Oberflächlich betrachtet scheinen Anomalien nützlich zu sein. Aber die Antwort auf die zweite Frage ist ziemlich einfach:

Nein!

Wenn die ganze Erde eine einzige uniforme Temperatur aufweisen würde, bräuchten wir keine Anomalien. Tatsache ist aber, dass die Temperaturen in den Tropen nicht allzu stark variieren, während sie in den gemäßigten Breiten häufig um 80 Grad oder mehr im Jahresverlauf schwanken. Wie vergleicht man die Temperaturen beispielsweise von Khartoum mit einer Jahresschwankung zwischen 25 bis 35 Grad je nach Monat mit Winnipeg, wo die Temperatur von -40°C im Winter bis +40°C im Sommer schwanken kann?

Bleiben wir bei den Anomalien. Mittels Definition eines Referenzwertes, normalerweise der Temperatur über 30 Jahre, ist es möglich zu erkennen, wie stark sich die Temperaturen (zum Beispiel) im Winter in Winnipeg im Vergleich zu den Temperaturen im Sommer in Khartoum verändert haben. Oberflächlich gesehen ist das sinnvoll. Aber stützt die Physik selbst diese Methode der Vergleiche?

Das tut sie absolut NICHT.

Die Theorie der direkten Auswirkungen des CO2 auf die Lufttemperatur an der Erdoberfläche ist nicht so schwer zu verstehen. Für diese Diskussion wollen wir für den Moment die Details der genauen physikalischen Mechanismen ignorieren, ebenso wie Größenordnung und Bandbreite von Rückkopplungen. Stattdessen wollen wir mal vermuten, dass das IPCC und andere warmistische Literatur in dieser Hinsicht recht haben und dann nachschauen, ob es logisch ist, diese Theorie mit Hilfe von Anomaliedaten zu analysieren.

Die „Konsens”-Literatur sagt, dass die direkten Auswirkungen des CO2 zu einem Energiefluss [a downward energy flux] von 3,7 W/m² bei einer Verdoppelung des CO2 führen. Akzeptieren wir das mal für den Augenblick. Dann wird vorgeschlagen, dass dies wiederum zu einer Temperaturzunahme um 1 Grad führt. Diese Aussage kann nicht unterstützt werden.

Fangen wir mit der Ein-Grad-Rechnung selbst an. Wie konvertiert man W/m² in Grad?

Die Antwort kann man in jedem Lehrbuch finden, in dem es um Strahlenphysik geht. Die Ableitung der Formel erfordert einiges Tiefenverständnis davon, und für Interessierte gibt es eine gute Erklärung bei Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Stefan%E2%80%93Boltzmann_law

Für die Ziele dieser Diskussion ist jedoch alles, was wir brauchen die Formel selbst, die da lautet:

P=5,67*10^-8*T^4

Dabei ist P die Strahlungs-Leistung eines schwarzen Körpers pro Flächeneinheit, T die absolute Temperatur in K und der Koeffizient 5,67* 10^8 die Stefan-Boltzmann-Konstante. Es bedurfte physikalischer Arbeiten, die mit dem Nobelpreis ausgezeichnet worden waren, diese Formel zu entwickeln, aber alles, was wir benutzen müssen, ist ein Taschenrechner:

Für die mathematisch Gebildeten sollte die Aufgabe sofort offensichtlich sein. Es gibt keine direkte Korrelation zwischen P in W/m² und der Temperatur T. Die Leistung ist der 4. Potenz der Temperatur proportional, nicht mit der Temperatur selbst.  Das wirft eine offensichtliche Frage auf. Bei welcher Temperatur führt die Verdoppelung des CO2 zu einem Temperaturanstieg von einem Grad? Verwenden wir die definierte Mitteltemperatur der Erde von +15°C (288 K) in der Formel, so zeigt sich, dass dieser Anstieg NICHT bei der Mitteltemperatur der Erde gilt:

Für T = 288K
P = 5.67*10^-8*288^4 = 390.1

Für T = 289K (plus 1 Grad)
P = 5.67*10^-8*289^4 = 395.5

Das ist ein Unterschied von 5,4 W/m², nicht 3,7 W/m²!

Wie also rechtfertigt das IPCC seine Behauptung? Vom Weltraum aus gesehen ist die Temperatur der Erde an der Erdoberfläche nicht definiert, noch kann sie an der Obergrenze der Atmosphäre (Top of Atmosphere TOA) definiert werden. Photonen, die von der Erde in den Weltraum entweichen, können aus jeder Höhe stammen, und es ist das Mittel von diesen, das die „effektive Schwarzkörpertemperatur der Erde“ definiert, von der sich herausstellt, dass sie um -20°C (253 K) liegt, viel kälter als die Mitteltemperaturen an der Erdoberfläche. Füttern wir diesen Wert in die Formel, erhalten wir:

253K  = 232.3 w/m2
254K  = 236.0 w/m2

236.0 – 232.3 = 3.7

Da sind die flüchtigen 3,7 W/m² = 1 Grad! Doch das hat nichts zu tun mit den Temperaturen an der Erdoberfläche! Aber wenn wir diese Analyse noch einen Schritt weiter führen, wird es sogar noch schlimmer. Der Zweck der Temperaturanomalien war es ursprünglich, Temperaturveränderungen unter verschiedenen Temperaturspannen zu vergleichen. Wie wir aus der obigen Analyse erkennen, da W/m² sehr Verschiedenes bedeutet bei verschiedenen Temperaturbereichen, ist diese Methode komplett unbrauchbar, um die Veränderungen der Energiebilanz der Erde infolge der Verdoppelung des CO2 zu verstehen.

Zur Verdeutlichung dieses Punktes: nehmen wir an, dass sich manche Gebiete der Erde zu einer bestimmten Zeit im Abkühlungs-, andere in Erwärmungstrends befinden. Durch das Mitteln von Temperaturanomalien über den Globus hat das IPCC und die „Konsens“-Wissenschaft gefolgert, dass es alles in allem einen positiven Erwärmungstrend gibt. Das Folgende ist ein einfaches Beispiel, wie leicht Anomaliedaten nicht nur zu einem irreführenden Ergebnis führen können, sondern schlimmer, in einigen Fällen sogar zum GEGENTEIL dessen, was aus Sicht einer Energiebilanz passiert. Um das zu illustrieren, wollen wir vier verschiedene Temperaturwerte nehmen und ihren Wert bedenken, wenn sie in W/m² konvertiert werden, wie man es mit der Stefan-Boltzmann-Gleichung tun kann:

-38 C = 235K = 172.9 W/m²
-40 C = 233K = 167.1 W/m²
+35 C = 318K = 579.8 W/m²
+34 C = 317K = 587.1 W/m²

Nehmen wir jetzt an, dass wir zwei gleichartige Gebiete haben, von denen eines eine Anomalie von +2 Grad aufweist durch eine Erwärmung von -40 auf -38°C. Im anderen Gebiet zeigt sich zur gleichen Zeit eine Anomalie von -1 mit einer Abkühlung von +35 auf +34°C.

-38 C Anomalie von +2 Grad = +5.8 W/m²
+35 C Anomalie von -1 Grad = -7.3 W/m²

 „Gemittelte" Temperaturanomalie = +0,5 Grad

„Gemittelte" W/m²-Anomalie = -0,75 W/m²

Die Temperatur ist gestiegen, die Energiebilanz aber gefallen? Tatsache ist: Weil Temperatur und Leistung nicht direkt miteinander variieren, führt das Mitteln von Anomaliedaten in dramatisch unterschiedlichen Temperaturbereichen zu einem bedeutungslosen Ergebnis.

Kurz gesagt: falls es das Ziel der Bestimmung von Temperaturanomalien ist, die Auswirkungen einer CO2-Verdoppelung auf die Energiebilanz der Erde an deren Oberfläche zu quantifizieren, sind die Anomalien vom Winter in Winnipeg und dem Sommer in Khartoum einfach nicht vergleichbar. Es trotzdem zu versuchen und dann Rückschlüsse zu ziehen über die CO2-Auswirkungen in W/m² ist einfach sinnlos und erzeugt eine globale Anomalie, die bedeutungslos ist.

David M. Hoffer

Link: http://wattsupwiththat.com/2012/08/26/lies-damn-lies-and-anoma-lies/

David M. Hoffer ist Naturwissenschaftler und arbeitet auf ökologisch relevanten Themen.

Übersetzt von Chris Frey EIKE