Energie- und Stoffumwandlungen in der erdnahen Atmosphäre – einige physikalische, chemische, biologische und meteorologische Grundlagen zum Verständnis der komplexen Vorgänge des Wetterwechsels und der langzeitigen Kalt- und Wärmeperioden.

Ein kleiner Arbeitskreis von 4 Personen der Fachgruppe Umweltmanagement des VDI-Bezirksvereins hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine ca. 100seitige Broschüre zu erstellen, in der wichtige Grundbegriffe allgemein verständlich zum o. g. Thema erläutert werden. Diese Broschüre richtet sich an interessierte Bürger, um die politisch-gesellschaftlichen Diskussionen über den Klimawandel kritisch verfolgen und beurteilen zu können.

Folgender Leitfaden dient der Arbeitsgruppe zur Orientierung:

0. Einführung

1. Einige physikalische Grundlagen zum Verständnis der Umwandlung von Solarenergie in andere Energieformen

2. Energiearten

3. Vergleich der Reaktivität von Wasser- und Kohlenstoffdioxidmolekülen. Fotosynthese – Chemosynthese

4. Übertragene Strahlung durch die Atmosphäre

5. Der Kohlenstoffzyklus in der Natur

6. Warm- und Kaltphasen

7. Meteorologische Hauptsätze

8. Zusammenfassung

9. Anhang

- Physikalische, chemische und biologische Eigenschaften des Kohlenstoffdioxids, CO2

- Die Rolle des Ozons in der Atmosphäre

- Berechnung der täglich ausgeatmeten CO2-Mengen eines Menschen

- Fermentation (Gärung) von Zuckern, Stärke und Zellulose

- Kohlenstoffdioxid-, CO2, und Methan-, CH4, Emissionen von Rindern

- Kohlenstoffdioxid-Freisetzung bei Verbrennungsprozessen von fossilen Rohstoffen in 2007

- Die Rolle von Kohlenstoffdioxid bei technischen Prozessen

· Herstellung von Harnstoffdünger

· Gewinnung von Eisen und Stahl aus Erzen

· Aluminiumgewinnung durch Schmelzflusselektrolyse aus Bauxit, Al2O3.

· Zementproduktion

· Wasserstoffproduktion

· Ammoniaksynthese

- Einige berechnete und geschätzte Daten der Kohlenstoffdioxid-, CO2, bzw. Kohlenstoff-Emissionen bzw. Absorptionen in der Natur

- Literaturhinweise

Die Versorgung der Menschen mit ausreichender physiologischer (Nahrung) und technischer Energie, mit Süßwasser und der Schutz vor Krankheiten und Epidemien, sowie die Schonung der Umwelt einschließlich der Erhaltung ihrer Regenerationsfähigkeit sind zurzeit die größten Probleme in der Welt. Trotz der Bemühungen vieler wissenschaftlicher und kultureller Organisationen, die international zusammenarbeiten, werden die Gegensätze immer größer.

Die Spitzenpolitiker vieler mächtiger Staaten aus Amerika, USA, Asien und Europa reisen von einem Gipfeltreffen zu einem anderen und erzielen keine wirkungsvollen Ergebnisse. Auf dem Treffen für Ernährung und Landwirtschaft in Rom im November 2009 wurde festgestellt, dass die Anzahl der hungernden Menschen auf unserem Planeten auf 1 Mrd. angestiegen ist.

Trotzdem werden Weizen, Mais, Pflanzenöle, Rohr- und Rübenzucker zu Biokraftstoffen verarbeitet, um den CO2-Ausstoß in die Atmosphäre zu stoppen. Denn diese sogenannten nachwachsenden Rohstoffe binden während ihres Wachsens wieder Kohlenstoffdioxid (s. Abb. 1 und 2).

Ein möglicher Klimawandel durch eine zunehmende CO2-Emission in die Atmosphäre wird kontrovers diskutiert. Ein offizieller Handel mit CDC (Carbon Dioxide Certificates) ist in der EU (European Union) eingeführt worden, um den CO2-Ausstoß zu kontrollieren und zu senken. Der französische Präsident Nicolas Sarkozy möchte eine CO2-Steuer einführen auf alle Energieträger, die CO2 freisetzen.

Die wissenschaftlichen Meinungen vieler angesehener Forscher und Institutionen sind gegensätzlich und liegen weit auseinander, ob Kohlenstoffdioxid das Klima wesentlich beeinflussen kann.

Um den Einfluss des Wetters auf die Entwicklung der lebenden Systeme auf der Erdoberfläche und in der unteren Atmosphäre zu verstehen, dazu bedarf es der Zusammenarbeit vieler wissenschaftlicher Disziplinen und Wissenschaftler, z. B. Physiker, Chemiker, Biologen, Ingenieure, Meteorologen, Geologen, Mathematiker und andere. Sie alle sollten während ihres Studiums allgemeine wissenschaftliche Grundlagen erworben haben, damit sie sich miteinander verständigen können. Dafür müssen die Studieninhalte für Vorlesungen, Seminare und Praktika völlig überarbeitet werden.

Klima als Erscheinung von komplexen dynamischen energetischen Prozessen an den
Grenzflächen zwischen Festland, Ozeanen und Atmosphäre

Der Kohlenstoffyiklus in der Natur