//9 Bedrohung der Menschheit durch den Klimawandel 163/9.1 Kipppunkte des Klimasystems oder der freie Fall ins Klimachaos 166/9.1.1 Kipppunkt: Auftauen der Permafrostböden 169/9.1.2 Kipppunkt: Der Bakterienstoffwechsel im Ozean 170/9.1.3 Kipppunkt: Absterben der Amazonas-Regenwälder 170/9.1.4 Kipppunkt: Absterben nördlicher borealer Nadelwälder 172/9.1.5 Kipppunkt: Auflösung von Stratokumulus-Wolken 172/9.2 Das Konzept der Strahlungsantriebe 173/9.2.1 Strahlungsantrieb durch Treibhausgase 178/9.2.1.1 Strahlungsantrieb CO2 *9.2.1.2 Strahlungsantriebe Methan, Lachgas, FCKW und halogenisierte Verbindungen *9.2.1.3 Berechnung der Strahlungsantriebe der wichtigsten Treibhausgase/9.2.2 Strahlungsantrieb: Aerosole 182/9.2.2.1 Strahlungsantrieb: Kondensstreifen und kondensstreifeninduzierte Trübung *9.2.2.2 Strahlungsantrieb stratosphärische Aerosole/9.2.3 Strahlungsantrieb Albedo-Veränderungen durch Landnutzung und Landbedeckungswechsel 184/9.2.4 Solarer Strahlungsantrieb 185/9.2.5 Gesamter natürlicher und anthropogener Strahlungsantrieb 186/9.2.6 Die Auswirkung der Strahlungsantriebe auf das Erdklima 188/9.2.6.1 Schnell wirkende Klimareaktion *9.2.6.2 Berechnung der Effektivität der Klimastörung durch eine Veränderung der Konzentration der Treibhausgase *9.2.6.3 Langsam wirkende Klimareaktion/9.3 Ursprung und Verursacher des Treibhausgases CO2 192/9.3.1 CO2 - und globaler Kohlenstoffkreislauf 192/9.3.1.1 Globaler Kohlenstoffhaushalt/9.3.2 Kohlenstoffemissionen 196/9.3.3 Globale Emissionen von Treibhausgasen nach Wirtschaftssektoren 197/9.3.4 CO2-Emissionen durch Verkehrsträger 198/9.3.5 CO2-Emissionen durch Zementproduktion 199/9.3.6 CO2-Emissionen aus Land- und Forstwirtschaft und anderer Landnutzung 200/9.3.7 CO2-Emission aus der Gewinnung elektrischer Energie aus fossilen Brennstoffen 200/9.3.8 Fossiler Brennstoff Kohle 203/9.3.9 Fossiler Brennstoff Erdöl 205/9.3.10 Globale Emissionen von Treibhausgasen, aus fossilen Brennstoffen stammend, nach Herkunftsländern 205/9.3.11 Spitzenverbraucher/Einwohner 207/9.3.12 Weltweit größte Förderer und Verbraucher fossiler Brennstoffe 208//10 Bedrohungen der Umwelt durch den Menschen 211/10.1 Die schleichende Vergiftung des Menschen und seiner Umwelt 211/10.1.1 Schadstoffquellen in der Umwelt 213/10.1.1.1 Metalle und Metalloide *10.1.1.2 Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe *10.1.1.3 Industrielle Chemikalien *10.1.1.4 Pharmazeutika und Körperpflegeprodukte *10.1.1.5 Radioaktive Elemente *10.1.1.6 Elektronischer Abfall *10.1.1.7 Kunststoffe *10.1.1.8 Nanopartikel *10.1.1.9 Natürliche Toxine in Lebensmitteln/10.2 Die Plastifizierung der Welt 217/10.2.1 Gefahren des Kunststoffs und des Mikroplastiks 221/10.2.2 Welche Gefahren bergen die Zusatzstoffe des Plastiks in sich? 222/10.2.3 Die größten Produzenten von Plastik 224/10.3 Die Bevölkerungsexplosion 225/10.3.1 Migrationsbewegungen 228/10.3.2 Das Leben in den Städten 230/10.4 Verschiebung der Vegetationszonen 232/10.5 Die Gefahr von Hungersnöten durch den Rückgang der Nahrungsmittelproduktion 232/10.6 Bedrohung: der atomare Krieg 237/10.7 Bedrohung: die gentechnische Versuchung 240/10.7.1 Risiken, verbunden mit gentechnisch veränderten Organismen 241/10.7.2 Risiken, verbunden mit möglicher ökologischer Instabilität 242/10.8 Bedrohung: die Entmenschlichung durch Digitalisierung 243/10.8.1 Die GAFAM-Oligopole 244/10.8.2 Datenschutzprobleme 247/10.8.3 Die Gefahr von Monopolen 247/10.8.4 Die Gefahr der Manipulation der öffentlichen Meinung 248/10.8.5 Droht eine Übernahme der Welt durch die KI? 248//11 Was unternimmt die Menschheit gegen die existenzielle Bedrohung durch den Klimawandel und seine Folgen? 249/11.1 Wer verursacht die beobachteten Reaktionen des Klimasystems? 250/11.2 Warnungen der Wissenschaft 252/11.3 Berichte und Konferenz der UNO - IPCC 253/11.3.1 Warum wurde im Paris-Protokoll genau 2 °C als Grenzwert gewählt? 254/11.3.2 Ein kurzer historischer Überblick über die bisherigen Klimakonferenzen 256/11.4 Voraussagen des Klimas (IPCC 1990) und tatsächlicher Verlauf bis 2020 258/11.5 Erfolge, Teilerfolge und Misserfolge der Welt im Kampf gegen Umweltprobleme 259/11.5.1 Das Ozonloch schließt sich - ein Erfolg internationaler Zusammenarbeit 259/11.5.2 Die Gewässerverschmutzung 261/11.5.3 Der Rückgang der Luftschadstoffe 262//12 Warum passiert nichts oder: »Alles, was geschieht, ist zu wenig!« 267/12.1 Die Geschichte der Technik oder: Die vergiftete Frucht der Erkenntnis 267/12.2 Der reale Klimawandel und die empfundene Bedrohung 270/12.3 Der Neoliberalismus als Beschleuniger des Klimawandels 273/12.3.1 Der Neoliberalismus erobert die Welt 275/12.3.2 Die Schwächung des Sozialstaats 278/12.3.3 Die Ausbeutung der Entwicklungsländer durch den Neoliberalismus 279/12.3.4 Die Aushöhlung demokratischer Regierungsformen durch den Neoliberalismus 280/12.3.5 Die neoliberalen Antriebskräfte des Klimawandels 282/12.4 »Nachhaltigkeit« und Menschenrechte 285/12.4.1 »Global Compact« der United Nations 285/12.4.1.1 Bluewashing *12.4.1.2 Greenwashing/12.4.2 Zeitigt der Global Compact Erfolge? 286/12.4.3 OECD-Leitsätze für multinationale Unternehmen 287/12.4.4 EU-Grünbuch »Europäische Rahmenbedingungen für die soziale Verantwortung der Unternehmen der EU« 288/12.5 Das Märchen von der nachhaltigen Produktion 288/12.5.1 Aluminium Stewardship Initiative (ASI) 289/12.5.2 Global Roundtable on Sustainable Beef (GRSB) 291/12.5.3 Roundtable on Responsible Soy (RTRS) 294/12.5.4 Roundtable on Sustainable Palm Oil (RSPO) 296/12.5.4.1 Unilever *12.5.4.2 Cargill *12.5.4.3 Wilmar International/12.5.5 Better Cotton Initiative (BCI) 300/12.6 Das Versagen der Medien 304/12.6.1 Wem gehören die Medien? 304/12.6.2 Welche Inhalte verbreiten die neuen Medien? 305/12.7 Die Nichtnutzung der Vorteile der Gendergerechtigkeit 306/12.8 Die Verleugnung externer Kosten oder das Prinzip »Nach uns die Sintflut« 309/12.8.1 Umweltschädigungskosten - Kostensätze 309/12.8.2 Das EU-Emissionshandelssystem 312//13 Was muss zur Rettung der Menschheit geschehen? Was können wir tun? 313/13.1 Der Planet ist krank 314/13.2 Vitalparameter der »gesunden« Erde 314/13.3 Vitalparameter: Weltbevölkerung 315/13.3.1 Die »optimale« Größe der Weltbevölkerung 316/13.4 Vitalparameter: Treibhausgasemissionen 317/13.4.1 Auswirkungen des CO2-Anstiegs auf die Pflanzenwelt 318/13.5 Vitalparameter: Biodiversität 319/13.6 Aktuelle Fahrpläne zur Dekarbonisierung: Sind sie die Rettung? 321/13.6.1 Das Übereinkommen von Paris 321/13.7 Warum sind die derzeitigen Fahrpläne nicht ausreichend? 325/13.8 Wie stehen die Chancen, die Pariser Klimaziele doch noch zu erreichen? 326/13.9 Energieversorgung aus erneuerbaren Energien 328/13.9.1 Energieeinsparung durch WWS-Energieformen 329/13.9.2 Kostenvergleich zwischen WWS und BAU 330/13.9.3 Ein Fahrplan zur schnellen Dekarbonisierung bis 2050 332/13.10 Gewinnung erneuerbarer Energie 335/13.10.1 Gewinnung elektrischer Energie aus Kernkraftwerken 335/13.10.2 Geothermiekraftwerke 336/13.10.3 Parabolrinnenkraftwerke 337/13.10.4 Photovoltaikkraftwerke und -anlagen 338/13.10.5 Wasserkraftwerke 339/13.10.6 Wellenkraftwerke 340/13.10.7 Meeresströmungskraftwerke 340/13.10.8 Windkraftanlagen zur Stromgewinnung 341/13.10.9 Biogasanlagen 342/13.10.10 Energieträger Wasserstoff 343/13.10.11 Die Brennstoffzelle 343/13.10.12 Vergleich der verschiedenen Energieerzeugungsanlagen 344/13.10.13 Prognose der Leistungsentwicklung erneuerbarer Energieformen 345/13.11 Begleitmaßnahmen auf dem Weg zu einer nachhaltigen Dekarbonisierung 346/13.11.1 Landwirtschaftliche Betriebe 346/13.11.2 Lebensmittelfülle und Lebensmittelabfälle 347/13.11.3 Das gesunde Essen und reduzierter Fleischkonsum 347/13.11.4 Reduktion von Distickoxid N2O 351/13.11.5 Reduktion von Methan 353/13.11.6 Nachhaltiger Verkehr und Transport 354/13.11.6.1 Ist das Elektroauto die Antwort auf die Klimakrise?/13.11.7 Eine CO2-Steuer für eine Trendwende 359/13.11.8 Reduktion des Energieverbrauchs in Haushalten 360/13.11.8.1 Energiesparen beim Heizen *13.11.8.2 Wärmepumpen *13.11.8.3 Solarthermie *13.11.8.4 Photovoltaik zur eigenen Stromgewinnung *13.11.8.5 Hausdämmungsmaßnahmen/13.11.9 Alternative Baustoffe 366/13.11.9.1 Kohlenstoffarme Zementherstellung *13.11.9.2 Alternative Baustoffe für Gebäude/13.11.10 Steigerung der Biodiversität 370/13.11.10.1 Wert pflanzengenetischer Ressourcen *13.11.10.2 Süßwasserökosysteme/13.12 Stärkung demokratischer Regierungsformen 375/13.12.1 Eine neue Gesellschaft im Wertewandel 378/13.12.2 Unverhältnismäßigkeit der Vermögen verringern 378/13.12.3 Bedingungsloses Grundeinkommen 379/13.12.4 Stärkung des Sozialstaates 380/13.12.5 Startkapital für alle 381/13.12.6 Wirtschaftswachstum oder Gesundschrumpfung? 381/13.12.7 Mehr Demokratie für alle 381/13.12.8 Nachhaltiger Konsum 383/13.12.9 Objektive öffentliche Medien und Medienförderung 383/13.12.10 Was kann der Einzelne tun? 384/13.12.11 Was sollen die Regierungen tun? 387//14 Wenn nichts mehr hilft: Geoengineering oder Notmaßnahmen 389/14.1 Methoden des künstlichen Abbaus von CO2 aus der Atmosphäre 392/14.1.1 Aufforstung und Wiederaufforstung von Wäldern 392/14.1.2 Renaturierung von Mooren und Feuchtgebieten 394/14.1.3 CO2-Filterung und -Abscheidung im Boden 394/14.1.4 Der Ozean als Helfer 395/14.1.5 Ozeandüngung 396/14.1.6 Bioenergiegewinnung, kombiniert mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung 397/14.1.7 CO2-Abscheidung durch Mikroalgen 398/14.1.8 DACC-Abscheidung von CO2 über Filter und Chemie und Speicherung 398/14.1.9 Düngen mit Biokohle (BC) 399/14.1.10 Verwitterung von Mineralien 399/14.1.11 Kohlenstoffabscheidung und -verwertung (CCU) 400/14.1.12 Vergleich von CDR-Technologien 400/14.1.13 Zusatznutzen von CDR-Methoden 401/14.1.14 Kohlenstoffbindung im Boden 402/14.2 Methoden zur Reduktion des Strahlungsantriebs 403/14.2.1 Einbringen von Aerosolen in die Stratosphäre 403/14.2.2 Aufhellen von Wolken über dem Meer 403/14.2.3 Erhöhung der Albedo 404/14.3 Risiken des Geoengineering 404/14.4 Methanabscheidung - kurzfristiger Helfer in der Not 405//15 Umweltschutzorganisationen 407/15.1 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 407/15.2 International Union for Conservation of Nature (IUCN) 408/15.3 United Nations Environment Program (UNEP) 409/15.4 Earth System Governance Project 409/15.5 Global Environment Facility (GEF) 410/15.6 European Environment Agency (EEA) 411/15.7 Das Projekt zur Offenlegung von CO2-Emissionen (Carbon Disclosure Project - CDP) 411/15.8 Greenpeace 412/15.9 World Wildlife Fund for Nature (WWF) 414/15.10 Global 2000 414/15.11 Rain Forest Action Network (RAN) 415/15.12 Friends of the Earth International (FoE) 416/15.13 Fridays for Future & School Strike for Climate 417/15.14 Extinction Rebellion 418/15.15 Global Footprint Network (GFN) 419/15.16 Oxfam 420/15.17 Union of Concerned Scientists (UCS) 421//16 Empfohlene weiterführende Literatur und Links 423/16.1 Empfohlene Literatur 423/16.2 Empfohlene Links 424//17 Konstanten und Konvertierung 427/18 Abkürzungen 429/19 Quellenverzeichnis für Abbildungen 433/20 Quellenverzeichnis für Tabellen 445/21 Index 449