Bild rechts: Winter 2015/16 bei Weimar- Schöndorf mit etwas Schnee nur für ein paar Tage. Foto: Stefan Kämpfe
Teil 1: Ursachen und Besonderheiten der Winterwitterung 2015/16
Die Wintertemperaturen (Deutschland- Mittel) lassen sich relativ sicher bis 1881/82 und mit leichten Unsicherheiten bis mindestens 1760/61 zurückverfolgen (Quellen: DWD und WIKIPEDIA). Das arithmetische Wintermittel des Zeitraumes 1760/61 bis 2014/15 beträgt minus 0,3°C. Nur bezogen auf dieses „Langzeit- Mittel“, ist der abgelaufene Winter 2015/16 bereits der fünfte zu milde in Folge (der gefühlt kalte Winter 2012/13 war nur einschließlich März zu kalt, wir betrachten aber immer den „meteorologischen“ Winter von Dezember bis Februar). Doch selbst bei dieser überkritischen Betrachtungsweise zeigt sich: Alles schon mal dagewesen! Seit 1760/61 konnten wir insgesamt 18 Perioden mit mindestens drei milden Wintern in Serie ermitteln, davon 14 mit vier in Serie. Wir nennen hier nur die Perioden mit mindestens 5 milden in Folge, das waren acht: 1901/02 bis 1905/06, 1909/10 bis 1915/16, 1934/35 bis 1938/39, 1947/48 bis 1951/52, 1956/57 bis 1961/62, 1970/71 bis 1977/78, 1987/88 bis 1994/95 und 1997/98 bis 2001/02. Die bisher längsten waren mit je acht in Folge die Serien Ende der 1980er/Anfang der 1990er sowie die in den 1970ern, doch die Serie in den 1910ern war mit sieben ebenfalls bemerkenswert, zumal ihr, nur vom etwas zu kalten Winter 1916/17 unterbrochen, sogleich eine neue Serie von vier milden Wintern folgte. Nun ergibt sich die spannende Frage nach den Ursachen, die milde Winter im Einzelnen oder gar in Serie auslösen. CO2 kommt dafür kaum in Betracht, denn die enorme Häufung milder Winter um 1915 fällt in eine Zeit mit noch sehr niedrigen CO2- Konzentrationen, die wegen fehlender, regelmäßiger Messungen nur auf etwa 290 bis 310 ppm geschätzt werden können. Und betrachtet man die Neuzeit, so fehlt schon seit den späten 1980er Jahren jeglicher Zusammenhang zwischen CO2- Konzentration und Wintertemperaturen in Deutschland:
Abbildung 1: Seit 30 Jahren (eine volle Klima- Normalperiode!) stagnieren die Wintertemperaturen in Deutschland (hellblau) bei freilich großer Streuung der Einzelwerte, während die CO2- Konzentration (hellgrün) kräftig anstieg. Die „U-Form“ der quadratischen Regressionskurve verdeutlicht die Häufung milder Winter um 1990 und gegenwärtig; dazwischen lag eine etwas kühlere Phase.
Nun zu den tatsächlichen Einflussfaktoren. Unsere Sonne als Motor des Wettergeschehens strahlt ihre Energie etwas ungleichförmig ab. Die Sonnenaktivität unterliegt kurz-, mittel- und langfristigen Schwankungen. Ein sehr grobes, aber wegen der einfachen Beobachtbarkeit das einzige über langfristige Zeiträume verfügbare Maß der solaren Aktivität ist die Anzahl der Sonnenflecken, dunklere und damit kältere Bereiche auf der Sonnenoberfläche, die auf stärkere Magnetfelder, erhöhte Röntgen- und UV- Strahlung sowie verstärkte Massenauswürfe („Solarwind“), hindeuten. Obwohl hier noch erheblicher Forschungsbedarf besteht, deutet sich ein zumindest grober Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität und den Häufigkeitsverhältnissen der Großwetterlagen in Mitteleuropa an. Bei hoher Sonnenaktivität (viele Sonnenflecken) treten etwas häufiger Westwetterlagen (zonale Lagen) auf, während meridionale Lagen, deren extremste Form die Troglagen sind, sich eher in Phasen geringerer Sonnenaktivität häufen. Im Winter sind die Häufigkeitsverhältnisse der drei zyklonalen (tiefdruckbeeinflussten) Großwetterlagen West, Nordwest und Südwest, hier unter dem Begriff „Atlantische Tiefs“ zusammengefasst, für Deutschland besonders wichtig, denn sie transportieren die meist milde Atlantikluft am schnellsten und intensivsten ostwärts. In der folgenden Grafik erkennt man eine verzögerte Häufung dieser atlantischen Tiefdrucklagen nach Phasen erhöhter Sonnenaktivität:
Abbildung 2: Sehr grober Zusammenhang zwischen der Sonnenfleckenhäufigkeit (gelb) und der Häufigkeit zweier wichtiger Großwetterlagen- Cluster in Mitteleuropa im Winter (violett: Atlantische Tiefs, Summe aus den Häufigkeiten von WZ, NWZ und SWZ; blau: Summe der Troglagen Trog Mitteleuropa- TRM und Trog Westeuropa- TRW). Die Häufigkeit der Atlantischen Tiefs folgt verzögert der Sonnenfleckenhäufung, die der Troglagen verhält sich invers. Die dargestellten Ergebnisse sind vorläufig; es besteht weiterer Forschungsbedarf!
Mehr oder weniger intensiv mit der Sonnenaktivität verknüpft sind auch die AMO (Atlantische Mehrzehnjährige Oszillation- eine Wassertemperaturschwankung im zentralen Nordatlantik) und die NAO (Nordatlantische Oszillation, ein Maß für das Luftdruckgefälle zwischen den Azoren und Island). Näheres zu diesen Einflussfaktoren unter anderem in unsrem vorjährigen Beitrag „Winter 2014/15 in Deutschland: Erneut zu mild – warum?“ bei EIKE unter http://www.eike-klima-energie.eu/climategate-anzeige/winter-201415-in-deutschland-erneut-zu-mild-warum/ Die folgenden Grafiken umfassen den Zeitraum bis zum Winter 2014/15 (alle Daten des aktuellen Winters lagen zum Redaktionsschluss nicht vor):
Abbildungen 3 und 4: Um 1915 und kurz vor der Jahrtausendwende wiesen NAO und Westlagenhäufigkeit Maxima auf, was die Serienhäufung milder Winter und die insgesamt etwas höheren Wintertemperaturen in diesen Zeiträumen größtenteils erklärt. Die AMO verhielt sich dazu invers, in ihren Maxima (kurz vor 1900, späte 1930er bis 1960er, 2000er Jahre) waren die Winter tendenziell etwas kälter. Auch diese Zusammenhänge sind grob und können nicht alle winterlichen Witterungsabläufe erklären. Unstrittig und mit einem Bestimmtheitsmaß von 45% erstaunlich eng ist hingegen der in der unteren Grafik gezeigte Zusammenhang zwischen der Häufigkeit aller Großwetterlagen mit Westanteil (rotviolett) und den deutschen Wintertemperaturen.
Der enge Zusammenhang zwischen Westwetterlagenhäufigkeit und Wintertemperaturen erklärt auch den mildesten Dezember 2015 seit Beginn regelmäßiger Messungen, denn er wies mit 25 Tagen Westwetter fast zweieinhalbmal so viele auf, wie im Langjährigen Mittel. Zwar gab es in den Dezembern 1900 (27) und 1965 (28) noch etwas mehr Westlagen- Tage, doch im 2015er Dezember fanden die ostwärts ziehenden Tiefs quasi die Ideallinie für die maximale Erwärmung in Deutschland: Sie zogen weit genug nördlich, um tagsüber oft die Sonne scheinen zu lassen, aber nicht so weit nördlich, dass der erwärmende südwestliche Bodenwind über längere Zeit abflauen konnte, was sofortiges nächtliches Auskühlen bedeutet hätte. Die folgende Wetterkarte illustriert einen solch typischen Tag im „Dezemberfrühling“ 2015 mit Wind und Sonne:
Abbildung 5: Westwetterlage am 26.12.2015 mit einem breiten Warmsektor über Europa, in dem milde Subtropikluft aus Südwesten unter leichtem Hochdruckeinfluss heranwehte. Föhneffekte an den Nordostseiten der Gebirge verstärkten die Erwärmung; vereinzelt wurden Werte deutlich über 15 Grad gemessen! Über Skandinavien deutet sich jedoch schon ein massiver Kälteeinbruch an, der Anfang Januar 2016 Nordostdeutschland mit voller Härte traf.
Mit Beginn des Neuen Jahres fand jedoch die überall extrem milde Witterung in der Nordosthälfte Deutschlands ein jähes Ende (Abbildungen 6 und 7):
Abbildungen 6 und 7: Grenzwetterlage am 4. Januar 2016. Milde Südwestluft trifft auf eisige, kontinentale Subpolarluft (cP) aus dem Osten, mit allem, was dazu gehört: Schneefall, Schneeregen, Eisregen, Gefrierender Regen und nur Regen/Sprühregen im frostfreien Südwesten. Untere Abbildung Vorhersagekarte von wetter3.de, Ausschnitt, nachbearbeitet von Stefan Kämpfe.
Die enormen Temperaturkontraste dieser „Grenzwetterlage“ zeigt die folgende Abbildung 8:
Abbildung 8: Temperaturkontrast in der Nacht zum 05.01.2016 von um die 15 Grad über Deutschland mit 5 bis 6 Plusgraden an der West- und bis zu minus 9 Grad an der Ostgrenze. Solche großen Temperaturgegensätze sind selten; noch wesentlich dramatischer waren sie aber mit um 25 Grad zum „Silvester-Blizzard“ 1978/79. Bildquelle wetteronline.de, ergänzt von Stefan Kämpfe
Einer kurzzeitigen Erwärmung folgte Mitte Januar eine Kältewelle aus Nord, die diesmal ganz Deutschland erfasste. Vereinzelt gab es Minima um minus 20, in Kühnhaide (Erzgebirge) sogar um minus 30 Grad, und das bei einer mittleren CO2- Konzentration von über 400 ppm! Näheres dazu bei freiepresse.de unter http://www.freiepresse.de/LOKALES/ERZGEBIRGE/ZSCHOPAU/Klirrende-Winternacht-kalt-kaelter-Kuehnhaide-artikel9415518.php Dabei ließ sich schön beobachten, was den winterlichen Temperaturgang kurzfristig beeinflusst- ebenfalls nicht die CO2- Konzentration, sondern die örtlichen Gegebenheiten im Zusammenspiel mit Sonnenscheindauer, Nebel, Wolken und aufziehenden Wetterfronten. Die Beobachterin CAROLIN HERRMANN meldete uns aus Erfurt am 19. Januar dichten Nebel bei minus 16°C, der im benachbarten Weimar fehlte. Daraufhin sahen wir uns die Temperaturverteilung dieses Januarmorgens in Deutschland an- mit erstaunlichem Ergebnis: Das nur gut 300 Meter hoch liegende Erfurt- Bindersleben, eigentlich kein vom deutschen Durchschnitt wesentlich abweichender Ort, war kälteste DWD- Hauptstation, viel kälter als das von der Lage ganz ähnliche Gera- Leumnitz und sogar etwas kälter als die Zugspitze:
Abbildung 9: Datenquelle DWD, Abbildung wetterzentrale.de, bearbeitet und ergänzt von Stefan Kämpfe: Mit minus 16,2°C war Erfurt um 8 Uhr kälter als Gera (minus 12,4°C) und die Zugspitze (minus 15,7°C).
Ursache dieser relativ seltenen Temperaturverteilung war eine starke nächtliche Ausstrahlung (die CO2 nicht verhindern konnte!) bei zunächst klarem Himmel, wobei sich die kälteste Luft im Thüringer Becken sammelte. Bei Erreichen des Taupunktes setzte dort Nebelbildung ein. Die kalte Nebelluftschicht wuchs bis zur viel höher gelegenen Flugwetterwarte Erfurt, erreichte aber das nahe Weimar nicht. Am 22. Januar war Ähnliches zu beobachten. Die folgenden Vergleiche der Temperaturverläufe dieser beiden Tage zwischen Erfurt und Gera sprechen für sich. Sie zeigen, welch große Temperaturunterschiede auf engstem Raum entstehen können, aber auch, wie diese bei Wetteränderungen (am Tagesende des 19.01. Wolkenaufzug eines Schneetiefs aus Nord, am 22.01. Warmfront-Okklusion aus Westen) wieder verwischt werden:
Abbildungen 10 und 11: In den beiden Nächten bestanden zunächst keine gravierenden Temperaturdifferenzen zwischen Gera und Erfurt. Diese wurden erst mit Bildung des Kaltluftsees im Thüringer Becken gegen Morgen größer. Nebel, Hochnebel und Dunst dämpften die Tageserwärmung in Erfurt; am 22.01. blieb diese dort aus; erst am Abend dieses Tages überholte Erfurt sogar Gera, weil die Warmluft einer Front zuerst in Erfurt ankam.
Während der Winter in Deutschland nur kurze Gastspiele gab, suchte er diesmal ganz ungewöhnliche Gegenden heim. Neben dem angeblichen „Rekord- Blizzard“ mit meterhohem Schnee in den USA (was dort aber gar nicht so selten ist) und den minus 43 Grad in Nordskandinavien schneite es vom südlichen Japan über das südliche China und Taiwan bis hin nach Saudi- Arabien im letzten Januar- Drittel teilweise kräftig. Dorthin floss kontinentale Kaltluft aus Innerasien und verschonte Mitteleuropa. Die folgenden Bilder sprechen für sich:
Abbildungen 12 bis 14: Winter in Saudi- Arabien und im subtropischen Ostasien. Bildquellen: Beide obere Swanky Riyadians, veröffentlicht bei wetteronline.de, unteres unbekannt. Näheres zu diesen Wintereinbrüchen unter anderem bei http://www.n-tv.de/panorama/Extreme-Kaeltewelle-laesst-Asien-bibbern-article16844886.html
Schaut man sich die geografische Breitenlage an, so liegen die betroffenen Regionen teilweise südlicher als Kairo! Ähnliches war unter anderem in den Wintern 1988/89 und 2013/14 zu beobachten, die in Mitteleuropa sehr mild verliefen. Die kontinentale Kaltluft sucht in solchen Situationen offenbar häufiger andere Gebiete heim und verschont Mitteleuropa weitgehend.
Abschließend werfen wir noch einen Blick auf den 30ig- jährigen Trend der Wintertemperaturen an der privaten Wetterstation Amtsberg. Dieser ist leicht gefallen und verhielt sich damit etwas anders, als die in unserer Abbildung 1 gezeigten Deutschland- Werte. Den Grund dafür werden wir im Teil 2 dieser Winter- Rückschau beleuchten:
Abbildung 15: An der privaten Wetterstation Amtsberg am Nordrand des Erzgebirges kühlten sich die Winter seit 1986/87 leicht ab. Allerdings ist dieser Trend aufgrund der sehr großen Streuung der Einzelwerte nicht signifikant. Dennoch ist das bisherige Ausbleiben der viel prophezeiten „Klima- Erwärmung“ bemerkenswert!
Warum nehmen wir Amtsberg? Aus Grafik 1 ist erkenntlich, dass die Winter seit 30 Jahren in Deutschland eine ebene Trendlinie haben, also insgesamt gleich geblieben sind. Deutschland hat sich aber verändert in den letzten 30 Jahren, täglich kommen 110 ha wärmende Bebauung hinzu, eine schleichende Erwärmung, welche die DWD-Stationen je nach Standort mehr oder weniger mitmessen. Mit Amtsberg haben wir einen kleinen Ort im Erzgebirge gefunden, der selbst im weiteren Umkreis seit gut 40 Jahren fast keine Veränderungen erfahren hat. Bei aller Vorsicht gehen wir davon aus, dass auch Deutschland, hätte es kein Wärmeinselwachstum gegeben, eine fallende Trendline hätte. Wir stellen fest: WI-bereinigt sind die Winter in Deutschland seit 30 Jahren leicht kälter geworden. Das ist das Gegenteil der behaupteten C02-Klimaerwärmung.
Fazit zum Teil 1 unserer Winter- Rückschau: Längere Serien milder Winter und einzelne, extrem milde Winter gab es auch bei wesentlich geringeren CO2- Konzentrationen. Großen Einfluss auf unsere Wintertemperaturen haben die Sonnenaktivität, die AMO, die NAO, die Häufigkeitsverhältnisse der Großwetterlagen sowie WI- Effekte (Teil 2). Bei vielen Westwetterlagen fallen unsere Winter generell milder aus, weil dann atlantische Luftmassen dominieren. Der Winter 2015/16 wies trotz seines sehr milden Charakters auch zwei Kältewellen im Januar auf, bei denen vereinzelt Tiefstwerte um minus 30 Grad gemessen wurden. Dabei traten bemerkenswerte, kleinräumige Temperaturkontraste auf. Nebel und Wolken, die Sonnenscheindauer und markante Luftmassenwechsel bestimmten das Temperaturniveau und den Temperaturverlauf wesentlich. Dieser Mildwinter ist auch deshalb kein eindeutiger Hinweis auf einen „globalen Klimawandel“, weil ausreichend Kaltluft vorhanden war, die aber zum wiederholten Male Deutschland nur kurzzeitig erfasste und dafür andere Regionen der Nordhalbkugel traf.
Stefan Kämpfe, Diplom- Agraringenieur, unabhängiger Natur- und Klimaforscher
Josef Kowatsch, unabhängiger Natur- und Klimaforscher
Wir freuen uns über Ihren Kommentar, bitten aber folgende Regeln zu beachten:
Fortsetzung:
Wer nun das mit der Masse m und der Beschleunigung g im Schwerefeld verfolgt hat, wird sich erinnern, dass nicht alle Fußbälle gleich groß und gleich schwer sind.
Der Verteilung unterschiedlich schwerer Moleküle im Schwerefeld der Erde kann deshalb auch eine unterschiedlichen „Skalenhöhe“ zugeordnet werden.
Nun zeigt aber die Messung, dass diese physikalisch zu erwartende Entmischung – unten schwere und oben leichte Moleküle – gerade CO2 ist besonders schwer, NICHT existiert, bis weit über die klimawirksame Troposphäre hinaus (Homosphäre, ca.100km).
Das beweist uns, dass die sich drehende Erde mit der Sonnenbeheizung nur auf einer Seite thermodynamisch NIEMALS „zur Ruhe“ kommt, damit sich ein solches errechenbares Gleichgewicht einstellen könnte
und statt dessen makroskopische Energietransporte wie Turbulenz und Konvektion im Vordergrund stehen.
mfG
#165:Lieber Student NicoBaecker, Frohe Ostern! Glauben Sie wirklich, Gasmoleküle würden sich auf den Boden legen und liegen bleiben?
FALSCH! Das geht leider nur bei 0 K (Kelvin),
wussten Sie das nicht?
Dann gibt es nur kein „Gas“ mehr.
Das macht auch kein Tischtennisball, solange er genügend Geschwindigkeit hat.
Im molekularen Bereich sind ja auch die oberflächlichen Moleküle, auf die die Gasmoleküle nun mal treffen NICHT in Ruhe, auch wenn sie nicht wegfliegen können.
Wie soll ich Ihnen das nun so einfach wie möglich erklären?
Stellen Sie sich diese vibrierenden Moleküle am Boden einfach wie ein Fußballschuh (mit Bein) vor, der ohne Pause ständig gegen jeden Fußball (Gasmolekül) tritt, der in seiner Reichweite ist.
Vielleicht können Sie mir jetzt folgen und Ihren schwerwiegenden Physikfehler von den am Boden schlafenden Gasmolekülen erkennen.
Diese Fußballbeine treten treten also wirklich unermüdlich (Ehrenwort) so dass stochastisch wie Sie so schön sagen, irgendwann wieder in unserem bildlichen Vergleich die Geschwindigkeit der Fußballschuhspitzen und die Geschwindigkeit der Gasmoleküle IDENTISCH ist,
können Sie mir folgen?
Das heißt physikalisch, dass die Lufttemperatur nur unmittelbar über dem Boden identisch ist, nur dass die Fußballschuhe halt nicht mit wegfliegen können.
Wenn ich sie jetzt richtig verstanden habe, lieber Student Baecker, meine Sie jetzt tatsächlich mit Ihrer „Isothermie“, dass diese Fußbälle sozusagen trotz Schwerefeld ganz ungebremst im Himmel verschwinden und nie mehr runter kommen???
Das enttäuscht mich jetzt aber sehr
(Physik 5) wo Sie doch der Lösung des Problems so nahe sind mit Ihrer richtigen Annahme einer
„exponentiellen Dichte und Druckabnahme mit der Höhe“.
Jetzt müssen Sie nur noch lernen, dass nach den Gasgesetzen ein Zusammenhang zwischen Dichte, Druck und Temperatur besteht,
zur Not einfach auswendig lernen:
p * V = n * R * T
Die Dichte (rho) ist dabei
rho = m / V in kg/m³
dabei ist m die Masse der Moleküle.
Wenn man jetzt noch weis, das die Schwerkraft g
eine (positive oder negative) Beschleunigung von 9,81 m/s² bewirkt, kann man tatsächlich ausrechnen (ideale Gase) wie stark die Geschwindigkeit der Moleküle und damit die Temperatur nach oben „stochastisch“ ABNIMMT.
Th = To*e^-Rho*g*h/To
Th ist dabei die Temperatur in der Höhe und entsprechend
To die Temperatur an der Erdoberfläche, wo diese Fußballschuhe unermüdlich treten.
mfG
Lieber Paul,
Ihre Erklärung ist offensichtlich unvollständig. Richtig ist, daß Materie im Schwerefeld im freien Fall zu Boden fallen und dabei dem Fallgesetz folgen. Aber Sie übersehen, daß in der Luft für Luftmoleküle kein freier Fall möglich ist. Wenn das so wäre, so würde sich ja die Luft komplett am Boden sammeln. Sie übersehen, daß die thermische Bewegung zu einer (stochastisch) überlagerten Bewegung in alle Richtungen führt. Im Schwerefeld führt dies in isothermer Luft zu einer exponentiellen Dichte und Druckabnahme mit der Höhe.
Lieber Herr Landvoigt, da Sie hier als Treibhausvertreter ohne physikalische Kenntnisse weiter groben Unsinn über den adiabatischen Gradient schreiben, gilt auch für Student Baecker,
geben Sie mir erneut Gelegenheit, das in einfachen Worten und Mittelschulniveau ohne Einstein korrekt darzustellen.
Vorher lassen Sie mich noch einmal den Kopf schütteln über Ihre peinliche Anmaßung, Gerlich zu kritisieren. Der von Ihnen zitierte Satz von ihm ist weder falsch noch „missverständlich“.
Sie verstehen weder die Gasgesetze (Dieselmotor) noch den Einfluss der Schwerkraft auf die Gasmoleküle unserer Erdatmosphäre, ohne die wir keine Gasatmosphäre hätten.
Selbstverständlich wirkt die Schwerkraft tatsächlich auch auf jedes einzelne Molekül,
aber noch mal ganz ganz langsam.
Es muss also eine Kraft geben, lieber Herr Landvoigt, die diese Moleküle daran hindert ins Weltall zu verschwinden. Eine Kraft, die diese Moleküle beim Weg von der Erde weg ABBREMSEN,
ich darf der Einfachheit halber sagen, beim Weg „nach oben“
und
umgekehrt, beim Weg nach unten BESCHLEUNIGEN
( g = 9,81 m/s² )
Diese Kraft wirkt IMMER, Tag und Nacht, Sommer und Winter, deshalb nennt man das auch ein Gravitationspotential oder Schwerefeld, wobei das regional etwas variieren kann, da die Erde keine ideale Kugel ist das wollen wir vernachlässigen ebenso wie die zunehmende Zentrifugalkraft nach oben. Multipliziert man nun die Masse des oder der Gasmoleküle mit dem Potential erhält man die potentielle Energie.
Ein Gasmolekül, dass sich per Definition immer bewegt, das hatten Sie ja vergessen, wird also durch diese gerichtete Kraft nach oben gebremst und nach unten beschleunigt. In der Regel fliegen die ja nicht exakt senkrecht. Die Flugkurve ist also gekrümmt und wird exakt wie bei einer Kanonenkugel „ballistische Kurve“ (Parabel) genannt. Dascerkannte schon Niccolò Tartaglia, ein venezianischer Mathematiker gestorben 1557. Zu ihrem zaghafter Einwand, dass das durch Zusammenstöße verhindert wird, kann ich Sie beruhigen: egal wieviele Kanonenkugel in die Luft geschossen werden, sie fliegen weder unendlich hoch, noch bleiben sie oben in der Luft, nein, nein, nein, sie kommen alle wieder runter. Und so ist das auch mit den Luftmolekülen, nur das die halt nicht unten liegen bleiben, sondern wie ein Tischtennisball wieder zurückspringen. Und genau deshalb gibt es immer mehr Moleküle erdnah als in der Höhe, Man sagt auch die Dichte nimmt mit der Höhe ab, ohne Konvektion NOCH MEHR, als mit Konvektion, das macht die Schwerkraft ganz alleine.
Das ist der simple Grund lieber Herr Landvoigt und lieber Herr Baecker dass es in diesem vertikalen Schwerefeld keine „isotherme Atmosphäre“ geben kann, egal wie gut ihre gedachte Luftsäule isoliert ist.
Es sei denn sie bauen oben eine Heizung ein.
Auch der Mittelschüler weis, dass die Luft auf der Bergspitze dünner ist und dass es dort auch kälter ist und er kommt nicht auf die Idee wie Sie, dass es daran liegt, dass warme Luft von unten nach oben steigt, so dumm ist er nicht.
Sie verstehen das leider immer noch nicht, weil Sie schreiben:
#158 „Durch Konvektion wird die tiefer Luftschicht gekühlt.“
Da ist Hopfen und Malz verloren.
In Bayern lernt man schon in der Grundschule,
dass der Föhn, der von den kalten Bergspitzen runter kommt, die Erde unten erwärmt.
Das ist jetzt eindeutig zu schwierig für Sie. Das kann nur einer verstehen, der weis, was ein adiabatischer Temperaturgradient ist.
Denn woher hat der denn seine Wärmeenergie, das ist doch kein Dieselmotor.
War mir ein Vergnügen.
Lieber Herr Landvoigt, #162
Mich würde mehr Ihre Meinung in unserer Diskussion zum RF von CO2-Verdopplung interessieren.
Diese Temperaturgradient-Diskussion hier ist ja vergleichsweise uninteressant weil elementar.
Der Temperaturgradient bildet sich durch die Konvektion aus, die dominiert völlig gegenüber viskoser Strömung.
#161: NicoBaecker sagt:
„- Die Viskosität der Luft“
können Sie vergessen.
—————–
Sehr geehrter Herr Baecker
Das hängt von der Fragestellung ab. Für die Erklärung, warum wir keinen stärkeren mittleren Gradienten haben, spielt es schon eine Rolle.
—————– #161: NicoBaecker sagt:
“ – Die Durchmischung bei Advektion“
ändert am horizontalen globalen Mittelwert nichts
———-
Es geht hier nicht um eine Änderung, sondern um eine Erklärung, warum es so ist, wie wir es beobachten können.
————– #161: NicoBaecker sagt:
„- Wetterereignisse, die auch zu Inversionslagen führen können.“
Das stimmt. Ist aber trivial, denn der Mittelwert ist selbstverständlich das Resultat über die Mittelung über alle (!) Wetterlagen.
————–
Immer noch: Warum beobchten wir dieses Mittel? Die Erklärung mit dem feuchtadiabatischen Gradienten als Universalerklärung greift zu kurz.
——– #161: NicoBaecker sagt:
Der Mittelwert von 6,5 °C/1000m ist ja das Mittel aus horizontal und vertikal bis zur Tropopause. Wenn man nur horizontal mittelt, so bekommt man ein 1D Profil des Gradienten. Der zeigt dann natürlich die global gemittelte Inversionen und Grenzschichten, die Frontbrüche und die unterschiedlichen Tropopausenhöhen – ist also vertikal nicht konstant
—————
Ich habe oft ein Problem mit Mittelwerten. Denn in einem konkreten Profil, dass sie auch messen können, haben wir eben oft andere Ergebnisse. Die wollen zuerst erklärt sein. Und auch die Varianz die sich aus unterschiedlichen Profilen ergibt.
Erst dann kann man sich vorstellen, dass ein Mittel auch eine plausible Aussage liefert.
————- #161: NicoBaecker sagt:
Im übrigen kommt wohl bei der wirklichen Mittelung, wenn man sie durchführt, wohl ein etwas anderer Wert raus. Die 6,5 sind ja eher der gesetzte Wert der Standard-Atmosphäre. Dieses Detail ist für unsere Betrachtungen aber unwichtig.
—————-
Auch hier: Es kommt auf die konkrete Fragestellung an.
Wikipedia schreibt: ‚Sein regionaler Mittelwert beträgt ?6 °C pro km.‘
Interessant finde ich auch die Fragestellung, ob sich der Mittelwert der Lapse Rate verändert, wenn sich die Anteile der IR-aktiven Gase verändern. Ich meine, dass es so sein müsste. Möglicherweise sind die Änderungen aber so gering, dass man diese gemeinhin vernachlässigen kann.
Gibt es dazu eine gesicherte Erklärung?
Lieber Herr Landvoigt, #152
„- Die Viskosität der Luft“
können Sie vergessen.
“ – Die Durchmischung bei Advektion“
ändert am horizontalen globalen Mittelwert nichts
„- Wetterereignisse, die auch zu Inversionslagen führen können.“
Das stimmt. Ist aber trivial, denn der Mittelwert ist selbstverständlich das Resultat über die Mittelung über alle (!) Wetterlagen.
Der Mittelwert von 6,5 °C/1000m ist ja das Mittel aus horizontal und vertikal bis zur Tropopause. Wenn man nur horizontal mittelt, so bekommt man ein 1D Profil des Gradienten. Der zeigt dann natürlich die global gemittelte Inversionen und Grenzschichten, die Frontbrüche und die unterschiedlichen Tropopausenhöhen – ist also vertikal nicht konstant
Im übrigen kommt wohl bei der wirklichen Mittelung, wenn man sie durchführt, wohl ein etwas anderer Wert raus. Die 6,5 sind ja eher der gesetzte Wert der Standard-Atmosphäre. Dieses Detail ist für unsere Betrachtungen aber unwichtig.
———– #151: NicoBaecker sagt:
Die Konvektion selber ist die Ursache für diesen Gradienten! Ohne Konvektion (und Strahlung) kein Gradient!
———–
Das sollte zum Grundwissen aller zählen, die sich über Wetter und Klima auslassen.
#155: Dr.Paul sagt:
#150: Martin Landvoigt nur weiter so, Sie unterstellen weiter fleißig ad hominem, ich wüsste nicht, dass es unterschidliche Temperatur bei gleichem Druck gibt
———————–
Das ist falsch. Ich habe sie lediglich auf den Sachverhalt hingewiesen, damit sie Ihren Irrtum erkennen können.
———– #155: Dr.Paul sagt:
Sie unterstellen ja auch Gerlich physikalische Fehler.
—————-
„Ich wüsste nicht, welche. Tatsächlich habe ich seine Arbeit mit Tscheschner kritisiert, denn sie hat erhebliche Argumentationsmängel.“
—-
aha, dann lass mal endlich hören WELCHE ???
—————-
Nicht immer wieder das gleiche. Sie behauptn wirres Zeug. Einige Argumentationsmängel von Gerlich & Tscheuschner habe ich genannt. Wenn sie zu diesen Stellung nehmen wollen, dann tun sie es. Aber gegen demonstrierte Ignoranz ad nauseam ist kein Kraut gewachsen.
—————- #155: Dr.Paul sagt:
„Im Besonderen, da sie sich über definitionasfragen auslässt, die nicht dem Diskussionsstand entsprechen.“
—–
WELCHE ???
—————-
Lesen sie doch endlich selbst die Arbeit, die sie vorgeben zu verteidigen. http://arxiv.org/pdf/0707.1161.pdf Seiten 35 – 44.
Z.B. will er mit dem Verweis auf Textfehler in Meyer’s encyclopedia (1974) einen wissenschaftlichen Beleg beibringen. Das ist bizarr. Und dann weiter:
Atmospheric greenhouse effect after Anonymous 1 (1995)
So was hätten sich die Verfasser einer wissenschaftlichen Arbeit besser sparen sollen.
————– #155: Dr.Paul sagt:
„Ferner wiederlegt er jenen Effekt auch nicht.“ ….
WELCHEN Effekt???
————
Den er auf Seite 49 beschreibt:
—————
Just like with the correct Kirchhoff law,
use is made of the fact, that all absorbed radiation is emitted again, as otherwise the volume area would raise its temperature in thermal balance.
This assumption is called the assumption of Local Thermodynamical Equilibrium (LTE).
Re-emission does never mean reflection, but, rather, that the absorption does not cause any
rise of temperature in the gas.
————–
Dies ist leicht missverständlich geschrieben. Wenn sich das Flussgleichgewicht eingestellt hat, gibt es keinen weiteren Anstieg der Temperatur, denn dann wird so viel emittiert wie absorbiert wird. Bei beginn des Prozesses steigt allerdings die Temperatur, denn T0 hat ein anderes Gleichgewicht als bei T1.
————— #155: Dr.Paul sagt:
Ihre physikalische Unkenntnis zeigt dieser Satz:
—-
„Die Kompression im Kolbenmotor ist mit Volumenarbeit verbunden und hat nichts mit der adiabatischen Zustandsänderung in der Atmosphäre zu tun.“
—-
FALSCH, das virtuelle aufsteigende Luftpaket leistet ebenso „Volumenarbeit“, es dehnt sich aus und kühlt entsprechend ab.
———
Wider verwechseln sie einiges. Die Volumenarbeit
in der adiabatischen Zustandsänderung geschieht aber nicht durch externen Energieeinsatz, wie beim Kolbenmotor, sondern adiabatisch!
————- #155: Dr.Paul sagt:
Nur schaffen Sie nicht den „schwierigen“ Gedanken, dass die Umgebung, durch die sich das virtuelle Luftpaket bewegt, bereits ohne Bewegung dies Temperatur hat.
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Nochmals: Ein Luftpaket hat immer eine Temperatur. Diese wird durch eine Vielzahl von Faktoren bestimmt. Der Druck ALLEINE bestimmt nicht die Temperatur. Die adiabatische Zustandsänderung beschreibt die Temperaturänderung durch Volumenänderung.
————– #155: Dr.Paul sagt:
Sie schaffen es nicht, zu erkennen, dass sich in einer vertikalen Luftsäule oben weniger Moleküle befinden als unten.
—————
Woher haben sie denn den Quatsch?
————– #155: Dr.Paul sagt:
p * V = n * R * T
verstehen Sie nicht.
——————-
Im gegenteil: Sie scheinen hier etwas zu lesen, was die Formel nicht aussagt.
Der Text ist dazu doch eindeutig:
Die Gleichung beschreibt den Zustand des idealen Gases bezüglich der Zustandsgrößen Druck p, Volumen V, Temperatur T und Stoffmenge n bzw. Teilchenzahl N bzw. Masse m.
Das heißt, dass die bei einer gegebenen Temperatur, Volumen und Masse der Druck erechnet werden kann. oder dass bei gegebenem Druck, Masse und Volumen die Temperatur bestimmt werden kann. Sie sagt nichts darüber aus, wie hoch die Temperatur ist, wenn bei einem Druck das Volumen oder Masse variabel bleibt.
————– #155: Dr.Paul sagt:
Die Funktion des Dieselmotors ergibt sich nicht aus der Schwerkraft, sondern aus den Gasgesetzen!
—————
Das ist weder bestritten, noch hier relevant.
————– #155: Dr.Paul sagt:
Die Schwerkraft spielt für den adiabatischen Gradient auch im mikroskopischen Bereich keine „untergeordnete Rolle“, sondern die einzige Rolle sonst würden die Gasmoleküle die Erde verlassen.
——————–
Sie verdrehen hier wieder einiges durch Falschzitation:
————- #145: Martin Landvoigt sagt:
Die Schwerkraft hat im Mikroskopischen eine untergeordnete Bedeutung und beeinflusst die Molekularbewegungen im Verhältnis zum Gasgemisch kaum.
———–
Hier geht es um die Molekularbewegungen in einem Gasgemisch. Dieses ist vor allem durch thermische Anregung und Kollisionen gekennzeichnet.
Wenn wir von einem trockenadiabatischen Gradienten von 1 K auf 100 Höhenmeter sprechen, sind wir nicht im Mikroskopischen!
————— #155: Dr.Paul sagt:
Dazu schreiben Sie wieder völligen physikalischen Unsinn der wieder nicht von mir stammt:
—-
„Dass in der Atmosphäre der Druck durch die Luftsäule und Schwerkraft bedingt ist, ist Allgemeinwissen. Dass das aber über den Druck hinaus Folgen für die potentielle Energie hätte, die darüber Einfluss auf die Temperatur hätte, ist falsch. “
———
Meine Aussage ist korrekt. Tatsächlich haben sie mit dem Verweis auf die thermische Zustandsgleichung idealer Gase hinwiesen und einen Zusammenhang von Temperatur und Druck behauptet, ohne dabei auch das Volumen und Masse einzugehen. Z.B. hier schrieben sie auch:
————- #93: Dr.Paul sagt:
Die Summe von potentieller Energie (Höhe) und innerer Energie (Temperatur) ist immer identisch.
————
Und das ist noch immer Quatsch. Es gibt keine gesetzmäßige Beziehung zwischen Höhe und Temperatur. T ist übrigens eine intensive Größe während die innere Energie eine extensive Größe ist.
———– #155: Dr.Paul sagt:
Die potentielle Energie ist die HÖHE, was anderes habe ich nie gesagt!
—————
Niemand hatte behauptet, dass sie was anderes gesagt haben. Aber ich habe erklärt, dass es schlicht Quatsch ist, von potentieller Energie der Lage zu sprechen, wenn sie ein beliebiges Teilvolumen in einem Gasgemisch betrachten.
#153: Dr.Paul sagt:
Korrektur Schreibfehler:
der adiabatische Höhengradient
ist 1°C/100m und der gemessene natürlich GERINGER, also 0,65°C/100m
—————-
Ein Schreibfehler kann jedem mal passieren. Unschön nur, wie sie auf meinen freundlichen Hinweis reagierten.
————– #153: Dr.Paul sagt:
Die ERWÄRMUNG durch die Konvektion beträgt dann ebenso 0,35°C/100 m (nicht 3,5°C)
————–
Wie kommen sie denn da drauf? Durch Konvektion wird die tiefer Luftschicht gekühlt. Eine trockenadiabatische Zustandsänderung würde entsprechend rund 1 K/100 m bewirken.
————– #153: Dr.Paul sagt:
Und beim (trocken)adiabatischen Gradient, ein Gleichgewichtszustand,
————–
Das ist falsch.
————– #153: Dr.Paul sagt:
gibt es DEFINITIONSGEMÄß keine Bewegung von irgendwelchen „Luftpolstern“,
denn das ist real leider nur diabatisch möglich.
————–
Wo haben sie denn den Quatsch her?
#157
Sehr geehrter Dr. Paul,
In 102 habe ich schon geschildert, dass der (orographische) Aufstieg eines Luftpaketes (begleitet von Abkühlung und Kondensation) -also feucht adiabatisch- advektiv gesteuert sein kann.
#146: F.Ketterer wenn jeder weis, was mit „feucht-adiabat“ gemeint ist, kann ich schon damit leben, was ich allerdings bezweifle, wenn ich hier Beiträge von Baecker und Co lese.
Allerdings bleibt der Fakt, dass „feucht-adiabatischer“ Wärmetransport von der Erdoberfläche in die Atmosphäre voraussetzt und das geht nur MIT KONVEKTION. Ich setzte daher das „adiabat“ lieber in Gänsefüßchen.
mfG
#149: Holger Burowski, gute Frage:
„Und wer beschleinigt die Gasmoleküle auf die zweite kosmische Geschwindigkeit?“
Bei einer isothermen Atmosphäre dürfen die Moleküle in vertikaler Richtung ja nicht durch die Schwerkraft abgebremst werden.
Sie fliegen dann vertikal wie eine Rakete mit permanentem Antrieb ab 9,811 m/s² immer weiter,(Erdanziehung ist 9,81 m/s²) das kann also auch gaanz gaanz langsam gehen 0,001 m/s² wie eine Rakete die auch ganz langsam startet.
Die „Fluchtgeschwindigkeit“ entsteht ja automatisch nur durch die Höhenzunahme, weil die Erde sich dreht.
Wenn sie also nicht durch die Schwerkraft gebremst werden, verlassen sie irgendwann alle die Erde in Richtung Weltall mit tangentionaler Richtung. Ein Grund warum der Mond mit seiner heißen Oberfläche auf der Tagseite KEINE gasförmige Atmosphäre hat (und zum Ärger von Landvoigt und Co auch keine Treibhauseffekt) ist sicher die niedrige Anziehungskraft.
Hier ist die Fallbeschleunigung an der Oberfläche nur 1,62 m/s² gegen 9,80665 m/s2 auf der Erde nach Wiki. Das kann ein Gas beim 130°C nicht mehr festgehalten werden.
Wer ist anderer Meinung?
mfG
#150: Martin Landvoigt nur weiter so, Sie unterstellen weiter fleißig ad hominem, ich wüsste nicht, dass es unterschidliche Temperatur bei gleichem Druck gibt
und Sie zeigen weiter hartnäckig Ihren leichten Größenwahn?
Weil Sie behaupten:
—–
Sie unterstellen ja auch Gerlich physikalische Fehler.
—————-
„Ich wüsste nicht, welche. Tatsächlich habe ich seine Arbeit mit Tscheschner kritisiert, denn sie hat erhebliche Argumentationsmängel.“
—-
aha, dann lass mal endlich hören WELCHE ???
—————-
„Im Besonderen, da sie sich über definitionasfragen auslässt, die nicht dem Diskussionsstand entsprechen.“
—–
WELCHE ???
—————-
„Ferner wiederlegt er jenen Effekt auch nicht.“ ….
WELCHEN Effekt???
Ihre physikalische Unkenntnis zeigt dieser Satz:
—-
„Die Kompression im Kolbenmotor ist mit Volumenarbeit verbunden und hat nichts mit der adiabatischen Zustandsänderung in der Atmosphäre zu tun.“
—-
FALSCH, das virtuelle aufsteigende Luftpaket leistet ebenso „Volumenarbeit“, es dehnt sich aus und kühlt entsprechend ab.
Nur schaffen Sie nicht den „schwierigen“ Gedanken,
dass die Umgebung, durch die sich das virtuelle Luftpaket bewegt, bereits ohne Bewegung dies Temperatur hat.
Sie schaffen es nicht, zu erkennen, dass sich in einer vertikalen Luftsäule oben weniger Moleküle befinden als unten.
p * V = n * R * T
verstehen Sie nicht.
Die Fragezeichen habe nicht ich, sondern der EIKE-Server gemacht,
weil er ein anderes (punktförmiges) Multiplikationssymbol nicht lesen kann,
pardon,
habe ich vergessen.
Die Funktion des Dieselmotors ergibt sich nicht aus der Schwerkraft, sondern aus den Gasgesetzen!
Schreiben Sie die einfach noch 1000 mal.
Und zur Wiederholung:
Die Schwerkraft spielt für den adiabatischen Gradient auch im mikroskopischen Bereich keine „untergeordnete Rolle“, sondern die einzige Rolle sonst würden die Gasmoleküle die Erde verlassen.
Dazu schreiben Sie wieder völligen physikalischen Unsinn der wieder nicht von mir stammt:
—-
„Dass in der Atmosphäre der Druck durch die Luftsäule und Schwerkraft bedingt ist, ist Allgemeinwissen. Dass das aber über den Druck hinaus Folgen für die potentielle Energie hätte, die darüber Einfluss auf die Temperatur hätte, ist falsch. “
—-
… dass was ??? Sie Konfabulator?
Die potentielle Energie ist die HÖHE, was anderes habe ich nie gesagt!
Denken Sie nochmal an das Fenster im 6.Stock
durch das Baecker springen sollte
um den Unterschied an potenzieller Energie zum 1. Stock zu SPÜREN weil es mit mit dem Denken ja nicht klappt.
mfG
#151: NicoBaecker sagt:
—
Ohne Konvektion (und Strahlung) kein Gradient!
—
Das ist FALSCH in einem Schwerefeld und das gilt nicht nur für die Temperatur, sondern auch für den Druck und die Dichte.
Physik 6
lernen Sie bitte die Temperaturabhängigkeit von der Dichte aus dem „idealen Gasgesetz“:
p * V = n * R * T
das ist ernst gemeint.
mfG
Korrektur Schreibfehler:
der adiabatische Höhengradient
ist 1°C/100m und der gemessene natürlich GERINGER,
also 0,65°C/100m
Die ERWÄRMUNG durch die Konvektion beträgt dann ebenso 0,35°C/100 m (nicht 3,5°C)
Danke für den Hinweis!
Und beim (trocken)adiabatischen Gradient, ein Gleichgewichtszustand,
gibt es DEFINITIONSGEMÄß keine Bewegung von irgendwelchen „Luftpolstern“,
denn das ist real leider nur diabatisch möglich.
mfG
#151: NicoBaecker sagt:
ich traue Dr. Paul zu, daß er früher oder später auch drauf kommt, daß es 6.5 K/1000 m sind.
————-
Das dachte ich anfangs auch. Deswegen der freundliche Hinweis in #145 … aber Sie sehen ja, wohin das führt.
————– #151: NicoBaecker sagt:
Der Mittelwert ist deswegen niedriger als der (trocken-)adiabatische Temperaturgradient von 10°C/1000m, weil die Luft auf der Erde im Mittel eben Wasserdampf enthält
————–
Das erklärt noch nicht alles. Denn durch die Feuchadiabate wird nur ein Teil des Temperaturverlaufs geklärt. Andere Faktoren bestimmen ebenso den durchschnittlich niedrigeren Gradienten:
– Die Viskosität der Luft
– Die Durchmischung bei Advektion
– Wetterereignisse, die auch zu Inversionslagen führen können.
———– #151: NicoBaecker sagt:
Die Konvektion selber ist die Ursache für diesen Gradienten! Ohne Konvektion (und Strahlung) kein Gradient!
———–
Das sollte zum Grundwissen aller zählen, die sich über Wetter und Klima auslassen.
Lustig:
„Bei dem GEWMESSENEN Standard-Gradient (= gemittelt) von 6,5°C/100m transportiert also die Atmosphäre durch Konvektion Energie, die im Mittel zu einer Temperaturerhöhung von 3,5°C/100m führt.“
ich traue Dr. Paul zu, daß er früher oder später auch drauf kommt, daß es 6.5 K/1000 m sind. Dann ist es auch in 10.000 m 65 K kühler als am Boden und um die -50°C.
Lustig ist vielmehr Pauls Theorie: wenn der Temperaturgradient 6,5 °C/1000 m beträgt, so wird aufsteigende Luft um 3,5 °C/1000m = (1-0,65)°C/1000m kühler.
Also der Temperaturgradient ist gar kein Temperaturgradient…
Paul, zur Info:
der mittlere Temperaturgradient von 6,5 °C/1000m besagt, daß Luft beim Aufsteigen im Mittel um 6,5°C pro 1000m abkühlt und nicht 3,5! Der Mittelwert ist deswegen niedriger als der (trocken-)adiabatische Temperaturgradient von 10°C/1000m, weil die Luft auf der Erde im Mittel eben Wasserdampf enthält, der beim konvektiven Aufsteigen kondensiert und so die Luft nicht so stark abkühlen läßt wie trockene, die es auf der Erde ja nicht überall gibt!
Die Konvektion selber ist die Ursache für diesen Gradienten! Ohne Konvektion (und Strahlung) kein Gradient!
Konvektion ist ein turbulenter Prozeß, der durch Temperaturunterschiede von lokalen Luftblasen gegenüber der Umgebungsluft bewirkt wird. Im Mittel stellt dadurch sich der beobachtbare Gradient ein.
#147: Dr.Paul sagt:
#145: Martin Landvoigt, Ihr Beitrag enthält zahlreiche Unterstellungen zu meinen Ausführungen, worauf es sich nicht lohnt einzugehen.
——————–
Ich habe keine Ahnung, wovon sie hier sprechen.
—————- #147: Dr.Paul sagt:
Sie unterstellen ja auch Gerlich physikalische Fehler.
—————-
Ich wüsste nicht, welche. Tatsächlich habe ich seine Arbeit mit Tscheschner kritisiert, denn sie hat erhebliche Argumentationsmängel. Im Besonderen, da sie sich über definitionasfragen auslässt, die nicht dem Diskussionsstand entsprechen. Ferner wiederlegt er jenen Effekt auch nicht. Das aber heißt nicht, dass er ‚physikalische Fehler‘ machte. Denn eine korrekte Darstellung, die aber nicht das sagt, was sie vorgibt zu widerlegen, ist dennoch mangelhaft.
———– #147: Dr.Paul sagt:
Sie verwechseln Luft mit Wasser, wenn Sie die Temperatur bei Gas vom Druck unabhängig machen wollen,
———-
Weder verwechsele ich Luft mit wasser, noch habe ich irgendwo behauptet, dass Temperatur und Druck unabhängig wäre. sondern habe stets auf die adiabatische Zustandsänderung verwiesen. Lediglich sagt der Druck alleine noch nichts über die Temeperatur. Das habe ich auch so einfach belegt, dass man es auch im Kindergarten verstehen müsste: Bei gleichem Druck kann man unterschiedliche Temperaturen maeesen. Aber das scheint Sie bereits zu überfordern.
———– #147: Dr.Paul sagt:
kennen also auch keine Gasgesetze und können auch einen Dieselmotor (Selbstzünder) nicht verstehen.
———–
DAS sind absurde Unterstellungen, die hier völlig irrelevant sind. Die Kompression im Kolbenmotor ist mit Volumenarbeit verbunden und hat nichts mit der adiabatischen Zustandsänderung in der Atmosphäre zu tun.
———– #147: Dr.Paul sagt:
p ? v = n ? R ? T
verstehen Sie nicht!
———–
In der Tat! ein ?-Operator ist mir in diesem Kontext unbekannt.
———— #147: Dr.Paul sagt:
Und die Schwerkraft spielt für den adiabatischen Gradient auch im mikroskopischen Bereich keine „untergeordnete Rolle“,
————
Eine adiabatische Zustandänderung können sie weder mit noch ohne Schwerkraft verstehen, wenn sie sich ein einzelnes Molekül wie eine Kanonenkugel betrachten. Ich schrieb von den jeweiligen Molekülbewegungen in einem Gas, die thermisch bedingt ist und dadurch auch Druck erzeugt. Druck in einem Gas ist keineswegs an die Schwerkraft gebunden. Das sollten sie spätestens vom Diesemotor wissen.
Dass in der Atmosphäre der Druck durch die Luftsäule und Schwerkraft bedingt ist, ist Allgemeinwissen. Dass das aber über den Druck hinaus Folgen für die potentielle Energie hätte, die darüber Einfluss auf die Temperatur hätte, ist falsch.
———- #147: Dr.Paul sagt:
… sondern die einzige Rolle, sonst würden die Gasmoleküle die Erde verlassen.
————–
Sie Vermischen Trivialität en in dem sie Sachverhalte, die in diesem Kontext nicht relevant sind, miteinander verkmnüpfen. So bleibt es eben wirr, was sie schreiben.
————- #147: Dr.Paul sagt:
Der adiabatische Gradient
von 1°C und der gemessene mit Wärmetransport nach oben von 6,5°C bezieht sich auf 100 Meter nicht auf 1000 Meter,
das ist BASISWISSEN!
—————————–
Noch mal langsam … Sie schrieben
————- #144: Dr.Paul sagt:
Bei dem GEWMESSENEN Standard-Gradient (= gemittelt) von 6,5°C/100m transportiert also die Atmosphäre durch Konvektion Energie, die im Mittel zu einer Temperaturerhöhung von 3,5°C/100m führt.
————- Ich antwortete:
Hier haben sie sich vermutlich in den Dimensionen vertan. Der atmosphärische Temperaturgradient ist im Mittel um 6°C/1000m
————
Und das ist korrekt! Schlagen sie bitte in einem Lehrbuch Ihres Vertrauens nach! Die Impertinenz, wie sie offensichtliche Falschbehauptungen weiterhin vertreten, ist nur noch peinlich.
————- #147: Dr.Paul sagt:
Haben Sie noch nie in einem Passagierflugzeug in ca. 10.000 m Höhe gesessen?
Ist es dort +5°C oder -50°C?
————-
Dann mit der Grundschul-Mathematik: Bodentemperatur = 10°C
In 1000 m Höhe = 4°C
In 10000 m Höhe = -50°C
Ist das so schwer? Bei ihrem Ansatz wären wir ja schon lange beim absoluten Nullpunkt. Selbst das befahren eines 200 m hohen Turma müsste bei Ihnen bereits einen Temperatursturz um 13 Grad ausmachen!
#147: Dr. Paul
„Und die Schwerkraft spielt für den adiabatischen Gradient auch im mikroskopischen Bereich keine „untergeordnete Rolle“, sondern die einzige Rolle, sonst würden die Gasmoleküle die Erde verlassen.“
Und wer beschleinigt die Gasmoleküle auf die zweite kosmische Geschwindigkeit?
#144: Dr.Paul
„Man kann sich deshalb den adiabatischen Höhengradient auch in ihrem wärmeisolierten Modell auf Molekularebene vorstellen:
als ballistische (Parabel-)Kurve wie bei einer Kanonenkugel.“
Theoretisch richtig, praktisch vernachlässigbar. Die Abweichung des Weges zwischen zwei Zusammenstößen von einer Geraden auf Grund der Gravitation der Erde beträgt bis in große Höhen etwa dem Durchmesser eines Elektrons (Verhältnis Gerade:Parabel etwa 1:10^-9).
#145: Martin Landvoigt, Ihr Beitrag enthält zahlreiche Unterstellungen zu meinen Ausführungen, worauf es sich nicht lohnt einzugehen.
Sie unterstellen ja auch Gerlich physikalische Fehler.
Wir sind hier nicht im Kindergarten.
Sie verwechseln Luft mit Wasser, wenn Sie die Temperatur bei Gas vom Druck unabhängig machen wollen, kennen also auch keine Gasgesetze und können auch einen Dieselmotor (Selbstzünder) nicht verstehen.
p ? v = n ? R ? T
verstehen Sie nicht!
Und die Schwerkraft spielt für den adiabatischen Gradient auch im mikroskopischen Bereich keine „untergeordnete Rolle“, sondern die einzige Rolle, sonst würden die Gasmoleküle die Erde verlassen.
Der adiabatische Gradient
von 1°C und der gemessene mit Wärmetransport nach oben von 6,5°C bezieht sich auf 100 Meter nicht auf 1000 Meter,
das ist BASISWISSEN!
Haben Sie noch nie in einem Passagierflugzeug in ca. 10.000 m Höhe gesessen?
Ist es dort +5°C oder -50°C?
mfG
#144: Dr.Paul sagt:
am Montag, 14.03.2016, 20:14
#139: P. Berberich zu Ihrer info:
jeder Temperaturgradient, der GERINGER ist als der adiabatische Gradient von 1°C/100m Höhe,
ist die Folge von Wärmetransport nach oben,
also von diabatischen Vorgängen.
##############################################
Sehr geehrter Dr. Paul,
In der Thermodynamik wird diabatisch / adiabatisch durch die Randbedingung abgegrenzt, ob Wärme AUS den betrachteten System HERAUS/HINEIN TRANSPORTIERT wird ODER NICHT.
Wenn Sie also das schon mehrfach diskutierte Luftpaket betrachten, und dieses Luftpaket an sein (direkte) Umgebung keine Wärme abgeben kann (da diese sich gleich verhält wie unser Luftpaket), dann nennt sich das was da passiert adiabatisch:
-trockenadiabatisch (mit ca. 0,98K Temperaturabnahme / 100m Aufstieg).
– feuchadiabatisch wenn das betrachtete Luftpaket aus seiner inneren Energie durch den kondensierenden Wasserdampf (bei Unterschreitung der Taupunkt-Temperatur und einsetzender Kondensation) die Kondensationswärme freisetzt (mit ca. nur 0,5K Temperaturabnahme / 100m Aufstieg).
Nun sollten wir uns darauf einigen, dass bei letzterem (latente) Wärme nach oben transportiert wurde. Da unser betrachtetes Luftpaket im Zentrum der aufsteigenden Luftmasse liegt tauscht dieses Luftpaket mit seiner (direkten) Umgebung keine Wäre aus. Wenn Sie mit dieser (modellhaften) Betrachtung einverstanden sind, dann sollten Sie endlich ihre Definition der Adiabatik der in der Thermodynamik üblichen angleichen. Diskussionen werden dann einfacher.
#144: Dr.Paul sagt:
jeder Temperaturgradient, der GERINGER ist als der adiabatische Gradient von 1°C/100m Höhe,
ist die Folge von Wärmetransport nach oben,
also von diabatischen Vorgängen.
—————–
Haben sie sich das aus den Fingern gesogen? Natürlich finden auch diabatische Vorgänge parallel zu adiabatischen Vorgängen statt. Bei der Advektion verwirbeln auch Schichtungen und das führt natürlich auch zu adiabatischen Prozessen.
————- #144: Dr.Paul sagt:
Bei dem GEWMESSENEN Standard-Gradient (= gemittelt) von 6,5°C/100m transportiert also die Atmosphäre durch Konvektion Energie, die im Mittel zu einer Temperaturerhöhung von 3,5°C/100m führt.
————-
Hier haben sie sich vermutlich in den Dimensionen vertan. Der atmosphärische Temperaturgradient ist im Mittel um 6°C/1000m
—————- #144: Dr.Paul sagt:
#140: Martin Landvoigt, unterscheiden Sie bitte Konvektion von Molekularbewegung.
—————-
Haben Sie es nun auch verstanden? Genau das habe ich gesagt.
—————- #144: Dr.Paul sagt:
Ich bewundere Ihren Mut, sich hier permanent physikalisch zu blamieren, weil Sie korrekt zitierten thermodynamischen Gesetzen unterstellen,
„thermische Molekularbewegung aus(zu)schließen“.
————-
Ein wenig Sorge würde ich mir schon machen, wenn ich deratig eklatante Mängel im Textverständnis hätte, die auf einmal völlig wirres Zeug zu phantasieren.
———– #144: Dr.Paul sagt:
allerdings ignorieren Sie auch meinen Vergleich mit dem Sprung aus dem 6. Stockwerk.
———–
Ich habe tatsächlich gnädiges Schweigen über diese absurden Vergleich bewahrt. Ich sehe keine Gefahr, dass ein Luftpaket vom 6. Stock auf meinen Kopf fallen könnte. Kurz: Es hat keine hier relevante potentielle Energie.
———— #144: Dr.Paul sagt:
Wie oft habe ich hier betont, dass auch Luft ein Gewicht hat und folglich die Schwerkraft auf JEDES EINZELNE MOLEKÜL wirkt.
————
Das ist zwar richtig, hier aber irrelevant. Denn das ändert an der Temperatur rein gar nichts. Auch der atmosphärische Druck alleine bestimmt keine Temperatur: Sie müssten wissen, dass man bei gleichen Druck sehr unterschiedlich Temperaturen messen kann.
———— #144: Dr.Paul sagt:
Das ist noch keine Konvektion! Man spricht vielmehr von einem ZUSTAND, der durchaus stationären Charakter haben kann, jedenfalls theoretisch.
—————-
In der Konvektion gibt es eine adiabatische Zustandsänderung. Sonst nicht.
Unter stationären Verhältnissen, also bei Fehlen von Materialbewegungen, sind die Wäremtransportmechanismen durch Stahlungstranport und Wärmeleitung gegeben. Wärme Fließt von der Wärmequelle zur Wärmesenke.
————– #144: Dr.Paul sagt:
Man kann sich deshalb den adiabatischen Höhengradient auch in ihrem wärmeisolierten Modell auf Molekularebene vorstellen:
————–
Vorstellen konnte sich Pippi Langstrumpf auch vieles.
———- #144: Dr.Paul sagt:
Eine Aufwärtsbewegung eines Moleküls wird also immer langsamer BIS ZUM STILLSTAND der Aufwärtsbewegung, damit sinkt die Temperatur ohne dass Energie verloren geht, denn wenn es wieder herunter fällt wird es auch schneller und die Temperatur steigt entsprechend.
———–
Ihre Vorstellung ist im Aggregatzustand des Gases, in dem ein messbarer Druck vorherrscht wenig hilfreich. Konkrete Molekülbewegungen sind zunächst thermisch angeregt und durch die Kollision in den Gasen bestimmt. Die Schwerkraft hat im Mikrokopischen eine untergeordnete Bedeutung und beeinflusst die Molekularbewegungen im Verhältnis zum Gasgemisch kaum. Sie können sich zwar ein einzelnes Molekül in einem Vakuum vorstellen und mit einer Kanonenkugel vergleichen, nur wird Sie das auf die völlig falsche Spur bringen, da sie das Wesentliche ausblenden.
————– #144: Dr.Paul sagt:
Eine Isothermie im Schwerefeld ist also kompletter physikalischer Blödsinn.
————–
Sie zeigen lediglich ihr physikalisches Unverständnis. Im Übrigen haben sie oberhalb der Tropopause meist einen Bereich der Isothermie. Und die Thermosphäre ist zwar sehr dünn, aber von hoher Temperatur geprägt.
————— #144: Dr.Paul sagt:
Auf einer hohen Bergspitze befinden sich daher weniger Moleküle, die langsamer fliegen, deshalb ist es dort kälter als im Tal. Ohne Konvektion wäre es dort noch kälter.
—————–
Sie dokumentieren nur Ihr Unverständnis. Ihnen scheinen die Wärmeflüsse in der Atmosphäre gar nicht klar zu sein. Ihnen müssten dann Inversionslagen völlig unklar sein.
————— #144: Dr.Paul sagt:
Entschuldigen Sie meinen etwas ungeduldigen Ton, der ausschließlich begründet ist durch die Notwendigkeit Erklärungen immer wieder wiederholen zu müssen.
—————
Ihre Erklärungen sind m.E. bedauerlich, denn an einigen Stellen teile ich Ihre Ansichten – diese werden aber durch völlig falsche Vorstellungen der Atmosphärenphysik diskreditiert.
#139: P. Berberich zu Ihrer info:
jeder Temperaturgradient, der GERINGER ist als der adiabatische Gradient von 1°C/100m Höhe,
ist die Folge von Wärmetransport nach oben,
also von diabatischen Vorgängen.
Bei dem GEWMESSENEN Standard-Gradient (= gemittelt) von 6,5°C/100m transportiert also die Atmosphäre durch Konvektion Energie, die im Mittel zu einer Temperaturerhöhung von 3,5°C/100m führt.
#140: Martin Landvoigt, unterscheiden Sie bitte Konvektion von Molekularbewegung. Ich bewundere Ihren Mut, sich hier permanent physikalisch zu blamieren, weil Sie korrekt zitierten thermodynamischen Gesetzen unterstellen,
„thermische Molekularbewegung aus(zu)schließen“.
Zur Definition des Aggregatzustandes Gas gehört selbstvetständlich die freie Bewegung der darn enthaltenen Moleküle OHNEN direkten Kontakt miteinander.
Offenbar können Sie nicht in Formeln und Zahlen denken; allerdings ignorieren Sie auch meinen Vergleich mit dem Sprung aus dem 6. Stockwerk.
Wie oft habe ich hier betont, dass auch Luft ein Gewicht hat und folglich die Schwerkraft auf JEDES EINZELNE MOLEKÜL wirkt.
Das ist noch keine Konvektion! Man spricht vielmehr von einem ZUSTAND, der durchaus stationären Charakter haben kann, jedenfalls theoretisch.
Man kann sich deshalb den adiabatischen Höhengradient auch in ihrem wärmeisolierten Modell auf Molekularebene vorstellen:
als ballistische (Parabel-)Kurve wie bei einer Kanonenkugel.
Auch dabei wird Bewegungsenergie permanent in Potentielle Energie umgewandelt und umgekehrt.
Eine Aufwärtsbewegung eines Moleküls wird also immer langsamer BIS ZUM STILLSTAND der Aufwärtsbewegung, damit sinkt die Temperatur ohne dass Energie verloren geht, denn wenn es wieder herunter fällt wird es auch schneller und die Temperatur steigt entsprechend.
Eine Isothermie im Schwerefeld ist also kompletter physikalischer Blödsinn.
Auf einer hohen Bergspitze befinden sich daher weniger Moleküle, die langsamer fliegen, deshalb ist es dort kälter als im Tal. Ohne Konvektion wäre es dort noch kälter.
Entschuldigen Sie meinen etwas ungeduldigen Ton, der ausschließlich begründet ist durch die Notwendigkeit Erklärungen immer wieder wiederholen zu müssen.
mfG
#142: P. Berberich sagt:
Momentan gibt es einen starken El Nino. Das heißt eine bestimmte Region des Pazifiks hat eine erhöhte Wasser-Oberflächentemperatur. Die NASA Gistemp-Daten weisen folglich eine große Anomalie auf. Die ortsaufgelösten Daten zeigen allerdings dass die große Anomalie hauptsächlich durch Erwärmung der Arktis bedingt ist. Ist dies ein Zufall oder durch eine verstärkte horizontale Konvektion bedingt?
—————-
Sehr geehrter Herr Berberich
Zunächst danke für den Hinweis. Zu ihrer Frage:
Ich gehe davon aus, dass stabile Schichtungen tatsächlich gute Erklärungen für manche lokale Wetterphänomene liefern können. Für globale Wetter/Klima-Wirkungen glaube ich das nicht, denn es gibt zu viel Advektion / Winde und Verwirbelungen.
Konkret zum El Nino wirkt dieser global, denn er verändert große Strömungsverhältnisse und kann Fernwirkungen auslösen: http://tinyurl.com/zfom6wo
Auch wenn polare Erwärmung hier nicht ausdrücklich genannt ist, so würde ich dies dennoch vermuten.
141: Martin Landvoigt sagt:
„Allerdings ist mir ihre Zahlenangabe noch unklar. Haben sie dazu Quellen?“
Sehr geehrter Herr Landvoigt,
Quellen können Sie in meinem Beitrag #139 finden. Dort wird auch diskutiert dass 6,5 °C/km nicht allgemein gültig ist. In meinem Beitrag #133 wollte ich nicht die vertikale Konvektion diskutieren, sondern die horizontale Konvektion. Mein Problem: Gibt es in diesem Fall auch so etwas wie eine „stabile Schichtung“? Aktueller Anlass: Momentan gibt es einen starken El Nino. Das heißt eine bestimmte Region des Pazifiks hat eine erhöhte Wasser-Oberflächentemperatur. Die NASA Gistemp-Daten weisen folglich eine große Anomalie auf. Die ortsaufgelösten Daten zeigen allerdings dass die große Anomalie hauptsächlich durch Erwärmung der Arktis bedingt ist. Ist dies ein Zufall oder durch eine verstärkte horizontale Konvektion bedingt?
#133: P. Berberich sagt:
beim vertikalen Wärmetransport setzt der konvektive Transport erst ein, wenn der vertikale Temperaturgradient größer als 6,5 °C/km ist. Bei kleineren Temperaturgradienten ist die Schichtung stabil.
——————
Sehr geehrter Herr Berberich,
Wegen der Viskosität der Luft gibt es tatsächlich eine Blasenbildung, die sich bie kleinesten Druck- und Temperaturänderungen nicht auswirkt. So weit auch plausibel.
Allerdings ist mir ihre Zahlenangabe noch unklar. Haben sie dazu Quellen?
#134: Werner Holtz sagt:
Zitat: Es geht in diesem Beispiel nicht nur um keine Geschwindigkeitsänderung, sondern um v = 0 …
Das ist Unsinn, die Moleküle besitzen eine Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Höhe.
—————
Serh geehrter Herr Holtz
Sie zeigen, wie sehr physikalisches Grundwissen keineswegs als selbstverständlich vorausgesetzt wird.
Ich gehe davon aus, dass sie die thermische Molkularbewegung hier ausschließen, denn diese hat auch nichts mit der Höhe zu tun. Geenau so wenig wie mit der Geschwindigkeit, eines Gases, dass selbstvertändlich in jeder Höhe ruhen kann.
————— #134: Werner Holtz sagt:
Sie brauchen also eine Beschleunigung dv/dt um eine andere Höhe einzunehmen.
—————
Das ist gleich doppelt falsch.
Zum Einen gibt es keinen Grund, warum sich in einem ungestörten und isolierten Gefäß überhaupt irgend etwas bewegen sollte.
Zum Anderen bedarf es bei einer konstanten Geschwindigkeit keine Beschleunnigung, es sei denn es wirken andere Kräfte auf den Körper ein. Hier setzen sie die Schwerkraft voraus, aber das können sie nur sinnvoll tun, wenn sie andre Kräfte, wie z.B. den jeweiligen Druck, ebenso berücksichtigen.
————— #134: Werner Holtz sagt:
Deshalb spricht man auch von der Schwerebeschleunigung und nicht von der „Schweregeschwindigkeit“. Eine Kraft F = m*a können Sie nur durch eine Beschleunigung erzeugen.
—————
Auch hier bringen sie die Begriffe durcheinander. Eine gerichtete Kraft kann eine Beschleunigung bewirken, muss das abe nicht. Wenn sie ein Kilo-Gewicht auf einen Tisch legen, wirkt die Schwerkrft auf diese, aber es gibt keine Beschleunigung. Erst im freien Fall wird daraus besagte Beschleunigung.
————— #134: Werner Holtz sagt:
Es ist in #122 genau beschrieben und hergeleitet, wie der adiabatische Temperaturgradient entsteht.
—————
Nein, sie haben lediglich eine Annahme einer Höhenänderung, also einer Zustandsänderung bei einer Vertikalbewegung, mit dem Term dT/dz beschrieben. Die adiabatische Zustandsänderung ist in anderen Kommentaren genannten Links beschrieben.
————— #134: Werner Holtz sagt:
Alles andere müssen Sie genau so physikalisch ableiten können. Also zeigen Sie mir eine physikalische Herleitung, in der die Geschwindigkeit v = 0 im Schwerefeld der Erde angenommen wird.
—————
Eine Geschwindigkeit muss nur dann erklärt werden, wenn diese gemessen oder angenommen wird. Tatsächlich messe ich kein v > 0 und nehme dieses auch nicht an. Bei einer stabilen Schichtung im Schwerefeld ist auch nicht mit Bewegungen (über die thermischen Bewegungen hinaus) zu rechnen.
#137: Dr. Paul sagt:
„Oder wollen Sie wie Baecker die Physik unbedingt auf den Kopf stellen,
dass aufsteigende warme Luft kühlt.“
Sehr geehrter Herr Dr. Paul,
Nicht nur Herr Baecker. Z.B. schreibt Walter Roedel in seinem Buch „Physik in unserer Umwelt“, 3. Auflage in Kap 2.3 Schichtungsstabilität: „… Ein stabile Schichtung wird im Vergleich zum neutralen Fall diesen Austausch behindern, im Extrem unterbinden; thermische Labilität dagegen zu einer mehr oder minder starken konvektiven Durchmischung eines Luftkörpers und damit zu einer Intensivierung des Vertikalaustauschs führen.“
Hallo Herr Holz, selbstverständlich haben Sie recht#136: NicoBaecker vertauscht einfach Luft mit Wasser.
Wenn er aus dem 6. Stock springen soll, möchte er, das das Haus bis dahin unter Wasser steht.
Er sollte Ärostatik nicht mit Hydrostatik verwechseln. Das war wieder einmal Absicht.
#133: P. Berberich woher haben Sie denn diesen Unsinn:
—
beim vertikalen Wärmetransport setzt der konvektive Transport erst ein, wenn der vertikale Temperaturgradient größer als 6,5 °C/km ist.
—-
wenn man so wenig Ahnung hat wie dieser Satz verrät,
sollte man sich zurückhalten und schweigen.
Oder wollen Sie wie Baecker die Physik unbedingt auf den Kopf stellen,
dass aufsteigende warme Luft kühlt.
Können Sie meine physikalischen Beiträge nicht lesen?
Können Sie einen einzigen physikalischen Fehler darin finden?
Es ist extrem unhöflich schon sachlich geklärte Frage einfach zu ignorieren und wieder mit völlig falschen Vorstellungen wieder von vorne anzufangen.
mfG
Lieber Herr Holtz, #135
„Die Bedingungen im Schwerefeld sagen aber, das sich ein adiabatischer Temperaturgradient ausbildet.“
Wie gesagt, falsch. Sie haben die adiabatische Bedingung ja als Randbedingung schon bei Ihrer Rechnung vorausgesetzt, aber diese stellt sich nicht ein, wenn das Sytem sich selbst überlassen wird, sondern es stellt sich thermisches Gleichgewicht ein. Für eine isotherme Atmosphäre idealen Gases bei hydrostatischer Schichtung ist die Temperatur den Faktor 1+(kappa-1)/kappa geringer als bei der adiabatischen Schichtung mit gleicher Enthalphie am Boden.
#126: NicoBaecker sagt:
Zitat: Die Gleichgewichtsbedingung dafür ist dT/dz = 0,also Isothermie.
Nee, das müssen Sie schon aus den gegebenen Bedingungen herleiten (siehe #122).
Die Bedingungen im Schwerefeld sagen aber, das sich ein adiabatischer Temperaturgradient ausbildet.
Mfg
Werner Holtz
#123: Martin Landvoigt sagt:
Zitat: Es geht in diesem Beispiel nicht nur um keine Geschwindigkeitsänderung, sondern um v = 0 …
Das ist Unsinn, die Moleküle besitzen eine Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Höhe. Sie brauchen also eine Beschleunigung dv/dt um eine andere Höhe einzunehmen. Deshalb spricht man auch von der Schwerebeschleunigung und nicht von der „Schweregeschwindigkeit“. Eine Kraft F = m*a können Sie nur durch eine Beschleunigung erzeugen. Eine hydrostatisch geschichtete Atmosphäre beschreibt ein Kräftegleichgewicht.
Es ist in #122 genau beschrieben und hergeleitet, wie der adiabatische Temperaturgradient entsteht. Alles andere müssen Sie genau so physikalisch ableiten können. Also zeigen Sie mir eine physikalische Herleitung, in der die Geschwindigkeit v = 0 im Schwerefeld der Erde angenommen wird.
Mfg
Werner Holtz
122: Werner Holtz sagt:
„Daraus folgt für eine hydrostatisch geschichtete Atmosphäre mit mechanischen und adiabatischen Gleichgewicht (Beispiel: Erdatmospäre):
– eine Gasmasse steige durch eine zufällige Störung auf; sie expandiert adiabatisch, d.h. ohne Entropieaustausch, bei instantanem Druckausgleich mit ihrer Umgebung; sie kühlt ab
– wenn sie dabei kühler wird als die Umgebung, so ist sie schwerer und sinkt wieder zurück. Die Schichtung bleibt stabil, die Materie bleibt im Wesentlichen in Ruhe.“
Sehr geehrter Herr Holtz,
beim vertikalen Wärmetransport setzt der konvektive Transport erst ein, wenn der vertikale Temperaturgradient größer als 6,5 °C/km ist. Bei kleineren Temperaturgradienten ist die Schichtung stabil. Wie sieht es eigentlich beim horizontalen konvektiven Energietransport aus? Die effektive Schwerebeschleunigung ist zwar klein, aber nicht Null, da das Massezentrum der Atmosphäre am Äquator höher liegt als an den Polen. Wenn sich z.B. der Nordpol z.B. durch Sonneneinstrahlung oder durch Bruch des Meereises erwärmt, kann der konvektive horizontale Wärmetransport erst über einem Mindestwert von dT/dx einsetzen. Da ich noch nie etwas von so einer Schwelle gehört habe nehme ich an, dass die Topographie der Erdoberfläche die Beobachtung einer solchen Schwelle erschwert.
Hallo Stefan Kämpfe, Josef Kowatsch,
gestern hatte ich mein persönliches Wärmeinselerlebnis, besser Kälteinselerlebnis in einer Großstadt am Rhein mit einem Wald + Tierpark („Grafenberger Wald“).
Praktisch keine menschlichen Behausungen bis auf einige Holzgebäude für Tiere und Besucher. Auch die Wege waren „Erdwege“ ohne Asphalt. Es lagen noch Reste vom Märzneuschnee.
Auf der Rückfahrt zur Innenstadt am Mittag stieg mein Thermometer um ganze 2°C.
Ich freue mich immer darüber, dass Sie sich nicht beirren lassen und offizielle Temperaturdaten des DWD verwenden.
mfG
Baecker und Landvoigt, Ihre Beiträge zeigen,
dass Ihnen der Begriff Schwerkraft große Schwierigkeiten macht.
Schwerkraft und die Höhe als potentielle Energie.
Auch das Gewicht der Luftsäule von 10 Tonnen/m2 in Meereshöhe scheint sie kalt zu lassen.
Vielleicht hilft Ihnen bei dieser merkwürdigen Schwerkraft ein praktischer Selbstversuch.
Springen Sie einfach mal vom ersten Stock eines Hauses aus dem Fenster, Sie dürfen sich da gerne ein ganz weiches großes Kissen hinlegen
und dann zum Vergleich aus dem 6.Stock wieder zur Bequemlichkeit dieses gleiche weiche Kissen natürlich.
Dann könnte Ihnen vielleicht klar werden,
dass Höhe (6.Stock) auch eine potentielle Energie sein könnte.
Sicher bin ich mir allerdings nicht.
mfG
Lieber Paul, 127/128
Sie misachten die oben gegebenen Randbedingungen. Die adiabatische Schichtng ergibt sich bekanntlich bei adiabatischen Zustandsänderungenn.
Der Punkt ist (den Sie offensichtlich gar nicht wahrnehmen): Dieser ist nicht der Zustand, in den sich die Luftsäule bei den oben gegebenen Bedingungen einstellt.
#120: Martin Landvoigt, Sie werden es nur begreifen,
wenn Sie sich von dem virtuellen Begriff der adiabatischen „Zustandsänderung“ bei einem Gradient verabschieden, den es in der Realität nicht gibt, sagt der 2.HS. (perpetuum mobile!)
Das scheint Ihnen schwer zu fallen.
Ein Gradient in einem Kraftfeld erfordert wirklich keine Bewegung!
In der Realität sind thermodynamische Zustandsänderungen entropieerzeugend und deshalb irreversibel.
„Der mysthische Zusammenhang“ sind die zitierten Gasgesetze, die Sie doch 1000 mal schreiben sollten,
steigt der Druck, steigt auch die Temperatur und umgekehrt.
Auf Meereshöhe ist der Druck der Luftsäule auf einem einzigen m2
10 Tonnen
p * V = n * R * T
T = (p*v)/(n*R)
mfG
#125: NicoBaecker googeln Sie mal nach dem Begriff Enthropie und Enthalpie, das traue ich Ihnen zu.
Man kann natürlich auch ganz einfach isentrope Zustandsänderungen über die Enthalpieform betrachten. Dann verschwindet die Wärme (TdS=0) und man kann sehr leicht mit Hilfe der hydrostatischen Grundgleichung eine Formel für den individuellen trockenisentropen vertikalen Temperaturgradienten gewinnen. Dies alles bildet dann auch den Ausgangspunkt für die Herleitung der potentiellen Temperatur.
mfG
#124: NicoBaecker sagt:
am Samstag, 12.03.2016, 11:52
Lieber Herr Paul,
ich habe lediglich die physikalsich korrekte Lösung geliefert. ….
—–
Leider nicht!
Sie haben den adiabatischen Gradient geleugnet, Herr Baecker!!!
Sie behaupten doch bei stehender Luft ohne jeden Wärmetransport sei die Atmosphäre „isotherm“.
In der realen Erdatmosphäre und ihrem Schwerefeld.
ja oder nein
In der Realität steigt aber PERMANENT warme Luft auf und genau und solange deshalb, weil sie wärmer ist (=geringere Dichte) als die Umgebung.
Aber die Atmosphäre ist NICHT isotherm,
sondern oben KÄLTER.
Soll also die aufsteigende Wärme kühlen???
dümmer gehts nümmer
Lieber Herr Holtz, 122
Ihre Lösung ist falsch.
Die Aufgabe heißt:
„Stellen sie sich eine isolierte Luftsäule mit bestimmter Masse ohne Energiezu- oder -abflüsse vor. Welcher T-Gradient würde sich nach beliebig langer Zeit einstellen?“
Die Gleichgewichtsbedingung dafür ist dT/dz = 0,also Isothermie.
Lieber Herr Landvoigt,
„Ihre Bemerkung trifft zu. Potentielle Energie der Lage ist nicht mit der Temperatur messbar. Woher sollte auch das Luftpaket wissen, wie hoch seine mögliche Fallhöhe wäre?“
Wissen tut Luft gar nichts. Paul ist mit der Erkenntnis überfordert, daß thermodynamisches Gleichgewicht immer gleiche Temperatur bedeutet, dies gilt auch, wenn im Medium ein Potentialgradient herrscht (z.B. durch Schwerefeld oder auch elektrisches Feld)
PS: haben Sie denn auch den Fehler in Ihrer Berechnung vom radiative forcing von CO2 mit MODTRAN verstanden? Das würde mich viel mehr interessieren.
Lieber Herr Paul,
ich habe lediglich die physikalsich korrekte Lösung geliefert. Daß Sie mechanisch stabile Luft konstanter Temperatur mit „Aufsteigen“, „kalt“ und „warm“ assoziieren, ist Ihre Eigenart, über die es nicht weiter nachzudenken lohnt.
#122: Werner Holtz sagt:
Wenn die vertikale Geschwindigkeitsänderung dv(z)/dt = 0 ist, dann erhält man die Beziehung des hydro- oder aerostatischen Gleichgewichts.
—————–
Sehr geehrter Herr Holtz
Es geht in diesem Beispiel nicht nur um keine Geschwindigkeitsänderung, sondern um v = 0
Darum wird auch der Term dT/dz = -g0*r^2/(r+z)^2*(k-1/k)*M/R
= 0 denn unter Gleichgewichtsbedingungen haben wir dT = 0
————- #122: Werner Holtz sagt:
Daraus folgt für eine hydrostatisch geschichtete Atmosphäre mit mechanischen und adiabatischen Gleichgewicht (Beispiel: Erdatmospäre):
– eine Gasmasse steige durch eine zufällige Störung auf; sie expandiert adiabatisch, d.h. ohne Entropieaustausch, bei instantanem Druckausgleich mit ihrer Umgebung; sie kühlt ab
– wenn sie dabei kühler wird als die Umgebung, so ist sie schwerer und sinkt wieder zurück. Die Schichtung bleibt stabil, die Materie bleibt im Wesentlichen in Ruhe.
—————–
Das ist zwar korrekt, entspricht aber eben nicht dem Gedankenexperiment. Sie zeigen hier ein Flussgleichgewicht, dass nur darum funktioniert, weil wir einen Energiefluss haben. Im Gedankenexperiment wurde dieser entfernt.
Außerdem haben wir keine zufällige Störung, sondern einen regelmäßigen, sich periodisch ändernden Energiefluss, der bereits die Konvektion antreibt – aber eben nicht im Gedankenexperiment.
————- #122: Werner Holtz sagt:
Und bei der Pressluftflasche oder dem Fahrradreifen muss man nur wissen, daß das ein irreversibler Prozess ist.
—————–
Korrekt, aber es ging auch nicht darum zu zeigen, dass dies zutreffende Vergleiche mit atmosphärenphysikalischer Prozesse seien, sondern um das Verständnis der adiabatischen Zustandsänderungen, die eben Teilprozesse darstellen. Das Gedankenexperiment der isolierten 1000 m Luftsäule entspricht weit eher dem des Fahrradschlauchs und kann das Verständnis für adiabatische Prozesse erleichtern.
————- #122: Werner Holtz sagt:
Auch bei einem irreversiblen Kreisprozess ist die Entropie des Systems am Ende des Prozesses genauso groß wie an seinem Anfang (Zustandsgröße!).
—————
Der Begriff ‚irreversiblen Kreisprozess‘ ist verwirrend. Denn wenn auch die Richtung des Kreislaufes festgelegt wird, wird der Ausgangszustand in einem Kreisprozess immer wieder erreicht. Der Zustand wird also durch den Prozess reversiert.
Sie meinen vielleicht einen unidirektionalen Kreisprozess? Der liegt aber in der Atmosphärenphysik nicht vor, den die Eingangsparameter ändern sich ständig.
#103: Martin Landvoigt sagt:
Zitat: Korrekt: keiner, sondern eine isotherme Verteilung.
Das ist nicht korrekt.
Vielleicht hilft die nachstehende Beschreibung für etwas mehr „Durchblick“?!
+ Mechanisches Gleichgewicht: dp/dz = -g*rho(T,p) = -p*M*g/[R*T(rho,p)]
Die Hydrostatik ist die Lehre der ruhenden Fluide. Die Bewegungsgleichung (Euler-Gleichnung für ein ideales Fluid) lauten bei der Berücksichtigung von Gravitations- und Druckkraft: dv(x,y,z)/dt = -d(phi)/d(x,y,z) – 1/rho*dp/d(x,y,z).
Betrachtet man nur die Beschleunigung in vertikaler Richtung, ergibt sich: dv(z)/dt = -g – 1/rho*dp/dz. Wenn die vertikale Geschwindigkeitsänderung dv(z)/dt = 0 ist, dann erhält man die Beziehung des hydro- oder aerostatischen Gleichgewichts.
+ Mechanisches plus adiabatisches Gleichgewicht T/T0 = (p/p0)^[(k-1)/k] ergibt:
dT/dz = -g*(k-1/k)*M/R oder etwas genauer dT/dz = -g0*r^2/(r+z)^2*(k-1/k)*M/R
Daraus folgt für eine hydrostatisch geschichtete Atmosphäre mit mechanischen und adiabatischen Gleichgewicht (Beispiel: Erdatmospäre):
– eine Gasmasse steige durch eine zufällige Störung auf; sie expandiert adiabatisch, d.h. ohne Entropieaustausch, bei instantanem Druckausgleich mit ihrer Umgebung; sie kühlt ab
– wenn sie dabei kühler wird als die Umgebung, so ist sie schwerer und sinkt wieder zurück. Die Schichtung bleibt stabil, die Materie bleibt im Wesentlichen in Ruhe.
Und bei der Pressluftflasche oder dem Fahrradreifen muss man nur wissen, daß das ein irreversibler Prozess ist. Auch bei einem irreversiblen Kreisprozess ist die Entropie des Systems am Ende des Prozesses genauso groß wie an seinem Anfang (Zustandsgröße!). Es bleibt aber in der Umgebung eine Änderung zurück, die die Nichtumkehrbarkeit des Prozesses anzeigt.
Mfg
Werner Holtz
#113: Dr.Paul sagt:
Sie vertreten hier also auch die Theorie,
dass aufsteigende warme Luft kühlt?
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Was kühlt?
Die Aufsteigende Luft kühlt sich natürlich wegen der adiabatischen Zustandsänderung ab. Insgesamt handelt es sich um einen Wärmefluss, der natürlich die Wärmequelle kühlt.
Angetrieben wird dieser Wärmefuss durch die Emission der Energie im gesamten Volumen, summarisch betrachtet an TOA. Dies fühlt zur Abkühlung höherer Luftschichten, was dann auch die Konvektion zur Folge hat.
#112: Dr.Paul sagt:
Im adiabatischen Gradient steigt selbstverständlich die potentielle Energie mit der Höhe und in gleichem Maße sinkt die Temperatur.
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Sie vermuten hier einen mystischen Zusammenhang im Kontext der Energieerhaltung. Das ist leider unphysikalisch. Denn der trockenadiabatische Gradient ergibt sich aus der Zustandsänderung, aus sonst nichts. http://tinyurl.com/j97nkbk oder http://tinyurl.com/gtzb97j
Zeit spielt unter realen Bedingungen eine erhebliche Rolle, denn die Energie fließt von hohem Niveau zu einem niedrigen Niveau, was zu einem Ausgleich = isothermie führt. Die Potentielle Energie spielt hier keine Rolle, weder in den Formeln, noch in der Realität.
Wie sollte sich die potentielle Energie eines Luftpaketes in 10 000 m Höhe darstellen? Sie können zwar rechnen, was es bedeutet. wenn sie sich ein Vakuum vorstellen, und dieses Luftpaket in einer stabilen Hülle zu Boden fallen würde, aber das hat nichts mehr mit realisierbaren Bedingungen zu tun, noch hilft dieses Gedankenexperiment zu irgend etwas.
Wenn sie Atmosphärenphysik verstehen wollen, sollten Sie die Möglichkeit ernsthaft prüfen, dass sie bislang völlig falschen Vorstellungen gefolgt sind. Adiabatische Zustandsänderung ist ein wichtiger Aspekt zum Verständnis der Konvektion, aber längst nicht hinreichend, um die Atmosphärenphysik zu verstehen. Das zeigt ja auch eine einfache Beobachtung:
Würde Ihre These des konstanten Energiegehaltes in der Adiabatischen Zustandsänderung und der potentiellen Energie zutreffen, müsste das aufsteigende Luftpaket ja in dem Maße Wärmeenergie abgeben, wie es potentielle Energie gewönne. Sie vergessen darin aber, dass mit adiabatischen Zustandsänderungen immer Arbeit verbunden ist. Wo sollte diese bei der Energeieerhaltung bleiben?
——- #112: Dr.Paul sagt:
Steht diese thermodynamisch komplett isolierte Luftsäule senkrecht, so wird sich selbstverständlich der adiabatische Gradient einstellen und nichts anderes.
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Wie sollte das funktionieren? Wenn es keine adiabatischen Zustandsänderungen mehr gibt, bleiben nur die üblichen Prozesse des Wärmeflusses, z.b. der Wärmeleitung und des Strahlungstransports – und die führen zur Isothermie.
——- #112: Dr.Paul sagt:
Und ihre „Standard-Atmosphäre“ ist nicht isoliert sondern hier findet permanent gemittelt (=standard) Konvektion, also Wärmetransport statt.
——-
Korrekt. Wir haben in der Atmosphärenphysik komplexe Wirkzusammenhänge, die im Zusammenspiel ein Verständnis erschweren.
Wenn wir das sichtbare Licht als Energieträger außen vor lassen und unsere Betrachtung mit der Warmeerzeugung durch Absorbtion beginnen, haben wir an der Oberfläche eine Wärmequelle, von der über mehrere Kanäle die Energie an die Wärmesenke am Oberrand der Atmosphäre (TOA) fließt. Neben dem Strahlungstransport gibt es u.a. den Fluss der latenten Energie und Konvektion (Massetransport). Wärmeleitung innerhalb der Atmosphäre spielt im Allgemeinen eine zu vernachlässigende Rolle. Das Zusammenspiel der Effekte verändert sich je nach Höhe. So ist an der Tropopause nicht mehr mit Konvektion zu rechnen, nur noch der Strahlungstransport ist hier wichtig. Darum wählte man ja auch für das radiative Forcing die Tropopause als Vergleichsbasis.
zu #112 Dr. Paul:
„[ . . . ]Ebenso peinlich ist es, wenn Sie sich weigern den adiabatischen Gradient von 1°C/100m anzuerkennen,
wenn man den Wärmetransport komplett unterbindet wie im Modell von Landvoigt.[ . . . ]“
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Ich nehme an Sie geben dann Prof. Dr. J. Curtius aus eine 6:
Das können Sie gerne machen, wenn Sie uns schlüssig darlegen wo sich der Fehler im Kapitel 5.5 des Thermodynamik Skripts von Curtius versteckt: ich habe ich nicht gefunden.
Viel Spaß beim Suchen, ich lerne gern dazu:
http://tinyurl.com/TD-Curtius
Wie gesagt: lassen Sie das mit den Noten.
@#108: F.Ketterer sagt:
1. Gut, daß Sie in der Lage sind, nach einigem Nachdenken Ihr Nichtverstehen gegen Erkennen eines Rechtschreibfehlers auszutauschen.
2. Das obere Luftpaket hat sich bei Ihnen schon wieder bewegt…