TL;DR: Ramanathan schlug vor, dass der „Treibhauseffekt“ als aufsteigende Langwelle an der Erdoberfläche abzüglich der aufsteigenden Langwelle an der Obergrenze der Atmosphäre (TOA) gemessen werden könnte. Dies ignoriert jedoch die Beiträge zur aufsteigenden Langwelle an der TOA, die sich aus 1) der Absorption von Sonnenenergie durch die Atmosphäre und 2) dem Netto-Energietransfer von latenter Verdunstungs-/Kondensationswärme und fühlbarer Wärme von der Oberfläche zur Atmosphäre ergeben. Darüber hinaus werden auch Schwankungen im Anteil der auf- und absteigenden Energieverluste aus der Atmosphäre ignoriert.
In der bahnbrechenden Studie „Thermodynamic regulation of ocean warming by cirrus clouds deduced from observations of the 1987 El Nino“ von V. Ramanathan & W. Collins [etwa: Thermodynamische Regulierung der Ozeanerwärmung durch Zirruswolken, abgeleitet aus Beobachtungen des El Nino 1987] schlugen die Autoren vor, dass wir die Amplitude des schlecht benannten „Treibhauseffektes“ direkt messen könnten. Sie sagten, es handele sich um die aufsteigende langwellige Energie, die von der Oberfläche abgestrahlt wird, abzüglich der Menge, die den oberen Teil der Atmosphäre verlässt. Die Differenz, so argumentierten sie, sei die Menge an langwelliger Strahlung, die von den so genannten „Treibhausgasen“ in der Atmosphäre, hauptsächlich Wasserdampf und Kohlendioxid, absorbiert wird. Dieses Verfahren zur Messung des „Treibhauseffektes“ hat sich in der Praxis durchgesetzt.
Klingt gut, und ich habe diese Definition verwendet, ohne wirklich darüber nachzudenken … aber bei näherer Betrachtung zeigt sich, dass es zwei Probleme mit Ramanathans Verfahren gibt.
Erstens ist die aufsteigende langwellige Strahlung nicht die einzige Energiequelle, die durch die Atmosphäre fließt. Energie gelangt aus drei verschiedenen Quellen in die Atmosphäre:
● Aufsteigende langwellige Energie von der Oberfläche, die von den „Treibhausgasen“ in der Atmosphäre absorbiert wird.
● Sonnenenergie, die von der Atmosphäre absorbiert wird.
● Der Saldo der latenten (Verdunstung/Kondensation) und sensiblen Wärmeübertragung aus der Atmosphäre.
Ich beginne mit der Sonnenenergie, die von der Atmosphäre absorbiert wird. Hier ist eine Karte mit der globalen Verteilung dieses Energieflusses:
Abbildung 1. Durchschnittliche Absorption der Sonnenenergie durch die Atmosphäre.
Dabei gibt es einige interessante Aspekte. Erstens sind die wichtigsten Absorber der Sonnenstrahlung Wolken und Aerosole. Die bewölkten Gebiete in den inneren Tropen sind ein offensichtlicher Fall. Weniger offensichtlich sind Indien, Ostchina und der Osten der USA, wo Aerosole die Sonnenabsorption erhöhen.
Sie können auch sehen, wie die klare, trockene Luft über den Eiskappen der Antarktis und Grönlands dazu führt, dass in diesen Gebieten nur wenig Sonnenenergie von der Atmosphäre absorbiert wird.
Die zweite Energiequelle, die durch die Atmosphäre fließt, ist der sensible und latente Wärmeverlust von der Oberfläche in die Atmosphäre. Hier ist eine Karte, die zeigt, wo dies geschieht:
Abbildung 2. Latenter und sensibler Energieverlust von der Oberfläche in die Atmosphäre. Durchschnitt der CERES-Daten, März 2000 – Februar 2022.
Die großen roten Gebiete in den Ozeanen südlich des Äquators sind wolkenarm und weisen Passatwinde auf, so dass der Verdunstungs- und fühlbare Energieverlust von der Oberfläche in die Atmosphäre hoch ist.
Schließlich kommen wir zur dritten Quelle des Energieflusses in die Atmosphäre. Dies ist die Absorption der aufsteigenden Strahlung durch „Treibhausgase“. Aber wie viel wird absorbiert und wie viel geht durch?
Leider sagt uns das Verfahren von Ramanathan das nicht wirklich. Zu beachten ist, dass es drei Energiequellen gibt, die in die Atmosphäre fließen, nicht nur eine. Der aufsteigende langwellige TOA-Fluss ist also nicht einfach eine Funktion des aufsteigenden langwelligen Oberflächenflusses. Hier ist ein Diagramm der aufsteigenden Langwelle an der Oberfläche und an der TOA, welches die Unterschiede verdeutlicht:
Abbildung 3. Anomalie der aufsteigenden langwelligen Strahlung, Erdoberfläche und Obergrenze der Atmosphäre (TOA).
Es gibt zwar einige Ähnlichkeiten, aber offensichtlich geht es um mehr als nur um die Absorption der aufsteigenden Langwelle von der Oberfläche.
Als Nächstes folgt ein Vergleich der Veränderungen bei den drei Quellen des Energieflusses in die Atmosphäre:
Abbildung 4. Veränderung der Quellen des Energieflusses in die Atmosphäre
Nun, das ist merkwürdig. Die aufsteigende langwellige Strahlung von der Oberfläche hat zugenommen. Der absorbierte Sonnenfluss hat zugenommen, wenn auch nur geringfügig. Aber die latente/sensible Wärmeübertragung von der Oberfläche in die Atmosphäre ist gesunken.
Dieses Verfahren zeigt das erste Problem mit Ramanathans Verfahren – die Menge der langwelligen TOA-Strahlung ist eine komplexe Funktion, nicht nur der Temperatur und des CO₂, sondern auch der latenten/sensiblen Wärmeübertragung von der Oberfläche in die Atmosphäre und der atmosphärischen Absorption der Sonnenenergie.
Aber das ist nicht das einzige Problem. Das zweite: Die Atmosphäre verliert Energie sowohl an die Oberfläche als auch in den Weltraum. Aber die Anteile der nach oben und unten gehenden Energie können sich im Laufe der Zeit ändern. Das folgende Diagramm zeigt die Veränderungen der atmosphärischen Strahlungsverluste an die Oberfläche und in den Weltraum:
Abbildung 5. Energieverluste nach oben und nach unten aus der Atmosphäre
Wiederum ein höchst merkwürdiges Ergebnis. Es gibt große Schwankungen beim Energieverlust an die Oberfläche und kleinere Schwankungen beim Energieverlust in den Weltraum. Um das Jahr 2015 gab es jedoch eine große Verschiebung, bei der viel mehr Energie nach unten an die Oberfläche ging. Warum das so ist? Ich habe keine Ahnung. Ich kann nicht einmal raten, was steuert, wie viel atmosphärische Energie in den Weltraum und wie viel nach unten zur Oberfläche fließt. Wodurch wird das bestimmt?
Was ist das Ergebnis von all dem?
Nun, ich fürchte, Ramanathans Verfahren ist einfach nicht gültig. Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass Veränderungen in der aufsteigenden langwelligen Strahlung an der TOA das Ergebnis von Veränderungen in der Absorption der Oberflächenstrahlung durch Treibhausgase sind. Sie sind auch eine Funktion der atmosphärischen Sonnenabsorption und der latenten/sensiblen Wärmeübertragung von der Oberfläche zur Atmosphäre.
Abschließend möchte ich sagen, dass ich keine einfache Lösung für dieses Problem sehe. Um sie direkt zu messen, bräuchten wir eine lange Aufzeichnung von spektral aufgelösten, gerasterten, satellitengestützten Strahlungsdaten, damit wir anhand der Frequenz erkennen können, welche aufsteigende Strahlung direkt von der Oberfläche und welche von der Atmosphäre stammt… und das haben wir leider nicht.
Settled science.
Link: https://wattsupwiththat.com/2023/11/29/energy-in-the-air/
Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE
Mit dieser Argumentation hätte ich Probleme: Gäbe es diese Differenz, würde sie fortlaufend die Atmosphäre erwärmen, eine Art run-away-Effekt. Also müsste im Gleichgewicht diese Differenz gleich Null sein. Die Lage ändert sich mit den zusätzlichen Energiebeiträgen, wie sie der Autor nennt, die eine solche (stationäre) Differenz zulassen.
Auch jede diffuse Strahlung hat einen parallelen Anteil. Siehe sichtbares Licht. Gäbe es keinen parallelen Anteil, würden optische Sammellinsen nicht funktionieren, die paralleles Licht in einem Brennpunkt fokussieren. Daher müßte auch die diffuse „Gegenstrahlung“ einen parallelen Anteil haben. Und diesen müßte man mit einer Infrarotlinse fokussieren und damit besser meßbar machen können. Wenn man also die Leistung der angeblichen Gegenstrahlung, die gem. KT97 ja nach unten gerichtet um die 333 W/m² ausmachen soll, z. B. auf einen Quadratzentimeter fokussiert, müßte es dort zu einer 10.000fachen Leistung kommen gegenüber der normalen Gegenstrahlung. Also etwa 333 W/cm², wenn die Linse 1 m² groß wäre. Bei kleinerer Linse, also geringerer Lichtstärke, proportional weniger. Wieso habe ich von so einer Meßmethode noch nie etwas gehört?
Wärmebildkameras arbeiten übrigens genau so, sie fokussieren parallele Infrarotstrahlung auf einen Sensor, der für infrarote Wellenlängen empfindlich ist. Eine Gegenstrahlung hat offenbar aber noch nie wer mit einer Infrarotkamera gemessen. Und es hat auch noch nie wer angegeben, wie genau das Spektrum dieser Gegenstrahlung konkret aussehen soll.
stefan strasser schrieb am 04/12/2023, 14:30:15 in 349517
Wie kriegen Sie nur diesen Spagat hin. An einem Tag verlinken Sie spektral aufgelöste AERI-Messungen und am „nächsten Tag“ sagen Sie, noch nie hätte jemand so ein Spektrum ermittelt. Einige Messstandorte stellen diese Daten sogar live ins Netz:
Leider ist es beim Klima so wie mit Krieg, 99,9% aller Daten, die man liest, sind Propaganda, die ein Narrativ befördern sollen. Und weil man über Propaganda schwer diskutieren kann, lehnen alle Klimatologen Diskussionen mit Skeptikern prinzipiell ab. Nur bei Propaganda ist es möglich, daß 97% eine einheitliche Meinung haben, wie es von den Propagandisten behauptet wird.
Ich bin sofort bereit, meine Skepsis aufzugeben, wenn jemand eine in allen Details physikalisch stimmige und durchgängige Argumentation für einen CO2-THE vorlegt. Darauf warte ich bisher seit mehreren Jahrzehnten allerdings vergeblich.
ich hatte die gleiche Beobachtung gemacht.
Die Messung stimmt nicht mit der Angabe bei KT ueberein.
stefan strasser schrieb am 04/12/2023, 17:49:54 in 349554
Die Plank-Kurve für 276K ist im Graphen eingezeichnet. Können Sie Ihre Quelle für die 6,5W/(m² sr cm^-1) nochmal prüfen oder zeigen?
Wenn ich mir auf spectralcalc die Kurve für 275K zeichnen lasse, sieht die aus wie in dem Graphen hier, das Maximum liegt knapp unter 0,12W/(m² sr) = 129mW/(m² sr) und es werden folgende Werte ausgewiesen:
Das passt also durchaus zu dem hier dargestellten. Um auf 6W/(m² sr cm^-1) zu kommen, müßte man auf über 400°C hochgehen.
Peak spectral radiance:
6.44174 W/m2/sr/µm
Wenn Sie sich für 275 K das gesamte Spektrum von 2 bis 100 µm anzeigen lassen, sehen Sie den Graph inkl. Dimension. Bei 10,53 µm liegt das Maximum von 6,44174 W/m2/sr/µm
Was haben Sie eingestellt?
auf der Y-Achse aber die Wavenumber waere dann 700 auf der X-Achse.
Wenn man die Wavelength angibt, bekommt man auf der Y-Achse W/m2/sr/µm (das ist wo der Unterschied in der Dimension herkommt) aber auf der X-Achse steht dann die Wavelength in µm.
Es handelt sich also um eine Mischgrafik von den Einheiten.
Darueber hinaus ist die Bandradiance fuer 12-17.5 µm bei 275 K 27.7822 W/m2/sr. Das sind immer noch nur 100 W/m2. Und CO2 fuellt nicht das ganze Band. Da fehlt also immer noch ueber 60% an eigentlicher Strahlleistung aus der Atmosphaere.
Wenn es vom Wasserdampf kommen soll, dann ueberdeckt das die CO2 Bande teilweise.
Was strahlt also in der Atmosphaere so, wenn selbst unter Wolken scheinbar die Strahlleistung nicht hoeher als die von CO2 ist?
stefan strasser schrieb am 05/12/2023, 19:36:02 in 349701
Einheiten sind wichtig. Im Graphen, den Sie in Frage gestellt haben, sind W/m²/sr/cm^-1 in Abhängigkeit von cm^-1 dargestellt. Spectral radiance kann in Abhängigkeit von Wellenzahl oder Wellenlänge dargestellt werden. Sie haben auf die falsche Darstellung geschaut. Kann passieren. schade nur, dass Sie dann aus Ihrem Irrtum so etwas machen : „Leider ist es beim Klima so wie mit Krieg, 99,9% aller Daten, die man liest, sind Propaganda, die ein Narrativ befördern sollen. Und weil man über Propaganda schwer diskutieren kann, lehnen alle Klimatologen Diskussionen mit Skeptikern prinzipiell.“ ab.
Daß es AERI-Messungen gibt, habe ich nie bestritten, im Gegenteil, ich habe auf sie immer wieder selbst referenziert. Für mich sind es die einzigen Messungen, denen man vertrauen kann. Pyrgeometern traue ich nicht, weil man mit zwei Pt100 Widerständen keine spektral korrekte Messung machen kann, noch dazu, wenn man einen der beiden Werte erst noch auf eine Korrekturfunktion umrechnen muß und das Ergebnis dann linearmathematisch ermittelt.
Was ich meine, wenn ich schreibe: „Und es hat auch noch nie wer angegeben, wie genau das Spektrum dieser Gegenstrahlung konkret aussehen soll.“ meine ich nicht, daß es keine AERI-Messungen gibt, sondern daß ich bemängle, daß z. B. die Erfinder des TK97 zwar behaupten, es gäbe eine 333 W/qm Gegenstrahlung, aber keine Spur von einem zugehörigen Spektrum inkludieren, welches integriert annähernd 333 W/qm ergibt. Daher ist für mich TK97 reine Propaganda. Auch die angeblichen +33°C natürlicher THE sind für mich Propaganda. Selbst IPCC kennt in AR6 diese +33°C nicht (zumindest ergab meine Volltextsuche keine Treffer).
Ich wünsche Ihnen und allen Mitlesern eine erholsame Vorweihnachtszeit!
stefan strasser schrieb am 07/12/2023, 08:14:35 in 349926
Ich werfe Ihnen das nicht vor, ich bedaure es nur.
Die 333W/m² sind ein Mittelwert, dafür kann man kein Spektrum angeben. Sie müßten sich also Spektren für verschiedene Orte ansehen und pi mal Daumen schätzen, ob da im Mittel 333W/m² rauskommen könnten. Oder sie lesen einfach nach, woher die 333W/m² in K&T kommen und prpfen die Plausibilität dessen. Aber wenn Sie sich die von Ihnen referenzierten Werte für den 3. 12 ansehen und wir da hier im Winter 283W/m² haben …
Sie sagten:
KT hat das angeblich aus Messungen ermittelt.
Demnach fehlt eine unabhängige Ausarbeitung der Strahlenanteile von zum Beispiel CO2 an den 333W/m2.
Mit Spektralcalc bekomme ich wie oben angegeben nur 100 W/m2 aus der weiteren Bandbreite vom CO2. Es fehlt also eine Angabe was eigentlich in der Atmosphäre fast mit einer grauen Strahlungsdichte ständig abstrahlt.
Kennen sie da Arbeiten, die diese Strahlungsanteile genau auflösen?
Sorry, Sie haben recht ;-))
In der Wavenumber-Darstellung wird per 1/cm dargestellt, was ich übersah. Aber trotzdem, die Band-Radiance für CO2 zwischen ca. 600 und 750/cm ergibt bei 250 K einen Wert von 11,49 W/qm sr. 250 K deswegen, weil das Maximum bei ca. 550/cm entsprechend dieser Temperatur liegt. Die voll ausgefüllte Kurve hätte also eine Leistung von 221,5 W/qm.
Man sieht deutlich, trockene Kurven sind alles andere als ausgefüllt. Daher ist auch das Integral der gesamten gemessenen Kurve weit weg von angeblichen 333 W/qm.
Interessant ist allerdings, daß es Stunden gibt, bei denen die Kurve voll ausgefüllt ist, also auch das gesamte atmosphärische Fenster zwischen ca. 750/cm und 1250/cm. z. B. Jülich 0 Uhr UTC am 2. Dez. 23. Sowas kann eigentlich nur der Fall sein, wenn es regnet und die Strahlung der Wassertropfen gemeinsam mit jener der Wolken gemessen wird. Dann wäre es z. B. eine Gegenstrahlung von ca. 220 W/qm, was bei einer Abstrahlung von z. B. 400 W/qm (ca. 20°C) eine deutliche Reduktion der Abkühlgeschwindigkeit ergibt, also genau das, was beobachtet wird.
stefan strasser schrieb am 6.12.2023, 13:05:32 in 349806
Sie dürfen aber nicht vergessen, dass das lokale Messungen bei uns sind. Und bei uns ist gerade (metereologischer) Winter. Da ist die Temperatur der Luft/Wolken niedrig und damit auch die Abstrahlung gering. Allerdings weist der Wettermast bei 0 Grad und (anscheinend) geschlossener Wolkendecke immer noch 300W/m^2 aus. Und wenn Sie dann berücksichtigen, dass etwa 40% der Erdoberfläche in den Tropen sind, wo sie ständig Temperaturen über 20°C haben …
Die schwarze Linie im Graphen stellt die Wolkenbedeckung dar. Da wo die Linie „voll ausgefüllt“ ist, ist diese Kurve auch durchgängig oben. Da war also vielleicht einfach nur geschlossene Wolkendecke.
Aber das sind jetzt Fragen der Größenordnung und nicht mehr Fragen der Existenz oder des Spektrums. Kann die Frage jetzt ad acta gelegt werden?
Clausius schrieb in seinem Lehrbuch:
“Die Wärme kann nicht von selbst aus einem kälteren in einen wärmeren Körper übergehen. Die hierin vorkommenden Worte „von selbst“, welche der Kürze wegen angewandt sind, bedürfen, um vollkommen verständlich zu sein, noch einer Erläuterung, welche ich in meinen Abhandlungen an verschiedenen Orten gegeben habe.
Zunächst soll darin ausgedrückt sein, daß durch Leitung und Strahlung die Wärme sich nie in dem wärmeren Körper auf Kosten des kälteren noch mehr anhäufen kann. Dabei soll dasjenige, was in dieser Beziehung über die Strahlung schon früher bekannt war, auch auf solche Fälle ausgedehnt werden, wo durch Brechung oder Reflexion die Richtung der Strahlen irgend wie geändert, und dadurch eine Concentration derselben bewirkt wird.”
Clausius dürfte solche Versuche mit Linsen oder Spiegeln also auch schon gemacht haben.
Auf die Gegenstrahlung angewendet, bedeutet das, selbst eine Bündelung und Fokussierung der „flächigen“ Strahlung auf einen kleinen Punkt der Oberfläche kann diesen nicht „rückerwärmen“! Die Gegenstrahlungstheorie ist somit reiner Schwachsinn, den nur Leute behaupten können, die von Physik inkl. Energie und Thermodynamik Null verstanden haben.
erst einmal vielen Dank für die Blumen. Tatsächlich habe ich nach Erstellung der Page EIKE um eine Beurteilung gebeten, Reaktion erfolgte leider keine. Zudem wurden die Versuche mit primitiven Mitteln durchgeführt, was zu fehlerhaften Ergebnissen geführt haben könnte. Was mich jedoch verwundert ist die Tatsache, dass augenscheinlich keinerlei Versuche zum Thema Rückstrahlung existieren. Ich zumindest habe solche auch nach intensiver Recherche nicht finden können. Es wäre doch absurd, wenn ein ganzer Teil der Physik großartige Theorien hervorbringt, aber niemand sie im Versuch überprüft.
Man könnte Versuche mit einem Pt100 Widerstand im Brennpunkt machen. Also vergleichen, ob ein frei in der Luft befindlicher Pt100 Widerstand die selbe Temperatur mißt wie jener im Brennpunkt. Als dritten noch einen für die Oberflächentemperatur und alle drei loggen. Wenn es Unterschiede gäbe, wären Meßreihen bei Tag und Nacht bzw. bei unterschiedlichen Wetterbedingungen durchzuführen, also auch Wolken/keine Wolken, Regen, Sommer Winter, usw.
Die einzigen vertrauenswürdigen Messungen sind für mich jene per AERI. Die belegen, daß Gegenstrahlungen in einem Leistungsbereich liegen, der gem. 2. HS keine Wärmeübertragung zurück ermöglicht. Das ist auch nicht verwunderlich, weil es andernfalls eine Erwärmung aus sich selbst wäre, also ein Super-Perpetuum-Mobile.
Martin Rohde schrieb am 06/12/2023, 19:32:08 in 349869
Solche Experimente werden doch hier regelmäßig diskutiert, siehe Experimente von Spencer (hier oder hier) und die Artikel/Konferenzvorträge von Herrn Schnell. Das Experiment von Herrn Schnell wurde „sogar“ von den norwegischen Klimarealisten veröffentlicht: „Verification of the Greenhouse Effect in the Laboratory„
Sehr schöne Experimente, aber wiederum am Thema vorbei. In meinen Experimenten ging es um die Verifizierung des 2. HS. Wie schon auf meiner Page erwähnt, ist zur Untersuchung von Strahlung ein Experiment unter Vakuum erforderlich. Aber sicher können Sie erklären, warum meine Versuche fehlgeschlagen sind. Warum wurde die beheizte Platte nicht wärmer? Ich habe übrigens mehrere Versuchsdurchläufe mit verschiedenen Gegenstrahlern durchgeführt, u.a. mit einer geschwärzten Stahlplatte und einer weißen Kunststoffplatte. Das Ergebnis war immer gleich. Und Sie wissen sicher auch, warum sich IR-Strahlung bei Raumtemperatur nicht fokussieren lässt, der Effekt aber bei höheren Temperaturen sofort auftritt.
Martin Rohde schrieb am 08/12/2023, 18:18:28 in 350141
Spencers Experiment mit dem Eis und der Abdeckung ist genau das, was Sie testen wollten – nur richtig gemacht. Bei ihm gibt es eine klare Differenz zwischen den beiden kühleren „Gegenstrahlern“ und daher auch eine Änderung der Temperatur. Bei Ihrem Experiment is unklar, welche Temperaturen das Glas des Spiegels und das Glas der Glocke haben. Die einfachste Erklärung wäre, dass der Spiegel und die Glasglocke einfach sehr ähnliche Temperaturen hatten, so dass es keinen Unterschied macht, ob das Glas nun Teil der Glocke oder des Spiegels ist. Und durch das Einfügen des Spiegels ändert sich auch nur ein Teil der Umgebung des beheizten Elementes, der größte Teil bleibt unverändert (die Rückseite komplett, bei der Vorderseite mehr als die Hälfte …)
Der Spencer Versuch beweist, daß der 2. HS stimmt.
Der 2. HS behauptet nicht, daß die Temperatur eines beheizten Körpers abhängig von verschiedenen Isolationen nicht variieren kann. Mehr Isolation ergibt wärmer, weniger Isolation ergibt kühler. Genau das beweist das Experiment.
Der 2. HS besagt hingegen, daß ein unbeheizter warmer Körper durch den Einfluß eines kühleren Körpers von selbst nicht noch wärmer werden kann. Und das ist bei dem Experiment auch nicht der Fall. Bei einem beheizen Körper ist es schwieriger, da müßte man die Isolation von einem Ausgangswert im Gleichgewicht dann abkühlen und der Körper müßte dabei wärmer werden. Und ganau das ist nicht möglich.
Nebenbei kommen sog. Treibhausgase und ihre speziellen Strahlungseigenschaften bei dem Spencer-Versuch garnicht vor.
stefan strasser schrieb am 11/12/2023, 00:38:26 in 350399
Es behauptet ja auch niemand, dass der zweite Hauptsatz nicht stimmt.
Warum behaupten Sie dann, dass es im Falle der Sonne/Erde/Atmosphäre einen Verstoss gegen den zweiten Hauptsatz gäbe? Es sind die gleichen Elemente – Sonne/Heizstrahler, Erdoberfläche/beheizte Fläche, Eis/All, Abdeckung/Atmosphäre. Wechseln Sie von Eis auf Abdeckung, stellt sich eine höhere Temperatur ein. umgeben Sie die Erde mit einer Atmosphäre mit infrarotaktiven Gasen, stellt sich eine höhere Temperatur ein.
Da die Erdoberfläche von der Sonne beheizt wird, könnne Sie da also nicht so einfach einen Verstoss gegen den zweiten Hauptsatz konstruieren. Dort fliesst die Energie netto auch immer von warm nach kalt, von Sonne zur Erdoberfläche, von Erdoberfläche zu Atmosphäre/All, von Atmosphäre ins All.
Ich bestreite nicht, siehe Regen, daß es Gegenstrahlung gibt, die die Auskühlgeschwindigkeit beeinflußt. Nur reicht die Länge der Nacht aus, daß die Temperatur in der Früh tiefer ist, als am Abend zuvor, (sofern nur Strahlungskühlung wirkt). Es bleibt also nichts Permanentes zurück.
Erwärmung ist nur dann der Fall, wenn Energie zugeführt wird, ein verlangsamter Abfluß ist keine Zufuhr! Und eine Erwärmung von -18°C auf +15°C kann nur durch eine echte aktive Energiezufuhr erfolgen, ist also durch passive verlangsamte Abkühlung nicht erklärbar!
Btw: Das All strahlt nicht kalt! Materieloses All hat keine Eigentemperatur, Temperatur entsteht erst, wenn es Materie im All gibt.
Und es ist auch nicht so, daß jener Teil der Erdabstrahlung, der Richtung Sonne geht, die Sonnentemperatur erhöht! ;-))
stefan strasser schrieb am 11/12/2023, 17:33:21 in 350506
Sie haben doch eine „echte aktive Energiezufuhr“ – die Sonne führt der Erde permanent Energie zu. Und die Atmosphäre reduziert die vom Boden ins All fliessende Energie. Beides zusammen führt zu einer höheren Temperatur am Boden. Rechnen Sie doch einfach mal ihr immer wieder selbst angemahntes Beispiel mit dem Kubikmeter Wasser – wirklich rechnen, nicht nur aus der eigenen Intuition ein Ergebnis behaupten. Führen Sie dem Analog zum Gang der Sonne Energie zu und rechnen das einmal für ungehinderten Energieabfluss und einmal mit reduziertem Energieabfluss. Da müssen sich verschiedene Temperaturen für das Wasser ergeben … Sie sehen das in der Realität im Beispiel von Spencer und Herrn Schnell …
Ihre Theorie, dass der eingesetzte Gegenstrahler die gleiche Temperatur wie die umgebene Glasglocke hatte, muss ich leider negieren. Wie bereits ausgeführt, wurden neben dem Spiegel auch andere Gegenstrahler getestet. U.a. ein gleich großes Stahlblech mit geschwärzter Vorderseite und polierter Rückseite. Leider ist der Space der Webseite sehr begrenzt, so dass ich keine weitläufige Beschreibung unterbringen konnte und mich auf das Prinzip beschränken musste. Die Stahlplatte hatte die gleiche Größe wie die beheizte Platte und hat sich deutlich erwärmt. Eine Erwärmung der Glasglocke konnte nicht festgestellt werden, was bei der Glockenfläche und der nur etwa 3 Watt Heizleistung auch nicht zu erwarten ist. Eine Erklärung, warum eine Fokussierung der IR-Strahlung fehlschlägt, haben Sie auch noch nicht gegeben.
Ich hab es schon mehrmals gesagt,
schreiben Sie doch bitte einmal die Energiebilanz für den von Ihnen behaupteten Fall auf!
Also Sonne – Absorption Oberfläche – Oberflächenabstrahlung – CO2 Rückstrahlung – Auswirkung Rückstrahlung auf die Oberfläche – modifizierte Oberflächenabstrahlung – Abstrahlung ins All!
Wobei der Teil: „CO2 Rückstrahlung – Auswirkung Rückstrahlung auf die Oberfläche – modifizierte Oberflächenabstrahlung“ ein iterativer sein müßte, wenn sich dadurch Werte verändern.
Martin Rohde schrieb am 12/12/2023, 08:10:04 in 350604
Ich schrieb nicht „gleich“, sondern „ähnlich“ – und das im Kontrast zu Spencers Experiment, wo die Unterschiede deutlich waren (Zimmertemperatur versus tiefgekühltes Eis, also unter Umständen 40K Differenz) und man auch eine Reaktion sieht.
Beim Stahlblech eine deutliche Erwärmung, aber keine Reaktion bei der beheizten Platte klingt seltsam. Wenn ich das Experiment vor mir stehen hätte, würde ich meine zweite Anmerkung eleminieren und die Rückseite mit Styropor isolieren – villeicht noch etwas über die Vorderseite hinausragend, so dass die Vorderseite wirklich nur den potentiellen Gegenstrahler sieht. Wenn sich dann immer noch keine höhere Temperatur mit Stahlblech als „Gegenstrahler“ einstellt, obwohl das Stahlblech wärmer wird – dann hätten Sie vielleicht etwas.
Und ich habe die schon des öfteren geliefert – der Einfachheit halber als Zitat von Herrn Kramm:
, Abstrahlung des Bodens und Energiefluss des Bodens 
zu machen, in diesem Falle den Boden als 1m³ Wasser zu betrachten. Falls über das Vorgehen Einvernehmen besteht könnten wir 
hinzunehmen und kucken, was sich ändert.
Mein Hinweis bezog sich darauf, diese Bilanz im einfachsten Falle mal für Einstrahlung der Sonne
Der einzige konstante Term ist dabei der Energiefluss der Sonne, alle anderen Terme ändern sich, bis sich ein Gleichgewicht einstellt und sie nur noch um die gleichen Werte schwanken. Wir könnten das gerne durchgehen, aber das mache ich nicht alleine und sehe mir an, wie Sie das Ergebnis verwerfen, weil es Ihnen nicht passt. Daher erst eine Einigung über die Energieflüsse und die Bilanz, die Startwerte und dann iterativ durchrechnen und vergleichen …
Warum die beheizte Platte nur den Gegenstrahler „sehen“ soll, erschließt sich mir nicht. Auch wenn nur ein Teil der beheizten Platte überdeckt würde, müsste sich ein Unterschied ergeben, da der Gegenstrahler definitiv wärmer war als die Glaskuppel. Was eine Styroporisolation bewirken soll ist ebenfalls nicht erkennbar. Eine Isolation gegen Umgebungsluft ist nicht erforderlich, es war ja (fast) keine vorhanden. Ob die IR-Abstrahlung von Styropor wesentlich geringer ist als die einer polierten Metallplatte wage ich zu bezweifeln.
Noch 2 Anmerkungen zum Eiswürfelexperiment:
1. Der Versuch fand unter atmosphärischen Bedingungen statt. Ob und in welchem Umfang Luftbewegungen mit bzw. ohne Abdeckung stattfanden wurde nicht geprüft, obwohl dies durch Einsatz von etwas Rauch problemlos möglich gewesen wäre.
2. Der Versuch genügt nicht den Gesetzen der Logik. Bei freier Sicht auf das Eis steigt die Temperatur, bei Abgedecktem Eis fällt diese. Also ein wärmerer Untergrund senkt die Temperatur der beheizten Platte. Oder „verschluckt“ die Abdeckung IR Strahlung? Und gibt keine analog ihrer Temperatur ab?
Mir genügt es, den Ihrer Meinung nach finalen eingeschwungenen Zustand etwa in Stil von TK97 aufzuschreiben. Über Feinheiten oder Unklarheiten kann man danach diskutieren.
Sie behaupten ja, wie ich es verstehe, daß die Sonnenstrahlung konstant ist und daher auch die Abstrahlung dieser 1:1 entsprechen muß. Trotzdem meinen Sie, das kann nur erreicht werden, wenn sich zwischendurch ein Energieniveau einstellt, welches höher ist, als die Einstrahlung bewirkt, um „Widerstände“ der Abstrahlung zu überwinden.
Wenn man das behauptete Modell als Basis nimmt, also von angeblichen -18 auf +15°C, müßte die erwärmende Leistung, die erforderlich ist, etwa zusätzliche 150 W/qm ausmachen, wenn man mit Schwarzkörper rechnet.
Nun sind aber die -18°C aus 240 W/qm bereits mit SB berechnet, mehr kann also die Sonne in diesem Modell nicht leisten. Also müssen die zusätzlichen +150 W/qm von woanders herkommen. Woher?
Wenn man die -18° Theorie beiseite läßt und z. B. mit einer realen Oberflächentemperatur an einem konkreten Ort von z. B. +20°C rechnet, erfordern diese idealisiert etwa 420 W/qm. Was folgt nach Ihrer Theorie aus dieser Situation? Die +20°C müßten dann doch wärmer werden, damit sie die „Treibhauswiderstände“ der Abstrahlung überwinden können. Wie geht das und wie viel ist es?
Meine Antworten auf Ihre Fragen schaffen es irgendwie nicht in die Öffentlichkeit, daher nur eine Anregung, deren Ergebnis mich auch interesieren würde:
Sie haben ja die Gelegenheit, das Experiment unter Vakuum zu wiederholen. Einfach einen Kühlakku oder Eisblock als Gegenstrahler reinstellen und schauen, ob das eine Auswirkung auf die Temperatur hat. Die Theorie sagt, dass vom Eisblock weniger Strahlung (als von der normalen Umgebung oder einer Metallplatte als Gegenstrahler) in Richtung beheizte Platte geht und damit der Energieverlust der Platte größer wird und sich daher eine geringere Temperatur bei der Platte einstellt.
Offensichtlich genügt Ihnen das nicht, denn die Zahlen sind ja alle bekannt. Ich denke, Sie werden das erst verstehen, wenn Sie wirklich mal selbst rechnen und sich anhand eigener Zahlen davon überzeugen, dass da …
Im stationären Zustand aus der von Erdboden und Sonne erwärmten Atmosphäre.
Beim Erwärmen – also z.B. vom Winter auf den Sommer von der Sonne, die den Boden erwärmt, der dann zusammen mit der Sonne die Atmosphäre erwärmt, die dann wiederum aufgrund ihrer Temperatur die Kühlung des Bodens reduziert – alles zusammen führt zu höheren Temperaturen als ohne Atmosphäre.
Das sich die Oberfläche abkühlen würde, wenn die Atmosphäre sie nicht daran hindern würde. Wenn die Oberfläche A*240W/m² von der Sonne erhält, aber A*420W/m² abgibt, muss sie sich abkühlen.
Die Theorie besagt weiter, das wenn die Platte eine geringere Temperatur hat, das weniger Waerme verloren geht.
Wie und wo stellt sich denn ein neues Gleichgewicht ein, wenn naemlich die Waerme beim Eisblock ankommt und die Schmelzwaerme eingegeben ist, das gehts mit Wasser weiter.
Nun ist ausgerechnet Schmelzwaerme so gross das man vielleicht im transienten etwas erkennen koennte solange das Eis noch Eis ist.
Aber wenn ihre Herdplatte ordentlich beheizt ist, kriegen sie wahrscheinlich mehr Unterschied von konvektiven Stroeme an der Temperatur oder sie merken nichts im Rauschen der Temperaturmessung.
Vielleicht sollte man mal die Heizrechung fur ein schwarz angemaltes Zimmer mit einen Weissanstrich vergleichen. Alles gleich, wie gross ist der Unterschied nur durch die unterschiedliche Absorption/Emmission?
Ja, es wird langsam etwas unübersichtlich. Leider kann ich den Versuch z.Zt. nicht durchführen, da ich meinen Versuchsaufbau gerade mit einem wassergeführten Gegenstrahler ausrüste. Alledings gestaltet sich das ziemlich „tricky“. Wenn es klappt, kann ich die Temperatur des Gegenstrahlers stufenlos zw. 0° und knapp 100° C variieren. Hier sollte sich dann an den Erwärmungskurven zeigen, ob die Temperatur der beheizten Platte der des Gegenstrahlers folgt oder sich ein Effekt erst bei wärmerem Gegenstrahler einstellt. Bin selbst schon gespannt.
Allerdings:
1) die für die Absorption entscheidenden Raumkonzentrationen in g/m3 oder mol/m3 der absorbierenden Gase, H2O, CO2, Ozon … ändern sich entscheidend mit Luftdruck und Temperatur.Mit steigender Konzentration liegt die Reichweite absorbierbarer Strahlung schnell im Zentimeterbereich. Lambert-Beersches Absorptionsgesetz ist ein logarythmisches Gesetz.
2) Sämtliche Gase absorbieren auch im einfallenden Sonnenlichtspektrum und strahlen nach der Absorption jede Menge längerwellige Strahlung ab, wie der Erdboden auch. Die turnt dann auch in der Atmosphäre rum.
3) Die langwelligen IR Strahlung des Bodens müsste eigentlich durch eine „klare“ Atmosphäre durchgehen, außer größere Wassertröpfchen und Wolken absorbieren auch die langwelligen IR -Strahlung. In dem Fall versinkt das CO2 in die 0,04% Bedeutungslosigkeit am Wetter und Klimageschehen.
4) Jede elektromagnetische Strahlung hat einen Impuls, der möglicherweise auf jedes beliebige Objekt übertragen werden kann, außerhalb von Absorptionen und damit die kinetische Energie der Luftteilchen erhöht, mit anschließender Konvektionssteigerung…