Ein Grund, warum ich immer zögere, über die Motive anderer Leute zu spekulieren, ist, dass ich die Hälfte der Zeit keine Ahnung von meinen eigenen Motiven habe.
Also … aus den üblichen unbekannten Gründen und mit den üblichen unbekannten Motiven begann ich über das GISS-Klimamodell nachzudenken, das als „GISS GCM ModelE“ bekannt ist, oder wie ich es nenne, das „MuddleE“.
Wie viele solcher Klimamodelle wurde es nicht vor der Konstruktion entworfen. Stattdessen ist es über Jahrzehnte hinweg durch Hinzufügen neuer Teile, Weisheiten zur Behebung von Problemen, Ad-hoc-Änderungen zur Lösung neuer Probleme und dergleichen gewachsen. Oder um einen der Hauptprogrammierer von GISS, Gavin Schmidt, in einer Studie zu zitieren, in dem das ModelE beschrieben wird:
Die Entwicklung eines GCM ist ein ständiger Prozess kleinerer Ergänzungen und Korrekturen in Verbindung mit dem gelegentlichen Austausch bestimmter Teile.
Ein zusätzlicher Schwierigkeitsfaktor ist, wie bei vielen Programmen dieser Art, dass es in der Computersprache FORTRAN geschrieben ist … die 1983, als MuddleE geboren wurde, eine ausgezeichnete Wahl war, aber für 2022 eine schreckliche Sprache ist.
Wie sehr ist es gewachsen? Nun, ohne die Header-Dateien und Include-Dateien und so weiter, nur der FORTRAN-Code selbst, hat 441.668 Zeilen Code … und er kann nur auf einem Supercomputer wie diesem laufen:
Abbildung: Der Cray ecoplex NOAA GAEA Supercomputer, der für die Modellierung verwendet wird. Gaea wurde durch eine Investition in Höhe von 73 Millionen Dollar im Rahmen des American Reinvestment and Recovery Act von 2009 durch eine gemeinsame Partnerschaft zwischen der NOAA und dem Energieministerium finanziert.
Also nahm ich mir das GISS-Modell vor, um zu sehen, was ich finden kann. Von einer Reise, die ich vor zwei Jahrzehnten durch den MuddleE-Code unternommen hatte, wusste ich, dass es Probleme mit „Schmelzbecken“ gab. Das sind die Schmelzwasserbecken, die sich auf dem saisonalen Meereis bilden. Sie sind wichtig für die Berechnung der Albedo des Meereises. Auf meiner letzten Reise hatte ich festgestellt, dass die Tage, an denen sich Schmelztümpel bilden konnten, zeitlich stark begrenzt waren.
Dies führt mich zu einem sehr wichtigen Thema – der erstaunlichen Stabilität des Klimasystems. Es stellt sich heraus, dass moderne Klimamodelle nur schwer auf Kurs bleiben können. Es handelt sich um „iterative“ Modelle, was bedeutet, dass die Ergebnisse eines Zeitschrittes als Input für den nächsten Zeitschritt verwendet werden. Und das bedeutet, dass jeder Fehler in der Ausgabe von Zeitschritt „J“ als Fehler in der Eingabe in Zeitschritt „K“ übernommen wird, und so weiter und so fort … was es für das Durcheinander sehr einfach macht, sich zu einer Schneeballebene zu entwickeln oder in Flammen aufzugehen. Hier sind zum Beispiel ein paar tausend Durchläufe eines Klimamodells …
Abbildung 1: 2017 Läufe des Klimamodells von www.climateprediction.net.
Man beachte im oberen Feld, wie viele Läufe während der Kontrollphase der Modellläufe nach unten fallen … und das ist bei der realen Erde noch nie passiert.
Also habe ich ein Computerprogramm geschrieben, das die 511 Einzeldateien mit den 441.688 Zeilen Computercode nach Schlüsselwörtern, Wortkombinationen und Ähnlichem durchsucht, und wenn es eine Übereinstimmung findet, listet es die Dateinummer und die Zeilennummer auf, in der das Schlüsselwort vorkommt, und gibt die betreffende Zeile und die umliegenden Zeilen aus, damit ich untersuchen kann, was es gefunden hat.
Um das zu vermeiden, hat man als Programmierer zwei Möglichkeiten. Man kann entweder beheben, was mit dem Modell nicht stimmt, das es aus den Fugen geraten lässt … oder man kann tun, was die MuddleE-Programmierer mit den Schmelztümpeln gemacht haben. Man kann einfach eine harte Grenze setzen, im Grunde eine einstellbare Leitplanke, die verhindert, dass der Muddle den Hai überspringt.
Es scheint, dass sie den Code für die Schmelztümpel verbessert haben, denn ich kann die harte Grenze für die Tage, an denen sich die Schmelztümpel bilden können, nicht mehr finden. Stattdessen haben sie den folgenden Code eingefügt:
Dieser Code legt harte Grenzwerte für die Albedo von Meereis und Schmelztümpeln fest und gibt konstante Werte für nassen und trockenen Schnee auf dem Meereis an. Er legt die Grenzwerte und Werte für das sichtbare Licht (VIS) sowie für fünf Banden des nahen Infrarots (NIR1-5) fest.
Das bedeutet, dass es einen Code zur Berechnung der Albedo des Meereises gibt … aber manchmal liefert dieser Code unrealistische Werte. Doch anstatt herauszufinden, warum der Code falsche Werte liefert, und diese zu korrigieren, wird der falsche Wert im Klima-Wirrwarr einfach durch die entsprechenden Höchst- oder Mindestwerte ersetzt. Wissenschaft vom Feinsten.
Hier ist ein Kommentar, der einen weiteren Schmelztümpel-Spaß beschreibt:
Ohne diesen Teil des Codes würden einige der Schmelztümpel vielleicht nie wieder gefrieren, egal wie kalt es wurde … man muss diese Art von Physik lieben: Wasser, das nicht gefriert.
Das ist es, was die Klimamodellierer meinen, wenn sie sagen, dass ihr Modell „physikalisch basiert“ ist. Sie meinen es in demselben Sinne, in dem die Produzenten eines Hollywood-Films sagen, dass er „auf einer wahren Geschichte beruht“ …
Hier ist zum Beispiel ein toller Kommentar aus dem MuddleE-Code (das „c“ oder das „!“ in einer Zeile zeigt einen Kommentar an):
Mit anderen Worten: Wenn die Temperatur aus den Fugen gerät … untersuchen Sie nicht, warum das so ist, und bringen Sie es in Ordnung. Stellen Sie einfach eine angemessene Temperatur ein und machen Sie weiter.
Und was ist eine angemessene Temperatur? Es stellt sich heraus, dass sie einfach die Temperatur des vorherigen Zeitschritts einstellen und weiter machen … Physik, Sie wissen schon.
Hier ist noch eine:
… wenn das Klima-Kuddelmuddel aus den Fugen gerät und der Wind mit fünfhundert Meilen pro Stunde bläst, suchen Sie nicht nach dem Grund dafür. Stützen Sie es einfach ab, stellen Sie es wieder auf die Schienen und machen Sie weiter …
Dann haben wir eine andere Klasse von Nicht-Physik. Das sind abstimmbare Parameter. Hier ist eine Beschreibung aus dem oben verlinkten Artikel von Gavin Schmidt:
Das Modell ist so eingestellt (unter Verwendung des Schwellenwerts für die relative Luftfeuchtigkeit U00 für die Entstehung von Eis- und Wasserwolken), dass es sich im globalen Strahlungsgleichgewicht befindet (d. h. die Nettostrahlung am TOA liegt innerhalb von ±0,5 W/m² von Null) und eine angemessene planetarische Albedo (zwischen 29 % und 31 %) für die Kontrolllaufsimulationen aufweist.
Mit anderen Worten, die im Klimamodell simulierte Physik wird die Modellwelt nicht im Gleichgewicht halten. Also dreht man einfach am Einstellknopf und presto! Es funktioniert alles bestens! Der U00-Regler funktionierte sogar so gut, dass man zwei weitere Regler einbaute … und eine weitere harte Grenze. Aus dem Code:
Schließlich werden alle Modelle einem Prozess unterzogen, den ich „evolutionäre Abstimmung“ nenne. Das ist der Prozess, bei dem eine Änderung vorgenommen wird, und dann wird das Modell an der einzigen Sache getestet, an der wir es testen können – den historischen Aufzeichnungen. Wenn das Modell die historischen Aufzeichnungen besser wiedergeben kann, wird die Änderung beibehalten. Wenn die Änderung jedoch dazu führt, dass das Modell die Vergangenheit schlechter abbildet, wird es verworfen.
Wie es in der Werbung der Börsenmakler in den USA leider gesetzlich vorgeschrieben ist, ist die Leistung der Vergangenheit keine Garantie für den zukünftigen Erfolg. Die Tatsache, dass ein Klimamodell die Vergangenheit nachzeichnen kann, sagt absolut nichts darüber aus, ob es die Zukunft erfolgreich vorhersagen kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Modell durch harte Grenzwerte und einstellbare Parameter gestützt und vor dem Umkippen bewahrt wird und dann evolutionär so eingestellt wird, dass es die Vergangenheit nachzeichnet …
Was geht sonst noch vor sich? Nun, wie bei vielen derartigen Ad-hoc-Projekten ist es dazu gekommen, dass ein einziger Variablenname für zwei verschiedene Dinge in verschiedenen Teilen des Programms steht … was ein Problem sein kann oder auch nicht, aber eine gefährliche Programmierpraxis ist, die zu unsichtbaren Fehlern führen kann. (FORTRAN unterscheidet z. B. nicht zwischen Groß- und Kleinschreibung, also ist „ss“ die gleiche Variable wie „SS“). Hier sind einige der doppelten Variablennamen:
Schließlich ist da noch die Frage der Erhaltung von Energie und Masse. Hier ist eine Möglichkeit, wie sie gehandhabt wird …:
Seltsamerweise ist das Unterprogramm „addEnergyAsDiffuseHeat“ zweimal in verschiedenen Teilen des Programms definiert … aber ich schweife ab. Wenn die Energie nicht erhalten bleibt, wird die Differenz einfach über den gesamten Globus hinweg addiert oder subtrahiert.
Eine Art Unterprogramm wie dieses ist notwendig, weil Computer nur bis zu einer bestimmten Anzahl von Dezimalstellen genau sind. Rundungsfehler“ sind also unvermeidlich. Und ihre Methode ist nicht unvernünftig, um mit diesem unvermeidlichen Fehler umzugehen.
Vor zwanzig Jahren fragte ich Gavin Schmidt jedoch, ob er eine Art „Murphy Gauge“ für dieses Unterprogramm hätte, um das Programm anzuhalten, wenn das Energieungleichgewicht einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. In der realen Welt ist ein „Murphy Switchgauge“ ein Messgerät, das einen Alarm auslöst, wenn ein vom Benutzer eingestellter Wert überschritten wird. So sieht ein solches Gerät aus:
Ohne ein solches Messgerät könnte das Modell entweder eine große Menge an Energie gewinnen oder verlieren, ohne dass es jemand merkt.
Gavin sagte, er habe nichts, um das Programm bei einem zu großen Energieungleichgewicht zu stoppen. Also fragte ich ihn, wie groß das Ungleichgewicht normalerweise sei. Er sagte, er wisse es nicht.
Bei dieser Reise durch den Code 20 Jahre später suchte ich also erneut nach einem solchen „Murphy Gauge“ … aber ich konnte keines finden. Ich habe das Unterprogramm „addEnergyAsDiffuseHeat“ und die Umgebung durchsucht und nach allen möglichen Schlüsselwörtern wie „Energie“, „kinetisch“, „potentiell“, „thermisch“ sowie nach der FORTRAN-Anweisung „STOP“ gesucht, die den Lauf anhält, und nach „STOP_MODEL“, einem Unterprogramm, das den Modelllauf unter bestimmten Bedingungen anhält und eine diagnostische Fehlermeldung ausgibt.
In ModelE gibt es 846 Aufrufe von „STOP_MODEL“ für alle möglichen Dinge – Seen ohne Wasser, Probleme mit Dateien, „Massendiagnosefehler“, „Druckdiagnosefehler“, Sonnenzenitwinkel nicht im Bereich [0,0 bis 1,0], Endlosschleifen, Ozeanvariablen außerhalb der Grenzen, ein STOP_MODEL, das tatsächlich ausgibt: „Bitte überprüfen Sie das eine oder andere“, und meine persönlichen Favoriten, „negative Wolkendecke“ und „negative Schneehöhe“. Ich hasse es, wenn das passiert …
Und das ist alles eine sehr gute Sache. Das sind Murphy Gauges, die das Modell stoppen sollen, wenn es aus den Fugen gerät. Sie sind ein wichtiger und notwendiger Bestandteil eines jeden solchen Modells.
Aber ich konnte keinen Murphy Gauge für die Subroutine finden, die überschüssige oder unzureichende Energie nimmt und sie gleichmäßig über den Planeten verteilt. Nun, um fair zu sein, es sind 441.668 Zeilen Code, und er ist sehr schlecht kommentiert … also könnte er da sein, aber ich konnte ihn sicher nicht aufspüren.
Also … was ist die Schlussfolgerung aus all dem?
Lassen Sie mich mit meiner Erfahrung beginnen. Ich habe mein erstes Computerprogramm vor mehr als einem halben Jahrhundert geschrieben und seitdem unzählige weitere. Auf meinem Computer befinden sich zur Zeit über 2.000 Programme, die ich in der Computersprache R geschrieben habe, mit insgesamt über 230.000 Codezeilen. Ich habe mehr Computersprachen vergessen, als ich spreche, aber ich beherrsche (oder beherrschte) C/C++, Hypertalk, Mathematica (3 Sprachen), VectorScript, Basic, Algol, VBA, Pascal, FORTRAN, COBOL, Lisp, LOGO, Datacom und R. Ich habe die gesamte Computeranalyse für die ~1.000 Beiträge, die ich für WUWT geschrieben habe, durchgeführt. Ich habe Programme für alles Mögliche geschrieben, vom Testen von Blackjack-Systemen über die Bereitstellung der CAD/CAM-Dateien für den Zuschnitt der Teile für drei 80′-Fischereistahlboote bis hin zu einem Ausschreibungssystem für den Bau kompletter Häuser, zur Erstellung der Schnittmuster für den Zuschnitt und die Montage eines 15-Meter-Fahrleitungszeltes bis hin zu … nun ja, dem Programm, das ich heute geschrieben habe, um nach Schlüsselwörtern im Code für das GISS ModelE-Klimamodell zu suchen.
Was die Programmierung betrifft, weiß ich also, wovon ich spreche.
Nun zu den Modellen. Auf meinem Planeten unterscheide ich zwischen zwei Arten von Modellen. Das sind Single-Pass-Modelle und iterative Modelle. Single-Pass-Modelle nehmen eine Reihe von Eingaben entgegen, führen einige Operationen aus und erzeugen einige Ausgaben.
Iterative Modelle hingegen nehmen eine Vielzahl von Eingaben, führen einige Operationen mit ihnen durch und erzeugen einige Ausgaben … aber im Gegensatz zu Single-Pass-Modellen werden diese Ausgaben dann als Eingaben verwendet, mit denen das Modell Operationen durchführt, und der Prozess wird immer wieder wiederholt, um eine endgültige Antwort zu erhalten.
Bei iterativen Modellen gibt es einige sehr große Herausforderungen. Erstens sind sie, wie bereits erwähnt, im Allgemeinen sehr empfindlich und sensibel. Das liegt daran, dass jeder Fehler in der Ausgabe zu einem Fehler in der Eingabe wird. Das macht sie instabil. Und wie bereits erwähnt, gibt es zwei Möglichkeiten, das zu beheben – den Code zu korrigieren oder Leitplanken einzubauen, die verhindern, dass er aus den Fugen gerät. Der richtige Weg ist, den Code zu korrigieren … was uns zur zweiten Herausforderung führt.
Die zweite Herausforderung besteht darin, dass iterative Modelle sehr undurchsichtig sind. Wettermodelle und Klimamodelle sind iterative Modelle. Klimamodelle laufen in der Regel mit einem halbstündigen Zeitschritt. Das bedeutet, wenn ein Klimamodell beispielsweise 50 Jahre in die Zukunft voraussagt, durchläuft der Computer 48 Schritte pro Tag mal 365 Tage pro Jahr mal 50 Jahre, also 876.000 Iterationen. Und wenn er eine Antwort gibt, die keinen Sinn ergibt … wie können wir dann herausfinden, wo er aus den Fugen geraten ist?
Ich möchte betonen, dass ich nicht auf dem GISS-Modell herumhacke. Die gleichen Probleme gibt es, mehr oder weniger, bei allen großen, komplexen, iterativen Modellen. Ich weise lediglich darauf hin, dass diese Modelle NICHT „Physik-basiert“ sind – sie werden gestützt und eingezäunt, damit sie nicht abstürzen.
Abschließend möchte ich sagen, dass mich ein halbes Jahrhundert Programmieren und jahrzehntelanges Studium des Klimas einige Dinge gelehrt haben:
● Alles, was ein Computermodell tun kann, ist, die Unter- und vor allem die Missverständnisse der Programmierer sichtbar zu machen und zu verherrlichen. Punkt. Wenn Sie ein Modell in dem Glauben schreiben, dass CO2 die Temperatur steuert … raten Sie mal, was dabei herauskommt?
● Wie Alfred Korzybski bekanntlich sagte: „Die Karte ist nicht das Gebiet“. Er drückte damit auf poetische Weise aus, dass Menschen oft Modelle der Realität mit der Realität selbst verwechseln. Klimamodellierer haben dieses Problem in Hülle und Fülle, denn sie diskutieren ihre Modellergebnisse viel zu oft so, als wären sie reale Fakten.
● Das Klima ist bei weitem das komplexeste System, das wir je zu modellieren versucht haben. Es umfasst mindestens sechs Teilsysteme – Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, Kryosphäre und Elektrosphäre. Alle diese Systeme haben interne Reaktionen, Kräfte, Resonanzen und Zyklen und stehen in Wechselwirkung mit allen anderen Systemen. Das System unterliegt variablen Kräften, die sowohl von innerhalb als auch von außerhalb des Systems kommen. Willis‘ erste Klimaregel besagt: „Im Klima ist alles mit allem anderen verbunden … was wiederum mit allem anderen verbunden ist … außer wenn es das nicht ist.“
● Wir haben gerade erst damit begonnen, das Klima zu modellieren.
● Iterativen Modellen kann man nicht trauen. Niemals. Ja, moderne Flugzeuge werden mit iterativen Modellen entworfen … aber die Konstrukteure benutzen immer noch Windkanäle, um die Ergebnisse der Modelle zu testen. Leider haben wir nichts, was einem „Windkanal“ für das Klima entspricht.
● Die erste Regel für fehlerhaften Computercode lautet: Wenn Sie einen Fehler beseitigen, schaffen Sie wahrscheinlich zwei weitere.
● Komplexität ≠ Zuverlässigkeit. Oft liefert ein einfacheres Modell bessere Antworten als ein komplexes Modell.
Unter dem Strich: Die aktuellen Computerklimamodelle sind weit davon entfernt, als Entscheidungsgrundlage für die öffentliche Politik zu dienen. Um sich davon zu überzeugen, muss man sich nur die endlose Reihe schlechter, gescheiterter, abgestürzter und einfach falscher Vorhersagen ansehen, die die Modelle gemacht haben. Schenken Sie ihnen keine Beachtung. Sie sind nicht „physikbasiert“, außer im Sinne von Hollywood, und sie sind noch lange nicht reif für die Primetime. Ihr Hauptzweck besteht darin, den unrealistischen Ängsten der Programmierer eine falsche Legitimität zu verleihen.
Und da haben Sie es, eine komplette Tour durch das Klima-Wirrwarr.
Link: https://wattsupwiththat.com/2022/02/18/meandering-through-a-climate-muddle/
Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE
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Das Vernünftigste, was man tun kann, ist das Messen der Werte. In der Meteorologie hat das Berechnen von Werten noch nie mehr als 85% Übereinstimmung mit der Realität gebracht. Unsereiner hat als Segelflieger sehr genau mitbekommen, wie unzuverlässig das Wissen der Leute in den Wetterstationen war. Die Behauptung des Meteorologen, daß an dem Tag, an dem ich binnen 5 Stunden mit dem Segelflieger locker meine 500 km flog, der Überlandflug von Deutschland nach Frankreich sei nicht möglich gewesen, war falsch.
Ich empfehle deshalb sich die Werte der Station BOWLING GREEN WARREN CO AIRPORT, KY US zu beschaffen. Da kann man genau erkennen wie das mit der „Klimavariabilität“ tatsächlich ist. Es gibt natürlich auch gute deutsche Werte. Aber die kosten viel Geld. Und sie erreichen nicht die fast 120 Jahre, die die US-Werte erreichen können. Eines müssen die Meßstationen allerdings erfüllen: Sie müssen fernab von menschlichen Behausungen, Flüssen und Seen sein. Die Meßstationen Bremerhaven, Cuxhaven und Hamburg sind beispielsweise komplett ungeeignet. Das Gleiche gilt für Lübeck. Die ist z.B. rundherum mit Asphaltflächen umzingelt und hat die Ostsee im Nordosten und im Südosten den Ratzeburger See. Und wie stark in der Gegend die Temperaturen variieren, weiß ich als dortiger Segelflieger genau. Temperaturunterschiede von bis zu 6 °C im Umkreis sind im Sommer bei guter Thermik die Regel. Und das bedeutet bis zu 700m Höhenunterschied der Cumulusbewölkung in der Gegend bis nach Hamburg.
>>Um sich davon zu überzeugen, muss man sich nur die endlose Reihe schlechter, gescheiterter, abgestürzter und einfach falscher Vorhersagen ansehen, die die Modelle gemacht haben.<<
Das, was man nur tun muß, ist das Anschauen der realen Messungen an einem Ort auf der Welt, der fernab der Ozeane, der Äquatorialgegend bis zur Westwindzone, der Flüsse und der menschlichen Ortschaften und Industriegebiete ist.
Und diese(n) Ort(e) gibt es, wenn auch nur in geringer Zahl. Unsereiner hat einen solchen Ort in den USA gefunden. Und dessen Daten sind eindeutig: Die behauptete „Klimaerwärmung“ durch die CO2-Emissionen (+ Co) der Menschen gibt es nicht.
Und wie das inzwischen im Nordpolarmeer abgeht, kann hier angeschaut werden. Die Meereisfläche im September (da ist immer das Minimum) nimmt wieder zu.
>>
Abbildung 1: In den zurückliegenden 21 Jahren schwankte die Fläche des September-Meereisminimums in der Arktis zwischen 3,27 Millionen (bisheriger Negativrekord aus dem Jahr 2012) und 5,81 Millionen Quadratkilometern (2006). Das aktuelle Minimum von 4,81 Millionen Quadratkilometern ist in Rot dargestellt und liegt deutlich über den extremen September-Minimumwerten der Jahre 2012 und 2020. <<
Ob sich das fortsetzt kann natürlich nicht gesagt werden, aber eines steht fest: Die Prognosen von vor ZEHN Jahren sind falsch. Desweiteren unterliegt der Warmwassertransport ins Nordpolarmeer den Windschwankungen aufgrund der Tiefdrucktätigkeit nördlich der Azoren und der Stärke des Azorenhochs und der Passatwinde. Und die Tiefdrucktätigkeit ist abhängig von der Dominanz der jeweiligen Wellen mit den Zahlen 2 bis 7. Desweiteren gibt es stationäre Wellenzusammensetzungen, die längerfristig dominierend sein können. Eine sich daraus verlagerte, verstärkte oder abgebremste Westwindzone hat nicht nur Folgen für Mitteleuropa, sondern auch für das komplette Nordpolarmeer. Gleiches gilt natürlich für die Bildung einer stationären Hochdruckzone zwischen Grönland und Norwegen mit verstärkter Tiefdrucktätigkeit im Mittelmeerraum und einer Südverlagerung des Azorenhochs.
Eines steht jedenfalls fest: Die Vorhersagen der sog. „Klimawissenschaftler“ in der Vergangenheit sind nicht korrekt.
Ich werde nie vergessen, wie der Meteorologe auf der Segelfliegertagung in Kiel sagte: Die Wetterkarte hier – erzeigte die – mag zeigen, daß man 500 oder 1000 km von Norddeutschland Richtung Frankreich fliegen konnte, aber das ging nicht.
Nur war das falsch. An dem Tag flog ich in meinem ersten Versuch mit dem Segelflieger binnen 5 Stunden die 500 km. Letztendlich der Beweis dafür, daß Theorie und Praxis nicht identisch sind.
Heinemann
„Der Energieerhaltungssatz besagt, dass es keine „echten“ Energiequellen gibt, …“
Es gibt nur echte Energiequellen! Und auf der Erde ist das im hier diskutierten Kontext nur die Sonne!
Im Gegensatz dazu gibt es „Fake-Energiequellen“, wie sie z. B in KT97 als Gegenstrahlung von z. B. 333 W/m² dargestellt sind. Das sind nur Ziffern auf einer erfundenen Rechnung, sonst nichts!
Und auf Fragen, woher denn kontinuierliche 333 W/m² kommen sollen, wenn ab Sonne lediglich 239 W/m² kontinuierlich zur Verfügung stehen, bleibt man konkrete Antworten natürlich schuldig, das sei eben dieser „phantastische“ und aus sich selbst „energieerzeugende“ Treibhauseffekt!
Oder aber, man behauptet einfach, jemand, der solche Fragen stellt, versteht das Problem nicht …
Und das stimmt sogar, weil jemand, der ein Problem nicht versteht, welches es garnicht gibt, befindet sich üblicherweise auf dem Boden der Physik und durchschaut absurde Phantasiebehauptungen.
Daraus würde folgen, dass ein von der Umgebung isolierter Hohlraumstrahler, der sagen wir mal auf 800 °C aufgeheizt ist (typisches Praktikumsexperiment für Physikstudenten, das Plancksche Strahlungsgesetz zu vermessen) im Inneren nicht strahlen würde. Merken Sie was?
Der Energieerhaltungssatz besagt, dass es keine „echten“ Energiequellen gibt, in dem Sinn, dass Energie aus dem Nichts erzeugt würde.
Energie wird immer nur verteilt und ggf. umgewandelt.
Ich habe es schon dutzende Male erklärt: Die 396 W/m² stammen aus dem Reservoir der Wärmemenge des Boden oder der Ozeane, welcher wegen Stationarität wieder durch Zufuhr aufgefüllt wird.
Sie sehen an der Aufteilung der KT97 Werte auf Tag und Nacht, dass ca. 67 W/m² jeden 24h-Tag aus den Bodenreservoiren hin- und herfließen. Der Energieaustausch zwischen den Reservoiren zusammen mit den Zu- und Abflüssen von Sonne und ins All bestimmen das Klima und finden im Wetter statt. Stationär bleiben die Energiemengen in den Reservoiren konstant.
Werter Heinemann,
wenn sie den inneren Widerspruch ihrer Behauptungen nicht selbst merken, ist es sinnlos, weiter zu diskutieren!
Sie behaupten nämlich in einem Satz genau das, was sie im anderen ausschließen. Wenn eine Oberfläche permanent, also ununterbrochen (stationärer Zustand) 396 W/m² (x Sekunden) abstrahlen kann, muß sie mindestens genau diese Energie permanent zugeführt bekommen! Und zwar aus echten Energiequellen! Und echte Energiequellen gibt es bei KT97 nur auf der linken Seite ab Sonne im Wert von 239 W/m² (x Sekunden)!
Offenbar gehören sie zu den Leuten, die z. B. den 2. Hauptsatz wie ein auswendig gelerntes Gedicht aufsagen können, ohne ihn aber im Wesen zu verstehen!? Die copy&paste Generation läßt grüßen …
Und welcher sollte das Ihrer Meinung nach sein?
Der Energieerhaltungssatz besagt, dass es keine „echten“ Energiequellen gibt, in dem Sinn, dass Energie aus dem Nichts erzeugt würde.
Energie wird immer nur verteilt und ggf. umgewandelt.
Ich habe es schon dutzende Male erklärt: Die 396 W/m² stammen aus dem Reservoir der Wärmemenge des Boden oder der Ozeane, welcher wegen Stationarität wieder durch Zufuhr aufgefüllt wird
Sie müssen einfach lesen. Glauben Sie, durch Ignoranz weiterzukommen?
Der Energieerhaltungssatz besagt, dass es keine „echten“ Energiequellen gibt, in dem Sinn, dass Energie aus dem Nichts erzeugt würde
Heinemann
„Die 396 W/m² stammen aus dem Reservoir der Wärmemenge des Boden oder der Ozeane, welcher wegen Stationarität wieder durch Zufuhr aufgefüllt wird“
Dann stellen sie doch bitte einmal die Energiebilanzgleichung zu dieser Stationärität auf! Und lassen sie dabei bitte weder den 1. noch den 2. HS außer Acht!
Lassen sie uns also einmal teilhaben an ihrer Weisheit!
Genau das macht doch das KT97 schon!! Ich habe es doch wirklich oft genug erklärt. Sie verstehen nur einfach nicht. Sie bekommen es einfach nicht hin. Geben Sie es auf, das Gebiet überfordert Sie
Herr strasser,
Machen Sie sich den Energieerhaltungssatz an einem einfachen Beispiel klar und nehmen Sie einen Hohlraumstrahler auf eine bestimmte Temperatur gebracht im stationären Zustand, d.h. er wird von der Umgebung isoliert. Seine Energiemenge bleibt konstant. In diesem Zustand strahlen sich die Wände gegenseitig Wärmestrahlung zu. Die eine Seite liefert die Gegenstrahlung für die andere und umgekehrt. Isoliert strahlt der Hohlraum theoretisch unendlich, absorbierte und abgestrahlte Strahlungsleistung sind gleich.
>>Die 396 W/m² stammen aus dem Reservoir der Wärmemenge des Boden oder der Ozeane, welcher wegen Stationarität wieder durch Zufuhr aufgefüllt wird.<<
Das da oben ist schlichtweg Unfug, denn
>>Die Wärme oder auch Wärmemenge wird in der Physik mit dem Formelzeichen Q gekennzeichnet und ist eine physikalische Größe. Sie ist die Energie, die zwischen zwei Systemen aufgrund unterschiedlicher Temperaturen übertragen wird. Die Wärme wird in der Einheit Joule J angegeben.<<
Kein Wunder, daß ne überzeugte Ulbrichtistin und Honeckeristin bei soviel Dummheit der Bevölkerung ebenso wie ein Volksschulabsolvent vor ihr ins Kanzleramt kommen konnte. Und der jetzige im Kanzleramt hat ne miserable Jurastudiumversuchsballonabteilung an der Uni HH absolviert. Die gibt es schon lange nicht mehr. Kein Wunder ist es, daß Deutschland ökonomisch und politologisch ins Nirwana abgewandert ist.
Ich möchte die Auflösung, welche Temperatur sich im Fall einer Verdopplung der Nicht-THG (Stickstoff) bei konstant gehaltener THG Masse am Boden einstellt nicht zu spannend machen, aber eigentlich ist die Lösung klar, wenn man einfach die Polytropengleichung verwendet und die Temperatur an der Tropopause (untere Stratosphäre) einsetzt, die ja durchs Strahlungsgleichgewicht festgelegt ist. Man muss dann nur noch durch 2 kürzen und fertig ist die Temperatur am Boden. Man muss da gar nicht mehr rechnen.
Heinemann, 25. 2. 11:40
„Welche Werte sind Ihrer Meinung nach beliebig.“
Alle!
Es gibt für keinen einzigen Wert oder Wertepaar eine theoretische Grundlage und eine meßtechnische schon garnicht! Alles ist zu 100% Erfindung!
Und eine schlechte auch noch, wie die unterschiedlichen Versionen belegen, die im Umlauf sind und tlw. extreme Differenzen aufweisen, gleichzeitig aber einen „Strahlungsantrieb“ von wenigen Zehntelwatt berechnen wollen.
Dafür, dass Sie das glauben, diskutieren Sie mir aber sehr viel drüber. Wer macht sich denn die Mühe die ganzen Erfindungen auch noch so vielfältig verschieden zu erfinden? Außerdem sind die Werte ja theoretisch verstanden und von Messungen bestätigt – ich hatte ich Ihnen mehrfach schon mitgeteilt, warum behsupten Sie also Falsches?
Ich finde es immer wieder erstaunlich, wieviel Diskussionseifer trotzdem zu Tage kommt, so gamz überzeugt von Ihrer Meinung sind Sie also nicht.
Heinemann, 26. Februar 2022 um 14:15
Ich frage mich immer wieder, wie es möglich sein kann, daß Leute, die von sich behaupten, etwas von Physik zu verstehen, annehmen können, ein System, welchem als einzige Energiezufuhr in Summe lediglich 341 – 102 = 239 W/m² (x Sekunden) zur Verfügung stehen, in der Lage sein kann, trotz Energieerhaltungssatz Energien in der Große von z. B. 396 W/m² (x Sekunden) im stationären Zustand „zu erzeugen“!?
Wie stellt man sich das vor? Das paßt weder zur Energieerhaltung noch zur Entropie! Vom 2. HS will ich garnicht reden.
Daß man in der Wirklichkeit Abstrahlwerte registieren kann, die sich an den tatsächlichen Oberflächentemperaturen orientieren, belegt klar und nachdrücklich, daß die zugrundeliegende Modellvorstellung namens KT97 falsch ist, weil energetisch unmöglich! qed
Naja, das liegt daran, dass Sie den Unterschied von Leistung und Energie nicht verstehen. Ist Ihnen lang genug erklärt worden. Irgendwann ist es mal gut, und Sie müssen sich eingestehen, dass Sie das KT Diagramm nicht lesen können.
Wo steht denn da, dass 396 W/m² aus 239 W/m² „erzeugt“ werden müssen? Nirgends. Die 396 W/m² Abstrahlungsleistung des Bodens stammen aus der Wärmeinhalt des Bodens, dessen Wert völlig egal ist, denn diesem wird ja stets gleichzeitig 492 W/m² (also mehr, der Rest davon wird wieder thermal und latent abgegeben, in Summe also wieder die 492) zugeführt, dass die Wärmemenge des Bodens sich nicht ändert, bedeutet ja Stationarität.
Nehmen Sie einen warmen Hohlraumstrahler im ststionären Zustand, innen drin strahlen die Wände Energie ab. Nach Ihrer Lesart, wäre dies nicht möglich, Gegenbeweis: reingucken und sich das Glühen angucken (mit Messtechnik haben Sie es ja auch nicht so).
Heinemann, 27. Februar 2022 um 20:40
„Wo steht denn da, dass 396 W/m² aus 239 W/m² „erzeugt“ werden müssen?“
Das muß nirgendwo stehen, das ist eine logische Konsequenz aus dem Energieerhaltungssatz! Weil die 239 W/m² sind in diesem Bild die einzige echte Energiequelle. Alles weitere, rechts davon, sind daher daraus abgeleitete Werte! Es stehen nach diesem Modell der Erdoberfläche also maximal 239 W/m² zur Verteilung zur Verfügung!
„Die 396 W/m² Abstrahlungsleistung des Bodens stammen aus der Wärmeinhalt des Bodens, dessen Wert völlig egal ist, …“
Woher soll denn der Boden im stationären Zustand (Zeit vergeht für alle betrachteten Teile gleichartig), 396 W/m² Abstrahlungsleistung hernehmen, wenn stationär nur 239 W/m² ankommen? Und kommen sie jetzt nicht mit 333 W/m² Gegenstrahlung, weil die würden eine echte Energiequelle benötigen, die es nicht gibt. Und als Reaktion auf die 396 W/m² wäre es ein Perpetuum Mobile, das sich aus sich selbst antreibt.
Es ist daher kein Wunder, daß es zu dieser Darstellung KT97 nirgends eine die einzelnen Pfeile erklärende Beschreibung gibt, die gleichzeitig auch die physikalische Logik erklärt. Oder kennen sie eine?
KT97 widerspricht der Physik! Das ist auch der Grund, warum es für den Treibhauseffekt keine wissenschaftlich exakte Definition gibt. Eine exakte Definition würde nämlich den Widerspruch zur Physik sofort offensichtlich machen!
„KT97 widerspricht der Physik! Das ist auch der Grund, warum es für den Treibhauseffekt keine wissenschaftlich exakte Definition gibt. Eine exakte Definition würde nämlich den Widerspruch zur Physik sofort offensichtlich machen!“
So ist das!
Wobei der größte logische Fehler an all diesen Modellvorstellungen jener ist, anzunehmen, daß eine gedachte Viertelung der Sonnenleistung inkl. Gleichverteilung über die gesamte Oberfläche die selbe Wirkung hätte, wie 100% der Sonnenleistung rotierend über 24 Stunden.
Das ist wegen dem T⁴-Zusammenhang verbunden mit der Speicherfähigkeit der Materie unphysikalisch!
Und zusätzlich auch mathematisch falsch:
Wenn man nämlich eine Durchschnittstemperatur so berechnen möchte, hat man zuerst die vierte Wurzel zu ziehen und erst dann den Durchschnittswert zu bestimmen! Macht man das, sieht man sofort, wie absurd das Ergebnis ist.
Hervoragend!
Das ist eine klassische Graphik.
Waere noch hinzuzufuegen, das die Bodenradiation and Backradiation als Zahlenpaar jedweden Wert annehmen kann so lange die Differenz den Rest der Zahlen ausgleicht.
Damit ist die Oberflaechentemperatur unbestimmt.
Und bei KT muss man feststellen, das diese Werte nur fuer 1 bar Luftdruck gelten.
Weil Herr Heinemann, hat bestaetigt, das bei hoeheren Luftdruck, die Temperatur an der Oberflaeche ansteigt.
Wie er das im Diagram darstellen will, bleibt abzuwarten.
In KT sind weder Luftfmdruck noch Temperatur angegeben!
Ja eben! Weglassen von wichtigen Bedingungen sollte in der Wissenschaft nur dann erfolgen wenn ein Einfluss dieser Bedingung ausgeschlossen werden kann.
Sie, Herr Heinemann, haben postuliert, das eine hoehere Masse eine hoehere Temperatur bedeutet.
Wenn sie den Nachweis bringen koennen, das dem so ist, und ihr Ansatz ist vielversprechend, dann kommen sie nicht umhin festzustellen, das KT diese Bedingung uebergangen haben und die Arbeit unvollstaendig ist.
Was soll das? KT zeigt die globale Energiebilanz der Atmosphäre wie sie ist. Wir wissen unabhängig von KT welche Temperatur und Luftdruck darin herrschen. Also alles kein Problem, alles klar.
Zudem wiederhole ich nochmals, dass die Temperaturverteilung am Boden einfach so ist wie sie beobachtet wird und daraus folgt nunmal, dass der globale Mittelwert 390 W/qm plus/minus. die Literaruturschwankungen. D.h. der Wert ist kaum beliebig, wenn der physikalisch festgelegt und zudem bekannt ist.
Herr Heinemann,
was das soll ist doch klar.
Der sogenannte Treibhauseffekt ist von der Masse der Atmosphaere abhaengig.
Der Haupteil dieser Masse wird vom Stickstoff bestimmt.
Sehen sie das anders?
Daß die durch den Klimawandel beklagte Temperaturerhöhung in 2 m Höhe, wo sie in den verschiedensten Seehöhen gemessen wird, in dieser KT97 Modellvorstellung nicht vorkommt, scheint offenbar niemand zu merken oder zu stören.
Es gibt keine Abbildungsfunktion, mit der man ermitteln kann, wie bei einer gegebenen Bodentemperatur die Luft in 2 m Höhe temperiert sein wird.
Neben der thermodynamischen Kontaktwärmeleitung wirkt vor allem die direkte Sonnentemperierung durch Wasserdampf oder auch Wassertröpfchen. Wasserdampf hat zahlreiche Sensitivitätsbereiche zwischen 0,8 und 3 μm, was noch im direkten infraroten Sonnenspektrum liegt. Über diesen Weg erwärmt die Sonne die Luft im bodennahen Bereich über den Wasserdampf direkt. Im infraroten Sonnenspektrum liegen nämlich etwa 45% der Sonnenleistung, also bei Schönwetter ca. 615 W/m²! Mit der sog. „Wasserdampfverstärkung“ hat das nichts zu tun, die wäre eine Reaktion auf Erdabstrahlung.
Jegliche Temperaturverteilung über Winde fehlt auch vollständig. Man kann den Klimatologen eigentlich nur raten, sich aus ihren Elfenbeintürmen mit Supercomputern in die Natur zu begeben und diese zu beobachten und zu studieren. Jede Menge Aha-Erlebnisse wären die Folge …
>>Es gibt für keinen einzigen Wert oder Wertepaar eine theoretische Grundlage und eine meßtechnische schon garnicht! Alles ist zu 100% Erfindung!<<
Seitdem man die Satelliten über die Pole die Erde umrunden lassen kann, liegen solide Meßdaten der Sonneneinstrahlung in die Atmosphäre, die festen und flüssigen Erdoberflächen vor. Gleiches gilt für die Abstrahlung von Erdoberfläche incl. der Atmosphäre.
Und dementsprechend ist alles das, was die Temperaturen an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre steuert, meßbar und nicht nur theoretisch bekannt. Eines müssen die Ergebnisse jedenfalls ergeben: Die Erdatmoshäre muß mehr Energie verlassen als von draußen reinkommt. Wieviel das mindestens sein muß, ergibt sich aus dem Primärenergieverbrauch der Menschen aus deren Kraftwerkstechnik für Industrie, Haustechnik und dem Verkehrswesen.
Das da unten ist der über 100-jährige TMAX-Verlauf mitten in den USA fernab der Ozeane, der Großen Seen und des Mississippi/Missouri. Der behauptete „Klimawandel“ hat da nicht stattgefunden und findest da auch nicht statt. Zu beginn des letzten Jahrhunderts war es da wärmer als jetzt. Und selbstverständlich befindet sich rund herum um die über 100 Jahre nicht gewanderte Meßstation auch keinerlei menschliche Besiedlung, die die Temperaturen nach oben bringen könnte. In Hamburg waren übrigens die Temperaturen Ende des letzten Jahrhunderts am höchsten. Und das, obwohl sich die Meßstation auf dem Flughafen inzwischen mitten in der Stadt und den Orten drumherum befindet. Soll mir doch mal einer von dem Klimaerwärmungsgläubigen wissenschaftlich erklären, wieso in HH nach 1930 die Temperaturen wieder nach unten gingen, obwohl die Stadt immer größer wurde und Millionen von Autos in der Gegend rumfahren.
WErner Schulz am 25. Februar 2022 um 18:41
Das bezweifle ich. Denn dann hätten Sie keine Fragen mehr.
Ihnen ist gar nicht bewußt, warum durch die Massenzunahme bei gleicher Konzentration der THG die Temperatur am Boden zunimmt. Was nimmt denn dann neben der Gesamtmasse noch zu, hm?
Ist Ihnen auch aufgefallen, dass wir bislang keinen physikalischen Prozess benutzt haben, der die absolute Temperatur des Temperaturverlaufs in der Troposphäre festlegt? Wir wissen lediglich, dass er polytrop und damit linear in der Höhe verläuft, aber nicht bei welchen Start- und Endwerten. Sie haben sich noch keine Gedanken gemacht, was den Start- bzw Endwerte determiniert. Zumindest einen müssen Sie physikalisch determinieren, sonst bleibt der Temperaturverlauf unbestimmt. Außer, dass er linear verläuft, wissen Sie bislang nichts. Also, was determiniert die Temperatur an der unteren Stratosphäre? Ich hatte Sie das schon gefragt. Was glauben Sie?
Herr Schulz,
ein Tip, falls Ihnen die Gleichung für die Troposphärendicke DP = P_0 – p_Tr/c zu abstrakt vorkommt: zeichnen Sie den Temperaturverlauf in ein Höhen (y)-Temperaturdiagramm (x), die Meteorologen machen das gerne so. Der Luftdruck ist eine streng monoton fallende Funktion der Höhe, deren Beziehung ist bijektiv. Der Fall der Massenverdopplung ohne Änderung der Konzentrationen ergibt sich durch Verlängern der Höhenachse (und des Temperaturverlaufs) ins Negative. Der Fall der Ausdünnung der THGs (Konzentrationsminderung) resultiert – siehe Gleichung – in einer Erniedrigung der Tropopausenhöhe zu höheren Drücken. Die Kombination aus beidem entspricht Ihrer Verdopplung durch Nicht-THG (Stickstoff). Der Fall ist interessant. Feynman hätte das Ergebnis gleich gesehen, aber ich mußte erst rechnen. Aber dann ist es klar – man siehst es direkt in der Polytropengleichung zwischen Druck und Temperatur, welche Temperatur in dem Fall unten erreicht wird. Physik ist genial!
Sie haben was gerechnet?
Koennen sie diese Rechnung hier vorstellen?
Herr Heinemann,
Sie behaupten faelschlich:
Koennen sie gar nicht wissen! Warum behaupten sie das dann also?
Aber wenn sie schon dabei sind, machen sie mal den Versuch. Wo ist denn der Start oder Endwert?
Ich geben ihnen einen kleinen Tip, fangen sie oben an! Um dort anfangen zu koennen, muessen sie eine Bedingung setzen.
Zum Beispiel koennen sie eine Annahme machen, das alle Strahlung aus der oberen Atmosphaere, von einer Temperatur kommt, die laut SB Gesetz die Waermeaufnahme aus der Sonne als Abstrahlung wieder ausgleicht.
Im Allgemeinen werden dafue-18 Grad C angegeben.
Und jetzt benutzen sie ihre Polytropen oder Adiabatischen Bedingungen und sie kriegen eine Bodennahe Temperatur der Atmosphaere.
Ich lasse ihnen Zeit, das mal durchzudenken. Machen sie einfach einen Versuch mit 4 facher Masse.
mfg Werner
Nun, ich wette darauf sogar, dass Sie keine Berechnungen und berechnete Resultate angeben werden. Weil Sie es nicht beherrschen.
Nun, soll das nun ein Startwert oder Endwert des Temperaturverlaufs in der Troposphäre sein? Wohl eher zwischen beiden, hm? Warum machen Sie es nicht richtig? Also, fangen Sie doch bitte mit der Temperatur an der Tropopause an.
Herr Heinemann,
beim Wetten sind sie in guten Haenden mit sich selber und Rahmstorffs und einigen anderen.
Ich wette nicht.
Die -18 Grad C stehen in der Literatur. Schauen sie nach wie die Rechnung aussieht.
Den Rest haben sie offensichtlich nicht verstanden, weil sie nicht mitgedacht haben.
Das allerdings ist ihr Problem.
Stichwort Tropopause ist nicht schlecht. Denken sie einfach mal nach.
mfg Werner
gut, immer noch keine Rechnung, die Wette geht an mich, was allerdings auch keine Kunst ist.
Mag sein, aber nicht für die Temperatur der Erde an ihrer Tropopause, die hier gesucht wird. Sind Sie schon mal international geflogen?
Aber Sie können auch gerne mit einem Temperturwert an einer beliebigen Stelle in der Troposphäre beginnen, Sie müssen als nächstes die der Temperatur entsprechende Druck bzw. Höhe für 1x Masse und 2x Masse bestimmen und sich einigen, ob Sie den Fall, in dem die THG mit verdoppelt werden oder den, in dem die Masse der THG konstanrmt bleibt. Er letztere ist interessant, diese Erkenntnis sollten Sie sich nicht entgehen lasssen. Ihr 4x Fall bringt keine grundlegend neue Erkenntnis, 2x sagt schon alles.
Herr Heinemann,
sie sprechen mit sich selber, so wie sie auch mit sich selber wetten, und sich dann zum Sieger erklaeren.
Das sind meines Erachtens Anzeichen von Personalitaetsstoerungen.
Sie sollten ihre Beitraege etwas sorgfaeltiger schreiben, um diesen Eindruck zu vermeiden.
Koennten sie sich vielleicht auf das wesentliche konzentrieren, und ihre Gedanken, wie sich die Masse der Atmosphaere auf den Treibhauseffekt auswirkt, etwas besser sammeln?
Sie koennen gerne auch Rechnungen anbringen.
Ich gehe davon aus das sich die Bedingungen an der Oberkannte der Atmosphaere nicht aendern, wenn die Masse der Atmsophaere sich verdoppelt oder vervierfacht.
Demzufolge ist die durchschnittliche Temperatur an der Oberflaeche wohl einzig dem Temperaturgradienten in der Atmosphaere geschuldet.
Wie ergibt sich dieser noch mal? Wissen sie es?
Solange es Kommentatoren gibt, die sich mit Mittelwerten an Energiebilanzen wagen, braucht hier nicht mehr groß weiter diskutiert werden. Die Sonneneinstrahlung ist zwar mit Bezug auf den Erdquerschnit einigermaßen konstant, aber nicht bezüglich jedes beliebigen Ortes auf der momentanen Tagseite. Das verhindert schon allein die örtlich unterschiedliche Bewölkung.
Auch Beispiele mit Geschwindigkeitrechnungen, um daraus zurückgelegte Wegstrecken zu berechnen, gehen mit Geschwindigkeits-Mittelwerten schief. Sollte doch eigentlich jeder einfach ausprobieren oder nachvollziehen können.
Sehr geehrter Prof. Puschner,
Der Geschwindigkeits-Mittelwert ist definiert als Integral über die Geschwindigkeits-Zeitkurve geteilt durch die Zeitspanne über die integriert wird. Analoges gilt für die hier besprochenen Leistungsdichten des KT97 Diagramms= Energie über die Erdoberfläche/Erdoberfläche/Zeitspanne der Aufsummation = Zeitintegral über die Leistungen über die Erdoberfläche/Erdoberfläche/Zeitspanne der Aufsummation. Aus der Definition des Mittelwerts ergibt sich somit schon korrekte Berechnung.
Leistungsdichten des KT97 Diagramms= Energie über die Erdoberfläche/Erdoberfläche/Zeitspanne der Aufsummation = Zeitintegral über die Leistungen über die Erdoberfläche/Erdoberfläche/Zeitspanne der Aufsummation.
Sorry, stimmte schon so. Ich sollte mir bei den einfachen Dingen die nötige Zeit lassen.
Thomas Heinemann am 21. Februar 2022 um 14:37
stefan strasser am 21. Februar 2022
Das ist falsch. KT zeigt die Mittelwerte an, keine Momentanwerte (welcher Moment sollte es denn auch sein?).
Das stimmt.
Das ist im allgemeinen falsch. Die Leistungsab- und aufnahme eines Körpers einer bestimmten Temperatur ist Null, wenn der von der Umgebung isoliert ist. Dennoch hat er eine definierte Energiemenge. Durch zeitliches Integrieren der Differenz aus Leistungszufuhr und -abfuhr an dem Körper können Sie lediglich die Änderung der Energiemenge über eine Zeitspanne bestimmen.
Nö. Das Watt ist die Einheit der Größe der zeitlichen Änderung der Energiemenge, welche auch den Begriff Leistung trägt.
Eine zurückgelegte Länge geben Sie ja auch notwendigerweise nicht mit Knotensekunden o.ä. an. Aber die zurückgelegte Wegstrecke läßt sich aus Messung der Geschwindigkeit und der Zeit berechnen. Und dadurch sind die Einheiten von Länge, Zeit und Geschwindigkeit miteinander verknüpft. Der Zusammenhang Ws=J ergibt sich aus der Definition der Größe Leistung als zeitliche „Änderungsgeschwindigkeit“ einer Energiemenge.
Aua, die Sonne strahlt Leistung ab, egal ob da Planeten in der Gegend stehen und rotieren!
Und da diese Sonnenleistung am Ort der Erde konstant ist und die Erde einen (im wesentlichen) konstanten Querschnitt (Kreisscheibe) im Strahlengang bietet, muß man für die Energie auf die Gesamterde nur die konstante mittlere Leistungsdichte mit 24h mal Erdquerschnitt pi R2 rechnen.
Das tut sie ja, denn die Sonne geht ja nicht zwischendurch mal aus und die Erde steht auch durchgehend im Strahlengang der Sonne und absorbiert ihre Energie.
Richtig, tut man ja. Die KT Werte sind ja die langfristigen Mittelwerte. Die ergeben sich aus der Energie geteilt durch die Bezugsfläche und geteilt durch den Sammelzeitraum. Zeitlicher Mittelwert= Summe über Zeit geteilt durch Zeitraum.
Das ist kinderleicht umzurechnen. Indem Sie jeden einzelnen Eintrag im KT mit der gleichen Zeitspanne und der Oberfläche der Erde multiplizieren, bekommen Sie die Energie dieser Größe, die diese in der gewählten Zeitspanne im Durchschnitt hatte, z.B. beträgt die Energie, die als Gegenstrahlung in einem Jahr auf die gesamte Erdoberfläche auftraf: 350 W/qm × Erdoberfläche in qm (510e+12 qm) × 31556927 s = 5,63e+24 Joule. Das können Sie analog mit jedem Eintrag im KT machen. Nichts anderes besagt das Diagramm ja und das haben verschiedene Leute hier bereits oft genug so gemacht.
Denken Sie daran, wie Sie Ihren Stromverbrauch (genutzte elektrische Energie) aus der mittleren Leistung ermitteln. Wenn jemand sagt, er hätte einen mittleren Stromverbrauch von 100 W im Jahr, so ist klar, wieviel Ws (1kWh = 3600000 Ws) auf der Jahresabrechnung stehen, nämlich exakt 100 W × Sekunden in einem Jahr.
Heinemann:
Sie sind im falschen Thread!
Nebenbei bin ich es leid, ihre ununterbrochenen Wortverdrehungen zu kommentieren. Kommen sie endlich einmal mit durchgängig belegbaren Argumenten. Sie bringen einzelne echte Fakten und versuchen unterlagert auch ihren restlichen Schrott als wahr darzustellen. Das ist ein alter (Psycho)Trick im Verkauf, der immer noch angewendet wird …
Hi Stefan,
die entscheidende Frage ist, wie sich die durchschnittlichen Oberflaechentemperaturen verhalten, wenn man die Masse der Atmosphaere bei gleicher Zusammensetzung verdoppelt.
Da Herr Heinemann diese Frage nicht beantworten kann oder will, ist die Diskussion mit ihm einfach nur zeitraubend.
Angeblich ist Herr Heinemann an einer ordentlichen Diskussion interssiert. Nun dann soll er diese Frage beantworten und die entsprechenden Konsquenzen daraus ziehen.
Er kann da gerne sein physikalisches Wissen anwenden.
Ich empfehle Ihnen freundlich Abstand von der anderen Diskussion zu nehmen. Es bringt nichts.
Haetten sie vielleicht eine Antwort auf meine Frage?
mfg Werner
Herr Schulz,
Die Frage ist doch einfach. Wenn die Zusammmensetzung gleich bleibt und die Masse zunimmt, so wird die Troposphäre dicker und damit die Temperatur am Boden höher.
Danke Herr Heinemann,
das ist doch mal eine Antwort!
Heisst das, das die Masse der Atmosphaere eine Einflussgroesse fuer den sogenannten Treibhauseffekt ist? Oder sollte man das besser Atmosphaereneffekt nennen?
Was denken sie?
Und ist es nicht interessant, das die Masse der Atmosphaere sich in der Groesse des Atmosphaerischen Druckes messen laesst?
Haben sie schon irgendwann mal davon gehoert, das der atmosphaerische Effekt mit dem Druck korreliert?
In ihrer Kapazitaet als Physiker, wie wuerden sie diese Abhaengigkeit in einer Gleichung darstellen? Gibt es Gleichungen in der Atmosphaerenphysik, die sie kennen, bei der die Masse eine Rolle spielt?
Fangen wir die Diskussion einfach mal an!
Werner Schulz am 23. Februar 2022 um 11:02
Für die quantitative Auswirkung ja, siehe zum Vergleich die Venus. Nur ohne THGs ist der Treibhauseffekt unabhängig von der Atmosphärenmasse gleich null.
Darunter verstehen Sie wohl die Existenz der Troposphäre. Ohne Treibhauseffekt gibt es diese nicht. Von daher ist Ihre Frage so sinnvoll wie einem Vollblinden eine Lesebrille zu schenken.
Nein, was sonst sollte der (statische) Luftdruck sein als das Gewicht der Luft pro Fläche?
Die Troposphärendicke hängt grob vom Partialdruck der THGs an der Tropopause p_Tr und dem Bodenluftdruck P_0 ab.
Der Luftdruck P_Tr der Tropopause, an dem der Partialdruck p_Tr herrscht, ist im wesentlichen gegeben durch P_Tr = p_Tr/c. Wobei c die THG bzw. CO2-Konzentration in ppm in der Luft ist. p_Tr selbst ändert sich mit steigenden CO2 Mengen wenig, d.h. mit steigender CO2 Konzentration nimmt P_Tr ab.
Die Troposphärendicke ist dann DP = P_0 – P_Tr in Druckeinheiten. Vergrößert man die Masse bei gleichem c, so vergrößert sich P_0. Vergrößert man c bei gleicher Masse, so nimmt P_Tr ab.
In beiden Fälle nimmt die Troposphärendicke DP zu.
Herr Heinemann,
Die Venus ist ein guter Anfang. Dicke Atmosphaere, gute Isolation, die sogar dazu fuehrt, das die Drehung der Venus kaum einen Einfluss auf das Temperaturgeschehen an der Oberflaeche hat. Die fast vollstaendige Absorption der Waerme der Sonnenstrahlung in der Atmosphaere macht die Temperaturentstehung an der Oberflaeche fast unabhaengig von der Solaren Einstrahlung.
Koennen sie diese Aussage begruenden:
Wenn sie postulieren, das die THG den Treibhauseffekt ausloesen, dann ist die Null damit schon gegeben, aber ein Beweis ist das nicht. Wenn der Elefant schon sitzt ist es muessig zu sagen das er das tut weil er weiss ist, wenn sie davon ausgehen, das es nur weisse Elefanten gibt, die sitzen koennen.
Ihre Interpreation, von dem von mir nicht gesagten ist duerftig. Die Troposhaere existiert doch. Tut sie das nicht?
Ob sich der Atmosphaereneffekt in der Troposphaere abspielt waere noch festzustellen. Warum denken sie das:
Sie verwechseln hier ein paar Begriffe. Wenn ich sie richtig verstehe, ist die Troposhaere der Treibhauseffekt? Wollen sie das sagen? Oder meinen sie auf Umwegen, das der Treibhauseffekt durch die Radiativen Eigenschaften der Gase entsteht und diese Eigenschaften zur Entstehung der Troposphaere fuehren? Wollen sie das naeher erlaeutern?
Die Anfangsbedingung in ihrer kleinen Rechnung sollten sie belegen. Sie sagen:
Im Beispiel das wir besprechen ist der Partialdruck gleich, da es um die gleiche Zusammensetzung geht. Sie haben selber angegeben, das die Temperatur an der Oberflaeche steigt, wenn die Troposphärendicke zunimmt.
Das der Bodendruck mit Massenzuhnahme steigt ist auch gegeben.
Entprechend Ihren Aeusserungen sollten sie belegen, welchen Einfluss der Partialdruck von radiativen Gasen haben soll. Vergessen sie Wasserdampf nicht. Da sie von der Troposphaere sprechen, nehme ich an, das dieser eine wichtige Rolle spielt.
Derzeit koennen wir anhand vom Beispiel mit unveraenderter Zusammensetzung der Atmosphaere sagen, das die Temperatur mit der Masse der Atmosphaere korreliert. Stimmt?
Sie versuchen zu belegen, das eine Konzentrationsaenderung auch zu einer Erwaermung fuehrt. Sie sollten vorher aber erst mal die Waermebilanz fuer unser Beispiel durchdenken.
Es geht darum die Faktoren herrauszustellen, die einen Einfluss auf die Oberflaechentemperaturen haben. Wir haben die Aussage, das diese von der Masse der Atmosphaere und damit vom Druck an der Oberflaeche abhaengen.
Dieses wird nicht nur von der Venus (hoher Druck, hohe Temperatur) und dem Mars (Niedriger Bodendruck, geringer Temperatureffekt) bestaetigt, sondern von allen Himmelskoerpern mit Atmosphaerischer, gasfoermiger Umhuellung.
Das, denke ich, kann man als Atmosphaerischen Effekt bezeichnen. Mehr Masse mehr Effekt.
Sehen sie das bis dahin genauso?
Das ist ja wohl trivial, ohne Ursache für den Effekt gibt es keinen Effekt.
Natürlich nicht. In der Physik ist ein Text nie ein Beweis. Den Beweis liefern z.B. numerische Berechnungen des Atmosphärenzustandes.
Dass der Treibhauseffekt existiert, dafür Treibhausgase nötig sind, und wie dadurch die Troposphäre bedingt ist, weiß die Wissenschaft. Somit ist korrekt zu sagen, die „Troposhaere ist Folge des Treibhauseffekts“.
Ihr „Atmosphäreneffekt“ ist kein definierter Fachbegriff.
Ich habe ihn so verstanden, dass damit lediglich ausgedrückt wird, dass die Temperatur in der konvektiv geschichteten Troposphäre polytrop verläuft. Wenn Sie darunter etwas anderes verstehen, so präzisieren Sie dies, damit er richtig eingeordnet wird.
Die Ausbildung der Troposphäre ist eine mögliche Folge des radiativen Transports, in vielen Planetenatmosphären kommt es zur Bildung einer Troposphäre (Venus, Erde, Mars). Dies hatte ich schon oft genannt: der radiative Energietransport löst den konvektiven aus. Es gibt bekanntlich keine Konvektion ohne Ursache. Wenn die Konvektion dann ausgelöst wird, zeigt sie die polytrope Temperaturschichtung. Und diese kennzeichnet die Troposphäre aus.
Steht doch in der Gleichung DP = P_0 – p_Tr/c, oder meinen Sie einen Einfluß auf was anderes als auf die Troposphärendicke DP?
Herr Heinemann,
sie behaupten:
Ich nehme an als THG bezeichnen sie nur Gase die radiativ aktiv sind?
Sie muessen erst mal negieren, das das was sie als THG bezeichnen, nicht alle Gase der Atmosphaere einschliest.
Immerhin haben sie schon festgestellt, das eine Verdopplung der Masse zu einer Temperaturerhoehung fuehrt. Sie koennen gerne feststellen warum der Mars so kalt da steht. Ist es die fehlende Masse? Kann man dem Mars weiterhelfen und sehr viel Stickstoff in die Atmosphaere geben? Das verduennt zwar das CO2 aber mehr Masse sollte zu einer Verbesserung der Isoliereigenschaften der Atmosphaere fuehren.
Wussten sie das CO2 Fensterglasbefuellung keinen Vorteil hat? Warum denken sie ist das so? Was soll in der Atmosphaere anders sein?
Also schenken sie dem Mars ganz viel Stickstoff und erzaehlen sie uns er bleibt so kalt wie er ist.
Mit Zusammensetzung meine ich die Konzentrationen. Eine Verdopplung der Gesamtmasse bei gleicher Zusammensetzung bedeutet also, dass sich auch die Masse an Treibhausgasen verdoppelt.
Nach dieser Klärung überlegen Sie nochmal: wie verändert sich der Partialdruck der Treibhausgase, wenn die Zusammmensetzung der Luft gleich bleibt und die Gesamtmasse sich verdoppelt?
Herr Heinemann,
sie fragen:
Aber das weiss ich doch. Die Frage ist doch welchen Einfluss das hat? Es hat keinen.
Das wichtige ist doch das die Troposphaere dicker wird. Vielleicht erlaeutern sie mal warum sie denken, das durch eine dickere Troposphaere, die Temperatur an der Oberflaeche hoeher ist.
Ansonsten denken sie an den Mars, wie oben beschrieben. Bleibt da der Partialdruck nicht gleich? Und wie verhalten sich die Temperaturen, wenn sie die Marsatmosphaere mit Stickstoff vollpumpen?
Wenn ich ihrer Logik folge, sollten das keinen Effekt auf die Temperatur haben. Aber wird die Troposphaere nicht trotzdem dicker?
Also warum wirds an der Oberflaeche waermer, wenn die Troposphaere dicker wird?
@ Schulz
Wenn man die Masse der Atmosphäre verdoppelt, steigt der Druck an der Oberfläche an. Auf welchen Druck genau, müßte man mit Kugelgeometrie und Gasdrucktheorie ermitteln, was ich hier nicht mache.
Trotzdem würde die Temperatur am Boden auf jenen Wert steigen, der dem dann sich einstellenden Druck entspricht, siehe Gaszustandsgleichung. Zumindest als Mittelwert. Dieser Mittelwert wird dann von der Energiezufuhr bzw. -abfuhr durch Erdrotation moduliert. Und es treten mit zunehmender Seehöhe analoge adiabatischen Temperaturverläufe auf wie bei der aktuellen Atmosphärenmasse.
Druck beinhaltet eben auch Energie, weil Druck arbeitsfähig ist. Und ankommen tut es in der gesamten Diskussion ausschließlich auf Energie.
Der Bodendruck p verdoppelt sich natürlich dann, denn es gilt p=M/O/g (die leichte Höhenabhängigkeit von g mal vernachlässigt).
Die Troposphäre wird wie gesagt dicker, weil die Stratosphäre ja etwa beim gleichen Druck liegen bleibt.
Herr Strasser,
danke. Ich denke als Vereinfachung darf man von 2 bar Luftdruck bei Normal Null ausgehen.
Das ist ungefaehr so als wenn sie ein Kilogram Wasser auf eine Flaechestellen und danach zwei Kilogram. Der Druck steigt entsprechend.
Ich wuerde die Temperaturerhoehung nicht mit der allgemeinen Gasgleichung begruenden. Das waere eine alte Diskussion. Vielmehr finde ich den Ansatz von Herrn Heinemann interessant. Er sagt:
Wir stellen zwar am Wetter das folgende fest: das Hochdruckgebiete Warme Luft haben und Tiefdruckgebiete kalte Luft.
Aber es geht je nicht ums Wetter sondern um den sogenannten „Treibhauseffekt“.
Die Dickere Troposhaere, ist wie eine dickere Wand. Sie isoliert besser. Das gute ist, wir sprechen jetzt nicht mehr ueber eine Erwaermung, sondern so wie es seit langen haette sein muessen, ueber eine Isolierende Wirkung.
Und bei dieser Isolierung geht es um einen wichtigen Faktor, wie der Waermedurchgang in der Atmosphaere und wovon haengt er ab.
Mal sehen was Herr Heinemann so denkt.
Spaeter mehr
Ergänzung Gaszustandsgleichung:
T=P/(R x Rho/M)
mit P=Druck, R=Gaskonstante, Rho=Dichte, M=molare Masse.
Der wesentliche die Temperatur bestimmede Faktor, ist also der herrschende Druck!
Natürlich ist Temperatur als Folge von Wärme dynamisch, weil Wärme gemäß Entropie und 2. HS vom höheren Energielevel zum niedereren strömt, bis Ausgleich herrscht und damit Entropie J/K = Unendlich.
Ausgezeichnet Heinemann!
Dann rechen sie einmal alle kW-Werte aus KT97 in Joule um, weil für alles ja die Zeit gleich vergeht. Und dann sagen sie mir, wie man mit diesen Joule-Werten den Energieerhaltungssatz anwenden bzw. befriedigen kann?!
Wo ist das Problem? Wir wissen doch schon, dass bei KT stationäre Bedingungen herrschen. Nun multiplizieren Sie alle Leistumgsdichten mit Erdoberfläche × Zeitspanne, um auf die in diesem Zeitraum geflossene Energie berechnen. Da aber in KT Diagramm die Summe der zu- und einfließenen Leistungsdichten (natürluch Vorzeichen beachten!) für den Boden bzw. die Atmosphäre Null sind, bleibt die Summe der Energien ebenfalls Null. Offensichtlich ist der Energieerhaltungssatz nicht verletzt. Denn es geht stets die gleiche Energie ins System als rauskommt, siehe Zahlenwerte. Sie müssen nur rechnen, um sich zu widerlegen.
KT97 gesamt und für Tag und Nacht (Energie pro Zeitspanne der Gesamterde ergibt sich durch multiplikation jeder Leistungsdichte mit Erdoberfläche×Zeitspanne)
Ich habe keine Messwerte für globale Mittelwerte für Tag und Nacht getrennt, aber diese lassen sich ja grob genug zur Demonstration des Wesentlichen abschätzen.
Am Boden gilt nach KT97 am Boden für das 24 Stundenmittel der Leistungsdichten in W/qm:
Am Boden absorbierte Sonnenstrahlung 168
Wärmestrom -24
Verdunstung -78
Wärmeabstrahlung des Bodens -390
Gegenstrahlung 324
Bodenwärmestrom 0 (daher nicht in KT aufgeführt)
Bilanzsumme 0 (wie es sein muss)
Aufgeteilt auf Tag und Nacht wird es etwa so sein (Werte für Tag, Nacht)
Am Boden absorbierte Sonnenstrahlung 336, 0
Wärmestrom -40, -8
Verdunstung -156, 0
Wärmeabstrahlung des Bodens -415, – 365
Gegenstrahlung 344, 304
Bodenwärmestrom -69, 69
Bilanzsumme 0, 0 (wie es sein muss)
Am Tag fließen also ca. 69 W/qm in den Boden, die in der Nacht wieder rausgehen.
Heinamann
„Denn es geht stets die gleiche Energie ins System als rauskommt, siehe Zahlenwerte.“
Energieerhaltung besagt, daß Energie weder aus dem Nichts entstehen kann, noch ins Nichts verschwinden!
Das meinte ich, wenn ich von Energieerhaltung rede! Es muß also jede dargestellte Energie eine klare Ursache und eine klare Wirkung haben! Alle Werte müssen also eine klare und physikalsch argumentierbare Abhängigkeit voneinander haben, wenn sich die Energie von der Sonne durch das System bis hin zum Wiiederverlassen des Systems „durchpflanzt“. Und bei all diesen Abhängigkeiten bzw. Verzweigungen muß der Gesamtbetrag der Energie unverändert bleiben!
Daß man beliebige Zahlen hinschreiben kann, deren Summe sich auf Null ausgeht, hat mit Energieerhaltung nichts zu tun! Haben sie je einen echten Physikunterricht genossen? Wenn ja, bitte die Zeugnisse sofort in den Ofen!
Seien wir etwas Nachsichtig mit Herrn Heinemann,
er lernt gerade, das die Zahlen, der ansonsten beliebig austauschbaren Zahlenpaare der Zu und Abstrahlung bei KT, eventuell von der Atmosphaerenmasse abhaengen.
So scheint es, das die gemittelten 15 Grad C an 1 bar Bodendruck gebunden ist. Etwas das KT leider nicht erkannt haben, sonst haetten sie es hingeschrieben.
Das stimmt
Beim Energieerhaltungssatz geht es nur um die Menge, aber nichr um die Energieform.
Weiß man ja. Nur ist KT eine Energiebilanz und kein Lehrbuch oder der Quellcode eines Klimamodells. Die physikalischen Ursachen und Zusammenhänge, die die Werte in KT bedingen, stehen in Lehrbüchern.
Was ja der Fall ist (nachrechnen)
Die Werte sind aber nicht beliebig, sondern stammen aus Messungen und Berechnungen auf Basis der Physik.
Welche Werte sind Ihrer Meinung nach beliebig.
Die Grundlage jedes Modelles muß die Implementierung einer Energiebilanz sein, der alle untergeordneten weiteren Rechnungen zu gehorchen haben. Weil die Wärmeverteilung der Erde und damit die Temperatureigenschaften doch zweifellos das Ergebnis einer gleitenden Energiebilanz sind. Diese Energiebilanz muß klarerweise mit dem Erhaltungssatz korrelieren.
Wo konkret stellt die sog. „Konsensklimatologie“ diese Energiebilanz auf. Wo kann man sie nachlesen oder ansehen? Durchsucht man z. B. das IPCC Dokument „The Physical Science Basis“ von WG1 aus dem Fifth Assessment Report, kommt im Text der Begriff „energy balance“ sehr oft vor. Eine Rechnung oder Grafik, die diese „energy balance“ dann auch vorrechnet oder darstellt, habe ich per pdf-Suche keine gefunden.
https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_all_final.pdf
„Diese Energiebilanz muß klarerweise mit dem Erhaltungssatz korrelieren.“ Die globale Energiebilanz TOA eines Jahres ist nicht ausgeglichen. Mögliche Ursachen: Änderung der absorbierten solaren Einstrahlung, Änderung der Treibhausgas-Konzentration, Änderung der Wolkenbedeckung, Änderung der Masse von Schnee und Eis, Änderung des Wärmeinhalts von Land und tiefem Ozean usw. Um ein Energie-Bilanz-Modell zu testen kann man zwar diese Änderungen weglassen. Dies ist aber kein Test ob die Änderungen richtig modelliert sind. Deshalb weichen wohl die vielen Zirkulations-Modelle stark voneinander ab. Eine Mittelwert-Bildung ist ein fauler Kompromiss. Besser ist es sich auf die Modelle zu konzentrieren, die die jüngere Vergangenheit (ab ca. 1950) richtig beschrieben haben.
„Die globale Energiebilanz TOA eines Jahres ist nicht ausgeglichen.“
Hab ich auch nicht behauptet. Im Gegenteil, wie ich schon öfter anmerkte, muß man in eine Energiebilanz auch jene Anteile aufnehmen, die auf der Erde in Form von Arbeit permanent von der zugeführten Sonnenenergie entnommen werden. Das ist die Energie, die die Meeresströmungen antreibt und auch jene, die die Winde verursacht. In beiden Fällen werden große Volumina an Materie unumkehrbar über Tausende von Kilometern befördert. Natürlich wird unterwegs auch Wärme abgestrahlt, aber der mechanische Massetransport bleibt bestehen. Eine 1:1 Beziehung im zeilichen Energieintegral zwischen Zustrahlung und Abstrahlung ist nur für Himmelskörper zulässig, die weder Ozeane haben, noch eine Atmosphäre.
Diese Strömungsarbeit wäre nur dann ignorierbar, wenn jegliche Arbeit zu 100% nur Wärme produziert, was ganz offensichtlich nicht der Fall ist.
„Diese Strömungsarbeit wäre nur dann ignorierbar, wenn jegliche Arbeit zu 100% nur Wärme produziert, was ganz offensichtlich nicht der Fall ist.“ Unter Strömungsarbeit verstehen Sie offensichtlich die Summe aus kinetischer Energie Ekin der Strömung (0,5*Dichte*Volumen*Geschwindigkeit²) und die von der Strömung geleistete Arbeit A (z.B.an einem Windrad). Das Verhältnis A/Ekin = P*t/Ekin wächst mit der Zeit an. Für lange Zeiten ist Ekin also vernachlässigbar verglichen mit A. Ekin ist ja im Mittel konstant. Ich habe übrigens die globale Energiebilanz TOA betrachtet, also ohne Strömungen.
Wie gesagt, die Energieübertragungen gibt es fortlaufend, aber sie mitteln sich langfristig global im stationären Zustand zu null.
Ihnen ist hoffentlich klar, dass eine fortlaufend am Klimasystem zugeführte kinetische Energie zu einem stetigen Anstieg der Stömungsenergie im Ozean und damit der Stömungsgeschwindigkeiten führen würde. Das wird nicht beobachtet, weil kinetische Energie entlang einer Dissipationskaskade letztlich in Wärme dissipiert wird (wie übrigens auch in anderen Systemen, Siehe das Beispiel vom Auto, welches ich brachte) und der Anteil an kinetischer Energie von 5% mehr oder weniger durch Zu- und Abfuhr konstant bleibt.
Herrlich, dieser sehr kompetente Einblick in die reale Welt der Computer-Klimamodelle! Und es wird überdeutlich, weshalb ein Pat Frank, über den EIKE schon öfter berichtete, bei dieser iterativen Vorgehensweise eine Ungenauigkeit respektive Fehlermöglichkeit nachweist, die das Ergebnis bei weitem übersteigt!
Soweit zur Basis der Klima-Totalverdummung, an die vor allen die Einfältigsten, Dümmsten und Unfähigsten glauben – wie unsere erbärmlichen Politiker, Verfassungsrichter und die Klima-hysterische Reemtsma-Dummfrauen. Die so unendlich dumm und Hirn-tot sind, dass sie dafür das ganze Land und die Menschheit ruinieren. So sieht die Polit-„Elite“ aus, die bei uns „Klimapolitik“ verbricht. Und unfähige grüne Scheuklappen-Journalisten geben die grünen Dummheits-Verstärker, zu mehr reicht es nicht.
„Dies führt mich zu einem sehr wichtigen Thema – der erstaunlichen Stabilität des Klimasystems. Es stellt sich heraus, dass moderne Klimamodelle nur schwer auf Kurs bleiben können. Es handelt sich um „iterative“ Modelle, was bedeutet, dass die Ergebnisse eines Zeitschrittes als Input für den nächsten Zeitschritt verwendet werden…“
Die erste Bekanntschaft, die ich mit der numerischen Lösung von Gleichungen gemacht habe, waren die Kapitel 9-6 „Numerical solution of the equation“ und 9-7 „Planetary motion“ in The Feynman Lectures on Physics Volume 1. Zitat am Ende: „Now armed with the tremendous power of Newton’s laws we cannot only calculate such simple motions but also given only a machine to handle the arithmetic even the tremendously complex motions of the planets to a high degree of precision as we wish!“ Der Unterschied zwischen Planetenbewegung und Klimasystem ist wohl die Komplexität und die Unsicherheit der relevanten Parameter. Iteration ist wohl nicht das Problem.
Doch. Irgendwann werden die Zahlen, die in die Berechnungen eingesetzt werden, zwar nicht ungenau, hinterlassen aber starke Abweichungen im Ergebnis. Man kann die Planetenbewegung nach Newton zum Beispiel mit ausreichender Genauigkeit für ein paar tausend oder vielleicht sogar hunderttausend Jahre berechnen, irgendwann kommt es aber in der zehnten oder zwanzigsten Stelle hinter dem Komma zu einer Rundung oder die Messgenauigkeit ist nicht mehr gegeben. Und dann werden iterative Systeme je nach Messfehler oder Rundung nach oben oder unten halt ungenau. Sie liefern zwar noch Ergebnisse, diese haben aber nichts mehr mit der Wirklichkeit zu tun.
„Und dann werden iterative Systeme je nach Messfehler oder Rundung nach oben oder unten halt ungenau.“ Messfehler und Rundung machen jede Rechnung ungenau. Das Haupt-Problem ist die Wirklichkeit in einer Rechnung abzubilden. Beispiel: Pulsschlag. Man kann ihn einfach durch eine Iteration darstellen: i:= i+1 (Integer i). Je nach Datenbreite von i bekommt entweder der Computer (Integer-Überlauf) oder der Mensch ein Problem.
Mir geht es um die Messgenauigkeit von natürlichen Systemen. Die Umlaufdauer der Erde kann man genau mit einem Jahr angeben. Sobald man aber eine willkürlich gewählte Zeiteinheit einsetzt, kommen immer Zahlen nach dem Komma heraus. Und diese sind ab einer gewissen Genauigkeit (die immer irgendwann erreicht wird) nicht mehr meßbar, haben aber in längeren Zeiträumen die Auswirkung, dass iterative Modelle dann plötzlich nicht mehr stimmen.
Kann man, da man so schlau ist, berechnen, warum die Planeten alle so brav in einer Ebene um die Sonne rotieren und nicht chaotisch (Drei Körper-Problem)?
@norbert Gdeni am 23. Februar 2022 um 13:54
Planetenbahnen für die Zukunft berechnen, das mag ja immer noch halbwegs gelingen, wobei ein wirkliches „Dreikörpersystem“ ja real auch niergends vorkommt.
Aus meiner Sicht ist jede Art von Extrapolation sehr mit Vorsicht zu genießen (lernt man schon vor dem Abi….). Ich kenne für die Kalibrierung von Thermometern (Referenzen) nur ganz wenige Verfahren, wo man sowas aufgrund der Historie der Referenzen für zulässig hält.
Für Klimadaten würde ich solcherlei Zahlenspielerei aufgrund der Unsicherheiten der Ausgangsdaten und der vielen völlig unbekannten bzw. nicht quantifizierbaren Einflüsse völlig verbieten. Somit sind alle diese Modelle per se für die Tonne….
Der Autor berücksichtigt nicht, und deswegen läuft seine Rechnung ins Unphysikalische – dass man bei Simulationsrechnungen physikalischer Systeme tunlichst regelmäsig einen Abgleich der Iterationsergebnisse mit den Enthaltungssätzen machen muss. Dies macht man nicht durch einfache bias-Korrekturen, sondern schon gleich im numerischen Block der Iterationsrechnung, die Erhsltungssätze führen dazu, dass die Iterationslösung durch die Erhaltungssätze Nebenbedingungen bekommen. Beispiel numerische Wettervorhersage
Könnten Sie dies bitte an Feynman’s einfachen Beispiel der Planeten-Bewegung näher erläutern. Beispiel: Sie wollen die Bahnbewegung der Erde unter Berücksichtigung von Mond, Mars und Venus iterativ berechnen. Erhaltungssätze sind Masse, Energie, Impuls und Drehimpuls. Masse bleibt unberücksichtigt, da der Massen-Transfer von inneren Freiheitsgraden der Planeten abhängt und wohl vernachlässigbar ist. Sie stellen nun fest dass nach 100 Iterationsjahren 1% der Gesamt-Energie fehlt. Die ehrlichste Lösung wäre keine Nebenbedingung einzuführen sondern dieses Defizit explizit auszuweisen.
Nein, kann ich nicht, ich bin kein Experte für Himmelsmechanik. Aber nur soviel zum grundsätzlichen Gedanken: die Iterationsfehler entstehen ja neben dem begrenzten Speicher auch durch die Numerik. Wenn man die Planetenbewegung durch numerische Integration der Newtonschen Bewegungsgleichungen mit einem simplen Differenzenverfahren durchführt, so summiert sich durch die Numerik bereits ein Fehler in den Erhaltungsgrößen auf. Dieser läßt sich ggf. mit einem anderen Lösungsverfahren, welches mit der Randbedingung operiert, dass die Erhaltungsgrößen erhalten bleiben, vermeiden bzw. verkleinern. Oder man ermittelt den Fehler nach jedem Iterationsschritt und „korrigiert“ die Planetenpositionen mit einem Optimierungsverfahren, welches den Fehler minimiert. Irgendwie gibt es sowas in der Himmelsmechanik, KAM-Theorie oder so.
Ich bin nun fündig geworden: Montenbruck/Pfleger Astronomie mit dem Personal-Computer, Kap. 6 Planetenbahnen:“… Wirklich starke Bahnänderungen, wie man sie von Kometen nach Vorübergängen an Jupiter oder Saturn kennt, treten in der Bewegung der Planeten nicht auf. Ihre Bahnen lassen sich deshalb durch mittlere Keplerellipsen beschreiben, denen kleine periodische Störungen überlagert sind.“
Über welche Zeiträume der Planetenbewegung reden wir? In solchen Bücher über Ephemeridenrechnung geht es um Berechnungsmethoden für Zeiträume einiger 100 Jahre. Dafür reichen oskulierende Bahnelemente und für Klimazwecke ist selbst dieses übertriebene Genauigkeit. Das ist aber anderes, wenn es über die Stabilutät der Planetenbahnen über Jahrmillionen geht.
@Thomas Heinemann am 25. Februar 2022 um 10:20 „Das ist aber anderes, wenn es über die Stabilutät der Planetenbahnen über Jahrmillionen geht.“
Wikipedia: „The planets‘ orbits are chaotic over longer timescales, in such a way that the whole Solar System possesses a Lyapunov time in the range of 2–230 million years. In all cases, this means that the position of a planet along its orbit ultimately becomes impossible to predict with any certainty. In some cases, the orbits themselves may change dramatically. Such chaos manifests most strongly as changes in eccentricity, with some planets‘ orbits becoming significantly more — or less — elliptical.“ Danke dass Sie das Problem angesprochen haben!