[Original-Titel: „All Things Equal“]
In einer interessanten Linkedin-Debatte zwischen Tinus Pulles und mir kamen zwei Themen zur Sprache, die miteinander zusammenhängen und zu kompliziert für einen Kommentar sind. Die erste ist Tinus‘ Frage: „Wird mehr atmosphärisches CO₂, wenn alle anderen Variablen gleich bleiben, zu einer höheren Temperatur führen?
Die zweite Frage kam auf, als ich Folgendes aus dem IPCC-Bericht AR6 zitierte:
„Infolgedessen dienen nicht-kondensierende Treibhausgase mit viel längeren Verweilzeiten als ‚Steuerknüppel‘, welche die planetarische Temperatur regulieren, wobei die Wasserdampfkonzentrationen einen Rückkopplungseffekt darstellen (Lacis et al., 2010, 2013). –(IPCC, 2021, S. 179).
Und dieser Kommentar aus AR5:
„Derzeit hat Wasserdampf den größten Treibhauseffekt in der Erdatmosphäre. Allerdings sind andere Treibhausgase, vor allem CO₂, notwendig, um die Präsenz von Wasserdampf in der Atmosphäre aufrechtzuerhalten. … Andere Treibhausgase als Wasserdampf sorgen also für die Temperaturstruktur, die das derzeitige Niveau des atmosphärischen Wasserdampfs aufrechterhält. Obwohl CO₂ die wichtigste anthropogene Stellschraube für das Klima ist, ist Wasserdampf eine starke und schnelle Rückkopplung, die jeden anfänglichen Antrieb um einen typischen Faktor von zwei bis drei verstärkt. Wasserdampf ist kein signifikanter anfänglicher Antrieb, aber dennoch ein grundlegender Faktor des Klimawandels.“ – (IPCC, 2013, S. 667).
Seltsamerweise glaubt Tinus nicht, dass der IPCC den Gedanken von Lacis et al. ernst nimmt, dass CO₂ ein Steuerknüppel für die Temperatur ist, und er scheint damit nicht einverstanden zu sein. Seine Ausrede ist, dass im ersten Zitat „control knob“ in Anführungszeichen steht und im zweiten in einem farbigen Kasten, der es als Antwort auf eine „häufig gestellte Frage“ oder FAQ 8.1 ausweist (Kapitel 8, S. 666-667).
Aber beide Berichte zitieren eindeutig Lacis et al. (2010 & 2013), verwenden die Sprache von Lacis et al. und stimmen mit ihnen überein. Wir können getrost davon ausgehen, dass die IPCC-Berichte AR5 und AR6 mit Lacis et al. übereinstimmen, unabhängig von Tinus‘ Einwänden.
Das Interessante daran ist, dass diese beiden Punkte auf besondere Weise eng miteinander verbunden sind. Die erste Frage von Tinus ist eine Suggestivfrage, die von der Annahme ausgeht, dass CO₂ das Klima steuert. Er weiß wie jeder andere auch, dass reines CO₂, das in einem Labor mit Infrarotstrahlung bestrahlt wird, einen Teil davon absorbiert und sich erwärmt. Das Laborexperiment ist das „all things equal“, von dem er spricht.
Außerhalb des Labors und in der realen Welt gibt es eine Reihe anderer Faktoren, die das Ergebnis verändern können. Deshalb ist die Frage, die Tinus stellt, eine Suggestivfrage. Oft kann die Art und Weise, wie eine Frage formuliert ist, zu einer falschen Antwort führen, weshalb wir es vermeiden müssen, Suggestivfragen zu beantworten.
Nun kommen wir zum zweiten Punkt, der CO₂ als „Steuerknopf“ für das Klima bezeichnet. Lacis et al. erläutern diesen Gedanken, der vom IPCC eindeutig unterstützt wird:
„Es gibt zahlreiche physikalische Beweise dafür, dass Kohlendioxid (CO₂) das wichtigste klimarelevante Treibhausgas in der Erdatmosphäre ist. Das liegt daran, dass CO₂ ebenso wie Ozon, N₂O, CH₄ und Fluorchlorkohlenwasserstoffe bei den derzeitigen Temperaturen nicht kondensiert und aus der Atmosphäre ausfällt, während Wasserdampf dies kann und tut. Die nicht kondensierenden Treibhausgase, die 25 % des gesamten terrestrischen Treibhauseffekts ausmachen, sorgen somit für die stabile Temperaturstruktur, die das derzeitige Niveau des atmosphärischen Wasserdampfs und der Wolken durch Rückkopplungsprozesse aufrechterhält, die für die restlichen 75 % des Treibhauseffekts verantwortlich sind. Ohne den Strahlungsantrieb durch CO₂ und die anderen nicht kondensierenden Treibhausgase würde das terrestrische Treibhaus zusammenbrechen und das globale Klima in einen eisigen Zustand der Erde stürzen.“ – (Lacis, Schmidt, Rind, & Ruedy, 2010)
Lacis et al. schätzen, dass Wasserdampf etwa 75 % des gesamten Treibhauseffekts ausmacht, was in der Größenordnung anderer Schätzungen liegt, aber niemand weiß es genau, weil die Wirkung der Wolken unbekannt ist. Wolken haben nachts einen großen positiven (wärmenden) Treibhauseffekt, da sie Wärme zurückhalten, und tagsüber einen großen negativen (kühlenden) Albedo-Effekt, da sie hellweiß sind und einen Großteil des einfallenden Sonnenlichts reflektieren. Außerdem variieren Wolken im Laufe der Zeit und je nach Ort (mehr über Wolken hier und hier).
Das bedeutet, dass sich der Treibhauseffekt sowohl zeitlich als auch räumlich verändert. In den Tropen, wo es ständig feucht ist, ist der Treibhauseffekt sehr groß, während er in Wüsten und in den Polarregionen im Winter sehr gering ist und an den Polen über weite Strecken des Winters sogar negativ ist. In den Polarregionen im Winter und in den Wüsten ist der Himmel normalerweise wolkenfrei.
Wie Lacis et al. sagen, kondensiert Wasserdampf und ist ungleichmäßig über die Erdoberfläche verteilt. Das ist der Kern ihres Arguments, dass CO₂ und andere nicht kondensierende Treibhausgase der „Steuerknopf“ für das Klima sind und Wasserdampf eine bedeutende, aber relativ unwichtige „Rückkopplung“ ist, die das tut, was die übergeordneten Treibhausgase ihr sagen.
Ist dieses Argument stichhaltig? Das Wortspiel ist durchaus beabsichtigt. Wie Wim Röst (in einer sehr guten Präsentation im Juni 2023 in Hillegom, Niederlande) gesagt hat, dominieren Wasser, Schnee und Wasserdampf den Treibhauseffekt, kühlen die Oberfläche durch Verdunstung, geben einen Großteil ihrer latenten Wärme an den Weltraum ab und bestimmen das gesamte Wetter. Die verschiedenen wassergetriebenen Prozesse in der Troposphäre steuern die Menge der ein- und ausgehenden Strahlung, indem sie sowohl die Lage und Bewegung der Wolken als auch die latente Wärme verändern.
Wyatt und Curry [ (Wyatt & Curry, 2014), (Wyatt M. G., 2012c), (Wyatt M., 2014)] haben gezeigt, dass sich zahlreiche ozeanische und atmosphärische Oszillationen in einer koordinierten Weise über die Erdoberfläche bewegen, die sie als „Stadiumwelle“ bezeichnen und die einen etwa 65-70-jährigen Klimazyklus oder eine Oszillation bilden. Diese Oszillation lässt sich an der globalen Durchschnittstemperatur ablesen, wie in (May & Crok, 2024) in Abbildung 1 gezeigt:
Abbildung 1. Die Atlantische Multidekadische Oszillation (AMO) in ihrer Rohform (oben) und als trendbereinigter Index (unten) aufgetragen. Der HadCRUT4-Durchschnittswert der globalen Temperatur wurde ebenfalls abgeleitet und als graue gestrichelte Linie über die abgeleitete AMO gelegt. Daten von NOAA. Darstellung aus (May & Crok, 2024), Zusammenfassung hier.
Wie Abbildung 1 zeigt, stimmt die abgeleitete globale durchschnittliche Temperatur (HadCRUT4) sehr gut mit dem abgeleiteten AMO-Index überein. Diese Übereinstimmung ist, zumindest visuell, besser als die Übereinstimmung zwischen CO₂ und Temperatur. Die AMO ist nicht die führende Oszillation in der Stadiumwelle, aber sie ist eine wichtige Komponente davon. Die Übereinstimmung der AMO mit der globalen durchschnittlichen Temperatur eröffnet die Möglichkeit, dass Wasser und Wasserdampf keine „Rückkopplung“ sind, sondern eine Triebkraft des Klimawandels. CO₂ und andere nicht kondensierende Treibhausgase haben wahrscheinlich eine gewisse Auswirkung auf den Klimawandel, aber nach allem, was man hört, ist sie gering, und es ist zweifelhaft, dass sie die Hauptrolle spielen.
Download the bibliography here.
Link: https://andymaypetrophysicist.com/2024/06/04/all-things-equal/
Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE
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Es geht um ganz grundsätzliche Zusammenhänge der Energieerhaltung!
Wenn es so wäre, daß die Erde aufgrund der empfangenen Sonnenleistung eine Temperatur von -18°C hätte, dann stellt sich die Frage, woher kommt jene additive Energie, die zu einem tatsächlichen Mittel von angeblich ca. +15°C führt?
Weil die -18°C wären ja das 100%-Ergebnis jener Energie, die von der Sonne übertragen wird.
Wenn die Wirklichkeit um 33°C mehr belegt, gibt es nur zwei Möglichkeiten: entweder die -18°C-Behauptung ist falsch, oder es gibt eine überprüfbare zusätzliche Energiequelle, die jene Energie liefert, die +33°C bewirkt!
Die Klimatologie behauptet bekanntlich ohne jeden Beweis, daß diese Energie von einem sog. „Treibhauseffekt“ sozusagen „aus sich selbst“ geliefert wird. Woher dieser „Effekt“ diese Energie aber tatsächlich hernimmt, dazu hüllt sich die Klimatologie in Schweigen! Aber vielleicht können ja Sie eine Antwort geben, die dem Prinzip der Energieerhaltung genügt?
Der Schlüssel zu all diesen Überlegungen ist das Aufstellen von Energiebilanzen!
Nur für Energie gilt der Erhaltungssatz mit der klaren Forderung, daß jede Energie im System eine definierbare Quelle hat, einen klar meßbaren Weg durch das System und wieder einen Weg aus dem System hinaus.
Wenn man annimmt, daß die Energiezufuhr von der Sonne konstant ist, muß im Gleichgewicht auch die Energieabgabe von der Erde äquivalent konstant sein. Andernfalls wäre es kein Gleichgewicht.
Der einzige variable Parameter in dieser Betrachtung ist die Farbe der Oberfläche, die bestimmt, wie viel Energie absorbiert und wie viel reflektiert wird. Das gilt für das direkte Sonnenspektrum von ca. 0,25 bis ca. 3 µm, in dem auch das sichtbare Licht liegt (ca. 0,38 – 0,78 µm). Nur Wasserdampf kann im nahen IR absorbieren (ca. 0,78 – ca. 3 µm) allerdings nicht kumulativ. Sprich, jene Energie, die Wasserdampf zuvor schon wegabsorbiert, steht dann am Erdboden nicht mehr erwärmend zur Verfügung. Die zugeführte Summe bleibt also unverändert.
Alle sog. Treibhausgase absorbieren aber nicht ab Sonne, sondern ab Erdabstrahlung (oberhalb von ca. 3 µm, CO2 etwa um 15 µm). Wenn aber im Gleichgewicht im Mittel die Erdabstrahlung ident mit der Sonnenzustrahlung sein muß, weil es sonst kein Gleichgewicht wäre, kann es keine durch THG bedingte gasmengenproportionale Erwärmung geben! Das ist eigentlich Grundlagenphysik.
Herr Strasser,
die Gleichgewichtsüberlegung in Bezug auf die Sonne stellen Sie völlig zu Recht an. Aber die gilt doch an Top of Atmosphere, also an der gedachten Grenze zum Weltall. Die Überlegungen zur Erwärmung gelten aber für die Erdoberfläche. Was dort passiert, wird auch von Vorgängen innerhalb der Atmosphäre beeinflusst, nicht nur von der Sonneneinstrahlung!
Michael Mechtel schrieb am 11/06/2024, 20:53:29 in 378945
Herr Strasser stellt keine Gleichgewichtsüberlegungen an. Er stellt nur Forderungen nach einer solchen auf. Es gab nur ein einziges Mal, wo er das tatsächlich getan hat hat, da er aufgrund eines falschen Ergbnisses der Meinung war, er könne etwas belegen. Als aufgezeigt wurde, dass er sich bei der Bestimmung eines Integrals vertan hat, war es vorbei mit der vorher noch als offensichtlich korrekt betrachteten Gleichgewichtsüberlegung …
Marvin
Wieso verzapfen Sie wieder einmal aggressiven Bullshit gegen mich?
Ihnen ist wohl nicht klar, daß man aufgrund von T⁴ mit der Suche nach flächengleichen Quadraten einen Fehler macht?!
Es geht nicht um Flächengleichheit, sondern um thermische Identität! Energie ist Leistung mal Zeit mit der Abhängigkeit, daß der Zusammenhang zwischen Temperatur und Leistung/qm ist: P = σ*T⁴! Dieser Zusammenhang wird bei der „permanenten Gleichverteilung“ der Sonnenleistung auf die gesamte Oberfläche einfach ignoriert. Man tut so, als hätte 1/4 der Leistung permanent auf die vierfache Fläche das selbe Temperaturergebnis als die volle Leistung auf die einfache Fläche im rotierenden Tag/Nacht Wechsel.
stefan strasser schrieb am 13.6.2024, 15:27:51 in 379117
Ich gebe nur wieder, was damals vorgefallen ist. Sie haben ein Integral gebildet, das nur zustande kommen würde, wenn die Sonne 12h (oder gar 24h) senkrecht über der Fläche stehen würde. Auf den Fehler hingewiesen haben Sie die Rechnung nicht weiter verfolgt, da sie letzten Endes auf die Zahlen gekommen wären, die Sie immer verneinen.
Wir hatten Ihnen die korrekte Lösung des Integrals gegeben und die flächengleichen Quadrate nur zur Erinnerung an den Schulstoff zu diesem Thema herangezogen.
Nein, das macht man nicht. Es wird die Abstrahlung auf der kompletten Erdoberfläche mit der eingestrahlten Leistung gleichgesetzt. Und es gibt auch Berechnungen, die mit der tatsächlichen, temperaturabhängigen Abstrahlung rechnen, siehe z.B. in der Arbeit von Herrn Kramm.
stefan strasser schrieb am 14.6.2024, 06:22:11 in 379165
Machen Sie doch einfach mal den ersten, den einfachsten Schritt in Ihrer ganzen Fragenkette und prüfen Sie diese -18°C. Sie hatten den korrekten Ansatz für das Energieflussgleichgewicht gemacht. Sie müssen die Rechnung nur korrekt durchziehen. Wenn Sie diesen Schritt nicht selbst nachvollziehen und verstehen, hat es gar keinen Zweck, die dann folgenden Fragen zu diskutieren. Die basieren auf den gleichen Ansätzen, es kommen nur Elemente hinzu.
Sie können beim Energieflussgleichgewicht auf zwei Dinge Einfluss nehmen, auf die zufliessende Energie (zusätzliche Energiequelle, zunehmende Sonnenstrahlung, geringeres Albedo, …) oder auf die abfliessende Energie. Letzteres fehlt in Ihrer Auflistung.
Nein, das tut sie nicht. Sie weißt vereinfacht darauf hin, dass bei der beobachteten Temperatur von der Erdoberfläche mehr Energie abfließt, als ihr von der Sonne zugeführt wird und dass die Atmosphäre dafür sorgt, dass die Erdoberfläche (über lange Zeiträume) doch in einem Gleichgewicht ist. Und das können Sie auch messen, indem Sie die vom Boden abgehenden Energieströme mit denen vergleichen, die dann ins All gehen. Die Physik dazu hatte unter anderem Happer vorgestellt, der auch dieses mal wieder auf der Eike-Konferenz vorträgt.
#379219
Marvin Müller am 14. Juni 2024 um 14:47
„Sie weißt vereinfacht darauf hin, dass bei der beobachteten Temperatur von der Erdoberfläche mehr Energie abfließt, als ihr von der Sonne zugeführt wird und dass die Atmosphäre dafür sorgt, dass die Erdoberfläche (über lange Zeiträume) doch in einem Gleichgewicht ist.“
Wer so etwas für möglich hält, sollte sich noch einmal intensiv mit den Prinzipien der Energieerhaltung beschäftigen!
Btw: „(hin)weisen“ hat nichts mit der Farbe „Weiß“ zu tun …
„Aber die gilt doch an Top of Atmosphere …“
Aha, und überall anders nicht?
Ich meine, an jedem beliebigen Ort strebt ein System nach thermischem Gleichgewicht. Die Energiebilanz muß überall stimmen.
@stefan strasser
Der Erhaltungssatz der Energie nach der Étendue-Erhaltung im Fließgleichgewicht beim thermischen Gleichgewicht der Erde ist:
+ ΔE(Zufuhr): S·(1-A)/4 = 956 W/m²/4 = 239 W/m²
+ ΔE(Oberfläche): 373 W/m² + 34 W/m² – 168 W/m² = 239 W/m²
+ ΔE(Abgabe): 168 W/m² + 34 W/m² + (373 W/m² – 336 W/m²) = 239 W/m²
mit:
+ Solar-terrestrischer Anteil bzw. Abstrahlung der Erdoberfläche in den Halbraum: 373 W/m²
+ Solar-terrestrischer Anteil der Emission der absorbierten Solarstrahlung der Erdatmosphären-Schicht: 34 W/m²
+ Terrestrische Abstrahlung der Erdatmosphären-Schicht in die Umgebung: 168 W/m²
+ Terrestrische Abstrahlung der Erdatmosphären-Oberfläche in den Halbraum: 336 W/m²
+ Direkte Abstrahlung der Erdoberfläche in die Umgebung: 373 W/m² – 336 W/m² = 37 W/m²
Das thermische Gleichgewicht Tsfc = Tatm für den Halbraum im Fließgleichgewicht ergibt sich aus:
Tsfc = {j(sfc)/[ε(sfc)·σ]}^(1/4) = {373/[0,96·5,67·10^-8]}^(1/4) = 287,7 K
Tatm = {j(atm)/[ε(atm)·σ]}^(1/4) = {336/[0,865·5,67·10^-8]}^(1/4) = 287,7 K
Messtechnisch kann man nur den Halbraum erfassen, und nicht den spezifisch gerichteten Betrag, der nach unten bzw. oben emittiert wird. Dazu kann man das Würfel-Modell nutzen: Stellt man sich die Atmosphäre als eine Schicht bestehend aus Würfeln vor, dann verteilt sich die Energie zu 4/6 horizontal in der Schicht und nach oben und unten zu jeweils 1/6. Der Wert von rund 150 W/m² beim Spektrum erhält man aus der differentiellen Betrachtung der Atmosphäre für den Halbraum: (336 W/m² – 34 W/m²)/2 = 151 W/m².
Den differentiellen Betrag von 168 W/m² muss man auch thermodynamisch erhalten, weil der Temperaturgradient den physikalischen Zusammenhang darstellt. Die Effektivtemperatur der terrestrischen Emission der Atmosphärenschicht ergibt Teff,atm = {j(eff,atm)/[ε(atm)·σ]}^(1/4) = {168/[0,865·5,67·10^-8]}^(1/4) = 242 K. Die Bedingungen der Troposphäre der Ausgangspunkt weist bei der atmosphärischen Effektivtemperatur von 242 K einen Druck von 40 kPa (Höhe ca. 7000 m und ca. 50% der Masse der Atmosphäre) auf. Durch die feucht-adiabatische Kompression (Polytropenexponent κ=1,23) wird die absteigende Luft der Troposphäre zur Oberfläche auf die Temperatur von T2 = T1·(p2/p1)^[(κ-1)/κ] = 242·(101/40)^(0,23/1,23) = 287,7 K ansteigen und der Druck auf 101 kPa erhöht, womit sich eine Divergenz nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz von Δj(atm) = 0,865·5,67·10^-8·(287,7^4 – 242^4) = 168 W/m² für den Halbraum ergibt. Damit ist der thermodynamische Zusammenhang zwischen Strahlung und latenter sowie senibler Energiestromdichte und dem Temperaturgradient dargestellt, wobei 100 W/m² latenter und senibler plus 68 W/m² solar-terrestrischer Anteil der Atmosphäre diese Divergenz bestimmen. Somit erklärt sich, weshalb der Temperaturgradient durch die latente und senible Energie dominiert wird, und nicht durch die radiative Energie.
Wenn Ihnen das nicht reicht, dann kann man die Energiebilanz auch wie folgt formulieren:
S·(1 – A)/4 = τ(atm)·ε(sfc)·σ·Teff(sfc)^4 + τ(atm)·ε(atm)·[1 – ε(sfc)]·σ·[Teff(sfc)^4 + Teff(atm)^4]/2 + τ(atm)·ω(atm)·ε(sfc)·σ·[Teff(sfc)^4 + Teff(atm)^4]/2 + ε(atm)·σ·Teff(atm)^4
wobei die einzelnen Terme der Gleichung folgende physikalische Bedeutung haben:
# S·(1 – A)/4 = 239,2 W/m² (Normierte Emission der Sonne bei der Erdumlaufbahn für das Erdsystem)
# τ(atm)·ε(sfc)·σ·Teff(sfc)^4 = 67,4 W/m² (Transmission der Strahlung der Oberfläche durch die Atmosphäre in die Umgebung)
# τ(atm)·ε(atm)·[1 – ε(sfc)]·σ·[Teff(sfc)^4 + Teff(atm)^4]/2 = 1,82 W/m² (Transmission der reflektierten Strahlung der Atmosphäre an der Oberfläche durch die Atmosphäre in die Umgebung)
# τ(atm)·ω(atm)·ε(sfc)·σ·[Teff(sfc)^4 + Teff(atm)^4]/2 = 1,77 W/m² (Transmission der gestreuten Strahlung der Oberfläche in der Atmosphäre durch die Atmosphäre in die Umgebung)
# ε(atm)·σ·Teff(atm)^4 = 168,2 W/m² (Emission der Atmosphäre in die Umgebung)
wobei die Werte der Parameter S = 1367 W/m², A = 0,3, ε(sfc) = 0,96, τ(atm) = 0,18, ω(atm) = 0,035, ε(atm) = 0,865, Teff(sfc) = 288 K und Teff(atm) = 242 K sind.
Wie man leicht erkennt, ist ein so genannter THE nicht nötig! Die Energie der Sonne reicht aus, um alle Energien und Temperaturen zu erklären.
Der „atmosphärische Treibhauseffekt“ und der damit verbundene „Klimaschutz“ ist eine dreiste Lüge.
Werner Holtz am schrieb am 15. Juni 2024 um 11:06
Nanu, was ist denn aus den 375,8W/m^2 geworden, die Sie sonst vertreten[1]?
Wie man leicht sehen kann, gibt es auch bei Herrn Holtz eine Erdoberfläche, die mehr abstrahlt, als ihr von der Sonne zugeführt wird und deren Abstrahlung dann irgendwie durch die Interaktion mit der Atmosphäre reduziert wird. Aber sowas wie der Treibhauseffekt darf es natürlich nicht sein …
[1] „Man kann die mittlere Energiestromdichte der Hemisphäre H1 theoretisch über die gesamteKugeloberfläche verteilen, dann würde man einen Wert von j(H1,H2)avg = 751,5 [W/m²]/2 = 375,8W/m² erhalten.„
Sie werden es NIE begreifen, dass es unterschiedliche Modelle gibt, und selbstverständlich etwas andere Werte zustande kommen, aufgrund von Rundungen. Was hat die „Étendue-Erhaltung“ mit einem „Finite Element Modell“ zu tun? – Nichts – Diese sollten nur in etwa auf vergleichbare Werte kommen.
Sie, Herr M. Müller sind für mich ein penetranter Quälgeist, der ein physikalisches Irrlicht ist und wahrscheinlich immer bleiben wird.
Werner Holtz schrieb am 17/06/2024, 10:56:23 in 379490
Eine Differenz von 135W/m² ein Rundungsfehler? Sie erhalten die 375W/m² durch eine falsche Zuordnung von Einstrahlung zu Fläche. Wenn Sie die Flächen korrekt berechnen, erhalten Sie auch mit Ihrer anderen Methode 240W/m² …
Und was ist mit den Termen, die die Abstrahlung der Erdoberfläche reduzieren? Wie kommen die zustande, wenn es nichtlangwellige nach unter gerichtete Infrarotstrahlung wie im Treibhauseffekt ist?
Herr Strasser,
Das Gleichgewicht ist keine Gesetzmäßigkeit. Sie ist nur eine Annahme. Wenn einem Körper 100 J Waerne zugeführt werden und 100 J abgeführt werdeb haben sie ein Gleichgewicht aber sie können keine Aussage über die Temperatur treffen.
Das augenblicklicge Gleichgewicht existiert aber bei der Erde nicht, da diese ein einseitig beheizter Körper ist.
Sie sagen:
Setzen sie damit voraus, das Treibhausgase strahlungsaktiv sind? Wie ordnen sie Ozon ein? Wie bewerten sie die anderen Absorptiinsbande von CO2 bei 4 Mikrometer oder kleiner?
Die idealisierte Annahme, das die Atmosphäre für alle Strahlung transparent ist, ist falsch. Schon allein Staub, Aerosole und Wolken beweisen das, aber auch Interaktion, Absorption und Brechung von Strahlung, die schon bei der Einstrahlung erfolgt
Sehr geehrter Herr Dr. Ullrich
„Auch sollte die spektroskopische Sättigung auch für Wasserdampf gelten: Konzentrationsverdoppelung bewirken nur 1 Grad C Temperaturerhöhung.“
Der Wasserdampf in der Atmosphäre ist für Infrarotstrahlung erheblich weniger gesättigt als das CO2. Das liegt wohl an dem sogenannten „offenen Fenster“ in der atmosphärischen Infrarotstrahlung. Dort sind die Absorptionskoeffizienten des Wasserdampfes sehr klein und die atmosphärische Sättigung bei weitem nicht optisch dicht, so daß in diesem Bereich sogar Infrarotastronomie betrieben werden kann (und hochfliegende Kampfflugzeuge leider vom Boden mit Infrarotsensoren dektektiert werden können).
Nach Rechnung mit dem Programm MODTRAN ergeben sich für die atmosphärische Rückstrahlung in Richtung Boden (bei einem CO2-Gehalt von 280 ppm und 15 Grad folgende Leistungen pro Quadratmeter:
0% rel Feuchte: P=100.83 W/m^2 (Das ist in etwa die „nackte“ CO2-Rückstrahlung)
30% rel Feuchte: P=248.09 W/m^2
70% rel Feuchte: P=273.81 W/m^2 (eine Erhöhung im den Faktor 2.33)
Eine Verdoppelung des Wasserdampfgehaltes von 30% auf 60% ergibt also eine Erhöhung der Rückstrahlleistung um 22 W/m^2, im Gegensatz zu einer CO2-Verdoppelung von 280 ppm auf 560 ppm, die lediglich 2.4 W/m^2 ergibt.
MfG
G.Wedekind
Herr Wedekind, danke für die ergänzende Information! Der in aller Regel höher konzentrierte Wasserdampf ist demnach für IR-Strahlung weniger gesättigt als CO2, das hatte ich nicht erwartet. Da die Luftfeuchtigkeit stark variiert und eine Wasserdampf-Verdoppelung demnach fast 10 Grad Strahlungserwärmung verursacht, muss, parallel dazu, der kühlende Einfluss des Wasserdampfs und seiner Aggregatzuständen sehr groß sein. Man denke an nasses, kühles Regenwetter mit hoher Luftfeuchtigkeit.
Nunmehr ist die Zeit der Scholastik für die Klimakirchen gekommen, oder?
„In den Tropen, wo es ständig feucht ist, ist der Treibhauseffekt sehr groß“
Ob da der Autor nicht das drückende Gefühl hoher Luftfeuchtigkeit (Schwitzen verschafft wegen der hohen Luftfeuchtigkeit wenig Kühlung) mit „Treibhauseffekt“ verwechselt? Gerade in den Tropen kühlen Wolkenbildung und viele Niederschläge sehr effektiv und wirken einem Treibhauseffekt entgegen. Willis Eschenbach hat gezeigt, dass dort eine mittlere Temperatur von ca. 27 Grad C nicht überschritten wird. Auch sollte die spektroskopische Sättigung auch für Wasserdampf gelten: Konzentrationsverdoppelung bewirken nur 1 Grad C Temperaturerhöhung.
„Die Übereinstimmung der AMO mit der globalen durchschnittlichen Temperatur eröffnet die Möglichkeit, dass Wasser und Wasserdampf keine „Rückkopplung“ sind, sondern eine Triebkraft des Klimawandels.“
Man ahnt zwar, wie sich der Autor das vorstellt. Wärmere Ozeane sorgen für mehr Wasserdampf und dieser für mehr Wärme. Doch führt das nicht zu einem run-away-Effekt? Die Ausführungen von G. Wedekind (unten) halte ich deshalb für realistisch:
„Insgesamt ergibt das zusammen mit der Verdampfungswärme, die dem Erdboden verloren geht, „einen typischen Faktor“ – nicht „von zwei bis drei“ – sondern von grob 0.5 oder 0.6, also eine Verringerung des primären Treibhauseffektes und nicht eine Verstärkung!“
Dieser Abschnitt des IPCC, AR5, 2013, (S. 667) wird zwar offiziell von den Klimaalarmisten mit Nachdruck vertreten, ist aber nicht nachvollziehbar:
„Derzeit hat Wasserdampf den größten Treibhauseffekt in der Erdatmosphäre. Allerdings sind andere Treibhausgase, vor allem CO₂, notwendig, um die Präsenz von Wasserdampf in der Atmosphäre aufrechtzuerhalten. … Andere Treibhausgase als Wasserdampf sorgen also für die Temperaturstruktur, die das derzeitige Niveau des atmosphärischen Wasserdampfs aufrechterhält. Obwohl CO₂ die wichtigste anthropogene Stellschraube für das Klima ist, ist Wasserdampf eine starke und schnelle Rückkopplung, die jeden anfänglichen Antrieb um einen typischen Faktor von zwei bis drei verstärkt. Wasserdampf ist kein signifikanter anfänglicher Antrieb, aber den noch ein grundlegender Faktor des Klimawandels.“
Was ist das für eine sonderbare Argumentation: Atmosphärischer Wasserdampf – nicht Wolken – wird durch den Wassergehalt im Boden und der Bodentemperatur über Verdampfung in die Atmosphäre gebracht. Und zwar geschieht dies durch jede(!) Erwärmung, unabhängig vom CO2-Gehalt oder dem anderer Treibhausgase, die diese Verdampfung verstärkt, da nach Messungen die relative Feuchte in Bodennähe mehr oder weniger gleich bleibt.
Daß dieser „jeden anfänglichen Antrieb um einen typischen Faktor von zwei bis drei verstärkt“, ist eine reine Behauptung, die nicht verständlich ist, denn die obere Troposphäre über dem Wolkenbereich ist nach Messungen durch Ballons und Satelliten im Laufe der Zeit der Erwärmung trockener geworden. Die Wärmeabstrahlung in den Weltraum kommt nun aus tieferen, wärmeren Schichten. Das führt zu einer Abkühl- und keiner Aufheiztendenz: Die Erde hat sozusagen einen Pullover ausgezogen.
Schaut man sich die Thermodynamik und Strömung um und in den Wolken an, dann wird klar, daß eine Verstärkung der Verdunstung die obere Atmosphäre über den Wolken trocknen muß, denn Wolken wirken – anders als in (FAQ 8.1, Figure 1, AR5) darge
stellt – in etwa wie ein Ringwirbel. Sie ziehen die trockene Luft der oberen Atmosphäre seitlich neben der Wolke nach unten in Bodennähe, wo sie Wasserdampf aufnimmt, unter und in den Wolken nach oben steigt und meist Regen bildet, der kalt auf den Boden zurückfällt. Die Verdampfungswärme wird dadurch in den oberen Wolkenschichten wieder frei und erhöht die Temperatur der Wolkenoberseite überproportional relativ zur Erwärmung des Bodens, was wieder verstärkte Abstrahlung bedeutet.
Insgesamt ergibt das zusammen mit der Verdampfungswärme, die dem Erdboden verloren geht, „einen typischen Faktor“ – nicht „von zwei bis drei“ – sondern von grob 0.5 oder 0.6, also eine Veringerung des primären Treibhauseffektes und nicht eine Verstärkung!
Daß die Troposphäre über den Wolken sehr trocken (und fast dunstfrei) ist, das kann jeder beobachten, der mit dem Flugzeug fliegt: Dort oben hat man normalerweise eine extreme gute Fernsicht.
„Andere Treibhausgase als Wasserdampf sorgen also für die Temperaturstruktur.“ Übrigens wird die „Temperaturstruktur“ der Atmosphäre nicht von den Treibhausgasen bestimmt, sondern über den von der Thermodynamik erzwungenen Temperaturgradienten und die Aufheizung des Bodens, im wesentlichen durch die Sonne.
Und daß das wichtigste Treibhausgas „Wasserdampf kein signifikanter anfänglicher Antrieb“ sei, ist eine reine Behauptung – und schlicht und einfachh falsch!
MfG
G.Wedekind
@G. Wedekind
„Die Verdampfungswärme wird dadurch in den oberen Wolkenschichten wieder frei und erhöht die Temperatur der Wolkenoberseite überproportional relativ zur Erwärmung des Bodens, was wieder verstärkte Abstrahlung bedeutet.“
Hervorhebung von mir.
Es handelt sich um latente Wärme. Da erhöht sich die Temperatur nicht.
Wolken vermindern sowohl die Ein- als auch die Abstrahlung.
mit freundlichen Grüßen
P. Fickenscher
Die Aussage
„Ohne den Strahlungsantrieb durch CO₂ und die anderen nicht kondensierenden Treibhausgase würde das terrestrische Treibhaus zusammenbrechen …“
ist sehr entscheidend, aber sie müßte unbedingt begründet werden! Denn ohne weiteres einsichtig ist das nicht. Der Nachschub an Wasserdampf für die Atmosphäre hängt im Wesentlichen von der Oberflächentemperatur der Ozeane und den Windverhältnissen ab. Die Senke für den Wasserdampfgehalt sind Kondensation und Niederschlag.
Wo an diesem Wasserkreislauf das CO2 eingreifen sollte, ist keineswegs ersichtlich. Gerade über den Polarregionen ist kaum Wasserdampf vorhanden, dort kann das CO2 fast konkrrenzlos zur Wirkung kommen. Aber da wirkt es eher kühlend, weil es in den oberen Atmosphärenschichten zur Abstrahlung beiträgt.
„Ohne den Strahlungsantrieb durch CO₂ und die anderen nicht kondensierenden Treibhausgase würde das terrestrische Treibhaus zusammenbrechen …“
Quatsch!
Es gibt keinen Treibhauseffekt!
(Zweiter Versuch)
Michael Mechtel schrieb am 9.6.2024, 16:54:36 in 378753
Wenn das CO2 nicht da ist, geht ein größerer Teil der Abstrahlung der Erdoberfläche direkt ins All, die Oberfläche kühlt sich ab. Mit der Oberfläche kühlt sich auch die Atmosphäre ab, damit kann sie weniger Wasserdampf halten, damit geht wieder mehr Energie ins All und die Oberfläche kühlt sich weiter ab. Der Artikel bezieht sich auf den Artikel von Lacis et. al. „Atmospheric CO2: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature“ den man als PDF im Netz findet …
#378771
@Marvin Müller
Danke für den Hinweis. Werde mir den Lacis-Artikel anschauen. Die Frage ist, wie weit diese Abwärtsspirale tatsächlich nach unten geht und ob sie nicht recht bald zum Stillstand kommt.
Beschreiben sie gerade ein Wüstenklima? Ich wusste nicht, das Wasser in der Wüste nicht verdampft.
Kann es vielleicht sein, das die Verdunstung nicht allein von der Oberflächentemperatur abhängt, sondern von der energiereichen Strahlung der Sonne? Oder wie erklären sie Sublimation bei einem Gletscher?
Nur mal so am Rande, auf Wikipedia heißt es unter THG:
Da nun aber 60-80% des sogenannten THE angeblich am Wasserdampf hängen, hat man sich den Bauerntrick mit den „nicht kondensierenden“ THG, insbesondere CO2, einfallen lassen.
Problem ist nur, dass der sogenannte THE dann fast weg ist, wenn der Wasserdampf kondensiert, und dafür gibt es wiederum ebenfalls keinerlei Beleg…