Kevin Kilty
Teil I dieser Reihe [in deutscher Übersetzung hier] konzentrierte sich auf die Datenquellen, die ein Energie-Ungleichgewicht belegen, die Größenordnung dieses Energie-Ungleichgewichts und die wahrscheinliche Unsicherheit dieser Größenordnung. Messungen deuten darauf hin, dass diese Größenordnung höchstwahrscheinlich bei 0,76 W/m² liegt, aber die Unsicherheit wird optimistisch mit nur 0,1 angegeben. Selbst die Autoren wissenschaftlicher Berichte geben zu, dass ihre Unsicherheit nicht alle Faktoren einschließt, insbesondere Instrumenten- und Verarbeitungsfehler. Der größte Teil (89 %) dieses Energie-Ungleichgewichts führt zur Erwärmung der Ozeane.
Teil II untersucht die Klima-Rückkopplung, ihr mögliches Ausmaß und die wahrscheinliche Unsicherheit. In Teil III werde ich mich, wenn ich dazu komme, darauf konzentrieren, ob die Erde einen Regulator besitzt oder nicht, d. h. ob es einen physikalischen Prozess gibt, der die Reaktion auf ein solches Ungleichgewicht in der Zukunft begrenzt. Insbesondere wird Teil III den merkwürdigen Status des Prinzips von Le Chatelier untersuchen, auf das man sich in letzter Zeit oft beruft, um anzudeuten, dass es einen solchen Regulierungsprozess geben muss.
Die Standard-Sichtweise
Es ist am besten, mit dem Standardargument zu beginnen, warum ein Anstieg des CO₂ die Temperatur erhöhen wird. Dann hinterfragen wir dieses Argument. Abbildung 1 stammt aus einem Übersichtsartikel von Held und Soden (im Folgenden H&S) aus dem Jahr 2000 [1], der jedoch 2006 weitgehend wiederholt wurde.[2] Ich kann es nicht besser erklären, als H&S selbst zu paraphrasieren. Ihr Übersichtsartikel erklärt meiner Meinung nach die Standardansicht so klar und einfach wie nichts anderes, das ich gelesen habe.
Um das Energiegleichgewicht aufrechtzuerhalten, muss die Erde den Anteil von 240 W/m² der absorbierten Sonnenstrahlung, den sie erhält, in den Weltraum zurückstrahlen. Um dies auszugleichen, müsste ein Schwarzer-Körper-Strahler eine Temperatur von 255 K (240 = σ Te⁴) haben, die wir als Emissionstemperatur Te bezeichnen wollen. Diese Temperatur tritt in einer Höhe über der Oberfläche auf, die wir Ze nennen. Wie in Abbildung 1 dargestellt, könnte man sich vorstellen, dass ein durchschnittliches Infrarotphoton aus der Nähe dieser Höhe in den Weltraum entweicht.
H&S sagen: „Es ist eine grobe Vereinfachung anzunehmen, dass sich die Temperaturgradienten innerhalb der Troposphäre nicht ändern, wenn sich das Klima erwärmt, aber diese einfache Annahme hat sich als sehr nützlicher Bezugspunkt erwiesen…“
Bei festem Te und festem Gradienten (Konvektionsrate Γ) ist die Temperatur dann: Ts = Te + ΓZe. In diesem einfachen Modell spielen nur Änderungen von Ze eine Rolle. Die Argumentation geht nun in die folgende Richtung:
Eine erhöhte CO₂-Konzentration in der Atmosphäre macht die Atmosphäre für die von der Oberfläche ausgehende Infrarotstrahlung undurchsichtiger. Um also eine CO₂-verdoppelte Atmosphäre zu haben, die oberhalb von Ze gleich transparent ist, damit das durchschnittliche Photon entweichen kann, muss sich Ze höher in der Atmosphäre befinden. Eine Verdopplung von CO₂ macht die undurchsichtige Atmosphäre oberhalb von Ze+150m gleich transparent. Der konstante Gradient von 6,5 K/km bedeutet jedoch, dass die Temperatur in Ze+150m um etwa 1 K niedriger ist, und nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz bedeutet dies eine Verringerung der ausgehenden Strahlung um etwa 4W/m²(236,3 = σ 254⁴). Es entsteht ein Energie-Ungleichgewicht, das die gesamte Atmosphäre und Oberfläche erwärmt.
Wasserdampf-Konzentration
Die Auswirkungen hören an diesem Punkt nicht auf. Die gesamte Atmosphäre ist nun 1 K wärmer, und an der Erdoberfläche führt diese höhere Temperatur nach der Clausius-Clapeyron-Beziehung zu einem Anstieg des Wasserdampfdrucks bei Sättigung um etwa 7 %. Dadurch wird die Atmosphäre noch undurchsichtiger, und der Ze-Wert steigt erneut. Der Prozess wiederholt sich, konvergiert aber zu einem neuen Gleichgewicht bei einer Erhöhung der Temperatur um 1/(1-βH₂O), wobei βH₂O=0,4 der Rückkopplungsfaktor für Wasserdampf ist. Wie H&S in ihrer Studie von 2006 sagen, sind „eine Reihe wichtiger Aspekte der hydrologischen Reaktion auf die Erwärmung eine direkte Folge des Anstiegs des Wasserdampfs in der unteren Troposphäre.“
Meine Kritik
Auch wenn H&S zugeben, dass dieses Modell eine zu starke Vereinfachung darstellt, wollen wir dennoch die wichtigsten Elemente in der Reihenfolge ihres Auftretens überprüfen.
Bei 255 K gibt es keine Emissions-Oberfläche.
Erstens scheint man buchstäblich an eine Emissionsfläche in der mittleren Troposphäre mit einer Temperatur von 255 K zu glauben, die wie ein schwarzer Körper strahlt. Mit anderen Worten, sie betrachten das Problem als ein typisches Randwertproblem, bei dem die Oberfläche als eine Grenze und eine imaginäre Schicht darüber als die andere Grenze fungiert. Während sich die Oberfläche wie ein nahezu schwarzer Körper verhält (Emissionsgrad = 0,97), ist die klare Atmosphäre nirgends so emittierend, dass eine dünne Schicht wie ein schwarzer Körper wirken würde. H&S selbst sagen in einer anderen Veröffentlichung [3]: „…Aufgrund ihres viel größeren Emissionsvermögens ist der Beitrag der Oberfläche um eine Größenordnung größer als der einer einzelnen 100-mb-Atmosphärenschicht.“ Stattdessen entweicht die kompensierende ausgehende LWIR über einen breiten vertikalen Bereich der Atmosphäre, der für einige Wellenlängen direkt an der Oberfläche beginnt.[4] Die obere Grenze dieses Problems ist komplex.
Anstelle eines einzigen Freiheitsgrades Ze, der die Temperatur festlegt, gibt es viele verschiedene Konfigurationen, die diese Aufgabe erfüllen. Die Emissionsfläche hat eine komplizierte, sich ständig ändernde Konfiguration. Während der Gedanke einer Vergrößerung der Emissionsfläche eine mögliche Reaktion ist, könnte eine von oben entfeuchtete Atmosphäre, wie sie der Niederschlag bewirkt, die durchschnittliche Emissionsfläche tiefer in die Atmosphäre verlagern, ohne die Temperatur wesentlich oder überhaupt zu verändern [5].
Strahlungs-Konvektions-Gleichgewichts-Doktrin
Zweitens ist der unveränderliche Wert von 6,5 K/km für den Gradienten des Strahlungs-Konvektions-Gleichgewichts nicht hilfreich. Jeder, der sich mit Temperaturprofilen befasst hat weiß, dass sie sehr viel komplexer sind als nur ein konstanter Gradient. Abbildung 2 zeigt eine Reihe von atmosphärischen Modell-Temperaturprofilen, die aus MODTRAN stammen. Man beachte, dass der einzige konstante 6,5 K-Gradient in der Reihe die US-Standardatmosphäre von 1976 liegt – ein erfundenes Profil der atmosphärischen Nicht-Struktur, das von einem Ausschuss entworfen wurde.[6] Die anderen Beispiele haben tatsächlich eine gewisse Struktur, die uns etwas über die Dynamik der Wärmeübertragung in verschiedenen Gegenden sagt.
Abbildung 2
Verdunstung
In diesem vereinfachten Modell nimmt der Wasserdampf den ersten Platz ein, insbesondere in den Tropen. Die Berufung auf die Clausius-Clapeyron-Beziehung (im Folgenden CC) bedeutet, dass jeder Anstieg der Temperatur um 1K 7% mehr Wasserdampf in die untere Troposphäre bringt – das ist eine geometrische Zunahme des stärksten Treibhausgases.
Um die CC-Skalierung voranzutreiben, stützen H&S ihre Analyse auf eine atmosphärendynamische Beziehung für den Verdunstungsprozess [7]. Ich habe hier und an anderer Stelle bereits mehrfach argumentiert, dass diese CC-Skalierung falsch ist, weil die Verteilung von Wasserdampf in der Atmosphäre nicht im Gleichgewicht ist und von Transportprozessen abhängt. Sie ist energieabhängig, wohingegen Modelle der atmosphärischen Dynamik der Verdunstung einfach davon ausgehen, dass die Energieabhängigkeit verschwindet [8].
Die technische Hydrologie befasst sich mit der Verdunstung aus der Oberflächenspeicherung.[9] Von den Ausdrücken für die Verdunstung, die aus diesem Schwerpunkt heraus entwickelt wurden, basieren einige auf der atmosphärischen Dynamik, andere auf der Energiebilanz und wieder andere sind eine Kombination aus beidem.[10] Ausdrücke, die auf der atmosphärischen Dynamik basieren, funktionieren gut genug, haben aber ein Größenproblem, weil sie die Energiebilanz nicht berücksichtigen. Ohne Energiebilanz ist der Prozess unphysikalisch.
Landsay, et al. sagen in Bezug auf die für die Verdunstung verwendete Energie:
„In tiefen Seen mit beträchtlicher Wärmespeicherkapazität haben plötzliche Wind- und Feuchtigkeitsschwankungen länger anhaltende Auswirkungen; die Wärme, die in den oder aus dem Speicher fließt, trägt zum Ausgleich des Energiebedarfs bei. Durch die Nutzung der gespeicherten überschüssigen Energie kann eine übermäßige Verdunstung während einer trockenen, windigen Woche die Verdunstung reduzieren, die sonst in den folgenden Wochen auftreten würde.“ [10]
Die Energiebilanz stellt eine Einschränkung dar. Ich halte die atmosphärische Dynamik für ein schwaches Argument. Die Verdunstung (Tiefe des pro Zeiteinheit verdunsteten offenen Wassers) auf der Grundlage einer Energiebilanz würde etwa so aussehen:
E=(Qn+Qv-Qₒ)/(ρHv(1+R) )
Dabei sind: R ist das Bowen-Verhältnis, Qn=Nettowellenstrahlung, Qₒ ist die Energie, die gespeichert wird, Qv=Energie, die zugeführt wird, und Hv ist die latente Verdampfungswärme.
Ignorieren von Beobachtungen zugunsten der Theorie
Bezüglich der Rückkopplungsverstärkung durch Wasserdampf sagen H&S folgendes:
„…Es gibt kein einfaches physikalisches Argument, das uns bekannt ist, aus dem man von vornherein hätte schließen können, dass βH₂O kleiner als eins ist. Der Wert von βH₂O steigt in der Tat mit der Erwärmung des Klimas, wenn die relative Luftfeuchtigkeit konstant bleibt. Auf dieser Grundlage könnte man erwarten, dass sich bei einer ausreichenden Erwärmung des Klimas schließlich Runaway-Bedingungen entwickeln.“
Man könnte so antworten: Es gibt kein einfaches physikalisches Argument, außer dass der Vorläufer von Wasserdampf, flüssiges Wasser, seit 4 Milliarden Jahren einen Großteil der Erdoberfläche bedeckt, und zwar unter sehr unterschiedlichen Bedingungen, einschließlich erhöhtem CO₂-Gehalt, und wir haben nicht im Entferntesten so etwas wie einen unkontrollierten Treibhauseffekt beobachtet. Vielmehr haben wir häufiger Ausschläge in außergewöhnliche Kälte beobachtet.
Klimamodellierer scheinen mehr von der Übereinstimmung ihrer Modelle beeindruckt zu sein als von den Beobachtungen. Ich bin kein Klimamodellierer, aber ich bin nicht beeindruckt von dem Nachweis der Korrektheit durch Übereinstimmung zwischen den Modellen. Ich habe einige Erfahrung mit der Modellierung des Wärmetransports. Ich habe komplexe Codes für alle möglichen Zwecke von einer Programmiersprache in eine andere übersetzt und die Ergebnisse überprüft. Es kam häufig genug vor, dass ich die gleichen Fehler in verschiedenen Plattformen fand, was auf eine gemeinsame Abstammung der Codes schließen lässt; manchmal besteht die Übereinstimmung einfach in mangelnder Unabhängigkeit.
Die Kontroverse um den Wasserdampf beenden
Viertens, wie H&S sagen, erfordert das Beenden der Wasserdampf-Kontroverse einen Vergleich mit Daten.
„Angesichts der Beschleunigung der von vielen Modellen vorhergesagten Trends glauben wir, dass weitere 10 Jahre angemessen sein könnten und 20 Jahre sehr wahrscheinlich ausreichen werden, damit das kombinierte Satelliten- und Radiosondennetzwerk die Vorhersagen über den zunehmenden Wasserdampf in der freien Troposphäre und seine Auswirkungen auf die globale Erwärmung überzeugend bestätigen oder widerlegen kann.“
Wie gut ist die zugrunde liegende Physik verstanden?
Bob Irvine schrieb vor zwei Jahren über Feedback. Er zeigte Daten, die denen in Abbildung 3 ähneln, aber unabhängig davon sind. Abbildung 3 zeigt die Era5-Reanalyse aus den Tropen, in der 2m-Temperatur- und Taupunktdaten gegeneinander aufgetragen sind. Es gibt einen Anstieg der Taupunkt-Temperaturen, der spezifischen Luftfeuchtigkeit oder des Mischungsverhältnisses, je nachdem, was man bevorzugt, alle zeigen einen bescheidenen Anstieg der absoluten Luftfeuchtigkeit von etwa 3 % in den letzten zwei Jahrzehnten. Der beobachtete Anstieg spricht nicht für eine CC-Skalierung und schon gar nicht für eine konstante relative Luftfeuchtigkeit.
Abbildung 3
Irvines Aufsatz enthält eine Tabelle, in der die Rückkopplungswerte von AR4 und AR6 verglichen werden. Von besonderem Interesse sind die großen Veränderungen bei den kombinierten Rückkopplungswerten für Wasserdampf + Gradient. Im AR4 (2007) beträgt dieser Wert 0,96 ± 0,08 W/Km². Im AR6 (2019) wird er mit 1,30 (1,15 bis 1,47) angegeben. Vielleicht hat die Feststellung, dass der Wasserdampf in den zwei Jahrzehnten von 2000 bis 2019 nicht mit der Skalierung des Klimawandels Schritt gehalten hat, zu dieser Änderung geführt. Von größerem Interesse ist die angegebene Unsicherheit.
Die AR4-Unsicherheit von 0,08 bezieht sich auf einen Erweiterungsfaktor von 1,0, und das Intervall für AR6 ist das 90 %-Konfidenzintervall. Damit liegen die zentralen Werte vier Standardabweichungen auseinander, was bedeutet, dass jede Schätzung in Anbetracht der anderen höchst unwahrscheinlich ist. Darüber hinaus zeigt eine Grafik in Referenz [3] die Wasserdampf- und Gradient-Rückkopplungswerte separat. Wie bereits in Teil I in Bezug auf das Energie-Ungleichgewicht erwähnt, wird die Unsicherheit der kombinierten Größen kleiner als die Unsicherheit ihrer Komponenten. Wie kommt dies zustande? Möglicherweise sind Modellverzerrungen bei den Schätzungen der Wasserdampf-Rückkopplung antikorreliert mit Verzerrungen bei der Gradient-Rückkopplung.
Wolken-Rückkopplung
Jeder weiß, dass Wolken eine Schwachstelle der globalen Klimamodelle sind. Nicht jeder erkennt jedoch die enorme Variabilität der Wolken von Tag zu Tag. Die nachstehende Abbildung 4 zeigt, wie die gesamte abwärts gerichtete Sonnenstrahlung an zwei eng beieinander liegenden Tagen entlang der Front Range von Colorado aussieht. Die Rohdaten sind nach UTC-Tagen aufgeschlüsselt, so dass diese Diagramme zusammengefügt sind. Dennoch ist das, was sie zeigen, offensichtlich. Der teilweise bewölkte Tag weist eine erhöhte Abwärtsstrahlung auf, wenn Cumulus- oder Cumulonimbuswolken nördlich und nordwestlich des Observatoriums das Streulicht auf das Observatorium lenken, aber häufiger eine verringerte Strahlung für subarktische Winterbedingungen, wenn sie das Observatorium beschatten. Die Veränderung der täglich empfangenen Sonneneinstrahlung (abwärts gerichtete Gesamtsonneneinstrahlung) liegt zwischen 34.000 kJ/m² an einem klaren Tag und 23.000 kJ/m² an einem anderen. Das ist nach jedermanns Schätzung gewaltig. Sogar die Albedo der Oberfläche (Verhältnis von blauer zu roter Kurve) ändert sich von 18,8 % auf 19,3 %, einfach aufgrund der Umlenkung des Sonnenlichts.
Abbildung 4
Abbildung 5 stammt von Daten, die an einem klaren Sommertag nördlich von Laramie in Wyoming auf einer Höhe von 2200 m aufgenommen worden sind. Hier gibt es keinen SURFRAD-Standort, aber ich besitze zahlreiche Radiometer und war dabei, eines zu testen und zu kalibrieren. Wie es der Zufall so will, erwischte ich die schönsten Wolken – subvisuelle Zirren, die so substanzlos waren, dass ich sie mit dem Auge nicht erkennen konnte. Das Radiometer erkannte sie jedoch, und gelegentlich, wenn die Zirruswolken ein mit dem Auge erkennbares Wölkchen bildeten, das vor der Sonne vorbeizog, konnte ich es mit dem Radiometer in Verbindung bringen.
Lynch [12] geht davon aus, dass diese Wolken eine optische Tiefe von etwa τ=0,03 haben, was eine Änderung der Leistungsdichte in der Größenordnung von 1000⁰,⁰³ = 970 oder eine Abnahme von 30 W/m² bedeuten würde. Dies entspricht in etwa dem, was Abbildung 5 zeigt. Selbst in diesem Fall der geringsten vorstellbaren Bewölkung ist die Wirkung also zehnmal größer als die einer Änderung der Temperatur um 1 K.
Wolken haben einen großen Einfluss auf das Klima.
Abbildung 5
Dieser Klimaantrieb ist jedoch nicht das, was „Rückkopplung“ im Kontext der Klimawissenschaft bedeutet. Rückkopplung ist der Effekt, den eine wärmere Oberfläche auf die Strahlungsdifferenz zwischen klarem Himmel und Gesamthimmel hat. Es handelt sich um die Veränderung des Wolkenforcings (klarer Himmel minus Gesamthimmel), und erschwerend kommt hinzu, dass der klare Himmel wiederum eine Berechnung aus der Theorie ist. AR4 gibt den Rückkopplungseffekt der Wolken mit 0,69 ± 0,38 W/K-m² an; AR6 nennt 0,42 (-0,1 bis 0,94).
Erkundung der Rückkopplungen
Modelle führen im Allgemeinen zu einer positiven Rückkopplung. Ich habe keine Grundlage, um das zu bestreiten. Was ich nicht glaube ist, dass eine relativ winzige Differenzgröße, die als Differenz zwischen zwei anderen großen variablen Größen berechnet wird, die ihrerseits Differenzen großer variabler Größen sind, nicht von Unsicherheiten erdrückt wird. Dies gilt insbesondere angesichts der mangelnden Auflösung von Klimamodellen und der Parametrisierung von Dingen wie Wolken, Konvektion und Niederschlag, die nicht direkt aus der Physik berechnet werden.
Ich bin kein Gegner der Klimamodellierung, aber ich würde mir wünschen, dass die Ergebnisse der Modellierung durch einen Vergleich mit Beobachtungen untermauert werden könnten. Mir ist durchaus bewusst, dass die Beobachtungen mit Problemen der Kalibrierung und Datenreduzierung behaftet sein können, so dass die Ergebnisse ebenfalls mit großen Unsicherheiten behaftet sind. Trotzdem möchte ich ab und zu einen Vergleich sehen. Was machen wir also mit der Rückkopplung?
Betrachten wir die Berechnungsverfahren für Rückkopplungen. Sie werden mit Modellen durchgeführt. Die Herausforderung bei der Durchführung der gleichen Dinge mit Beobachtungen besteht darin, genügend lange Zeiträume von Tagen zu haben, um das Klima anzunähern. Kann man irgendwelche Verfahren mit Beobachtungen nachahmen? Soden et al. skizzieren Verfahren auf der Grundlage von Modellen[3] Wie würden sie sich auf Beobachtungen übertragen lassen?
Verfahren 1: Man stelle sich das Energie-Ungleichgewicht am oberen Ende der Atmosphäre (TOA) als eine Funktion einiger weniger Faktoren vor. Nennen wir dies bildlich R( w, T, a, c), wobei w für Wasserdampf, T für die Oberflächentemperatur, a für die Oberflächenalbedo und c für Wolken steht. Führen Sie mehrere Modelle durch, indem Sie jeweils nur ein Element, z. B. c, ändern, und vergleichen Sie mit dem ungestörten Zustand. Dies ist bei Beobachtungen sehr schwierig, ist es doch schwierig, längere Zeiträume zu suchen und zu finden, die in jeder Hinsicht bis auf einen Punkt identisch sind.
Verfahren 2: Aufteilung der Rückkopplung in zwei Faktoren. Der erste, der „Strahlungskern“, hängt nur vom Strahlungsalgorithmus ab, und der andere ist einfach die Veränderung der Klimatologie der interessierenden Rückkopplung zweier Vergleichszustände. Das Produkt aus beiden ist die Rückkopplung. Dieses Verfahren ist für die Beobachtung nicht von Belang. Strahlungskerne sind jedoch aus einem anderen Grund in Teil III interessant.
Verfahren 3: Stören Sie das Klimamodell mit einer schrittweisen Änderung der Meerestemperatur. Dann wird die Klimasensitivität aus den berechneten Änderungen der Strahlungsflüsse abgeleitet.
Schema 3 ist das Verfahren, das sich am besten für Beobachtungen eignet. Die natürlich verfügbaren Störungen der Meeresoberfläche sind ENSO, PDO, AMO und so weiter. Außerdem könnten wir darüber nachdenken, den Aufwand wie die faktoriellen Experimente zu organisieren, die wir in der Technik durchführen; wir ändern absichtlich mehrere Variablen in jedem aufeinanderfolgenden Durchlauf, weil es das ist, was das Wetter tun wird. Erstellen Sie eine Kontrasttabelle mit vier Faktoren (w,T,a,c) und notieren Sie, wie sich jeder Faktor bei jeder aufeinanderfolgenden Änderung von PDO oder ENSO verändert. Schließlich werden wir die gesamte Tabelle mit den Kontrasten ausfüllen und eine ungefähre Vorstellung nicht nur von den Rückkopplungsfaktoren, sondern auch von den Wechselwirkungen zwischen ihnen haben [13].
Schlussfolgerung
Wie in Teil I finde ich auch in Teil II Zahlen zu grundlegenden Konzepten, die zwar klein sind, aber mit Unsicherheitsschätzungen, die ich weder nachvollziehen kann noch völlig glaubwürdig finde. Das gesamte Thema des Klimawandels scheint so zu sein; geleitet von Zahlen und Messungen, die auf 0,1 % genau sein müssen, aber oft 10 oder 100 Mal schlechter sind. Ist die Wolkenrückkopplung positiv? Ich weiß es nicht. Um das herauszufinden, muss man eine Menge Wetterdaten durchgehen. Wenn sie jedoch positiv ist, ist das nicht unbedingt etwas Schlechtes, wie in Teil III erläutert wird.
References and Notes
1-Held, I. M., and B. J. Soden, 2000: Water vapor feedback and global warming. Annu. Rev. Energy Environ., 25, 441–475.
2-Isaac Held, Brian J. Soden, 2006, Robust Responses of the Hydrological Cycle to Global Warming, J. Climate, V. 19, p.5686
3-Brian J. Soden, et al, 2008, Quantifying Climate Feedbacks Using Radiative Kernels, J. Climate, V. 21, p3504
4-Selbst in der feuchten tropischen Atmosphäre ist der klare Himmel für viele Segmente des IR-Spektrums mit einer Wellenzahl von bis zu 2 inversen Zentimetern zu über 80 % durchlässig.
5- Dies ist ein Element von Lindzens Iris-Hypothese.
6- Bei diesem Durchschnittsprofil kann es sich um einen Durchschnitt handeln, der nie wirklich beobachtet wird – wie der 3,5-Durchschnitt von Würfelwürfen. Von weiterem Interesse ist, dass die Wasserdampf-Satellitenbilder der Spektralbereiche 8, 9 und 10 unter Verwendung der US-Standardatmosphäre reduziert wurden. Vielleicht könnte die Verwendung dieses Modells in diesem Zusammenhang in einem zukünftigen Beitrag erforscht werden.
7-Ein Atmosphären-Dynamikmodell von H&S: „ … die Verdunstung E aus dem Ozean kann als proportional zur Differenz zwischen dem Sättigungsdampfdruck bei der Temperatur T* und dem Dampfdruck in der Atmosphäre in einer kleinen, geeigneten Referenzhöhe modelliert werden…“
8-Eine analoge Situation tritt bei elektronischen Rückkopplungsschaltungen auf. Die Stromversorgung wird in solchen Schaltungen fast nie explizit dargestellt, da man davon ausgeht, dass die Stromversorgung in der Lage ist, alles zu liefern, was die Rückkopplungsschaltung benötigt. Clipping tritt auf, wenn der Ausgang in die Nähe der Stromversorgungsschienen kommt. Dies kommt in Modellen nicht vor, obwohl es physikalisch gesehen passiert.
9-In den 1970er Jahren habe ich drei Jahre lang als Hydrologe beim USGS gearbeitet. Die Beschäftigung ist ein fähiger Lehrer.
10-Ray K. Lindsay, Jr., et al, 1975, Hydrology for Engineers, 2nd ed, Mcgraw-Hill
11- Lynch, Subvisual Cirrus, Aerospace Report number TR-93(3308)-1, 1994, available online at https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/ADA289329.pdf
12- Ich hatte ein wenig Spaß mit generativer KI. Ich fragte, ob ENSO als Analogon zum Klimawandel verwendet werden kann. Sie sagte „nein“. Dann habe ich gefragt, ob El Niño das sein könnte. Die KI sagte „ja“.
13-Auf einer Konferenz im Jahr 2002 schlug ich dies als eine Methode vor, um die Geschichte selbst und die Geschichtswissenschaft mehr wie eine experimentelle Wissenschaft aussehen zu lassen. Meines Wissens hat niemand diese Idee aufgegriffen.
Link: https://wattsupwiththat.com/2025/02/24/earths-energy-imbalance-part-ii/
Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE
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nichts ist mit positiver Rückkopplung
Das bläuliche Kinder-Bild am Anfang des Artikels ist schon deshalb ein Kinder-Bild, weil es offensichtlich eine Erde beschreibt, die nur eine Tagseite kennt und sich vor allen Dingen nicht dreht.
Geduldig warte ich auf Kinder-Bild II, das für die der Sonne abgewandte Zeit, also für die Nacht gilt.
Das nächste Problem: Auch tagsüber dreht sich die Erde. Eine beliebige Zeitzone mit einem zugehörigen Sonnen-Einfallswinkel (auf die Erde einfallendes paralleles Licht) ist daher immer nur für eine Zeit nahe 0 vorhanden. Sind da schon wieder unzulässige Mittelungen im Spiel, um sich mit einfacher und falscher Rechnerei Katastrophen mit darauf beruhenden Steuern auszudenken?
Wie wäre es mit einer schmalen Zeitzone, auf die man die Strahlungsrechnereien von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang berücksichtigt und eine einzig erlaubte energetische Betrachtung macht, die allein etwas über Erwärmung oder Abkühlung aussagen kann, und das, ohne jemals die Größe Temperatur zu berücksichtigen.
Wärmebilanzen hat es als das Ergebnis physikalischer Ausgleichsprozesse auf der Erde schon gegeben, als Thermometer oder Satelliten noch nicht erfunden waren!
Richtig, durch ihre Drehung (Rotation) mittelt die Erde schon ganz erfolgreich, durch die Bahn um die Sonne (Revolution) mittelt sie zudem übers Jahr – das kann die beides besser als alle Berechnungen. Ob das zulässig ist oder nicht, das müssen Sie die Erde selber fragen – isch weiß es niet. Mische mich aber auch nicht ein, bin doch kein Ähschenjöhr.
Wenn die Erde mittelt, macht sie das richtig, weil sie sich einzig an Energien orientieren kann, sie hat und kennt keine Thermometer.
Wenn beim PIK gemittelt wird, bin ich sicher, dass es falsch ist, weil man sich dort nicht um die Energien kümmert.
Mische mich da aber auch nicht weiter ein, mir reicht es, wenn die Erde nicht kocht und der Rahmstorf keine Kontrollversuche zur Steuerung unseres Globus unternimmt, die wären nämlich hoch mit Risiken mangels wirklicher Kenntnisse über unseren Globus und dessen Ausgleichprozesse belastet.
„Die Erde kennt keine Thermometer“ – Herr Puschner, da sind Sie wieder auf schwankendem Boden unterwegs! Temperatur ist eine thermodynamische Zustandsgrösse, die von der Natur sehr wohl zur Kenntnis genommen wird und zu Konsequenzen führt. Das einzige, was die Natur nicht hat, ist ein human Interface, sprich: eine Anzeigeskala mit Zeiger dran. Braucht sie schließlich nicht.
Und in das Bild zum Artikel eine 24-Stunden-Sonne hinein zu interpretieren, zeugt nun wirklich von abgrundtiefem Unverständnis.
Herr Mechtel,
was glauben Sie jetzt anderes ausgesagt zu haben als ich? Sie erzeugen mal wieder nur Reibungsverluste.
Vielleicht kennen Sie aber auch ein Thermometer aus der Zeit der Dinosaurier und haben es irgendwo ausgegraben. Kann ja schließlich sein. Sie sind aber wirklich auch ein schlauer Kopf!
Um es zu präzisieren: Die Erde mittelt nicht, sie kann ja nicht dividieren. Aber die Summe von Energien kann sie schon bilden oder mindestens wahrnehmen.
Na, das ist doch schon mal was, lieber Peter.
Das Bild beschreibt schon offensichtlich KEINE Erde, die nur eine Tagseite kennt…
Ansonsten wäre die einströmende Leistungsflussdichte nicht 341 W/m², sondern die Solarkonstante von 1361 W/m².
Auch bei klassischen thermodynamischen Systemen, wie dem Brennraum eines Verbrennungsmotors, wird für ein einfaches Modell die Temperatur über den Brennraum gemittelt (z.B. Diesel-Kreisprozess). In der Flammenfront liegen die Temperaturen gut über 2200 °C und nahe der Kammerwand bei unter 1000 °C.
Wenn man es da genauer rechnen möchte, wirft man eine CFD/FEM drauf.
Sind da auch schon wieder unzulässige Mittelungen im Spiel, um sich mit einfacher und falscher Rechnerei Katastrophen auszudenken?
Herr Deutering,
haben Sie während der Nacht eine Einstrahlung der Sonne? Wenn ja, wo ist das? Würde ich mir gerne einmal ansehen.
Aber das ist doch kindisch, lieber Herr Professor. Wie wäre es mal mit Nachtschweißen? Da haben Sie Ihre Sonne, aber hallo. Schutzbrille nicht vergessen. Und bei Vollmond … . Gruß Gerhardle.
Herr Puschner,
haben Sie andere Werte für die Solarkonstante bei TOA, also die Einstrahlung der Sonne? Wenn ja, wo sind die? Würde ich mir gerne einmal die Messungen dazu ansehen.
Und haben Sie schon eine Erklärung für die Downwelling- und Upwelling-IR-Spektren gefunden, welche ohne einen Wärmefluss von den THGen zum Boden auskommt?
Oder glauben Sie dem Autor nicht, wenn er schreibt:
Den Punkt widerlegt er im gesamten Artikel nicht …
Im Artikel steht z. B.:
„… dass diese Größenordnung höchstwahrscheinlich bei 0,76 W/m² liegt …“
Was sollen diese 0,76 W/m² konkret bedeuten? Eine Angabe von 0,76 W/m² sagt überhaupt nichts aus über Erwärmungs- oder Abkühlungsvorgänge. Energie ist eine Menge, eine Angabe von 0,76 W/m² sagt aber nichts über eine Menge aus! Es fehlt die Zeitdimension.
Mir kommt diese Diskussion so vor, wie jene, wo man mit der Angabe von GW die Kapazität einer Netzbatterie beschreiben will, die aber nur per GWh beschreibbar ist.
„Bezüglich der Rückkopplungsverstärkung durch Wasserdampf sagen H&S folgendes:“
Es wird immer wieder argumentiert,daß eine Erwärmung den Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre erhöhe, und daß dies eine starke positive Rückkopplung darstelle.
Diese Annahme wird aber durch Messungen widerlegt:
Schaut man sich die Daten an, z.B. die relative Feuchte in der Atmosphäre über Höhe und Zeit, (NOAA Earth System Research Laboratory oder UAH Upper Air Temperature, zu finden z.B. in Climate4you), dann sieht man, daß die obere Troposphäre über den Wolken seit Beginn der Messungen (1948) trockener geworden ist – in einem Zeitraum, in dem es (am Boden) merklich wärmer geworden ist. In der oberen Troposphäre ist die Temperatur eher gleichgeblieben bzw. leicht gefallen. Die absolute Feuchte hat dort eindeutig ab- und nicht zugenommen!
Im Höhenbereich der Wolken ist die relative Feuchte in etwa konstant geblieben.
Diese Messungen widersprechen der These der zunehmenden Feuchte durch Erwärmung.
Verdunstung:
Ein weiterer Effekt der Verdunstung ist der Transport von Verdampfungswärme vom Boden weg in die Wolken (latent heat, der in Ihrem Bild mit – global – 80 W/m**2 angegeben ist; dieser ist nur ein Mittelwert). Diese Wärmemenge wird im wesentlichen dem Boden entzogen, in den Wolken durch Kondensation wieder freigegeben und von ihren Oberflächen in den Weltraum abgestrahlt. Das Wasser fällt dann als kalter Regen wieder auf die Erde zurück und bleibt nicht in der Atmosphäre. Dieser Transport nimmt (bei konstanter Thermik) mit der berühmten Clausius-Clapeyron-Beziehung (oder Sattdapmpfkurve)
zu, d.h. er verstärkt sich bei Erwärmung nicht unbeträchtlich.
Wir haben also zwei Einflüsse zu berücksichtigen
1. Zunahme der Feuchte in der Atmosphäre – findet nach Messungen nicht statt.
2. Verstärkung des Transports von Verdampfungswärme, der mit der Erwärmung am zunehmen muß.
Der gesamte Verdampfungseffekt als „Verstärkungsfaktor“ beträgt nach meiner Abschätzung 0.65 anstatt den berühmten 3 des IPCC. Er bildet also eine negative Rückkopplung.
Energie-Ungleichgewicht:
Wer glaubt, ein globales Ungleichgewicht von unter einem W/m**2 bei einer Einstrahlung der Sonne von 340 W/m**2 und stark schwankenden Einflußparametern exkt und zuverlässig messen zu können, der – ich erspare mir den Kommentar.
MfG
G.Wedekind
Diese negative Rueckkopplung ist vielleicht sogar erklaerbar.
Wie Herr Marvin Mueller ausfuehrt, ist Wasserdampf neben Ozon das primaere Gas, das Energie aus der Sonnenstrahlung auf dem Weg zur Oberflaeche absorbiert. Es traegt damit zu einer Verringerung der Energie, die die Oberflaeche erreicht bei.
Das wuerde mit dem uebereinstimmen, was sie ueber weniger Wasserdampf und trockener und damit waermer an der Oberflaeche sagen.
Hallo Herr Schulze .
Ich finde diese Grafik nicht korrekt dargestellt. Alle Kurven liegen im Scheitelpunkt auf einer Linie. Die extrem energiestarke Sonnenstrahlung kann man so glaube ich nicht mit der energieschwachen langwelligen nach oben weisenden Strahlung darstellen. Aus diesem Grunde sind auch auf der Ordinate keinerlei Zahlen angegeben.
Anbei eine Darstellung die, die realen Verhältnisse sehr viel besser zeigt.
Danke Herr Jakob, diese fehlende Ausschreibung der Y Achse hat mich schon lange gestört.
Ihre Grafik räumt mit diesem Manko auf und zeigt die energetisch wahren Verhältnisse.
Darf ich fragen welcher Quelle diese entstammt.
Vielleicht liest Herr Marvin Mueller ja mit und er sieht den Unterschied und kennt die Bedeutung.
Schönes Wochenende.
Hallo Herr Schulz.
Diese Grafik ist aus dem Buch “ Christian – Dietrich Schönwiese , Klimatologie 4. Auflage von 2013 . In älteren Büchern findet man ähnliche Darstellungen.
Man sieht in dieser Darstellung auch deutlich, das mit Ausnahmen der Atmosphärischen Fenstern , H2O ab ca. 2,2 Mikrometern bis an den rechten Rand bestimmend ist für die Absorptionsvorgänge in der Atmosphäre.
Sehr informativ ist auch die Darstellung der Ausstrahlung
a = in Bodennähe
b = an der Tropopause
Danke sehr informativ.
Ihr Diagramm ist in der Tat eine bessere Darstellung.
Ergänzend ist zu sagen, dass der eingehende Energiefluss der „extrem energiestarke[n] Sonnenstrahlung“ über den Tagesverlauf derselbe ist wie die „energieschwachen langwelligen nach oben weisenden Strahlung„.
Wenn man es nicht über den Tagesverlauf mittelt, ist der Energiefluss der Sonneneinstrahlung 4-mal so groß wie der der langwelligen, nach oben weisenden Strahlung.
Ansonsten ergäbe sich ein resultierender Energieeintrag zur inneren Energie der Erde.
Eine doppelt-logarithmische Darstellung ist nicht für jeden leicht zu verstehen. Insbesondere verfällt man gelegentlich in einen Vergleich von Flächen unter Graphen, welcher i. d. R. fehlschlägt (außer man berücksichtigt die Dekadeninvarianz von 1/x).
Ich vermute, dass das der Grund war, weshalb die andere(n) Diagramme dies falsch dargestellt haben.
Hallo Herr Deutering.
Anbei noch 2 Grafiken aus dem Buch „ Die Luft in der wir leben – Physik der Atmosphäre“ von Erhard Keppler aus dem Jahre 1988. Auch diese Darstellungen sind logarithmisch dargestellt. Bei linearer Darstellung wäre die Einstrahlungskurve noch sehr viel höher.
Zu Ihrer Anmerkung zum resultierenden Energieeintrag ist anzumerken, dass die energiereiche Sonnenstrahlung im sichtbaren Bereich bei ca. 0,5 Mikrometern ja nicht an der Wasseroberfläche endet, sondern tief in die Ozeane eindringt und so riesige Wassermengen wirksam erwärmt werden. Die blauen Lichtanteile der Sonnenstrahlung erreichen Tiefen von bis zu 240 Metern, wenngleich die effektive Erwärmung des Wassers in den oberen Metern stattfindet. Langwellige Strahlung zB. Von CO2 Molekülen bei ca. 15 Mikrometern vermag das nicht.
Wasser ist der Stoff, der in der Natur und in flüssiger Form die meiste Energie aufnehmen und auch speichern kann.
Kaltes, salzreiches und somit auch schwereres Wasser befindet sich im Normalfall ( ohne Strömungen und Oberflächenwinde) immer unten, erwärmtes Wasser im oberen Bereich. Somit erfolgt ein permanentes Nachströmen von, von den Sonnenstrahlen erwärmtes Wasser nach Oben zur Wasseroberfläche, wo es die Verdunsteten Wassermengen ersetzt. Durch diese Vorgänge werden permanent riesige Wassermengen und somit auch riesige Energiemengen in die Atmosphäre eingetragen.
Meeres und Luftströmungen verteilen diese gewaltigen Volumen und Energiemengen auf unserer Erde. Nach Norden bis zum Nordpolarmeer und als Tiefenströme bis zum großen, eisigem Kontinent, der Antarktis.
Leider wird dieser großer wetterbestimmender Kontinent im Fernsehen bei den Hintergrundbildern zu den verschiedenen „ Wetterberichten „ und auch bei der Tagesschau oder vergleichbaren Sendungen nirgends dargestellt. Offensichtlich gibt es diesen Kontinent nicht, obgleich er größer als Australien ist. Die extreme Eiskammer unserer Erde.
Wasser ist somit in jeglicher Konsistenz, natürlich im Zusammenspiel mit der Sonne, der Erdneigung und der Gravitation unseres Planeten, der Erde das bestimmende Wetterelement.
Hallo Deutering .
Anbei noch die zweite Grafik aus oben genanntem Buch von 1988
Richtigerweise werden die Gase hier Spurengase genannt, und nicht wie heutzutage üblich als — Treibhausgase —
Die Grafik von Herrn Schulz stammt aus Wikipedia, Treibhauseffekt, Absorbtionsdiagramme und ist entsprechend Lücken und fehlerhaft. Allerdings zeigt sie schon den überbordenden Einfluss von Wasser in diesem Absorptions-/Emissionsgeschehen und man man sie verwenden, ohne gelöscht zu werden.
Das Wasser absorbiert anscheinlich auch die Hintergrundstrahlung – in trockenen Regionen wird es Nachts deutlich kälter, „clear sky conditions“, als an Orten mit hoher Luftfeuchtigkeit. Unter den passenden Vorraussetzungen kann man sogar Eis herstellen, der „Solar Uncooker“.
Es ist als ob Wasser einen deutlich wichtigeren Einfluss hat als CO2. Nur wie den Leuten erklären dass man Wasserdampf besteuern will?
Wasserdampf besteuern kann man nicht. Sonneneinstrahlung, Wolken und Wasserdampf sind die Hauptfaktoren. Und natürlich die Umlaufbahn der Erde um die Sonne.
Woher kamen und kommen denn die nächsten Eiszeiten?
Das Konzept ist doch genial. Man garantiert Einnahmen die durch natürliche Gegebenheiten nicht möglich sind, ein „Mechanismus“. Das muss so! Wenn kein Wind oder keine Sonne wird es kompensiert, nach Vorschrift. Im Mittel passt es dann, irgendwie. Die Statistik muss stimmen.
Die Klimamodelle ähneln ja den ökonomischen Modellen. Man zieht quasi eine neue Etage in das Schichtenmodell ein, etwas das „zurückstrahlt“. Wie Zinsen, oder Erlöse aus Spekulationen.
1000 Milliarden, 100 davon für den Klimaschutz. So wird das Klima geschützt!
Während Amerika offenbar Kipppunkte und Rückkopplungen für vernachlässgbar hält. Eine deutsche Erfindung?
„Während Amerika offenbar Kipppunkte und Rückkopplungen für vernachlässigbar hält. Eine deutsche Erfindung?“
Wenn Sie sich die Artikel beim EIKE anschauen, dann sehen Sie: Das meiste stammt aus den USA. Also Vorsicht und Augen auf. Auch bei diesem hier.
Es sieht so aus als ob Trump dem vetraut was Happer, Soon et al (Clintel, CO2 Coalition) sagen. Am Ende seiner letzten Amtszeit wurde schon einmal diese Experten in den Fokus gerückt (die Community war „not amused“), diesmal hat Trump direkt am Anfang dafür gesorgt dass der Klima-Sumpf trockengelegt wird.
Nur die EU&UK sind nach wie vor voll auf Net Zero Kurs – von Merz&Co wird nichts kommen. Es gilt nun für Skeptiker das Momentum zu nutzen. Hier müssen die (alternativen) Medien unbedingt in Boot geholt werden um zu berichten was in den USA passiert. Da hapert es gewaltig.
Woher kamen und kommen denn die nächsten Eiszeiten? Die Frage ist gar nicht so einfach zu beantworten, aber es gibt viele Leute, die sich darüber Gedanken gemacht haben; einer war https://geowiki.geo.lmu.de/wiki/Milankovic-Zyklen – und zahlreiche weitere Meldungen im ww-net. Da kann man sich schlau machen. Die Sauerstoffkatastrophe und die Schneeballerde aus viel länger vergangenen Zeiten der Erdgeschichte hatten ich schon erwähnt. Das zeigt auch, was passiert, wenn man ein starkes Treibhausgas, hier Methan, durch ein schwaches, also CO2 ersetzt, durch Oxidation von Methan zu CO2 und Wasser.
Besteuerungen von was-weiß-ich-was: Geht in Ordnung, nur so kann man den Hyperfertilen klar machen: Ihr seid viel zu viele, es wird enger, also zahlt. Oder macht weniger Kinder, das ist billiger und komfortabler, basta. Ansonsten: Selber schuld.
Wir kriegen eine neue Eiszeit wenn wir den CO2 Gehalt der Atmosphäre reduzieren. Laut Klimathesen.
1km Eis über Deutschland. Verbrennt mehr Kohle um Deutschland zu retten….
Nichts als Polemik, lassen sie das doch sein. Und Kohle verbrennen kann nur, wer welche hat.
Ich habe Klimaunwissenschaftlich und logisch argumentiert. Nix Polemik.
Wenn Sie meinen – nicht mein Niveau. „Klimaunwissenschaftlich“ – nehmen Sie sich eigentlich selbst noch ernst? So viele Wirrköpfe hier, unglaublich.
Quamquam sunt sub aquá, sub aquá maledicere temptant.
Das un faellt ihnen erst jetzt auf?
Da sie die Satire auch nicht erkennen, erkläre ich es Ihnen.
Die Klimawissenschaft weiss, das CO2 keinen Einfluss auf die Eiszeiten hat. Die Klimaunwissenschaften allerdings erklären einen.
Daher zum Schutz vor einer neuen Eiszeit sollte so viel Kohle wie möglich verbrannt werden.
Ich hoffe sie zählen jetzt nicht zu den Wirrköpfen….
Verquaster Unsinn, sorry.
So wie aus Klimaunwissenschaft was Sinnvolles wird, man laesst das „un“ weg?
„Nur wie den Leuten erklären dass man Wasserdampf besteuern will?“
Kommt noch!
Den „geimpften“, treibhausgläubigen Kartellparteienwählern kann man alles verkaufen
Ich sage nur Wasserstoff, „verbrennt“ zu H2O – das mit den Feedbacks.
Dieser ganze Strahlungshokuspokus ist ein finanzielles Perpetuum Mobile, Money from nothing.
CO2 absorbiert und emittiert IR, wie das Glas in einem Treibhaus und erwärmt so die Erdoberfläche. Finde den Fehler…
„Der gesamte Verdampfungseffekt als „Verstärkungsfaktor“ beträgt nach meiner Abschätzung 0.65 anstatt den berühmten 3 des IPCC. Er bildet also eine negative Rückkopplung“
Dem stimme ich gerne zu. Konnten Sie eine quantitative Abschätzung durchführen oder gehen Sie davon aus, dass für ein stabiles Klima eine „negative“ Rückkopplung (<1), also Dämpfung notwendig ist? Sorgen wegen dem anthropogenen CO2, dass zunehmend von den Senken aufgenommen wird (derzeit 57% noch im gleichen Jahr), sind dann überflüssig.
Der Artikel wirft so ganz nebenbei eine kleine, aber doch sehr wichtige Frage auf:
„….ob die Erde einen Regulator besitzt oder nicht….“
Es ist ein fataler und grundlegender Fehler von Klimamodellen, dass die Verfasser sich oft der Terminologie der Regelungstechnik bedienen. Sie sprechen von Rückkopplungen, Gegenkopplungen, Mitkopplungen; Verstärkung, Dämpfung, usw..
Dennoch, all dies gibt es zwar in der Technik, nicht aber in der Natur. Der Andromeda-Nebel kennt mit Sicherheit keine Regelungstechnik, ist aber trotzdem existent und beinhaltet physikalisches und interaktives Verhalten in seinen Strukturen.
Die Natur kennt dabei einzig Prozesse mit Ausgleich, für jegliche Überführung erkennbaren Verhaltens fehlt es an wesentlichen Grundlagen und Elementen regelungstechnischer Prozesse: Das Vorgeben von Sollwerten (Führungsgrößen) und Istwerten (Zustandsgrößen) für deren Angleichung ein Regler eingesetzt wird. Bislang hat noch niemand einen Regler in der Natur oder irgendwo im Universum nachweisen können.
Bei einem Multi-Parametersystem bestehen Abhängigkeiten und Einflüsse aller Variablen untereinander, wir sind weit davon entfernt, dieses Verhalten in den jeweiligen Mikrostrukturen (Beschreiben von Interaktionen über Mittelwerte sind dabei völlig uninteressant und falsch) zu verstehen oder gar darstellen zu können. Für den Menschen stellt es ein unbeschreibbares chaotisches System dar.
Das soll den Menschen jedoch nicht daran hindern, Teilerkenntnisse zu gewinnen, dabei müssen aber die Vereinfachungen mit ihren möglichen Auswirkungen auf das Ergebnis im Blick gehalten und bewertet werden.
Es hat sich durch Wiederholungen verfestigt, dass eine als Schwarzkörper angenommene Erde eine THE haben muss, um die angenehme Lebenstemperatur von 15°C anzubieten (da haben wir schon wieder diese unsinnige Mittelwertbildung von Temperaturen). Und dann rechnet man fröhlich weiter und merkt gar nicht, dass diese Annahme erstens unsinnig ist und zweitens niemals verifizierbar sein wird.
Im Ergebnis wärmt dann ein Mantel ohne eine Quelle zu beinhalten und hin und her geworfene Energie bei der Abstrahlung führt zu einer mit Sicherheit ausgeschlossenen Energievermehrung. Etwas mehr Bescheidenheit wäre angesagt. Sich weniger mit Mathematik als mit dem Verständnis zu den Interaktionen auseinander zu setzen, könnte ein erster Schritt sein, die etablierte Klimakirche wieder in Richtung Wissenschaft mit der ihr ureigenen Bescheidenheit zu verschieben. Wenn man dabei den Energieerhaltungssatz noch streng berücksichtigt, ist am wenigstens an der Basis auf dem richtigen Weg.
Ob ein Rahmstorf dann die Gnade erfährt, dass er das Klima wieder unter Kontrolle hat, sei einfach nur dahingestellt.
Um auf die Anfangsfrage zurück zu kommen: Auch ohne einen Regulator wirken die uns fast vollständig unbekannten Prozesse mit Ausgleich offensichtlich so, dass wir als Menschen seit tausenden Jahren überlebensfähig sind und bei klugem Umgang miteinander auch lebensfähig bleiben werden – und das mit einer größeren Bandbreite an CO2-Konzentration, als derzeit angenommen wird. Wir können immerhin aus der Vergangenheit lernen, die das schon wiederholt gezeigt hat.
Um auf die Anfangsfrage zurück zu kommen: Ja, der Erde kann man trauen, den Menschen nicht so sehr.
„Und dann rechnet man fröhlich weiter und merkt gar nicht, dass diese Annahme* erstens unsinnig ist und zweitens niemals verifizierbar sein wird“. Man kann grundsätzlich nichts „verifizieren“, sondern lediglich falsifizieren, nach Karl Popper (1902 – 94), https://de.wikipedia.org/wiki/Karl_Popper. Will heißen: Eine Aussage/Theorie ist so lange richtig, bis sie mal widerlegt wurde – oder modifiziert, womöglich erweitert oder eingeschränkt. Das ist alles, was geht. Ich denke, das ist schon eine ganze Menge für uns Irdische, uns Irrende, oder? *Bei Annahmen denke man stets an Ockhams Messer, um 1300! Die alten Scholastiker, unglaublich. Schönen Sonntach voller Erkenntnis, Ihr G.le. (1950 – 20??).
Dieses bekannte Energie-Schema im Erkennungsbild ist schon deswegen grottenfalsch, weil es von einer toten Erde ausgeht. Sonne, Wasser, milde Temperaturen und CO2 bewirken ein Pflanzenwachstum, das mithilfe der Fotosynthese CO2, aber auch Energie in chemische Bindungen einspeichert. Wieviel? In der Biologie schätzt man 30 bis 50% des einfallenden Lichtes.
30 bis 50% des von der Biomasse/Blatt absorbierten Lichtes! Das ist nur ein Teil des insgesamt einfallenden Lichtes, aber sicherlich groß genug um einen maßgeblichen Einfluss auf die Energiebilanz des Planeten zu haben. 😀
Herr Kowatsch, die Photosynthese nutzt nur etwa 0,3% des Sonnenlichts. Im Gegensatz nutzt PV etwa 17%. PV liefert pro Fläche also etwa 140mal soviel Strom wie ein Kraftwerk das mit Holz bei 40% Wirkungsgrad betrieben wird.
Wenn wir nicht das leidige Speicherproblem hätten, wäre es also viel effektiver, im Winter mit PV-Strom statt mit Holz zu heizen. Davon abgesehen wundert es mich, dass unserem „Naturbeobachter“ noch nicht aufgefallen ist dass die Bäume etwa 100mal langsamer wachsen als angenommen. Aber an der Entwicklung von Pflanzen mit einer erheblich effektiveren Photosynthese wird bereits gearbeitet.
Wenn wir nicht das leidige Speicherproblem hätten, wäre es also viel effektiver, im Winter mit PV-Strom statt mit Holz zu heizen. Wie wahr, @Dietze.
“ … die Photosynthese nutzt nur etwa 0,3% des Sonnenlichts“. Wollen Sie uns die Quelle nennen für diese Zahl „0,3%“ ? Danke. Das Pflanzenwachstum hängt von vielen weiteren Faktoren ab, nicht nur von der Fotosynthese, denken Sie an die Symbiose der Bäume mit den Pilzen, an Düngung, fragen Sie mal Landwirte. Immer an das Ganze denken – so gut wie es Ihnen möglich ist. “ … dass die Bäume etwa 100mal langsamer wachsen als angenommen“. Wer nimmt das an, Quelle, immer wieder. So sind Ihre Aussagen wertlos.
Herr Giesemann, ohne Quelle sind meine Aussagen wertlos?? Also glauben Sie mir nicht, glauben aber das was Andere veröffentlichen? Und was wenn ich hier Fakten veröffentliche, die man in Mainstream-Quellen nicht findet, wie z.B. meine Berechnung dass die unnötige CO2-Halbierung von D im Gleichgewicht nur 3/1000 Grad bringt oder dass pro 1,8 Mrd. € Invest (z.B. bei Wärmepumpen) nur ein Millionstel Grad erreicht wird, weshalb wir mit 100 Mrd. € Invest zum „Klimaschutz“ nur 5,5 Hunderttausendstel (!!) Grad erreichen, oder dass z.B. der Wirkungsgrad der Photosynthese nur 0,3% beträgt und somit die Bäume 100mal langsamer wachsen als Herr Kowatsch bei 30% annimmt? Letzteres kann man doch leicht mit den solaren kWh pro ha und Jahr, dem Holzertrag und dem Heizwert von Holz ermitteln. Sie können doch nach einer Veröffentlichung mit einem ähnlichen Ergebnis suchen bevor Sie behaupten, meine Aussagen seien wertlos.
Kann es sein, dass Sie sich ein wenig überschätzen, Peterle? Und wer etwas behauptet, der muss es auch beweisen, nicht die anderen. Sonst werden Sie nicht ernst genommen. Alles klar?
Herr Giesemann, dass die Erkenntnisse von solide rechnenden Fachleuten insbesondere von Laien angezweifelt und bekämpft werden, war schon immer so. Sie sollten sich besser mal damit beschäftigen, diese nachzuvollziehen anstatt die Öffentlichkeitsarbeit von EIKE gegen die rot-grünen Energiewender, Öko-Ideologen und Wohlstandsvernichter zu konterkarieren.
Ich erkenne, Sie sehen sich in einer Reihe mit Galileo, Newton, Einstein, Planck. Respekt. Wobei der G. wenigstens ein Fernrohr hatte als Beweismittel, durch Augenschein – durch das die Herren aber lieber nicht durchgucken wollten. Wer lässt sich schon gerne aus seinem Gleichgewicht bringen, will seine lieben Denkgewohnheiten verlassen, mal was Neues hinzulernen. Im Leben nicht.
…die Photosynthese nutzt nur etwa 0,3% des Sonnenlichts… Diese Angabe halte ich für falsch, wer immer das auch gemessen haben mag. Das bedeutet, dass 99,7% der Sonnenernergie weiterhin den Boden erwärmen würde.
Mißt man im Sommer die Straßentemperatur einer Zufahrtsstraße außerhalb des Waldes in der Sonne und dann im beschatteten Wald, ist der Unterschied eklatant. Man kann aber auch mit einem Luxmeter messen oder einfach beim Fotoapparat die Blenden und Belichtungszeiten vergleichen. Nix mit 0,3% was die Flora wegnimmt.
Dass Sie (vom Bauchgefühl?) die 0,3% für die Photosynthese für falsch halten, und fragen, wer das gemessen hat, ist grotesk. Das kann man doch ganz leicht berechnen aufgrund der solaren kWh pro ha und Jahr sowie dem Holzertrag von Wäldern und dem Heizwert von Holz. Da nützt kein Belichtungsmesser und man braucht auch nicht bei Sonnenschein die Temperaturen einer Straße in den Wald messen sowie aus der niedrigeren Temperatur im Baumschatten (welche auch noch wesentlich durch Wasserverdunstung und Bodenfeuchte entsteht) falsche Schlüsse ziehen. Solch ein Vorgehen erinnert stark an die Forsythienblüte sowie an Temperaturreihen des DWD, aus denen fragwürdige Aussagen zum CO2-Effekt abgeleitet werden, obwohl ja Formeln und korrekte Parameter für eine einfache Berechnung verfügbar sind.
Ihre Unwissenheit und Naivität ist manchmal nahe am Unerträglichen. Bleiben Sie bei Ihrer Zahlenakkrobatik, da gibts genügen zu Argumentieren gegen die Kritker, aber ersparen Sie sich Beiträge zu Themen die auf einem anderen Feld spielen. 🙁
Wirrer Unsinn, dummes Zeug.
Das einzig groteske ist Ihre Neigung immer Recht behalten zu wollen und dies auf Basis von Null Ahnung.
Hier ein paar Studien/Literatur in welcher Ihre behaupteten 0,3% ad absurdum geführt werden. Ist zwar sehr wahrscheinlich „Perlen vor die Säue geworfen“, aber man möchte niemanden unwissend zurück lassen.
1. Field, C.B., & Mooney, H.A. (1986). The Photosynthesis of Plants in Relation to Global Carbon Cycles. In: Global Carbon Cycles: Geochemical Interactions Between the Atmosphere and Ocean. American Institute of Biological Sciences.
Hier werden die Effizienz von Photosynthese und die Kohlenstoffbindung diskutiert.
2. Long, S.P., Humphries, S., & Falkowski, P.G. (1994). Photoinhibition of Photosynthesis in Nature. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 45, 633-662. DOI: [10.1146/annurev.pp.45.040194.003221].
Diese Studie behandelt die Photosyntheseeffizienz und die Leistung von Pflanzen unter natürlichen Bedingungen und stellt auch die energetische Umwandlung dar.
3. Larcher, W. (2003).Physiological Plant Ecology. 4. Auflage, Springer-Verlag.
Dieses Lehrbuch behandelt die physiologischen Grundlagen der Photosynthese und die energetische Nutzung von Sonnenlicht durch Pflanzen.
4. Ehleringer, J.R., & Monson, R.K. (1993). Ecological and evolutionary processes in the C4 photosynthetic pathway. In: Physiological Plant Ecology III: Responses to the Physical Environment. Springer.
Diese Veröffentlichung erörtert die Photosynthese und deren Effizienz bei C4-Pflanzen im Vergleich zu anderen Stoffwechselwegen.
5. Krause, G.H., & Weis, E. (1991).Photoinhibition of Photosynthesis. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 42, 161-197. DOI: [10.1146/annurev.pp.42.040191.001113].
Diese Arbeit behandelt die Photosynthese und führt Diskussionen über deren Effizienz und Limitierungen in verschiedenen Umgebungen.
Interessant hierbei ist die Tatsache, das es in den letzten 20 Jahren kaum verifizierbare Studien zur Energiebilanzierung der irdischen Vegetationsdecke gibt, allenfalls Randbemerkungen mit Bezugnahme auf die ältere Literatur. Offensichtlich gibt es diesbezüglich keine „förderwürdigen“ Ideen welche mit der „aktuellen Lesart“ von der Energiebilanz kongruent sind. 🙁
Wenn Sie lesen würden was ich geschrieben habe, dann wüssten Sie auch worauf sich diese 30-50% beziehen. Scheint aber nicht wirklich Ihre Schiene zu sein, das lesen von Beiträgen Dritter, oder?
Außerdem liegen Sie um den Faktor 10 falsch, es sind 2-3% des insgesamt einfallenden Lichtes, da Photosynthese nicht nur sichtbares Licht(400-700nm) nutzt, sondern auch teilweise im nahen IR- wie auch UV-Bereich. Umgemünzt auf Energieanteile, UV=kurze Welle-hohe Energie, sichtbar und nahes IR entsprechend geringere Energie, kommt man auf ca. 6-9% der eingestrahlten Energie. Das ist schon nicht unerheblich wenn man die „Baukosten“ nahe 0 ins Verhältnis zu den Kosten für eine 17%-Windmühle setzt und zudem liegt die „Volllastzeit“ von Vegetation im weltweiten Durchschnitt mindestens bei der doppelten Zeit er Mühlen. 🙁
Und eine Rechnung haben mir meine Pflanzen auch noch nie geschickt. 😀
Herr Steinmetz, wie kommen Sie darauf dass ich um den Faktor 10 zu niedrig liege und es 2-3% des einfallenden „Lichts“ sind, denn bei der Solarenergie in kWh pro ha und Jahr sollen die Anteile von UV und nahem IR fehlen, welche die Photosynthese noch nutzt, aber meine Berechnung fälschlich nur den sichtbaren Bereich des Lichts nimmt (weshalb sie doch einen zu hohen Wirkungsgrad ermitteln würde)??
Abgesehen davon hätte ich nichts dagegen wenn Sie hier mal Ihre genauere Berechnung mit 6-9% präsentieren. Aber das wären noch nicht 30-50%, und zu berücksichtigen ist auch dass ein Wald je nach Baumart, Boden, Klima und Gesundheitszustand recht unterschiedliche Ergebnisse bringt.
Wie ich schon einmal geschrieben habe, Sie lesen offensichtlich nicht was von anderen geschrieben wurde. Denn sonst wüssten Sie worauf sich die 30-50% beziehen. Das Herr Kowatsch sie sich bei seiner Angabe etwas ungenau ausgedrückt hat, wurde von mir konkretisiert, was unschwer erkennbar wäre wenn man nicht auf Besserwisserei stehen würde wie Sie. Für Sie gilt nur was Dietze schreibt, deshalb referenzieren Sie sich ja andauernd selbst. Bleiben Sie doch bei Ihrem Modellbau, da gibt genügend kritische Dispute drüber. 🙁
Ich schreibe derweil über ein Thema welches mich über 30 Jahre beruflicher Tätigkeit begleitet hat und wovon ich zurecht annehme ein wenig zu verstehen.
Herr Steinmetz, ich weise darauf hin dass ich offizieller Expert Reviewer des IPCC-TAR war und bereits 1993 in Heft 5 der „Elektrizitätswirtschaft“ den Artikel „CO2-Anstieg: Ein plausibles Modell und der Weg zu CO2-armer Energieversorgung“ veröffentlicht habe. Im Kapitel Biomasse steht dass unser Wald nur 0,3-0,4% der jährlichen Globalstrahlung nutzt. Die KWU hat von dem Artikel sogar einen Sonderdruck anfertigen lassen.
„Unser Wald“, der deutsche? Gegen die „jährliche Globalstrahlung“? Was soll der Unsinn?
Berechnungsgrundlagen: Jährliche Globalstrahlung 900 kWh/m², Holzertrag 600 t/km², Heizwert (trocken) 3730 kcal/kg=4,66 kWh/kg. 2,8 kWh/m² dividiert durch 900 kWh/m² ergibt 0,3%. Für den Betrieb eines 1000 MW-Kraftwerks wäre z.B. eine Holzplantage von etwa 8000 km² nötig. Übrigens für Rapsöl ist der Photosynthese-Wirkungsgrad nur 0,14%.
Wo genau? In Deutschland? Was meinen sie mit unser Wald…?
Da fehlte wohl ein Expert Reviewer.
Siehe Kommentar Herr Giesemann.
Herr Steinmetz, da Sie – basiert auf Ihre Berufserfahrung in dem Fachgebiet – ja behaupten dass mein Rechenwert um den Faktor 10 zu niedrig ist und ich leider auf die genannte Fachliteratur keinen Zugriff habe, würde mich (und sicher auch Herrn Kowatsch und Andere) interessieren wo der Fehler liegt. Habe ich mich vielleicht nur verrechnet oder habe ich falsche Parameter, z.B. für die Globalstrahlung, den Holzertrag oder den Heizwert verwendet? Natürlich wäre zu beachten dass nicht 100% der Strahlung auf Blätter und Nadeln der Bäume fällt und dort absorbiert wird, so dass die Photosynthese eigentlich effektiver ist. Aber das wird absichtlich nicht berücksichtigt, denn von Interesse ist doch die Effektivität mit welcher der Wald Solarenergie in Holz umsetzt.
Herr Steinmetz, erst sprechen Sie von 2-3% (Faktor 10) für die Photosynthese, dann gar von 6-9% und dass die Fachliteratur mein (leicht nachprüfbares) Ergebnis aus dem Holzertrag von nur 0,3% der jährlichen Solarstrahlung ad absurdum führt – und nun das Schweigen im Walde. Abgesehen von Unwissenheit und Naivität sei das einzig Groteske doch meine Neigung, immer Recht behalten zu wollen und dies auf Basis von Null Ahnung. Haben Sie nun etwa eingesehen dass die Bäume nicht 10mal oder gar bis zu 30mal schneller wachsen?
Und auf der Basis ruinieren wir ganze Volkswirtschaften durch „Dekarbonisierung“! Das ist an Irrsinn nicht mehr zu toppen.
Rechnerei…
Wir ruinieren uns eher so: Weltbevölkerungskonferenz: Neuer Anlauf für FrauenrechteTim Schauenberg
12. November 2019
Wenn Frauen gesünder leben können und weniger Kinder bekommen, hat das positive Effekte auf die gesamte Gesellschaft. Auf der Weltbevölkerungskonferenz in Nairobi will man deshalb alten Zielen neue Impulse geben. Weltbevölkerungskonferenz: Neuer Anlauf für Frauenrechte – DW – 12.11.2019
Aber jedem Tierchen sein Pläsierchen.