Roy W. Spencer, Ph. D. von seinem Global Warming Blog
Wir stehen kurz vor der Fertigstellung unserer Berechnung des Effekts der städtischen Wärmeinsel (UHI) in Abhängigkeit von der Bevölkerungsdichte und werden in den nächsten Wochen unsere erste Studie zur Veröffentlichung einreichen. Ich habe mich für die CONUS-Region (Lower 48) der USA als Beispiel entschieden, da dort das dichteste Netz von Wetterstationen besteht. Wir verwenden die V4 des monatlichen GHCN-Datensatzes der NOAA.
Ich habe das Verfahren bereits beschrieben, bei dem ich viele Tausende von eng beieinander liegenden Stationspaaren verwende, um zu berechnen, wie sich die Temperatur zwischen den Stationen mit der Bevölkerungsdichte bei einer Auflösung von 10×10 km verändert. Dies geschieht für 22 Klassen der durchschnittlichen Bevölkerungsdichte von 2 Stationen, und die daraus resultierenden kumulativen UHI-Kurven sind in Abb. 1 dargestellt:
Abb. 1. Kumulativer städtischer Wärmeinseleffekt in verschiedenen multidekadischen Zeiträumen für die zusammenhängenden USA (CONUS), Juni/Juli/August, für monatliche GHCN-Durchschnittstemperaturen ([Tmax+Tmin/2]), berechnet aus der Regression der Temperaturunterschiede zwischen den Stationspaaren und der Bevölkerungsdichte in 22 Klassen der durchschnittlichen Bevölkerungsdichte von 2 Stationen. Die Anzahl der Stationspaare, die zur Berechnung dieser Beziehungen herangezogen wurden, reicht von 210.000 im Zeitraum 1880-1920 bis 480.000 im Zeitraum 2000-2010.
Interessant ist, dass der räumliche UHI-Effekt (Temperaturunterschied zwischen den Stationen) in den homogenisierten GHCN-Daten immer stärker ist als in der Rohfassung dieser Daten in Abb. 1. Allein die Tatsache, dass es in den homogenisierten Daten ein starkes städtisches Erwärmungssignal gibt bedeutet, dass es einen UHI-Effekt auf die Trends in diesen Daten geben muss. Der Grund dafür ist, dass die städtischen Stationen in den letzten 130 Jahren erheblich zugenommen haben. Eine aktuelle Studie von Katata et al. zeigt, dass die von der NOAA verwendete Homogenisierungstechnik die Trends der städtischen Stationen nicht so korrigiert, dass sie wie die Trends der ländlichen Stationen aussehen. Sie führt eine Bruchpunktanalyse durch, die dazu führt, dass einige Stationen so angepasst werden, dass sie wie ihre Nachbarn aussehen, egal ob in der Stadt oder auf dem Land. In dem Maße, in dem die falsche Erwärmung durch UHI im Laufe der Zeit allmählich erfolgt, „sieht“ sie wie eine globale Erwärmung aus und wird durch das Homogenisierungsverfahren der NOAA nicht beseitigt. Und da alle Klassen von Stationen (ländlich bis städtisch) in den letzten 130 Jahren ein durchschnittliches Bevölkerungswachstum erfahren haben, kann man nicht einmal davon ausgehen, dass die Temperaturtrends in ländlichen Gebieten von UHI unbeeinflusst sind (siehe Abb. 2):
Abb. 2. Kumulatives Wachstum der Bevölkerungsdichte (PD) 1880-2015 an Temperatur-Überwachungsstationen in vier Klassen der anfänglichen Stationsurbanisierung, berechnet durch Aufsummierung der durchschnittlichen jährlichen Zuwächse in der Bevölkerungsdichte des HYDE3.2-Datensatzes an einzelnen GHCN-Stationen mit mindestens zwei Aufzeichnungsjahren im Breitenband von 20°N bis 80°N, für eine anfängliche Stations-PD von a 0 bis 10, b 10 bis 100, c 100 bis 1.000 und d größer als 1.000 Personen pro km² anfänglicher Stationsbevölkerungsdichte.
Die Regressionsschätzungen der Temperaturänderung mit der Bevölkerungsdichte (dT/dPD), die zur Erstellung der Kurven in Abb. 1 verwendet wurden, wurden für jede einzelne Station in den USA verwendet und auf die Entwicklung der Bevölkerungsdichte zwischen 1895 und 2023 angewandt. Daraus ergibt sich eine UHI-Schätzung für jede Station im Zeitverlauf. Berechne ich den Gebietsdurchschnitt der jährlichen GHCN-Sommertemperatur-Anomalien und ziehe den UHI-Effekt ab, erhalte ich eine UHI-korrigierte Schätzung der Temperaturentwicklung ohne den UHI-Effekt (Abb. 3):
Abb. 3. Die sommerlichen Temperaturschwankungen in den Lower-48 (CONUS) der USA, 1895-2023, berechnet aus den „adj“ (homogenisierten) Daten des GHCN, im Vergleich zu den Daten, die um die Erwärmung durch die städtische Wärmeinsel bereinigt wurden, die aus den Daten zur Bevölkerungsdichte geschätzt wurde.
Die Daten in Abb. 3 stammen aus der von mir vorgenommenen Einteilung der Stationsdaten in Breiten- und Längengrade von 1 Grad, die dann zu einem Flächenmittelwert zusammengefasst wurden. Dieses Verfahren der Flächenmittelung für die CONUS führt zu Ergebnissen, die denen der NCDC-Website „Climate at a Glance“ sehr nahe kommen (Korrelation = 0,996), bei der ein hochauflösendes (5 km) Gitter verwendet wird, das auf die 344 US-Klimadivisionen gemittelt und dann auf die 48 Bundesstaaten gemittelt wird, um eine CONUS-Schätzung zu erhalten.
UHI-Erwärmung an vorstädtischen/städtischen Stationen ist groß
Der über alle Stationen gemittelte UHI-Einfluss ist bescheiden: 24 % des Trends, 1895-2023. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das in Version 4 des GHCN verwendete US-Thermometernetz von ländlichen Stationen dominiert wird.
Aber für die durchschnittliche „Vorort“-Station (100-1000 Personen pro km²) macht UHI 52 % des berechneten Temperaturtrends aus und 67 % des Trends der städtischen Station (>1.000 Personen pro km²). Das bedeutet, dass die Erwärmung um mindestens den Faktor 2 (100 %) übertrieben wurde.
Dies bedeutet auch, dass Medienberichte über Rekordtemperaturen in Städten als fragwürdig angesehen werden müssen, da im Wesentlichen alle diese Städte in den letzten 100+ Jahren erheblich gewachsen sind und damit auch ihre städtische Wärmeinsel.
Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE
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Bei der Kritik an der Theorie vom menschenverursachten Klimawandel geht es ja im Kern um die vom Mainstream vertretene Ansicht, dass durch menschliche Aktivitäten freigesetztes CO2 der Alleinverursacher der Erderwärmung sei und eine umfassende Dekarbonisierung die Erderwärmung aufhalten könne.
Die Ansicht des Mainstreams lässt offenkundige Umstände komplett außer Betracht:
1. Mit dem Beginn der anthropogenen Freisetzung von IR-aktiven Gasen haben die seit Beginn der Erdgeschichte wirkenden natürlichen Faktoren nicht aufgehört zu wirken. Es ist vollkommen unrealistisch zu behaupten, dass nach dem Ende der sog. Kleinen Eiszeit die natürlichen Faktoren keinen Anteil an der beobachteten Erwärmung hatten.
2. IR-aktive Gase in der Atmosphäre absorbieren die IR- Abstrahlung der Erdoberfläche (soweit diese nicht durch das Atmosphärische Fenster direkt ins All gelangt) und leiten die so erhaltenen Energie idR per Stossübertragung an die sie umgebenden Luftmoleküle weiter. Da sich diese dadurch erwärmen, tragen IR-aktive Gase zur Erwärmung der Atmosphäre bei. Wie gross die Erwärmungswirkung von anthropogen freigesetzten IR-aktiven Gasen ist sehr streitig. Ihr Erwärmungseffekt dürfte aber verglichen mit der Wirkung des in der Atmosphäre befindlichen Wassers in gasförmiger, flüssiger und fester Form nicht von entscheidender Bedeutung sein. Erst in einer Höhe, in der aufgrund niedrigen Luftdrucks die Übertragung der Energie durch Stoß zurücktritt gegenüber der Re- Immission durch Abstrahlung strahlen die IR-aktiven Gase Infrarotstrahlen ins All. Damit tragen sie bei zur Abkühlung der von der Sonne erwärmten Erde.
3. Die anthropogene Freisetzung von IR-aktiven Gasen ist nicht der einzige denkbare menschliche Einfluss auf die Temperatur der Atmosphäre. Zweifelsohne existieren Erwärmungseffekte durch Urbanisierung, aber auch durch geänderte Landnutzung, Trockenlegung von Flächen, Bau von Verkehrsinfrastruktur, Wachstum der Weltbevölkerung etc. Großflächige Photovoltaikanlagen haben übrigens ein sehr großes Erwärmungspotential für die Umgebungsluft!
Was bleibt über von der potentiellen Erwärmungswirkung IR-aktiver Gase, wenn allein der isolierte UHI- Effekt (faktisch ein Meß- bzw. Attributionsfehler) am Gesamttrend 1895- 2023 einen Anteil von 24% hat?
Der Anteil der sonstigen anthropogenen Faktoren (andere als Freisetzung von IR-aktiven Gasen) ist nach meiner Kenntnis noch nirgendwo ermittelt worden, dürfte aber angesichts der massiven Eingriffe in die Landschaften der Erde auch hoch sein.
IPCC hat noch in einem seiner früheren Berichte den menschlichen Anteil „als mehr als 50%“ bezeichnet. Im Umkehrschluss dieser Formulierung kann man daraus schließen, dass das IPCC einen hohen natürlicher Faktoren von bis 49% anerkannt hat.
Das sieht im Übrigen auch eine Gallionsfigur der Klimaaktivisten mindestens ähnlich. Der Nobelpreisträger Prof. Hasselmann hat zusammen mit anderen Wissenschaftlern im Bulletin of the American Meteorological Society im Dezember 1999 die Arbeit „Detection and Attribution of Recent Climate Change: A Status Report“ veröffentlicht. In den Ergebnissen der Arbeit finden sich folgende Aussagen (Seite 2651):
“The recent changes in global climate inferred from near-surface atmospheric temperatures cannot be readily explained by natural climate variability.”
“Greenhouse warming alone is insufficient to explain the observed pattern of climate change.”
“The most probable cause of the observed warming is a combination of internally and externally forced natural variability and anthropogenic sources. But given the large model uncertainties and limited data, a reliable weighing of the different factors contributing to the observed climate change cannot currently be given.”
“In short, we cannot attribute, at this time, with a high level of statistical significance, the observed changes in global and large-scale regional climate to anthropogenic forcing alone. This result should not come as a great surprise.”
Im Ergebnis bedeutet das, dass auf der Grundlage unsicherer Klimamodelle keine singuläre Verursachung der Erderwärmung durch die anthropogene Freisetzung von IR-aktiven Gasen nachweisbar ist.
Vielmehr dürfte feststehen, dass natürliche, andere anthropogene Ursachen als die Freisetzung von IR-aktiven Gasen und Fehler bei der Bewertung von Ursachen (wie der UHI- Effekt) für die Erklärung der gemessenen Erwärmung relevant sind. Die jeweiligen Anteile sind nicht exakt feststellbar, aber der reale Anteil von CO2 dürfte angesichts der massiven Wirkung der sonstigen Faktoren (insbesondere Wasser in der Atmosphäre und auf der Oberfläche) nicht die entscheidende Rolle spielen!
…Die jeweiligen Anteile sind nicht exakt feststellbar, aber der reale Anteil von CO2 dürfte angesichts der massiven Wirkung der sonstigen Faktoren (insbesondere Wasser in der Atmosphäre und auf der Oberfläche) nicht die entscheidende Rolle spielen!..
So ist es, Herr Ölschläger, aber warum drücken Sie es so vorsichtig aus? Der Temperatursprung im Jahre 1988 in den deutschen Temperaturreihen und die vollkommen unterschiedlichen Tag/Nacht-Steigungsverläufe der Einzelstationen beweisen die Richtigkeit ihrer Aussage.
Uns ist deshalb der weitere Schluss wichtig mit diesen 3 Punkten, 1) die angeblichen und teuren Klimaschutzmaßnahmen der Regierung sind absolut für die Katz. Es ist ein Geschäftsmodell, das unser Geld will und dagegen müssen wir uns wehren, und 2) Die Atmosphäre hat derzeit immer noch zu wenig CO2, wir brauchen mehr. 3) Maßnahmen gegen die Sommerhitze am Tage, sind notwendig. Wir müssen die Austrocknung unserer Landschaft verhindern. Wir brauchen Naturschutz.
@ Ketterer: „…in dem er Temperaturwerte [in Grad Celsius] durch Temperaturwerte [in Grad Celsius] dividiert hatte.“
Na und? Was hindert Sie daran, eine relative Temperatur-Abweichung/Änderung mit Celsius-Graden auszurechnen? Wenn das Thermometer um 10 Grad auf die Hälfte sinkt, wechseln Sie dann zur Kelvin-Skala – um 3% kälter? Nur bei physikalischen Gesetzmäßigkeiten, z.B. SB, ist die absolute Kelvin-Skala zwingend. Man muss Physik auch verstehen – ein weithin bekanntes grünes Defizit.
Im Artikel steht vollkommen richtig: „…Und da alle Klassen von Stationen (ländlich bis städtisch) in den letzten 130 Jahren ein durchschnittliches Bevölkerungswachstum erfahren haben, kann man nicht einmal davon ausgehen, dass die Temperaturtrends in ländlichen Gebieten von UHI unbeeinflusst sind…“
Das sind sie auch nicht, die einst ländlichen Wetterstationen in Deutschland bei Forsthäusern am Waldrand, bei einsamen unbeheizten Klöstern, bei Gutshöfen in der freien Landschaft, bei Bahnwärterhäuschen auf freier Strecke stehen längst nicht mehr dort. Sie wurden entweder an wärmere Plätze versetzt, oft an Flughäfen oder sie wurden ganz in Wohngebiete eingemauert, weil die benachbarten Städte sich ausgedehnt haben.
Das nennt man die Zunahme der Wärmeinseleffekte, eigentlich Wärmeinselflächen. Es ist aber eine reale Erwärmung und keine Temperaturtrickserei, die Menschen wohnen in diesen Wärmeinseln – bei uns 15% der Deutschlandfläche- und da wurde es tatsächlich wärmer. Aber es ist keine CO2-Treibhauserwärmung.
Bin gespannt wie hoch dieser allgemeine WI-effekt, nicht UHI-effekt, für die USA festgelegt wird. R.Leistenschneider hat ihn bei uns im Jahre 2010 auf 1,2 Grad+/-10% taxiert. Inzwischen ist er im Schnitt aller DWD-Stationen um weitere 0,2°C auf angewachsen im Vergleich zu 2010.
Herr Kowatsch sie screiben:
Unter anderem in dem er Temperaturwerte [in Grad Celsius] durch Temperaturwerte [in Grad Celsius] dividiert hatte. Was sagen Sie als Naturwissenschaftslehrer dazu?
Haben Sie bei Ihrer Abschätzung auch die Verlegung en der DWD-Wetterstationen während der 2000er Jahre berücksichtigt?
Mfg
Ketterer
Antwort: Ja, die stecken auch in den +/-10% drin.
Herr Ketterer, Sie kritisieren immer nur, deshöfteren hab ich Sie schon aufgefordert, eine bessere WI-Berechnung als Herr Leistenschneider zu bringen. Solange Sie keine erarbeiten, gilt für mich die von Herrn Leistenschneider. Auch wundert es mich, dass Sie im Artikel bei Herrn Vahrenholt, der den WI-effekt seit 1881 auf lächerliche 0,34 C festgelegt hat, überhaupt nichts gesagt haben. Merken Sie was, 0,34 C, auf Hundestel!!, ohne irgendeine Erklärung wie man dazu gekommen ist. Hat man 2mal gewürfelt, einmal die 3, dann die 4.? Ich habe den viel zu niedrigen Wert einige Male kritisiert. Allein ein Ketterer hat gefehlt.
Es wird Zeit, dass Sie einmal Ihre Einstellung gründlich überprüfen und zusammen mit uns diese geplante Klimapanik angehen, es kann doch nicht ihr Wille sein, dass hier ein neues Ablaßhandelsmodell, diesmal auf Basis des Kohlendioxids, eines lebensnotwendigen Gases, durchgezogen wird.