Richtiges und Falsches zur Treibhaus-Hypothese

Von Dr. Gerhard Stehlik, Hanau/D (©  24. November 2015)
Fourier[1], Tyndall[2] und Arrhenius[3] formulierten mehrfach die Hypothese, Schwankungen des CO2-Gehalts der Atmosphäre könnten Eis- und Warmzeiten verursacht haben. Die stabile Hauptmasse der Atmosphäre aus N2 und O2 ist bei Infrarot-Strahlung (IR) inaktiv. Ein hoher Gehalt an IR-aktivem CO2 könnte wie ein Glashaus durch Wärmestau einen Treibhauseffekt verursachen. Die Zeitgenossen[4] dieser drei haben deren Hypothese immer wieder verworfen. Unklar ist, warum sie nach 60 Jahren wieder auferstanden ist und nun die Welt beherrscht. Allerdings ist die Hypothese bis heute nie experimentell bewiesen worden. Die jüngst von einer Arbeitsgruppe[5] getroffene Feststellung ist daher nach wie vor gültig: „Für einen natürlichen Treibhauseffekt gibt es keinerlei Beweise.“
Der auf dem Gebiet der Infrarotspektroskopie promovierte Diplomchemiker Dr. Gerhard Stehlik stellt im folgenden Beitrag richtige Fakten und falsche Annahmen im Zusammenhang mit der Treibhaus-Hypothese zusammen. Eine Arbeitsgruppe freier Naturwissenschaftler[6] kommt bekanntlich zum Ergebnis: „CO2 ist da wichtigste IR-aktive Kühlmittel der Erde“. Sein vollständiger Beitrag steht am Ende dieser News als pdf Datei zur Verfügung.
Richtig an der Darstellung der Energieflüsse, aus denen der atmosphärische Treibhauseffekt abgeleitet werden soll, ist lediglich die Darstellung der Energiezufuhr von der Sonne zur Erde. Bereits bei der Beschreibung der Reflexion des Sonnenlichts wird nicht darauf hin gewiesen, dass die dunkelblauen Flächen der Ozeane weniger Sonnenlicht reflektieren als die Landflächen.
Schon der Endpunkt Erdoberfläche für die Sonnenstrahlung trifft nur zu 30 % zu, denn 70 % der Erdoberfläche besteht aus Wasser. Die Oberfläche des Wasser ist aber kein Endpunkt für die Sonnenstrahlung. Die Wasseroberfläche ist transparent für das Sonnenlicht. Sie wird vom Sonnenlicht nicht erwärmt. Wohl aber endet das Sonnenlicht in spektral ganz unterschiedlicher Tiefe im Volumen des Wassers und erwärmt so das Wasser sehr wirkungsvoll.
Wenn sich aus der Transparenz für Sonnenlicht und der Undurchlässigkeit für Wärmestrahlung sowohl bei Gärtnerei-Treibhaus wie bei der Atmosphäre ein erwärmender Treibhauseffekt ableiten lässt, dann ist auch aus der Transparenz des Wassers für Sonnenlicht und der Undurchlässigkeit des Wassers für Wärmestrahlung ein Treibhauseffekt des Ozeans abzuleiten, aus der Phasenverschiebung zwischen Einstrahlung und Ausstrahlung. Dass dieser Treibhauseffekt real existiert, ergibt sich aus der Oberfläche des Ozeans, die nicht weiter aufsteigen kann wie warme Luft. Hier sammelt sich das warme Wasser – vom Treibhaus Ozean erwärmt und von der Gravitation nach oben getrieben – an der Oberfläche. Gäbe es an der Wasseroberfläche nur Strahlungskühlung wurde der Ozean vielleicht auf Siedetemperatur erhitzt werden. Weil seine Oberfläche aber viel wirkungsvoller als durch infrarote Wärmestrahlung durch Verdunstung von Wasser gekühlt wird, ist er im globalen mittel nur wenig wärmer als die Landoberfläche.
Die Physik macht einen entscheidenden Fehler, wenn chemische Materie als „Schwarzer Strahler“ behandelt wird. Schon im Sonnenlicht ist die Erde bunt und nicht schwarz. Die Korrektur von schwarz zu bunt wird im Sichtbaren durch den Faktor von 30 % Globalreflexion (Albedo) vollzogen. Ein „Schwarzer Strahler“ reflektiert rein gar nichts!
Für infrarote Wärmestrahlung gilt dies spektrale Verteilung des Planck’schen Strahlungsgesetz nicht. So emittieren die Hauptbestandteile der Atmosphäre, Stickstoff und Sauerstoff, keine infrarote Wärmestrahlung, Feststoffe und Flüssigkeiten nur sehr wenig, die IR-aktiven Spurengase H2O und CO2 aber extrem viel.
Die tatsächlichen Energieflüsse von der Erdoberfläche durch die Atmosphäre hindurch, sind ja durch aus bekannt und wurden bis 2009 von der NASA auch korrekt dargestellt. (Bild 7) Das Wesentliche wird auch nach 2009 noch korrekt dargestellt. 90 % der Strahlungskühlung der Erde erfolgt aus der Atmosphäre heraus, nur 10 % von der Erdoberfläche aus. Dafür gibt es zwei Gründe, die hohe infrarote Wärmestrahlung von H2O und vor allem von CO2 und die mächtige Konkurrenz in Bodennähe durch Verdunstungskühlung und kühlender Thermik. Diese sorgen dafür, dass die Temperaturdifferenzen nicht zu groß werden. Große Temperaturdifferenzen, die  nach dem T^4 – Intensitätsgesetz den Strahlungstransport begünstigen, kommen erst bei der infraroten Wärmestrahlung  in All zum tragen, nicht aber zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre, Wolken oder Aerosolen.

Bild 11 (Siehe auch Bild 11 Volltext) . NASA Energiebilanz
Seit 2009 stellt die NASA die Energieflüsse ebenso dar wie das IPCC (Bild 11). Diese „Verbesserung“ ist einfach nur absurd. Durch infrarote Wärmestrahlung sollen nun zwei Wärmeflüsse von mehr als der doppelten Energieflussstärke der Sonneneinstrahlung von unten nach oben und gleichzeitig von oben nach unten fließen. Das ist freilich mit keiner Methode der Energieflussmessung messbar. Die numerischen Werte entstehen lediglich durch Umrechung der mittleren Globaltemperatur der Troposphäre nach dem T^4 – Intensitätsgesetz. Es wird ein ruhender skalarer Energieinhalt mathematisch korrekt dargestellt durch zwei gleich große und entgegengesetzt gerichtete Vektoren.
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[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Joseph_Fourier
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/John_Tyndall
[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrhenius
[4] Emanuel Kayser: Arrhenius’sche Theorie der Eiszeiten, Zentralblatt für Mineralogie, 1913, S. 769 – 771.
Über die Ablehnung seiner Hypothese durch Kayser hat sich Arrhenius in einem Brief an Ostwald am 4. Januar 2014 beschwert. (Quelle: Karls Hansel, Levi Transjoe; Svante Arrhenius und Wilhelm Ostwald in ihren Briefen, Mitteilungen der Wilhelm-Ostwald Gesellschaft zu Großbothen e.V., Sonderheft 15, 2002 )
Emanuel Kayser war 1. Vorsitzender der am 8. Januar 1910 im Senckenberg Museum in Frankfurt a.M. gegründeten „Geologischen Vereinigung“. Er war Mitglied der Leopoldina und Rektor der Universität Marburg. 
[5] Vollrath Hopp (Herausgeber); Atmosphäre, Wasser, Sonne, Kohlenstoffdioxid, Wetter, Klima – einige Grundbegriffe; VDI-Verlag Reihe 15 (Umwelttechnik), Fortschritt-Berichte VDI Nr 255, 2010
[6] www.Gerhard-Stehlik.de

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