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2026-04-21T09:09:55Z

Einleitung

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[[Datei:Physical Drivers of climate change-de.svg|mini|hochkant=1.5|Komponenten des Strahlungsantriebs der globalen Erwärmung 2010–2019 relativ zu 1850–1900 gemäß [[Sechster Sachstandsbericht des IPCC|Sechstem Sachstandsbericht des IPCC]]; alle Antriebe resultieren aus menschlicher Aktivität]]

Der '''Strahlungsantrieb''' (engl. '''radiative forcing''') ist ein Maß für die Änderung der [[Energiebilanz der Erde]] durch Änderung der Wirkung der [[Strahlung|Strahlung aus dem Weltraum]] und wird in [[Watt (Einheit)|W]]/m² gemessen.

== Begriff ==
Der Begriff des Strahlungsantriebs wurde Ende der 1960er-Jahre konzipiert.<ref name="liepert2010">{{Literatur |Autor=Beate G. Liepert |Titel=The physical concept of climate forcing |TitelErg=Overview |Sammelwerk=WIREs Climate Change |Datum=2010 |DOI=10.1002/wcc.75}}</ref> Er wurde vom [[Intergovernmental Panel on Climate Change|IPCC]] seit seinem [[Erster Sachstandsbericht des IPCC |ersten Sachstandsbericht (1990)]] genutzt,<ref name="TAR">IPCC Third Assessment Report, Working Group I: The Scientific Basis, Kapitel 6.3.1, Carbon Dioxide, [https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/TAR-06.pdf Chapter 6: Radiative Forcing of Climate Change], S. 353–358, abgerufen am 7. April 2026.</ref> um den Einfluss externer Faktoren auf die [[Strahlungsbilanz der Erde|Strahlungsbilanz]] und damit das [[Klimasystem]] der Erde zu beschreiben. Solche Faktoren können bspw. die veränderte Konzentration von [[Treibhausgas]]en und [[Aerosol]]en, veränderte eingehende (absorbierte) [[Sonnenstrahlung|solare Strahlung]] in W/m² oder eine veränderte [[Albedo]] sein. In Bezug auf die solare Strahlung ist zwischen der [[Solarkonstante]] und der tatsächlich die Erdoberfläche erreichenden Strahlung zu unterscheiden, da die Atmosphäre einen Teil direkt reflektiert und die nicht reflektierte Strahlung dämpft, siehe hierzu den [[Strahlungshaushalt der Erde|Strahlungshaushalt]]. Ungleichgewichte in der Strahlungsbilanz haben das Potential, Veränderungen von Klimaparametern und damit einen neuen [[Gleichgewicht (Systemtheorie)|Gleichgewichtszustand]] des [[Klima]]systems herbeizuführen: Ein erhöhter Strahlungsantrieb führt zu einer Erwärmung der Erde, ein verringerter Strahlungsantrieb zu einer Abkühlung.

'''Klimaantrieb''' (''climate forcing'') wird oft synonym zu Strahlungsantrieb verwendet, kann jedoch auch eine weiter gefasste Bedeutung haben: Er bezeichnet dann nicht nur externe Faktoren, die die Strahlungsbilanz der Erde verändern, sondern auch Faktoren, die auf andere Weise das Klimasystem beeinflussen.<ref>{{Internetquelle |hrsg=Deutscher Wetterdienst |werk=Wetter- und Klimalexikon |titel=Klimaantrieb |url=https://www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/glossar.html?lv3=733718&lv2=101334 |abruf=2026-04-08}}</ref>

Manchmal wird zwischen Klima- bzw. Strahlungsantrieb als Bezeichnung für die Störung des Strahlungshaushalts selbst und dem ''radiative forcing'' als [[Physikalische Größe |Größe]] für die Stärke der Störung unterschieden.<ref>{{Literatur |Autor=Walter Roedel, Thomas Wagner |Titel=Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre |Verlag=Springer Spektrum |Auflage=6. Auflage |Datum=2023 |ISBN=978-3-662-68944-8 |DOI=10.1007/978-3-662-68944-8 |Kapitel=Kapitel 10.2 Kenngrößen zur Beschreibung des Klimawandels: Klimaantriebe und Klimasensitivität}}</ref>

== Berechnung ==
[[Datei:Radiative Forcing 1750-2011, 4th National Assessment, 2018.png|mini|Ursachen der globalen Erwärmung (1750–2011) (Stand 2018)]]

Der Strahlungsantrieb ist im [[erdsystemwissenschaft]]lichen Sprachgebrauch ein sogenanntes ''Forcing'', d. h. eine von außen auf ein System wirkende ''Kraft'', die dieses System in eine bestimmte ''Richtung'' lenkt. So wirkt sich die solare Strahlung beispielsweise auf die Oberflächentemperatur der Erde oder des Mondes aus und steuert diese indirekt.

Im Kontext der [[Globale Erwärmung|globalen Erwärmung]] ist der Begriff auf Änderungen der Strahlungsbilanz des Oberflächen-Troposphären-Systems anzuwenden, die durch externe Faktoren hervorgerufen werden. Dabei nimmt man an, dass keine Änderung der [[Stratosphäre]]ndynamik stattfindet und in diesem Bereich auch keinerlei Rückkopplungen wirken; ebenso werden Veränderungen der atmosphärischen Wassermenge und -verteilung, die aus der Dynamik des Strahlungsantriebs resultieren, nicht berücksichtigt.

Der Strahlungsantrieb (RF für ''radiative forcing'', auch <math>\Delta F</math>) kann über eine lineare Beziehung mit der Änderung der globalen Gleichgewichtstemperatur an der Erdoberfläche (<math>\Delta T_S</math>) verknüpft werden:<ref>Forster, P., V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, D. W. Fahey, J. Haywood, J. Lean, D. C. Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz and R. Van Dorland: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. [[Cambridge University Press]], Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. [https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter2-1.pdf Online (pdf 7,7 MByte)]</ref>

:<math>\Delta T_S = \lambda \Delta F</math>
Mit λ = Parameter der [[Klimasensitivität]] mit der Einheit K/(W/m2).

Der durch die Zunahme der CO2-Konzentrationen verursachte Strahlungsantrieb lässt sich wie folgt näherungsweise berechnen:<ref name="TAR"/><ref>{{Literatur |Autor=G. Myhre u. a. |Titel=Anthropogenic and Natural Radiative Forcing |Hrsg=T. F. Stocker |Sammelwerk=Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change |Kapitel=Chapter 8 Supplementary Material – 8.SM.11.3.1 Anthropogenic and Natural Radiative Forcing Metric Values for Carbon Dioxide |Datum=2013 |Seiten=8SM-16 |Online=https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/}}</ref>

:<math>\Delta F = 5{,}35\,\mathrm{\frac{W}{m^2}} \cdot \ln \frac{C}{C_0}</math>

Mit ''C'' = CO2-Konzentration der zu betrachtenden Atmosphäre in [[parts per million|ppm]], ''C''0= Ausgangskonzentration der Vergleichsatmosphäre in ppm, <math>\Delta F</math> = resultierender Strahlungsantrieb in W/m².

Die Beziehung zwischen der CO2-Konzentration und dem instantanen Strahlungsantrieb ist [[Logarithmus|logarithmisch]] (für Konzentrationen bis zu etwa dem achtfachen des aktuellen Werts von 400 ppm).<ref> Huang, Yi; Bani Shahabadi, Maziar (28 November 2014). "Why logarithmic?". J. Geophys. Res. Atmospheres. 119 (24): 13, 683–89 </ref>

Von allen seit Beginn der Industrialisierung veränderten Klimafaktoren weist die Zunahme der CO2-Konzentrationen von ''C''0 = 278 ppm im Jahr 1750 um ca. 40 % auf ''C'' = 391 ppm im Jahr 2011 mit <math>\Delta F</math> ≈ 1,82 W/m2 (± 0,19 W/m2) den größten Strahlungsantrieb auf und hat dementsprechend den größten Anteil an der globalen Erwärmung.<ref>{{Literatur |Autor=G. Myhre u. a. |Titel=Anthropogenic and Natural Radiative Forcing |Hrsg=T. F. Stocker |Sammelwerk=Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change |Datum=2013 |Seiten=676–677, 696–698 |Online=https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/}}</ref>

== Werte ==
[[Datei:Contributions to observed surface temperature change over the period 1951–2010.svg|mini|Strahlungsantrieb im Zeitraum 1951–2010 gemäß [[Fünfter Sachstandsbericht des IPCC|IPCC, AR5]].]]
Im [[Fünfter Sachstandsbericht des IPCC|Fünften Sachstandsbericht des IPCC]] wird der gesamte menschengemachte Strahlungsantrieb im Zeitraum 1750 bis 2011 netto (d. h. nach Abzug ebenfalls kühlender Effekte z. B. durch Aerosole) mit 2,3 W/m² beziffert. Zum Vergleich: Änderungen der Sonnenstrahlung bewirkten im gleichen Zeitraum einen Strahlungsantrieb von 0,05 W/m², was etwa 2 Prozent entspricht; seit Mitte des 20. Jahrhunderts ging die Sonnenaktivität sogar zurück.<ref>IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 56: "The best estimate of RF [radiative forcing, Strahlungsantrieb] from TSI [total solar irradiance, gesamte Sonneneinstrahlung] changes over the industrial era is 0.05 [0.00 to 0.10] W m–2 [W/m²] (medium confidence), which includes greater RF up to around 1980 and then a small downward trend."</ref> Brutto verursachten alle emittierten langlebigen Treibhausgase einen Strahlungsantrieb von 2,83 W/m². Bedeutendstes Treibhausgas ist [[Kohlenstoffdioxid in der Erdatmosphäre|CO2]] mit 1,82 W/m², gefolgt von [[Methan]] mit 0,48 W/m². [[Halogenwasserstoffe]] verursachen einen Strahlungsantrieb von 0,36 W/m², [[Lachgas]] 0,17 W/m². Ebenfalls verantwortlich für einen positiven Strahlungsantrieb sind [[Fluorkohlenwasserstoffe]], deren Beitrag nach einem massiven Rückgang der weltweiten Produktion aber inzwischen abnimmt. Von den kurzlebigen Treibhausgasen hat [[Ozon]], dessen Produktion durch Stickoxide, Kohlenmonoxid oder Kohlenwasserstoffe angeregt wird, mit 0,4 W/m² den höchsten Strahlungsantrieb. Einen negativen (d. h. kühlenden) Strahlungsantrieb in Höhe von −0,9 W/m² verursachen Aerosole.<ref>AR5, zit. nach: [[Mojib Latif]]: ''Bringen wir das Klima aus dem Takt?'', in: [[Klaus Wiegandt]] (Hrsg.), ''Mut zur Nachhaltigkeit. 12 Wege in die Zukunft''. Frankfurt am Main 2016, 80–112, S. 101–104.</ref>

== Siehe auch ==
* [[Klimazustand]]
* [[Repräsentativer Konzentrationspfad]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Klimatologie]]

Strahlungsantrieb - Versionsgeschichte

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