Ein radiativer und thermodynamischer Prozess, bei dem bestimmte atmosphärische Gase, Wolken und Aerosole langwellige (Infrarot-)Strahlung absorbieren und emittieren, wodurch der Netto-Wärmeverlust des Systemes Oberfläche–Atmosphäre ins All verringert und die Gleichgewichtstemperatur der Oberfläche gegenüber einem transparenten, atmosphärenlosen Fall erhöht wird.

Prinzip

Selektive Absorption und Reemission von langwelliger Strahlung durch Treibhausbestandteile führt zu einer Diskrepanz zwischen aufsteigender Oberflächenemission und ausgehender langwelliger Strahlung an der Obergrenze der Atmosphäre; die Differenz wird durch die thermische Struktur der Atmosphäre und Konvektion ausgeglichen, wodurch eine wärmere Oberfläche entsteht.

Demonstration

Die mittlere Oberflächentemperatur der Erde (~288 K) ist höher als die ~255 K eines Schwarzen Körpers ohne Treibhausgase; Zunahmen von CO2 und Wasserdampf erhöhen die Infrarotopazität, verringern die ausgehende langwellige Strahlung und bewirken Oberflächenaufheizung.

Fehlanwendung

Die Atmosphäre mit einem physischen Gewächshaus gleichzusetzen, das durch das Festhalten konvektiver Wärme erwärmt, oder zu behaupten, Treibhausgase würden Wärme wie ein Deckel 'festhalten'; solche Metaphern können den Strahlungstransfer und die Rolle der Emissionshöhe und Temperaturstruktur verschleiern.

Konsequenz

Ein verstärktes Treibhauseffekt durch steigende Treibhausgaskonzentrationen führt zu zusätzlichem Strahlungsantrieb, veränderten vertikalen Temperaturprofilen, veränderten Wasserkreisläufen und räumlich heterogener Oberflächenerwärmung mit ökologischen und gesellschaftlichen Folgen.

Umkehrung

Ein ‚Anti-Treibhauseffekt‘ tritt auf, wenn atmosphärische Partikel oder Dunst die einfallende kurzwellige Strahlung stärker absorbieren/streuen oder aus kälteren Schichten emittieren, was trotz teilweisem Abfangen langwelliger Strahlung zu einer Netto-Abkühlung der Oberfläche führen kann (Mechanismen bei anderen Planeten beobachtet).

Abgrenzung

Bezieht sich speziell auf langwellige strahlungsbezogene Wechselwirkungen und deren thermische Folgen; es legt nicht für sich allein die Größe der Rückkopplungen (z. B. Wasserdampf-, Wolkenrückkopplung) oder sozioökonomische Treiber der Treibhausgaserhöhung fest.

Semantische Spannung

Es besteht Spannung zwischen der Alltagsmetapher des Gewächshauses und dem physikalischen Strahlungsprozess; ebenso zwischen der Darstellung des Effekts als Eigenschaft einzelner Gase und als emergentes Merkmal der gekoppelten Atmosphäre–Oberfläche-Spalte.

Synthese

Der Treibhauseffekt ist der radiative Prozess, bei dem atmosphärische Absorber und Emittenten langwelliger Strahlung das Strahlungsgleichgewicht so verändern, dass die Oberfläche wärmer ist als ohne Atmosphäre; seine Verstärkung durch zusätzliche Treibhausgase treibt einen Großteil des gegenwärtigen Klimawandels an.