2.1 Zusammensetzung

Die Erde ist von einer Lufthülle umgeben, die als Atmosphäre bezeichnet wird. Trockene, wasserdampffreie Luft setzt sich aus verschiedenen Gasen zusammen. Ihre vier Hauptkomponenten sind (Angaben in Volumenprozenten): Stickstoff (rund 78 %), Sauerstoff (rund 21 %), Argon (0,9 %) und Kohlendioxid (0,04 %). Der Anteil des durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehenden Kohlendioxids hat in den letzten Jahrzehnten sukzessive zugenommen und die Tendenz ist weiter steigend. Die Menge des in der Lufthülle vorhandenen Kohlendioxids ist – im Unterschied zu den anderen Hauptkomponenten – abhängig von Ort, Tages- und Jahreszeit.

Nebst den vier Hauptkomponenten kommen in der Luft noch geringe Anteile anderer Gase wie Ozon, Methan, Schwefeldioxid, Argon, Neon, Helium, Krypton und Xenon vor. Das Mischungsverhältnis der erwähnten Gase ändert sich bis in grosse Höhen nicht. Erst oberhalb von etwa 120 Kilometern kommt es zu einer allmählichen Trennung der schweren (z. B. Sauerstoff, Stickstoff) von den leichten Gasen (z. B. Helium). In feuchter Luft hat es eine mehr oder weniger grosse Menge von gasförmigem Wasser, dem unsichtbaren Wasserdampf. Der Gehalt des Wasserdampfs innerhalb der Atmosphäre schwankt sowohl über den verschiedenen Teilen der Erde wie auch in den verschiedenen Höhen, ebenso von Tag zu Tag wie auch von Jahreszeit zu Jahreszeit. Im Winter kann sein Gehalt über dem kalten Festland nur wenige hundertstel Prozent betragen. Über den grossen Wasserflächen der Tropen vermag hingegen der Volumenanteil des Wasserdampfs bis auf maximal 4 % ansteigen. Bei dieser Luftfeuchtigkeit wird Luft als ausgesprochen schwül empfunden.

Der Wasserdampf ist für viele atmosphärische Prozesse enorm wichtig. Er spielt für den Strahlungshaushalt der Erde und für die Bildung von Wolken und Niederschlag eine entscheidende Rolle.

Zusätzlich zu den genannten Gasen enthält die Luft Verunreinigungen wie Staub-, Russ- und andere Schwebeteilchen. Diese in der Atmosphäre enthaltenen, kleinsten Partikel wirken als Kondensationskerne und sind für die Wolken- und Niederschlagsbildung (Hagel, Schnee, Regen) zwingende Voraussetzung. Bei Sättigung der Luft kondensiert der gasförmige, unsichtbare Wasserdampf an den mikroskopisch kleinen Teilchen und es bilden sich kleinste, sichtbare Wassertröpfchen (Nebel, Wolke, Tau).

Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt geht der dampfförmige Wasserdampf direkt in den festen Aggregatzustand über, wobei es zur Bildung von Eiskristallen oder Reif kommt.

Argon 0,9 %

Kohlendioxid 0,04 % übrige Gase 0,06 %

21 %

Sauerstoff

78 %

1 % Stickstoff

Abb. 7: Zusammensetzung der trockenen Luft in Volumenprozenten.

Steigendes CO 2

Das durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehende Kohlendioxid kann von Pflanzen aufgenommen und wieder in Sauerstoff umgewandelt werden. Dieser komplizierte biologische Kreislauf wird als Fotosynthese bezeichnet. Damit dieser Prozess unter Mitwirkung von Blattgrün (Chlorophyll) in Gang kommt, benötigen die Pflanzen Wasser aus dem Erdboden und Energie von der Sonne.

In unserer heutigen Gesellschaft wird mehr Kohlendioxid erzeugt, als durch Pflanzen wieder in Sauerstoff umgewandelt werden kann. Dadurch steigt der Anteil des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre weiter an.