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Abb. 6.1
Weltenergieverbrauch
in den Jahren 1971, 2000 und
2010 sowie für das Jahr 2030
vorhergesagter Verbrauch an
Primärenergie in EJ (
linke Achse
)
bzw. Megatonnen Öläquivalent
(Mtoe,
rechte Achse
); 1 Mtoe
700
682
15000
600
D
507
500
420
10000
400
300
5000
209
200
1970
1980
1990
2000
2010
2020
2030
Kalenderjahr
Die größte innere Energiequelle der Erde steht im Zu-
sammenhang mit dem Zerfall radiogener Isotope in den
Krustengesteinen der Erde. Die auf diese Weise innerhalb
eines Jahres erzeugte Wärme, 860 EJ (berechnet aus der
mittleren terrestrischen Wärmeproduktionsrate, siehe Ab-
Die Größe dieser enormen Energiequelle übersteigt den für
die Jahre 2000 bis 2030 vorhergesagten weltweiten jährli-
chen Energiebedarf. Könnte sie genutzt werden, so würde
allein sie bereits genügen, den weltweiten Bedarf an Primär-
energie im gesamten 21. Jahrhundert zu decken.
allerdings näher bei 1361Wm
2
. Bezogen auf ihren Quer-
schnitt von
.
r
E
/
2
empfängt die Erde somit von der Sonne
eine Strahlungsleistung von P
D
S
r
E
/
2
PW, wo-
bei r
E
D 6371
km der bestangepasste Kugelradius für die
Erde ist. Eine Bilanz des globalen Strahlungshaushalts zeigt,
wie viel von dieser Einstrahlung die Erdoberfläche erreicht
Energieflusses, also 52,5 PW, unmittelbar durch die Atmo-
sphäre (25%) und Erdoberfläche (5%) reflektiert. Hierbei
bemisst die Albedo den Bruchteil des von nicht spiegelnden
Oberflächen diffus reflektierten Lichts. Von den verblei-
benden 122,5 PW (70%) werden 43,75 PW (25%) in der
Atmosphäre gestreut und absorbiert, bevor sie schließlich
als langwellige Strahlung ebenfalls zurückgestrahlt werden,
während 78,75 PW (45%) die Erdoberfläche erreichen und
in der Hydrosphäre und Lithosphäre absorbiert werden. In
der terrestrischen Wärmebilanz wirkt somit weniger als die
Hälfte der Gesamteinstrahlung der Sonne als äußere Quel-
le. Darüber hinaus wird der Großteil dieser Energie ohnehin
sofort als langwellige Strahlung zurückgestrahlt (siehe Ab-
Die mittlere Albedo der Erde ist 0,30, die von Vulkan-
asche und Schnee 0,2 bzw. 0,5-0,9 und die von Wald- und
Wiesenflächen 0,04-0,1 bzw. 0,02-0,15. Somit geht eine
Veränderung der Reflexionseigenschaften der Erdoberfläche,
sei es durch das Abschmelzen der Gletscher, durch Vul-
kanausbrüche oder durch Veränderungen der Landnutzung,
mit einer starken Rückkopplung auf die Wärmebilanz an
der Erdoberfläche einher. Daher führt jegliche Störung des
empfindlichen Gleichgewichts zwischen solarer Einstrah-
lung und terrestrischer Rückstrahlung zu einer Aufheizung
.
175
6.2.1.1 Äußere Quellen
Die Erde empfängt Energie hauptsächlich von zwei äuße-
ren Quellen: (i)
Solare Einstrahlung
elektromagnetischer
Energie (Licht) und (ii)
Gezeitenreibung
durch Umwandlung
kinetischer Rotationsenergie durch die von Mond und Sonne
ausgeübten Gezeitenkräfte.
(i) Solare Einstrahlung
: Die Solarkonstante S
D 1373
Wm
2
bemisst die spezifische solare Einstrahlung (bzw.
die auf die Erde einfallende solare Strahlungsflussdichte)
senkrecht zur Einstrahlung an der äußeren Begrenzung der
Erdatmosphäre in einer Entfernung von einer astronomi-
zeitbeobachtungen der Sonneneinstrahlung durch Satelliten
zeigen, dass diese „Konstante“ mit der Zeit aufgrund von
Änderungen der Sonnenaktivität um Bruchteile eines Pro-
zents schwankt. Der Mittelwert
66
der Jahre 2003-2010 liegt
66
SO
lar
R
adiation and
C
limate
E
xperiment (SORCE):
http://lasp.