Kevin Kilty
Auf dieser Website wird viel Tinte über CO₂ und seine Auswirkungen auf die langwellige Infrarotstrahlung (LWIR) verschüttet, sowohl in den Artikeln selbst als auch in den nachfolgenden Threads. Da diese Seite von vielen Skeptikern des Zusammenhangs zwischen CO₂ und globaler Erwärmung besucht wird, versuchen die meisten dieser Argumente, CO₂ als Ursache für eine Klimaerwärmung zu entlasten.
Ein gemeinsames Thema ist, dass die relativ geringe Auswirkung einer CO₂-Verdoppelung auf das LWIR an der Oberseite der Atmosphäre (TOA) zu gering zu sein scheint, um die viel größere Wirkung zu erzielen, die für eine Erwärmung von 3 K an der Oberfläche erforderlich ist. In mehreren Artikeln vom letzten Sommer wurden die Behauptungen des IPCC gegenüber dem Stefan-Boltzmann-Gesetz in Frage gestellt;[1][2] und viele Kommentare spiegeln diese Meinung ebenfalls wider. Es scheint ein allgemeines Missverständnis zu geben, das von der Gemeinschaft der Klimaforscher selbst initiiert wurde und bis heute aufrechterhalten wird. Untersuchen wir das Problem des Infrarottransports in der Atmosphäre anhand einiger einfacher Modellierungen. Einige dieser Ergebnisse könnten für so Manchen überraschend sein.
[Hervorhebung im Original]
Die Essenz eines Missverständnisses
Wenn die CO₂-Konzentration von ihrem derzeitigen Wert von 400 ppm auf 800 ppm verdoppelt wird, führt dies zu einer Verringerung der ausgehenden LWIR-Strahlung um etwa 3,7 W/m² am TOA.[3] Fast jeder spricht bei diesem Rückgang von einem „Forcing“. Diese unglückliche Formulierung erweckt den Eindruck, dass sich die 3,7 W/m² an der TOA mit der Sonnenstrahlung, die auf die Oberfläche trifft, verbinden und die Oberflächentemperatur direkt nach oben treiben. Er suggeriert, wenn man so will, so etwas wie einen Wärmestromvektor, der auf die Oberfläche zeigt.
Dies ist jedoch nicht der Fall. Das Defizit von 3,7 W/m² strahlt überhaupt nicht vom TOA auf die Oberfläche. Es handelt sich um ein Defizit der ausgehenden Strahlung, das durch die höhere CO₂-Konzentration auf allen Ebenen der Atmosphäre verursacht wird, die mehr Strahlung absorbiert und effektiver in alle Richtungen abstrahlt. Der Wert von 3,7 W/m² an der TOA hängt von der angenommenen Temperatur und Zusammensetzung der Atmosphäre ab.
In der Nähe der Erdoberfläche verhält es sich ähnlich. Das LWIR wird in dieser Atmosphäre aufgrund unserer neuen CO₂-Konzentration anders absorbiert und emittiert. Da die Atmosphäre für LWIR relativ undurchlässig ist (allerdings nicht völlig undurchlässig; verschiedene Modelle gehen von 12 % bis 35 % Transparenz in der Spalte von der Oberfläche bis zum TOA aus), hat das, was am TOA geschieht, nur begrenzte Auswirkungen auf das, was an der Oberfläche geschieht. Was an der Oberfläche zählt, ist hauptsächlich die Absorption und Emission von LWIR im wärmsten und feuchtesten Teil der Atmosphäre in Bodennähe. Der Klimaantrieb ist die Störung, die CO₂ auf den lokalen LWIR-Transport ausübt; es ist nicht der Rückgang des LWIR um 3,7 W/m², den wir aufgrund dieser Störung zufällig am TOA beobachten können.
Strahlungstransport
Die Übertragung von Strahlungsenergie ist ein komplexes Problem. Häufig wird allein die Stefan-Boltzmann-Gleichung als Grundlage für Strahlungsberechnungen verwendet. Dies funktioniert nur, wenn die Strahlung zwischen Oberflächen ausgetauscht wird, zwischen denen sich kein IR-aktives Medium befindet. Mit anderen Worten: Die alleinige Verwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes schränkt die Probleme, die man legitimerweise angehen kann, stark ein.
Wenn eine physikalische Situation Grenzen mit fester Temperatur oder festem Strahlungsfluss und ein Medium umfasst, das durch Emission, Absorption oder Streuung an der Übertragung teilnehmen kann, wird das Problem enorm schwieriger und erfordert einen echten Lösungsansatz für den Strahlungstransport. Das einzige Tool, das mir zur Verfügung steht, ist MODTRAN, das den Transport zwischen zwei Punkten im Raum berechnen kann, solange Temperatur und Zusammensetzung angegeben sind. Es kann keine unbekannte Temperatur berechnen, weil es kein vollständiger Lösungsansatz für die Transportgleichung ist.
Das Problem des Strahlungstransports sieht folgendermaßen aus: Strahlung, die an einem beliebigen Punkt im Raum einfällt, hat den Raum auf Strahlen von anderen Punkten durchquert, an denen es zu Absorption, Emission und Streuung gekommen ist. Inzwischen entsteht an jedem Punkt aufgrund seiner Temperatur eine gewisse Menge an emittierter Strahlung, die sich in alle Richtungen ausbreitet. MODTRAN berechnet die akkumulierten Änderungen der Strahlungsintensität entlang einer bestimmten Bewegungsrichtung aus all diesen Faktoren.
Dieses Problem ist fast identisch mit dem der Berechnung des Neutronenflusses in einem Kernreaktor, der Wärme abgibt, Elemente umwandelt und dabei weitere Neutronen aussendet. Ohne eine Transportgleichung würde man nie verstehen, was in einem Reaktor vor sich geht, und dasselbe gilt für den Transport von Strahlungswärme in einer aktiven Atmosphäre.
Grenzen des MODTRAN-Modells
Die an der Universität von Chicago verfügbare Version von MODTRAN besteht aus einem in den 1980er Jahren geschriebenen FORTRAN-Programm, auf das man über einen in einer anderen Sprache geschriebenen „Wrapper“ in begrenztem Umfang zugreifen kann. Der Wrapper bietet eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) mit Eingabefeldern, in denen man die Randtemperaturen ändern, aus einer begrenzten Anzahl von Atmosphärenmodellen auswählen und den Gehalt an Treibhausgasen oder die Wolkenbedeckung einstellen kann. Das ist praktisch, verhindert aber, dass man die volle Leistung des alten FORTRAN-Codes nutzen kann.
Zum einen kann man nicht in jedem beliebigen Blickwinkel wählen. Nur vertikale Ansichten sind erlaubt. Um die Strahlungsintensität (I) entlang eines vertikalen Pfades in die tatsächliche Bestrahlungsstärke (Fluss) auf einer Oberfläche (G) umzuwandeln, geht man in der Regel von isotroper Strahlung aus, was die Umwandlung so einfach macht wie G= pI. [4] Dies ist nicht besonders wichtig, außer dass es Teil einer Liste von Problemen ist [5], die verhindern, dass die Genauigkeit von MODTRAN besser als 5-10 W/m² ist. Unterschiede zwischen Modellen, die sich nur durch ein oder zwei Parameter unterscheiden, sind jedoch wahrscheinlich genauer als dies.
Zweitens tritt bei einer infrarot-aktiven Atmosphäre eine Temperaturdiskontinuität an den Grenzflächen auf [6], wodurch ein Konzept wie die Oberflächentemperatur mehrdeutig wird. Es erschwert die Einbeziehung der konvektiven Wärmeübertragung in ein Problem.
Drittens habe ich, nachdem ich viele Modelle ausgeführt habe, einen Fehler im alten FORTRAN-Code festgestellt. Der Fehler manifestiert sich in getrennten Durchläufen mit unterschiedlichen Parametern, die zu genau denselben Lösungen führen – und ich meine genau. Das ist ein Fehler. Vor vierzig Jahren wurde ich dafür bezahlt, alte FORTRAN-Codes aus dem gleichen Jahrgang wie MODTRAN umzuschreiben, um sie zwischen Maschinen mit unterschiedlichen Wortlängen, unterschiedlichen Sprachen und unterschiedlichen Compilern zu portieren. Genau wie MODTRAN stammten diese Codes von Bundesverträgen oder Bundesbehörden. Die meisten enthielten eine gewisse Anzahl von Fehlern. Im Falle von MODTRAN scheint der Code an Stellen, an denen er doppelte Genauigkeit verwenden sollte, mit einfacher Genauigkeit zu rechnen.
Benutzer aufgepasst.
Die Auswirkungen von Änderungen der CO₂-Konzentration
MODTRAN bietet mehrere Modelle der Atmosphäre an. Nehmen wir das tropische Modell als Beispiel, und zwar aus dem einfachen Grund, dass ein großer Teil des Sonneneintrags auf die Erde in den Tropen stattfindet. Betrachten wir außerdem die Unterschiede zwischen 260 ppm (vorindustrielle) und 420 ppm (nahezu aktuelle) CO₂-Konzentration. Als Obergrenze der Atmosphäre (Top of Atmosphere, TOA) nehmen wir eine Höhe von 18 km über der Oberfläche von 1013 mbar an. Unser Referenzmodell liegt bei 260 ppm. Es gibt keine Wolken und wir vernachlässigen jegliche Auswirkungen der Konvektion. Ich konzentriere mich ausschließlich auf den Strahlungstransport.
Wie Abbildung 2 zeigt, berechnet MODTRAN die Unterschiede im Strahlungstransport, die durch den von uns gewählten CO₂-Anstieg verursacht werden, als einen Rückgang am TOA von 3 W/m². Die neue Atmosphäre absorbiert mehr LWIR. Diese Abnahme der LWIR-Strahlung würde von Satelliten gemessen werden, aber sie hat sich über 400 Jahre hinweg vollzogen und beträgt nur ein Zehntel Watt pro Quadratmeter und Jahrzehnt. Er ist mit anderen Worten nicht messbar, da er im Rahmen des Auflösungsvermögens eines jeden Instruments und des von der Erde verursachten Rauschens liegt [7].
Das OLR-Diagramm (Abbildung 3) in diesem aktuellen WUWT-Aufsatz [in deutscher Übersetzung hier] zeigt, dass Klimastörungen weitaus größere Auswirkungen haben. Die beiden jüngsten El Ninos und der Pinatubo zum Beispiel zeigen in diesem Diagramm weitaus größere Auswirkungen, als es unser langsamer CO₂-Anstieg jemals könnte. Folglich beweist die Grafik nichts über den gegenwärtigen Einfluss von CO₂.
In der Zwischenzeit erhöht dieser CO₂-Anstieg in der Nähe der tropischen Oberfläche den nach unten gerichteten Fluss um 1 W/m². Wenn wir davon ausgehen, dass sich die tropische Atmosphäre und die Oberfläche in unserem Referenzmodell im Energiegleichgewicht befanden, dann werden die bei 420 ppm berechneten Änderungen des LWIR-Flusses die Temperatur der Atmosphäre und der Oberfläche erhöhen, bis das ausgehende LWIR am TOA wieder den Referenzwert von 301,6 W/m² erreicht. Um herauszufinden, wie hoch der Temperaturanstieg sein muss, um das Gleichgewicht wiederherzustellen, können wir MODTRAN durch eine Reihe von Iterationen verwenden.
Mit Hilfe des Stefan-Boltzmann-Gesetzes können wir berechnen, dass ein Anstieg der langwelligen Strahlung um 1 W/m² an der Oberfläche die Grenztemperatur an der Oberfläche nur um 0,18 K erhöhen würde. Dies ist viel zu wenig, um die Energie am TOA auszugleichen, aber selbst diese kleine Anpassung der Oberflächentemperatur erhöht nicht nur die OLR, sondern auch die abwärts gerichtete LWIR an der Oberfläche erheblich. Wiederholte MODTRAN-Berechnungen mit verfeinerten Schätzungen der Oberflächentemperatur zeigen, dass das Energiegleichgewicht am TOA mit einem Temperaturanstieg von 0,7 K wiederhergestellt ist. Abbildung 4 zeigt dies. Ein Anstieg um 0,7 K an der Oberfläche, die fast schwarz ist (e=0,97), kann jedoch nicht ohne einen Anstieg der emittierten Leistung (berechnet mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz) von 4,2 W/m² aufrechterhalten werden. Das ist ein viel größerer Wert als der, mit dem wir begonnen haben.
Wie geschieht das? Ein geringer Anstieg der Bestrahlungsstärke an der Bodenoberfläche erhöht deren Temperatur. Dies wiederum erhöht die von der Oberfläche abgestrahlte Leistung. Die erhöhte Strahlungsleistung wird in der Atmosphäre absorbiert, vor allem in der Nähe der Oberfläche, da dies der feuchte Teil der Atmosphäre ist. Ein Teil dieser absorbierten Strahlung wird an den Boden zurückgestrahlt. Dadurch steigt die Oberflächentemperatur wieder leicht an. Der Prozess wiederholt sich ad infinitum. Es handelt sich um eine unendliche Reihe von Wiederabstrahlungen, die schließlich konvergieren, wenn das Energiegleichgewicht wiederhergestellt ist. Unendliche Reihen wie diese sind bei Problemen des Strahlungsaustauschs zwischen Oberflächen mit oder ohne dazwischenliegendem aktiven Medium üblich – der Resonanzraum eines Lasers ist ein extremes Beispiel für Ersteres.
Schlussfolgerung
Unser Experiment zeigt, dass der Strahlungstransport zu den begrenzenden Oberflächen eines IR-aktiven Mediums hauptsächlich aus dem Rückstrahlungsaustausch zwischen den Oberflächen und dem benachbarten Medium besteht. Der Austausch, der in einem Teil des Mediums stattfindet, kann einen geringen Einfluss auf andere Teile haben. Je mehr Teile des Mediums voneinander isoliert sind, desto langsamer ist die Rückkehr zum Gleichgewicht durch Rückstrahlung und Temperaturanpassungen.
In unserem Testfall manifestiert sich ein Anstieg der CO₂-Konzentration von den vorindustriellen Schätzwerten bis zum heutigen Zeitpunkt zunächst in einer Abnahme von 3 W/m² an der TOA und einer Zunahme von 1 W/m² an der Oberfläche. Die Störung durch den CO₂-Anstieg in der gesamten Atmosphäre durchläuft eine Kette von Ereignissen, die darin endet, dass das Energiegleichgewicht am TOA wiederhergestellt wird und ein Temperaturanstieg an der Oberfläche einen Anstieg von 4,2 W/m² zu erfordern scheint [8]. Das ist es aber nicht. Solche scheinbaren Ungereimtheiten treten häufig auf, wenn ein aktives Medium am Transport beteiligt ist [9].
Anmerkungen
1. Eine ernsthafte Frage. In diesem Fall wurden die 3,7 W/m² am TOA mit der Energiedichte verglichen, die erforderlich ist, um einen Anstieg der Oberflächentemperatur von nur 1 K aufrechtzuerhalten, berechnet mit der Stefan-Boltzmann-Gleichung, die 7 W/m² beträgt. Der scheinbare Widerspruch ist leicht zu erkennen.
2. Hayden wird im letzten SEPP-Newsletter zitiert.
3. Dieser Wert von 3,7 W/m² für den „Klimaantrieb“ wird an vielen Stellen zitiert, kann aber durch die Verwendung von MODTRAN mit jedem seiner atmosphärischen Sommermodelle durch Verdoppelung des CO₂ nachgewiesen werden.
4. Hauptsächlich wegen der nicht isotropen Strahlung. Ein Beispiel: Aus einer Höhe von 16 km über der Erdoberfläche werden bei einem Blick auf die untere Hemisphäre 0,28 Steradiane mit einem Hintergrund aus kaltem Raum gefüllt sein, während die restlichen 6,00 Steradiane von der warmen Erdoberfläche eingenommen werden. Dies ist aus dem Bullauge eines Flugzeugs deutlich sichtbar. Aufgrund dieser Veränderung des Hintergrunds wird der durch die Annahme von G= pI berechnete Flusswert zu stark verzerrt sein.
5. Diese lange Liste enthält hauptsächlich Probleme mit der Isotropieannahme in verschiedenen Zusammenhängen. Interessanterweise verwendet der Wrapper nicht p, sondern die Konstante 3,14. Bei keiner dieser Berechnungen gibt es eine Zeitabhängigkeit. MODTRAN-Berechnungen erfolgen augenblicklich, aber die tatsächlichen Veränderungen sind verzögert und brauchen Zeit.
6. Siehe zum Beispiel: Houghton, J.T., 1986, Physics of Atmospheres, 2nd Ed., Cambridge. P. 13. Oder, M. Necati Ozisik, 1973, Radiative Transfer, Wiley-Interscience. S. 320.
7. Man könnte fast sagen, dass die Oberflächentemperatur der Erde einen Großteil ihres eigenen Treibhauseffekts verursacht.
8. Die Rückkehr zum Gleichgewicht kann lange dauern, da sie Veränderungen an der Erdoberfläche wie das Schmelzen von Eis oder die Veränderung der Vegetation mit sich bringen kann.
9. Zu den weiteren offensichtlichen Ungereimtheiten gehört, dass eine steigende CO₂-Konzentration die Erde anscheinend eher abkühlt als erwärmt, insbesondere wenn die IR-aktiven Gase in der Atmosphäre in einer dünnen Schicht in Bodennähe konzentriert sind und die übrige Atmosphäre darüber besonders transparent ist, wie z. B. in der Antarktis oder der winterlichen Arktis oder an der Bodenoberfläche von Hochregionen.
Link: https://wattsupwiththat.com/2023/03/17/the-lwir-puzzle-experiments-with-modtran/
Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE
Wir freuen uns über Ihren Kommentar, bitten aber folgende Regeln zu beachten:
„Die beiden jüngsten El Ninos und der Pinatubo zum Beispiel zeigen in diesem Diagramm weitaus größere Auswirkungen, als es unser langsamer CO₂-Anstieg jemals könnte. Folglich beweist die Grafik nichts über den gegenwärtigen Einfluss von CO₂.“
Kann man das schlussfolgern? Muss man da nicht zwischen länger dauernden mittleren Anstiegen (CO2?) und deutlich kürzeren (El Ninos, La Ninas, Vulkane) unterscheiden? Die sich in der Temperaturkurve gut voneinander abheben?
Ich werde diese Diskussion vermutlich nie verstehen!
Wen interessiert schon, mit wieviel W/m^2 Kohlendioxid „zurück strahlt“ … ?
Die Wellenlänge, mit der CO2 in Resonanz steht, lautet 15 mikrometer (!) und das bedeutet, dass es ausschließlich (!) diese Wellenlänge auch wieder abgeben kann. Nach dem Planck‘schen Strahlungsgesetz entsprechen 15 mikrometer einer Temperatur von 193 Kelvin – besser bekannt als -80°C … also einer Temperatur, mit der man nicht einmal einen Eiswürfel zum schmelzen bringen kann!
Vielleicht kann mir ja jemand mal schlüssig erklären, wie sich diese physikalischen Eigenschaften mit der „Treibhauseffekt-Theorie“ in Einklang bringen lassen sollen.
Vielen Dank im Voraus!
Sie sehen das schon ganz richtig.
Wenn man dann noch die minimal Temperatur der Oberfläche aufgrund von geometrischen Verhältnissen. Solarkonstante auf Hemisphäre, gleichzeitige Abstrahlung mit -121 Grad C bestimmt, dann wäre der theoretische Effekt von CO2 sagenhafte 41 Kelvin. Aber das taucht nirgends in der Literatur auf. Also kann es nicht stimmen….
Hat denn niemand das Teil in eine neue Hochsprache übersetzt?
Berechnen kann man ja alles – die Mathematik kümmert sich nicht um die Realität, dei Physik schon!
Auch wenn man glaubt, dass das CO2 Gas durch Rückstrhlung, wohlgemerkt nicht durch Spiegelung, die Erde erwämen würde, sollte man zu Kenntnis nehmen, dass die Erde mehr abstahlen muß um diesen Effekt zu bekommen! 1 m² Erdboden strahlt bei 15 Grad C ca 18 W/m² ab, im Absorptionsbereich des CO2 , dabei haben wir noch sehr viele H2O Moleküle, die hier kräftig mitwirken!
Somit kann ein mehr an CO2 nur bedeuten, dass es eine grössere Kühlwirkung im TOA gibt.
Dei Experimente mit Glasscheiben und Wärmebildkameras zeigen eindeutig, diese Strahlung der Erde wird schon im 1. Meter über dem Boden absorbiert und thermalisiert!
Eine These vom THE läßt sich damit nicht begründen!
Mehr CO2 kühlt die Erde – wäre doch eine gute Schlagzeile gegen die hysterische Angsmache der Klimasekte!
D.h. bei Ihnen sind Emissionsrate und Absorptionsrate nicht gleich?
Jep. Daneben nimmt die Ordowski’sche Glasplatte auch noch auf beiden Seiten Energie durch Strahlung auf, strahlt aber nur auf einer Seite ab… Und schwups ist der Beweis geführt, dass es die Gegenstrahlung nicht geben kann.
Ne, die Glassplatte beweist, das die Gegenstrahlung keine extra Erwaermung bewirkt.
Werner Schulz schrieb am 23/03/2023, 21:48:46 in 319172
Da es in der Situation mit der Glasplatte keine Messung mit und ohne „Gegenstrahlung“ (oder allgemein einer Veränderung der „Gegenstrahlung“) gibt, ist das eine Aussage ohne irgend einen Nachweis. Experimente, bei denen sich die „Gegenstrahlung“ verändert, zeigen sehr wohl eine Veränderung der Temperatur, siehe die Experimente von Herrn Schnell, Roy Spencer, …
Danke Herr Mueller,
Herr Spencer ist mittlerweile soweit, das er keine schlimme Klimaerwaermung erkennen kann.
Wo sie logisch falsch liegen ist, das der Versuchsaufbau nicht die Gegebenheiten der Erde darstellt. Er tut es.
Und die Glassplatte wird nicht waermer! Was beweist, das die Gegenstrahlung nichts bewirkt.
Wo sie logisch falsch liegen ist, das man mit einer Atmosphaere vergleiche muss, die nicht strahlt oder Strahlung ueberhaupt betrachten muss.
Es gibt eine einfaches Experiment, an dem man nachweisen kann, das die Erwaermung durch Strahlung deshalb nicht stattfindet, weil Konvektion die Waerme abfuehrt.
Dazu schauen sie sich ein richtiges Treibhaus an. Wenn sie die Fenster offen lassen und trotz Rueckstrahlung der Oberfenster, ist die Erwaermung von der Konvektion, oder von eben NICHT Konvektion abhaenging.
Die Glassplatte luegt nicht!
An Herrn Werner Schulz (24. März 2023 um 17:18)
Wie Herr Müller erläutert hat, fehlt der Vergleich zu einer Situation ohne Gegenstrahlung. Ansonsten kann die Glasplatte auch „beweisen“, dass es ein geschlossenes, isoliertes Gebäude/Hülle in Bezug auf den Wärmefluss „nichts bewirkt“. Auch darin wäre im Gleichgewicht für eine frei hängende Glasplatte der eingehende Wärmefluss gleich dem ausgehenden. Also: weg mit der Isolierung.. Die hilft nix, weder bei der Isokanne, noch beim Hausbau.
PS: Wenn ein Körper in eine Richtung mit 333 W/m2 abstrahlt und in eine andere ebenso mit 333 W/m2 sollten klar sein, dass sich diese Wärmestromdichten nicht addieren lassen.. Die eine Abstrahlung bezieht sich auf die Grenzfläche zur Erdoberfläche und die zweite auf die Grenzfläche zum Weltall. Die Fläche verdoppelt sich also in ersten Näherung. Bei genauerer Betrachtung sind sowohl die Zahlenwerte für die Flächen, als auch die Wärmestromdichten unterschiedlich und führen gerade zum Forcing.
Sie klingen so als koennten sie auch CO2 sehen. Nur durch Betrachtung!
Ihren Satz sollten sie noch mal lesen, das waere die neueste Definition vom Forcing.
Was halten sie von KT, da gehts nach unten mit 333 W/m2 und nach oben mit 169 W/m2.
Das waere ein „Forcing“ von 164 W/m2
Herr Deutering,
weil sie das Wort Isolierung benutzen.
Koennen sie erklaeren, warum eine dicke Wand besser isoliert als eine duenne Wand?
Warum spielt Strahlung bei der Berechungn einer Isolation eine untergeordnete Rolle?
Koennen sie das bitte erklaeren?
Wie wenden sie das Wissen auf die Atmosphaere an?
Werter Herr Schulz, meine Antwort hatte ich leider falsch zugeordnet. Sie ist hier unter diesem Artikel zu finden: Joerg Deutering am 25. März 2023 um 17:22
Dito! Die Atmosphäre strahlt auch in beide Richtungen.
Frage, laut KT Diagram in Richtung Oberfläche mit 333 W/m2. Also in beide Richtungen. Richtig?
Sind das zusammen 666 W/m2? Weil beide Richtungen?
Woher nehmen und nicht stehen?
Werner Schulz am 24. März 2023 um 19:30
Ja. Weil sie zwei Seiten hat, gell?
Ja. Offensichtlich. Just look.
Ne, falsch. Wie jeder Blinde bei ‚Earth’s Global Energy Budget, Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo, and Jeffrey Kiehl, 01 Mar 2009 sehen kann emittiert die Atmosphäre 169 W/m2 nach oben und 333 W/m2 zum Boden, 169+333 ergibt weniger als 666. Sie können nicht rechnen.
Herr Heinemann,
Sie sagen:
Und wo kommen die 499 W/m2 her? Klar ich kann nicht rechnen. Aber wie kommt es, das es nach oben weniger strahlt als nach unten? Sie koennen wohl Modtran nicht richtig bedienen. Vielleicht wissen sie es auch nicht, aber die Strahlung kommt bei KT aus unterschiedlichen Hoehen. Koennen sie eine Angabe machen aus welcher?
Aus Trenberth, Fasullo, Kiehl 2009 kann jeder Blinde ablesen, dass der Atmosphäre pro Quadratmeter 78+17+80+356 W zugeführt wird, reicht das etwa nicht, hm?
Herr Heinemann,
Wie ist ihre Antwort oder die von KT?
Werner Schulz am 24. März 2023 um 23:39
Keine Ahnung? Aus Ihrem Kopf? Wo kommen 728 oder 542790 her?
Werner Schulz am 25. März 2023 um 10:53
KT zeigt nur die Teile des Klimasystems schematisch gezeichnet. Die 169 W/m2 nach oben gehen durch jeder Sphäre, die oberhalb der abstrahlenden Gase liegt, also oberhalb der TOA. Da effektiv oberhalb von höchstens 50 km kaum noch THGs da sind und daher keine Strahlung mehr zuliefern, bleibt die Leistungsdichte mindestens oberhalb dieser Höhe konstant. Anders beim Boden, denn dort ist die Luftdichte und damit die der THGs so hoch, dass auch die bodenanliegende Schicht noch absorbiert und emittiert und damit Strahlungstransport macht. D.h. die 333 W/m2 sind die Leistungsdichte aus der Luft unmittelbar oberhalb des Bodens.
Sie scheinen jedoch diese beiden Leistungsdichten gar nicht verstanden zu haben, wenn Sie nach der Höhe eines Herkunftortes fragen. Wie oben erklärt zeigt KT die Leistungsdichten an zwei Durchflußpunkten der Strahlung (oberhalb der TOA und am Boden), die die atmosphärsche Strahlung nach oben und unten umfassen.
Klar ist ja, dass die Photonen, die die Strahlung zusammensetzen, aus verschiedenen Höhen in der umfassten Luftschichten kommen, je geringer der spektrale Absorptionskoeffizient desto länger die Absorptionslänge und damit der durchschnittliche Abstand des Herkunftsortes des Photons zur TOA bzw. Boden. Die Schwarzschildformel liefert die Details, wie sich spektral und pro Meter durchstrahlter Luftschicht die Leistungsdichte ändert, also wieviele Photonen durch Emission dazukomnen und durch Absorption abnehmen, wieviel damit netto der Strahlungsfluß pro Meter zunimmt. Die Angaben im KT sind wie erklärt nur die an den beiden Endpunkten des Strahlungstransportes resultierenden Leistungsdichten.
a) weil die Wärmeleitung bei dichterer Materie eine größere Rolle bekommt
b) weil die Absorptionslänge in dichterer Materie kürzer ist
CO2 kann doch auch durch Stoßanregung angeregt werden oder nicht? Dann kann es doch aber auch mehr Strahlung emittieren als absorbieren. Wenn Sie nun die mittlere freie Weglänge mit der Zeit für spontane Emission vergleichen, dann ist dieses Szenario doch nicht einmal unwahrscheinlich und würde doch auch die Emissionsspektren in den Polarbereichen erklären.
Sagen Sie das mit der Stoßanregung nicht Herrn Keks, sonst zaubert er wieder (s)eine Mindestanregungsdauer bis zur Photonenemission aus dem Hut, deren Erklärung er leider schuldig bleibt.
Als Ingenieur weiß ich, daß es bestimmte physikalische Effekte gibt und bediene mich ihrer.
Warum diese existieren ist nicht mein Fachgebiet – das überlasse ich den Schwätzern aus der Abteilung Physik und Woodoo
Wenn Sie sich „bestimmter physikalischer Effekte bedienen“, dann können Sie sicherlich eine Quelle dafür angeben, oder?
Oder woher kennen Sie den Effekt?
Zu Werner schulz (am 25. März 2023 um 10:50, 11:02)
Äh..So genau muss es doch gar nicht sein: Es sollte klar sein, dass für eine etwas bessere Näherung bei TOA kälter ist als am Erdboden und, dass eine Kugelfäche, die der Fläche von TOA entspricht größer ist als eine, die dem Erdboden entspricht. Was klingt daran so ungewöhnlich?
Ich kenne die Definition: „Radiative forcing is a measure of the influence a factor has in altering the balance of incoming and outgoing energy.“ Wenn die Photonenemission des CO2 aufgrund einer steigender Konzentration bei höherem TOA (= geringere Temperatur) stattfindet, so reduziert sich die vom System „Erde“ in den CO2 Banden abgegebene Wärme. Um wieder ein Gleichgewicht zu erhalten, muss diese Energie über andere Banden emittiert werden.
Wenn Sie meinen Satz über die Isolierung lesen, werden Sie feststellen, dass ich dort weder Wärmestrahlung, noch Wärmeleitung spreche, sondern über den Wärmefluss. Entsprechend wende ich auch das Konzept der Wärmeisolation auf die Atmosphäre an, da man dazu mindestens eine wellenlängenabhängige Leitfähigkeit einführen müsste, um z.B. die atmosphärischen Fenster zu berücksichtigen. Andererseits ändert sowohl die thermische Isolation von Gebäuden, als auch der THE den Wärmefluss. Beide Male kann man keine Aussage über den Wärmefluss machen, wenn nur die Erwärmung einer Ordowski’schen Glasscheibe betrachtet wird.
Ich glaube nicht, dass ich Ihnen die Wärmeleitung erklären muss, da wir beide in dem Punkt bei der Anwendung an Gebäuden übereinstimmen. Die Unterschiede tauchen erst bei der Anwendung bei der Atmosphäre auf, die eben keine „eine feste Kontaktfläche“ zum Weltall hat, an der sich entsprechend auch keine „eine Außentemperatur (>>0K)“ per Wärmeleitung einstellt.
@Joerg Deutering am 25.März 2023 um 17:22
Zitat: Wenn die Photonenemission des CO2 aufgrund einer steigender Konzentration bei höherem TOA (= geringere Temperatur) stattfindet, so reduziert sich die vom System „Erde“ in den CO2 Banden abgegebene Wärme.
Das ist so nicht korrekt.
Wenn die CO2 Konzentration in der Erdatmosphäre steigt, dann erhöht sich deren optische Tiefe/Dicke. Nach der Strahlungstransfer-Gleichung (Schwarzschild) erhöht sich damit der strahlungs-bedingte Temperaturgradient der Erdatmosphäre, welches implizit bedeutet, dass die TOA-Höhe zu einer höheren Temperatur sinkt, welches eine höhere Energieabgabe darstellt.
Aktuell liegt die optische Tiefe/Dicke der Erdatmosphäre bei τ = 2. Bei Verdoppelung der CO2 Konzentration in der Erdatmosphäre erhöht sich die optische Tiefe/Dicke um 0,0241 Einheiten.
Mfg
Werner Holtz
Beim den KlimaUnWissenschaften sind nicht mal die Emissionsraten gleich.
So führt es Herr Heinemann aus.
Wie jeder Blinde bei ‚Earth’s Global Energy Budget, Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo, and Jeffrey Kiehl, 01 Mar 2009 sehen kann emittiert die Atmosphäre 169 W/m2 nach oben und 333 W/m2 zum Boden,
Diese Angaben sind offensichtlich Leistungsdichten bzw. Energieflüsse und keine Emissionsraten.
Die Absorptions- bzw. Emissionsraten von elektromagnetischer Strahlung sind Eigenschaften des Moleküls, nicht der Atmosphäre. Sie ergeben sich aus dem Übergangsmatrixelement der beiden Molekülzustände, die elektromagnetisch wechselwirken und deren Energiedifferenz der Photonenenergie des Austauschphotons entspricht.
Eugen Ordowski am 22. März 2023 um 12:52
Ihr Wirklichkeitsproblem beruht ja nicht auf der Mathematik, sondern der Physik: Ihr erwarteter aber ausbleibender Effekt hat mit dem Treibhauseffekt nichts zu tun. Merken Sie sich einfach: der THE ist die Erklärung für die real bestehenden bodennahen Temperaturverhältnissen im Vergleich zu einer fiktiven treibhausgaslosen Erde, die physikalisch deduktiv dann kälter wäre. Sie hingegen behaupten, der THE/Ihre Glasplatte solle die Erde über die real bestehenden Temperaturen erwärmen. Diese Annahme ist falsch.
EIne THE bedingte Erwärmung findet deswegen statt, weil der THE verstärkt wird, nicht weil er da ist. Sie (und andere) verwechseln den Zustand mit der Änderung des Zustands. Die Angst vor Veränderungen projiziert sich hier also auf die Negierung des Seins.
Koennen sie das neu formulieren bitte, es tut in den Augen weh! Wenn der THE (was genau ist damit von ihnen gemeint) nicht da waere, koennte man ihn dann ‚verstaerken“?
Physik ergibt:
Kein THE = kältere Erde als sie ist
THE wie er ist = Temperatur der Erde so wie sie ist
stärkerer THE = wärmere Erde als sie ist