Das Klimasystem Erde erhält seine Energie von der Sonne. Ohne die Sonnenenergie wäre kein Leben auf der Erde möglich. Das Spektrum der einfallenden Sonnenstrahlung umfasst den Wellenlängenbereich von UV (0,2 %) bis zum nahen IR (4 %), der überwiegende Anteil liegt im sichtbaren Spektralbereich zwischen 0,4 und 0.7 %).
Der Energiefluss, den die Erde im Jährlichen Mittel am oberen Rand der Atmosphäre von der Sonne empfängt, beträgt 1354 W/m2 (Solarkonstante). Über die gesamte Erde einschließlich der nicht beschienenen Seite verteilt ergibt dies 342 W/m2. Etwa ein Drittel hiervon, also 105 W/m2 werden unmittelbar in den Weltraum zurückgestreut, 237 W/m2 werden im System Atmosphäre/Erde in Wärme umgesetzt, wobei der Hauptanteil hiervon die Erdoberfläche aufheizt.
Wie Satellitenmessungen zeigen, werden im Mittel exakt 237 W/m2 als Wärmestrahlung aus dem System in den Weltraum zurückgestrahlt. Unser Klimasystem befindet sich somit im Gleichgewicht eingestrahlter und ausgestrahlter Energie. Diesem Gleichgewicht würde eine mittlere Temperatur der Erdoberfläche von -19 °C entsprechen. Tatsächlich beträgt die Temperatur +15 °C liegt also um 34°C höher. Dies "verdanken" wir dem Treibhauseffekt, der darauf beruht, dass die Atmosphäre Beimengungen von H2O, CO, O3, N2O und CH4 (in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit für den Treibhauseffekt) enthält, die einen Teil der thermischen Strahlung, welche die Erde ausstrahlt, absorbieren und entsprechend ihrer Temperatur als Infrarot-Strahlung reemittieren können. Diese Strahlungsemission der Treibhausgase erfolgt isotrop in alle Richtungen, also auch zurück zur Erde. Diese erhält durch diese "atmosphärische Gegenstrahlung somit Energie zurück und kann daher eine höhere Gleichgewichtstemperatur aufrechterhalten, als dies ohne Treibhausgase der Fall wäre.
Wenn wir allerdings vermehrt Treibhausgase produzieren, dann ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die mittlere Erdtemperatur steigt. Dies hätte ein abschmelzen der Polkappen zur Folge und Osnabrück wird eine Hafenstadt mit Palmenstrand.
H2O= Wasserstoff, CO= Kohlenstoffmonoxid, O3= Ozon, N2O= Stickstoffoxid, CH4= Methan
O3 Entstehung durch: In Erdnähe bildet sich Ozon bei der Reaktion von Stickstoffdioxid NO2 mit Sauerstoff O2 unter dem Einfluss von UV-Strahlung.
