Die Verfechter des natürlichen Treibhauseffektes benötigen diesen, um zu erklären, warum die Abstrahlung der Erde um soviel geringer ist als die mittlere Temperatur an der Erdoberfläche an Strahlungsleistung nach dem S-B-Gesetz erzeugen würde. Um trotzdem ein Gleichgewicht mit der Einstrahlung zu erreichen, benötigt sie jedoch ein kompliziertes rückgekoppeltes und vor allem lückenhaftes Gegenstrahlungsmodell. Das alles hat seine Ursache in der Mittelung der einfallenden solaren Strahlung durch den Teiler 4 für die gesamte Kugel. Es ist aber unbestreitbare Tatsache, dass nachts die Sonne nirgendwo scheint. Physikalisch ausgedrückt bedeutet dies, dass jeweils nur eine Halbkugel die solare Strahlung aufnimmt, während zeitgleich die gesamte Kugel Strahlungsleistung wieder abgibt, um auf diese Weise zu einem Gleichgewicht zwischen Ein- und Ausstrahlung zu gelangen. Unser Autor A. Agerius (Pseudonym, der wirkliche Name ist der Redaktion bekannt) hat nun in seinem Modell auf andere Weise als U. Weber nachgewiesen, dass sich sämtliche Messwerte der ERBS-Satellitenreihe auf einfache Weise abbilden und vor allem reproduzieren lassen, wenn man die Halbkugel-Ein- und Ganzkugel-Abstrahlung konsequent und Schicht für Schicht anwendet. Eine Gegenstrahlung wird dafür nicht mehr benötigt. Um dem Prinzip von Occam´s Razor zu genügen, nachdem die einfachste Erklärung für Naturerscheinungen fast immer die Richtige ist, stellen wir diese, für viele überraschende Herleitung, hier zur Diskussion.
A. Agerius26.07.2020
In 4 Themenblöcken werden die Stichworte im Titel betrachtet. Sie sind inhaltlich verbunden:
A. Umgebungsgleichung (Stefan-Boltzmann-Gesetz)
„Anmerkungen zur hemisphärischen Mittelwertbildung mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz“ (von Ulrich O. Weber,veröffentlicht am 11. September 2019 durch EIKE, Europäisches Institut für Klima & Energie)
Der Ansatz von Herrn Weber ist in Beiträgen auf EIKE und in seinen Büchern ausführlich dargestellt. Diese Modellierung berücksichtigt keine atmosphärischen, horizontalen und vertikalen Umschichtungen. Ihr perspektivischer Bezugspunkt ist die Kugeloberfläche. Zwei unabhängige Vergleichsrechnungen durch einen Bekannten, Diplomingenieur der Elektrotechnik, und mir wurden mit diesem Modell über Mantelringe mit 1 Grad Schritten bei solarer Einstrahlung von 1367 W/m², auch als Total Solar Irradiance TSI bezeichnet, und mit einer Albedo a = 0,30 berechnet. Wir erhielten als Global Mean Temperature für die Erde T = 15,3°Celsius. Dieser Ansatz ist ein in sich komplett unabhängiger Beweis, dass es für die Herleitung dieser Mitteltemperatur keines Treibhauseffektes von 33 K bedarf.
Herr Weber schrieb in diesem Artikel: „In der üblicherweise dargestellten Form lautet das Stefan-Boltzmann-Gesetz: P/A = σ T4. Diese Form stellt den astronomischen Spezialfall für eine Umgebungstemperatur T0 von 0 Kelvin dar.“ Und „Die allgemeine Form des Stefan Boltzmann-Gesetzes wird auch als Umgebungsgleichung bezeichnet: P/A = σ (T4 – T04).“ Einer der Kommentatoren auf der EIKE-Blogseite beanstandete, dass die Formulierung als Umgebungsgleichung so nicht in der originalen Veröffentlichung von Boltzmann steht. Auch im nächsten Artikel, „Safety First“, spricht Herr Weber die Umgebungsgleichung an.
„Safety First: Zum besseren Verständnis meiner hemisphärischen Energiebilanz“ (von Ulrich O. Weber, veröffentlicht am 29. Juli 2019 durch EIKE)
Herr Weber entgegnet: „Offenbar konnten die geschätzten Kommentatoren mit der Umgebungsgleichung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes in der Form ´P/A = * (T4-T04)´, die dieser Betrachtung zugrunde liegt, aber recht wenig anfangen,…“ Dem Leser des EIKE-Blogs, stellt sich die Frage: Ist die Kritik der Kommentatoren gerechtfertigt?
B. Ungerechtfertigte Kritik an Ulrich O. Weber
Hierzu verweise ich auf „Physik für Ingenieure“, ein seit 50 Jahren gültiges Standardwerk abertausender deutscher Maschinenbauer und Bauingenieure, Zitatanfang: „So ist die effektiv abgestrahlte Leistung eines „schwarzen“ Körpers ΔPs = σ A (T14 – T24) für einen „grauen“ Körper gilt ΔPs = ε σ A (T14 – T24)
Beispiel 7. Ein schwarzer Körper hat die Oberfläche A = 1 cm² und die Temperatur T1 = 373 K. Bei der Umgebungstemperatur ϑ = 20 °C strahlt er 6,76 10-2 W ab. Ist er jedoch nicht „schwarz“, sondern reflektiert er 20%, so kann er nur 80% absorbieren. Da sich das Absorptionsvermögen wie das Emissionsvermögen verhält, emittiert er – wenn er strahlt – auch nur 80% der Leistung, das ist 5,41 10-2 W.“ 1 Zitatende, [Hervorhebungen verändert]
ΔPs = 5,41 10-2 W = σ A (T14 – T24) = 5,6704 10-8 Wm -2 K-4 1.0 10-4 m² 0.80 (3734 K4 – 293,154 K4)
Hieraus folgt: Das Emissionsvermögen kann nicht größer als das Absorptionsvermögen sein. Dies gilt explizit für Strahlung, sonst würde der 1. Hauptsatz der Thermodynamik verletzt werden. Die obige Darstellung gehorcht auch dem 2. HS, Wärme fließt immer (ohne äußere Einwirkung) von warm nach kalt. Diese Hauptsätze der Physik gelten selbstverständlich auch für ihre Unterdisziplinen wie Klimawissenschaft, Atmosphärenphysik, Meteorologie und Ozeanografie.
Um die Bedeutung „Umgebungsgleichung“ für den EIKE-Blogleser besser zu veranschaulichen, folgt ein Beispiel aus dem Alltag:
Ein ca. 2.5 m² großer Flur eines denkmalgeschützten Altbaus benötigt einen neuen Heizkörper. Für den Flur seien +18°C Raumtemperatur ausreichend, bei -10°C Außentemperatur. Dies führt zu einem dem Alter des Gebäudes angepassten Dimensionswert von 100 W/m² Raumfläche. Die notwendige Heizleistung für den Flur erfordert somit zu 250 W. Die Vorlauftemperatur der Gaszentralheizung beträgt am Einlassventil 70°C, die Rücklauftemperatur 55°C. Die mittlere Oberflächentemperatur der Heizfläche weist damit 62.5°C auf. Der hierzu gehörige Anpassungsfaktor von mittlerer Heizflächentemperatur und Raumlufttemperatur beträgt in dieser Kombination f >= 1,37. Die Mindestauslegung wird somit zu 1,37 x 250 W = 343 W bestimmt. Gewählt wird ein Plattenheizkörper Typ 22 der Länge 1 m, Bauhöhe 400 mm mit einer Norm- Wärmeleistung von 970 W/m. 388 W = 970 W/m x 0,4 m. Mit T1 = 62,5 °C = 335,65 K und T2 = 18°C = 291,15 folgt:
Ein 1. Thermometer misst auf der Mitte des Plattenheizkörpers T = 62,5 °C, das 2. Thermometer misst im Raum T = 18°C.
ΔPs / A = 312 W/m² = σ (T14 – T24) = 5.6704 10-8 Wm -2 K-4 (335.654 K4 – 291.154 K4)
Ludwig Eduard Boltzmann (1844 – 1906) hatte bei seiner wissenschaftlichen Veröffentlichung noch nicht die praktischen Anwendungen ΔPs = σ A (T14 – T24), siehe Physik für Ingenieure2 im Blick. Die Kritik an Herrn Ulrich O. Weber ist somit nicht gerechtfertigt.
Übertragen der Umgebungsgleichung auf die Erde:
a Ein erstes Thermometer sei in 2m Höhe ein zweites Thermometer befände sich in ca. 70km Höhe.
T1 = 15,2 °C = 288,35 K und T2 = -18,89 °C= 254,26 K
ΔPs / A = σ (T14 – T24) = 5,6704 10-8 Wm -2 K-4 (288.354 K4 – 254,264 K4) = 155,02 W/m²
b Ein erstes Thermometer sei in 70km Höhe ein zweites befände sich in ca. 200km Höhe
T1 = -18,89 °C= 254,26 K und T2 = -273,15 °C= 0 K
ΔPs / A = σ (T14 – T24) = 5.6704 10-8 Wm -2 K-4 (254.264 K4 – 0 K4) = 236.99 W/m² ~ -18.88 °C
c Ein erstes Thermometer sei in 2m Höhe ein zweites befände sich nun in ca. 200km Höhe
T1 = 15,2 °C = 288,35 K und T2 = -273,15 °C= 0 K
ΔPs / A = σ (T14 – T24) oder 5,6704 10-8 Wm -2 K-4 (288,354 K4 – 04 K4) = 392,01 W/m² ~ 15,20 °C
Oder 155,02 W/m² + 236,99 W/m² = 392,01 W/m²
Die Darstellung als Umgebungstemperatur – ich verwende jetzt bewusst die Formulierung von Herrn Ulrich O. Weber – zeigt die Wärmeleistung pro m² der Erde, hier 392,00 W/m² ~ 15,20°C fließt mit (288,354 K4 – 04 K4) von warm nach kalt und nicht umgekehrt. Lässt dies noch hypothetischen Raum für eine Gegenstrahlung in der Unterwissenschaft Atmosphärenphysik zu? Hotspots3 in der Atmosphäre als eigenständige Wärmequellen werden nicht gemessen, auch nicht mit Wetterballonen.
C. Strahlungsgleichgewicht
Die Hypothese der Gegenstrahlung (Back Radiation mit 324 W/m²) in der Strahlungsbilanz als Strahlungsgleichgewicht der Erde modellierten Kiehl und Trenberth 1997 in Earth´s Annual Global Mean Energy Budget. Die unten dargestellte FIG.7. wurde dreimal in IPCC Berichten, zuletzt 2007, an prominenter Stelle dargestellt. Ihr Gegenstrahlungsansatz ist die theoretische Basis der IPCC Klimamodelle. Im Modell mit Gegenstrahlung absorbieren IR-aktive Gase wie z. B. CO2. Diese würden im Anschluss bei ihrer Re-Emission eine Gegenstrahlung von 324 W/m² verursachen.
Bildnachweis: J. T. Kiehl and Kevin E. Trenberth, 1997, Earth´s Annual Global Mean Energy Budget, FIG.7. S.206 IPCC, Climate Change 2007, Cambridge University Press 2007 abgebildet auch in den IPCC Reporten 2007, 2001 und 1995
Bildnachweis:erstellt von A. Agerius, 2020
In der Darstellung oben sind römischen Zahlen eingetragen.Sie markieren horizontale Schnittebenen durch die Atmos-phäre. Ihre Strahlungsflüsse entsprechen dem Bild 1.
Kiehl und Trenberth verwenden Pfeile zur Darstellung von Strahlungsflüssen (W/m²). Diese Art der Darstellung erinnert an Kraftvektoren der technischen Mechanik.4 Wenn man diesen Gedanken zu Grunde legt, drängt es sich auf, das Schnittkraftprinzip anzuwenden. Ein unter Spannung – Kraft geteilt durch Fläche – stehendes Bauteil wird hierbei virtuell, wie mit einem Messer, durchtrennt. Alle an der Schnittfläche auftretenden Größen werden sichtbar und müssen Gleichgewichtsbedingungen gehorchen. Bei einem Bauteil wären dies Schub- Druck-, Zugkräfte, bzw. Biegespannungen, Momente, Torsion etc. In der diesem Textblock folgenden Anordnung von Zahlen in 8 Zahlenzeilen ist dies in Analogie zur Mechanik für den Strahlungsfluss aufbereitet. Auch hier muss sich ebenfalls ein horizontales und vertikales Gleichgewicht als Strahlungsgleichgewicht ausbilden.
Zur besseren Veranschaulichung für FIG.7. werden 8 Ebenen (I bis VIII) eingeführt und die horizontale Betrachtung mit „= 0“ am Zeilenende berücksichtigt. Mit dem Minus Zeichen (-) zeigt der Strahlungspfeil (in der Analogie dem Kraftvektor vergleichbar) in Richtung Erde, mit Plus Zeichen (+) in Richtung Orbit, vertikales Gleichgewicht. Die Zahlenwerte in W/m² sind aus FIG.7. KT97 entnommen: Zwischen Ebene II und III wurde virtuell nach dem Schnittkraftprinzip (gelb markiert) durchgeschnitten und die Strahlungsflüsse anschließend angetragen. Hierbei wird sichtbar, dass bei Kiehl und Trenberth in FIG.7. ↑+67 in der zeichnerischen Darstellung fehlen. Ohne ↑+67 gibt es einen Sprung im Strahlungsfluss.
Blau, Vergleich mit Satellitenmesswerten, zuzüglich 2 Albedos a = 0,3129 bzw. 0.088
Erläuterung: Zeile I bis III ohne „gleichzeitig“ ↑+67 bildet sich vertikal ein Sprung im Strahlungsfluss aus. Die Energiebilanz von Kiehl und Trenberth kann somit das Gleichgewichtskriterium „∑ H = 0“ in Zeile III nicht erfüllen. Dies verlangt aber eine Bilanz. Bsp. Geschäftsbilanz: Einer Ausbuchung -67.000 Euro in Unterkonto A „Verkauf“ ist „gleichzeitig“ eine Einbuchung von +67.000 Euro in Unterkonto B „Umsatz“ zugeordnet.
Zeile IV bis VIII wie zuvor.
Kiehl und Trenberth berufen sich auf Satellitenmessungen: „The ERBE [Earth Radiation Budget Experiment] (see Ramanathan et al. 1989) provided nearly 5 yr of continuous data from the mid.1980s.
The global annual mean of these data (Kiehl et al. 1994) indicate that the outgoing longwave radiation is 235 Wm-2 ,…”5 [Ergänzungen vom Autor hinzugefügt] Hinter „see Ramanathan et al. 19896” steht u.a. Bruce Barkstorm. Er war der Chefingenieur beim Bau der ERBS Satelliten (Teil des ERBE Programms der NASA). Um ein Modell zu entwickeln, das seine eigenen Satelliten Messwerte erklärte, zeichnete Barkstorm die Strahlungsflüsse in seiner eigenen Darstellung als Pfeile. Er formulierte damit als Erster die Hypothese der Gegenstrahlung in Verbindung mit Satellitendaten. Kiehl und Trenberth übernahmen sein Prinzip -Strahlungen wie Kraftvektoren darzustellen – und verfeinerten nur sein Modell.
In FIG.7. KT97 weisen die obigen 5 Werte einen direkten Bezug zu den ERBS Messwerten auf und haben folgende Bedeutung:
Reflected Solar Radiation, ins Orbit zurück geworfene Strahlung, kurzwellige Strahlung 107 W/m²
Outgoing Longwave Radiation, von der Atmosphäre abgestrahlte langwellige Strahlung 235 W/m²
Longwave cloud forcing, langwellige Strahlung beim Vorhandensein von Bewölkung 30 W/m²
Albedo, Anteil der ins Orbit reflektierten Strahlung, 107 W/m² / (107 W/m² + 235 W/m²) 0.3129
Clear Sky Albedo, der Bodenanteil der Albedo 30 W/m² / 342 W/m² 0.0877
Satellitenmesswerte des ERBS Satelliten in einem Modellvergleich:
KT97 schafft es 5 von 11 Messreihen im Modell KT97 abzubilden. Bezüglich longwave radiation tritt eine Differenz von rund 8 W/m² (242.9 – 235) auf. Das cloud forcing von 30.8 W/m² ist zwar mit 31 W/m² gut modelliert, aber in den 235 W/m² nach FIG.7. enthalten. „The longwave cloud forcing, clear minus cloudy sky flux, is 30 W/m-2, which agrees closley with the annual mean ERBE value, as it should because both clear and cloudy sky top-of atmosphere fluxes are tuned to the ERBE data.”7 Die von Satelliten gemessene CLEAR-SKY LONGWAVE RADIATION von 276.3 W/m² kann in FIG.7. nicht dargestellt werden. Im Modell fehlen so 41.3 W/m² (276.3-235). Lange Zeit waren die oben aufgelisteten Messwerte einer breiten Öffentlichkeit nicht zugänglich. Bei 15°C als globale Durchschnitts Temperatur macht eine Strahlungsdifferenz von 5 W/m² zwischen Messwert und Modellwert fast 1C° aus (Pariser Klimaakkord?). Beim Betrachten von roter und blauer Spalte drängen sich damit zwei Fragen auf:
- Kann man ein Modell entwickeln, das alle Messwerte abbildet?
- Kann ein solches Modell eine möglichst geringe Abweichung zwischen Messwert und Modellwert aufweisen und welche Aussagen lässt ein solches Modell dann zu?
An dieser Stelle möchte ich überleiten zu D. Mittelwertbildung, denn man kann ein anderes Modell entwickeln und dazu spielt der Faktor 2 eine entscheidende Rolle.
D. Mittelwertbildung
„Nachdem sich der Rauch verzogen hat: Stefan-Boltzmann auf den Punkt gebracht“ (von Ulrich O. Weber, veröffentlicht am 16. Februar 2017 durch EIKE)
Herr Weber formuliert hierin: „Die alternative Herleitung berechnet sich mit dem Strahlungsgleichgewicht des S-B Gesetzes für eine Halbkugelbetrachtung in einem Zweischichtfall für Atmosphäre und Erdoberfläche: (Solarkonstante/2) => netto 390 W/m² => +14,8°Celsius.“ Mit der Solarkonstante von 1368 W/m² /2 = 684 W/m² schreibt Herr Weber in einer anderen Schrift:
684 [W/m²] – 214 [W/m²] – 80 [W/m²] = 390 [W/m²] 8
Hierin sind 80 W/m² 2 mal 40 W/m² des atmosphärischen Fensters von KT97 und 214 W/m² 2 mal 107 W/m² reflektierter Strahlungsanteil durch eine Albedo von 0.3129 verglichen mit KT97.
Herr Limburg, der Vizepräsident von EIKE, 2019 auf der 13. EIKE im Vortrag „Was Sie schon immer über den Treibhauseffekt wissen wollten…“ Zum Modell mit 1368 W/m²/ 2 Einstrahlung: „Ohne jetzt den Breitengrad […] mit zu berücksichtigen, kann man ganz grob annehmen, dass auf die Halbkugel rund 684 W/m², also die Hälfte, pro m² fällt. Das würde die ganz erste Näherung sein, für jeden, der sich mit der Frage beschäftigt, stellt sich die Frage: wo kommt denn die Energie her? Die Treibhausforscher, die dem IPCC zuarbeiten, sehen das aber ganz anders. Die erfinden plötzlich eine Rundumsonne. Plötzlich ist die Sonne von beiden Seiten da und bestrahlt beide Seiten gleichmäßig. Zwar nicht mit der vollen Leistung, sie wird gedimmt. Die 684 W/m² werden nochmal halbiert. Das geht dann auf die Kugeloberfläche. Wir haben statt 684 W/m² plötzlich von beiden Seiten, jeweils auf die Halbkugel bezogen, gleich große 342 W/m². Das ist zumindest eine Überlegung, die man an anstellen kann.“9
Bildnachweis: EIKE
Die Satellitenmesswerte des ERBS Satelliten könnte man mit einem Halbkugelmodell in Beziehung setzen. Der Satellit ERBS hatte 15-Umläufe um die Erde am Tag. Die ERBS-Messwerte der Scanner, die auf die Erde gerichtet sind, sind aus einer Mittelwertbildung entstanden, einer Mittelung aus Tag- und Nachtmessung.
Die Erdkugel als beleuchtete Halbkugel grafisch im Augenblick der Einstrahlung 0 bis 180 Grad und 180 bis 360 Grad so dargestellt:
X
X X
X
Der Standort des Satelliten ist von der solaren Einstrahlung auf die Erde unabhängig.
Fall 1: 0 bis 180 Grad:
15 Mal in 24 h für ERBS ist die halbe Erdkugel beleuchtet
+
Fall 2: 180 bis 360 Grad:
15 Mal in 24 h für ERBE ist eine halbe Erdkugel unbeleuchtet, aber in dieser Zeit strahlt die Sonne auf die beleuchtete Seite. Um auf die Satellitenwerte verweisen zu können, muss der Standpunkt der Messung berücksichtigt werden, die Perspektive des Satelliten während des Messvorganges. Steht der Satellit im Erdschatten, ist die TSI = 0 W/m². ISRModel = Incoming Solar Radiation auf Modellebene:
In der Messung:
Daraus folgt:
In der Perspektive des Satelliten: TSI im Mittel = (1368 W/m² + 0) / 2 = 684 W/m²
Übertragen auf ein Modell, das auf Mittelwerten beruht:
Der Faktor 2 lässt sich deshalb auch aus der Mittelwertbildung ableiten.
Werden Satellitenmesswerte als Strahlungsbeträge wie folgt umgruppiert, weisen sie eine horizontale und vertikale Gleichgewichtsbeziehung bzw. einzelne Symmetrieachsen auf. Dies gilt bis in den einzelnen ermittelten Datensatz und ist dem 1. HS der Thermodynamik, der Energieerhaltung, geschuldet.
(Mit clear sky albedo = 0.1345 = 92 W/m² /684 W/m² und a = 0.269 = 184 W/m² / 684 W/m²)
Modell 5: rot Abgleich mit Satellitenmesswerten, albedo a = 0.2690, bzw. 0.1345
Bildnachweis, A. Agerius FIG8 b Modell 5 clear sky11
Wenn die Strahlungsbilanz als Modell aus der Perspektive des Satelliten gerechnet wird, dann erscheinen alle vom ERBS Satelliten gemessenen 11 Datenreihen als Mittelwerte der 5- jährigen Messung gleichzeitig.
Grafische Darstellung der Strahlungsbilanz mit Satellitenmesswerten des Satelliten ERBS im 5- jährigen Mittel nach CEDA als Gegenmodell zu KT97, getrennt nach cloudy sky FIG8a und clear sky FIG8b:
Bezüglich shortwave cloud forcing gelingt die Trennung nicht ganz. Der Abweichung beträgt 11.5% (11.5% = 48/416 x100). Dies wird in Kauf genommen. Die gesamte Modellabweichung macht nur weniger als fünf Tausendstel der „top of“ gemessenen Gesamtstrahlung aus (4.8 = 2.0 W/m² /414.5 x 1000) oder ist damit < = 2 Watt/m² zum Messwert. Ich nenne es Modell 5. In KT97 werden die Messwerte, auf die sich Kiehl und Trenberth berufen, unzureichend abgebildet. Darüber hinaus gibt es zusätzliche Kritikpunkte an KT97, die in diesem kleinen Artikel nicht angesprochen werden können. Die exakte Ableitung von Modell 5, Werte für Konvektion, Wärmeleitung, atmosphärisches Fenster, weitere 14 Kritikpunkte an KT97, ein Vergleich mit Messwerten der Satelliten TERRA und AQUA des NASA CERES Programms siehe Quellenangabe12.
Zusammenfassung:
Der Strahlungs- und der Temperaturverlauf von der Erdoberfläche in Richtung Orbit entsprechen der Umgebungsgleichung siehe Abschnitt B. Die Formulierung einer Umgebungsgleichung P/A = σ (T4 – T04) aus dem Boltzmann Gesetz von Herrn Weber ist daher richtig. Die Umgebungsgleichung bildet ab, dass Wärme von warm nach kalt fließt, gemäß den Regeln der Thermodynamik. Das Modell von Kiehl und Trenberth, Abschnitt C, zeigt die Erde in der treffenden Beschreibung von Herrn Limburg als „eine Rundum-Sonne [allseitige Einstrahlung] bei gedimmter Einstrahlleistung“. KT97 beruft sich einerseits auf Satellitenmesswerte, kann aber andererseits nur sehr wenige davon abbilden und diese zeigen dann eine große Abweichung zwischen Modell und Messwertmittel.
Die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde von ca. 15°C kann in KT97 nur mit der Modellhypothese von hoher Gegenstrahlung (324 W/m²) erklärt werden. Aber auch langwellige Strahlungsaussendung gemäß Stefan-Boltzmann benötigt eine Ursprungs-Temperatur als Ursache. In KT97 würde aber Wärme von kalt nach warm fließen. Weber`s Ansatz, Abschnitt A, betrachtet die Einstrahlung auf eine Halbkugel, aber die Abstrahlung von der Gesamtkugel aus der Perspektive der Kugeloberfläche. Dies führt ebenfalls zu einer Durchschnittstemperatur von 15°C, aber die Einführung der Idee einer Gegenstrahlung ist hierzu nicht erforderlich.
Der Ansatz Agerius (Modell 5), Abschnitt D, wurde aus der Perspektive des Satelliten entwickelt. Die Sonneneinstrahlung auf der Halbkugel reicht aus, um die Erde mit einer Durchschnittstemperatur von ca.15°C zu erwärmen. Die Abstrahlung erfolgt auch hier über die Oberfläche der Gesamtkugel. Alle Satellitenmesswerte lassen sich im Modell Agerius dann ebenfalls darstellen und dies mit einer Abweichung von <= 2 W/m² zwischen Modell und Messwertmittel. Beide Strahlungsverläufe clear und cloudy sky, Abschnitt D, benötigen keine Gegenstrahlung von 324 W/m² und schließen sie damit aus. Mit 714 W/m² (390 + 324) würde die Erde zu heiß werden. Mit den voneinander unabhängigen Modellen, Weber und Agerius, aus unterschiedlichen Perspektiven bzw. Bezugspunkten entwickelt, ist eine Gegenstrahlungshypothese und damit auch ein natürlicher Treibhauseffekt von 33 K für die Erklärung und Herleitung der realen Temperaturwerte nicht erforderlich.
3 Physiker Dr. Rainer Link „Dieser Hot Spot wird nicht gemessen!“ in: Warum die Klimamodelle des IPCC fundamental falsch sind! Der Aufsatz ist im Web als pdf abrufbar.
12 A.Agerius, 2019, Kritische Analyse zur globalen Klimatheorie, Widerlegung der Basisstudie KT97 des IPCC mit den Messwerten des ERBS Satelliten an einem neuen Modell, Tredition, (Deutsch) ISBN 978-3-7497-1977-8.
A.Agerius,2019, Critical analysis of the global climate theory,Disproof of basic study of IPCC CO2 greenhouse effect, KT97, with measure values of ERBS satellite on a new model, Tredition (English) ISBN 978-3-7497-2137-5.
Werner Schulz
31. AUGUST 2020 UM 8:10
„Ja Herr Petersen,
immer noch die flache Erde und keine Einsicht. Da nach 6 Stunden nicht die gesamte Erdoberfläche beschienen wurde“
Die Fläche des globalen Mittelwerts ist immer die gesamte Erdoberfläche. Sie können auch den Mittelwert auf die bestrahlte beziehen, aber das macht wenig Sinn. Nach mehr als 24 Stunden ist das sowieso egal, denn dann sind beide gleich, denn dann hat jedes Flächenelement auf gleichen Breitenkreis mindestens einen Sonnenlauf durchlaufen und damit die gleiche Energiemenge absorbiert.
Die Angabe 240 W/m2 stimmt also für den globalen Mittelwert!
Herr Petersen,
deshalb gibt es auch die Polarnacht, nicht wahr!
Geben sie doch bitte das Flächenelement an das sie bei 12 Stunden benutzen!
Sie weichen aus, die Rechnung von Weber wurde für den vereinfachten Fall gemacht, dass die Erdachse senkrecht auf der Erdbahnebene steht, da gibt es dann keine Polarnacht.
Ein Flächenelement dO ist differentiell und ist für die Oberfläche einer Kugel mit Radius R und den Winkelkoordinaten x (von Ost nach West) und y (vom Südpol zum Nordpol) gegeben durch:
dO = R^2 × cos y × dy × dx
Das Oberflächenintegral darüber ergibt O = 4 pi ×R^2, den (elementargeometrisch bekannten) Flächeninhalt der Kugeloberfläche. Der Könner liest daraus übrigens ab, dass dieses Flächenelement keine flache Erde, wie Sie es immer sehen, beschreiben kann, sondern eine gekrümmte Fläche.
Die absorbierte Sonnenleistung pro Flächenelement dO ist dP = I(x,y) × dO, wobei gilt : I(x,y) = S × (1-A) × cos y × cos x.
Falls Sie dies noch nicht gemacht haben, beweisen Sie mit diesen Gleichungen, dass das Oberflächenintegral über dP den Wert für die global absorbierte Gesamtleistung von P = S × (1-A) × pi × R^2 liefert, was trivialerweise auch schon die Überlegung mit dem Schnitt der Leistung aus dem Strahlenbündel der Sonnenstrahlung liefert (muss ja).
Teilen durch O liefert dann den globalen Mittelwert der Leistungsdichte P/O= S × (1-A)/4 = 240 W/m2.
I(x,y) = S × (1-A) × cos y × cos x für die Tagseite, für die Nachtseite ist
I(x,y) = 0, ist wichtig, sonst glaubt irgendeiner wieder an den 2-Sonnenunsinn.
Und nach all den schönen Gleichungen, wie gross ist denn nun das Flächenelement für 12 Stunden.
Für einen Könner wie sie eine Nebenübung! Und mit den Flächenelement berechnen sie dann die Leistung pro Quadratmeter.
Wenn sie dann 240 W/m2 rauskriegen hätten sie doch recht!
Für die Leute die noch mitdenken, Herr Petersen denkt, das er eine Kugel mit einer Lampe anstrahlen kann und die gesamte Oberfläche gleichzeitig ausleuchten kann. Das versucht er mit Integral und Differentialgleichungen zu beweisen.
Nur vergisst er die Realitätprobe zu machen.
Ein einziges Bild beweist, das die Mathematik von ihnen Herr Petersen nicht die Physikalische Realität abbildet.
https://www.cnet.com/news/urthecast-cameras-to-live-stream-earth-views-from-iss/
Das Flächenelement der Bestrahlung in jeder einzelnen Sekunde ist die Hemisphaere. Das legen sie ja auch so fest wenn sie sagen, „für die Nachtseite ist I(x,y) = 0“.
Wofür steht denn das A in ihrer Gleichung? Das ist doch die Frage.
Bei ihnen ist A zeitabhängig und die Antwort 240 W/m2 stimmt nur für bestimmte Zeiten. Rechnen sie es endlich aus!
Herr Schulz, Ihre Unterstellungen sind dreist und zeigen, dass Sie keine Ahnung haben, wie man das rechnet. Die Erde wird nicht insgesamt ausgeleuchtet, wenn für die Nachtseite I = 0 gilt. Oder können Sie Gleichungen nicht lesen? Sie dürfen auch gerne zugeben, dass Sie keinen Schimmer davon haben, wie man Oberflächenintegrale berechnet und bei der Diskussion nicht mitkommen. Die zeitlich absorbierte Sonnenenergie wird auf die gesamte Oberfläche bezogen, denn dort steht sie dem Klimasystem zur Verfügung. Wenn Sie ein Problen damit haben, dass für weniger als 24 Stunden nur die beleuchteten Flächen diese Energie empfangen haben und einige Längengrade noch im Schatten liegen und später beleuchtet werden, so müssen Sie einfach länger mitteln, es geht schliesslich um das Langzeitmittel der Energiebilanz des Klimas im stationären Zustand und nicht um die Tagesrhythmik der Energieeinstrahlung eines Ortes.
Sie können somit auch komplizierter rechnen, und die Erde relativ zur Sonne rotieren lassen. Da kommt natürlich nach Zeiten von über 24 Stunden das gleiche Mittel raus, denn alle Orte auf gleichem Breitengrad bekommen zeitlich versetzt aber 24-stundenperiodisch die gleiche Energiemenge eingestrahlt.
„I(x,y) = S × (1-A) × cos y × cos x für die Tagseite, für die Nachtseite ist
I(x,y) = 0, ist wichtig, sonst glaubt irgendeiner wieder an den 2-Sonnenunsinn.“
Sverre Petersen schrieb am 1. September 2020 um 10:53:
Herr Schulz hat die gleiche Diskussion mit den gleichen Einwänden (inklusive Polarnacht) vor etwa einem Jahr auf science-skeptical geführt. Nachdem ihm gezeigt wurde, wie man in seinem 6h-fall korrekt mittelt, war Ruhe. Jetzt führt er die gleiche Diskussion nochmal. Den Grund dafür wird wohl nur er wissen …
„Absorbierte Sonneneinstrahlung=S(1-A)×Pi×R^2 × t…“
Sorry Petersen, das ist Schwachsinn. Verbringen Sie mal paar Stunden am Strand und Sie könnten feststellen, dass der Sand sich um 20…40 Kelvin innerhalb kürzester Zeit erhitzen kann, also viel Strahlung absorbiert, während die Wassertemperatur in der gleichen Spanne unverändert bleibt.
Wieviel Strahlungsenergie absorbiert wird, hängt im wesentlichen von 2 Faktoren ab:
1. Die Wärmekapazität der bestrahlten Materie, also wieviel KJ sind erforderlich, um 1 kg um 1 K zu erwärmen, und damit wird genau diese Energiemenge bei der Erwärmung um 1 Kelvin absorbiert/gespeichert.
2. Welcher Anteil der Strahlungsenergie wird absorbiert und welcher Anteil wird reflektiert. Da sind mir keine mathematischen Formeln bekannt, mein gesunder Menschenverstand sagt mir, die spiegelnde Wasseroberfläche schickt die Strahlungsenergie zurück und der Sand nimmt die Strahlungsenergie zum großen Teil auf.
Und Sie haben eine globale Formel gefunden die alle thermodynamische Eigenschaften ausblendet und trotzdem stimmt?
Ich möchte nicht abstreiten, dass Sie von Strahlungsphysik Ahnung haben, aber mit paar Grundgesetze der Thermodynamik stehen Sie manchmal auf Kriegsfuß.
Peter Georgiev schrieb am 31. August 2020 um 15:49:
Meine Erfahrung sagt mir, dass die Wasseroberfläche erst ab einem bestimmten Einfallswinkel des Sonnenlichtes spiegelt und das man bei klarem Wasser den Grund sehen kann. Beides widerspricht Ihrem gesunden Menschenverstand und sagt, dass das Sonnenlicht bis zu einer bestimmten Tiefe ins Wasser eindringt. Auch der Blick aus dem All suggeriert, dass das Wasser alles ausser den blauen Lichtanteilen absorbiert.
Ihr Punkt 1 ist der relevantere für die Erwärmung. Bei Sand muss nur die oberste SChicht erwärmt werden und die Wärmekapazität ist auch nicht sehr hoch, bei Wasser muss eine größere Schicht erwärmt werden und die Wärmekapazität ist eher hoch …
Aber das hat alles nichts damit zu tun, wieviel Sonnenenergie einem Quadratmeter Oberfläche im Mittel zur Verfügung steht …
Herr Weber,
Ihr Problem ist immer noch, daß Sie das SB-Gesetz nicht verstehen. Am 10. AUGUST 2020 UM 15:07 schrieben Sie zB.
„Wie ich bereits in der vorherigen Antwort erläutert habe, gibt die Abstrahltemperatur keinerlei Auskunft über den Energietransfer. Wenn Sie z.B. zwei Stahlplatten mit jeweils 30 Grd.C. gegenüberstellen, strahlen sich beide Platten mit 480 W/m2 an. Einen Energiefluss gibt es aber nicht.“
Dies ist falsch! Natürlich gilt es einen Energietransfer in beide Richtungen und Sie rechnen diesen mit dem SB Gesetz gerade aus. Zwischen den Platten findet jedoch kein Wärmeaustausch statt, da beide Platten gleich viel Strahlungsenergie abgeben wie sie einnehmen.
Erweitern Sie die Platten mal ringsrum zu einem Kasten. Dann haben Sie einen Backofen. Heizen sie ihn auf 200°C auf. Dem Backofen geht es so wie ihren Platten: kein Wärmeaustausch zwischen den Wänden, aber drinnen strahlen die Wände Energie zum Backen ab und ein Absorber darin, zB ein Kuchen, wird 200 C heiß.
Hallo Herr Petersen,
jetzt begeben Sie sich allerdings aufs Glatteis! Das zeigt, dass Sie die Behauptung „dass Sie das SB-Gesetz nicht verstehen“ offensichtlich auf sich selbst anwenden müssen.
1) Warum nehmen Sie nicht Stellung zu dem analogen Beispiel des Stromreises? Wäre zum Verständnis schon mal sehr hilfreich.
2) Sie schreiben zu meiner Aussage „Einen Energiefluss gibt es aber nicht.“, „Dies ist falsch! Natürlich gilt es einen Energietransfer in beide Richtungen…“ Das ist FALSCH von Ihnen!
Sie haben den Unterschied zwischen Strahlung (Temperaturabhängig) und Energie immer noch nicht verstanden. Gemäß SB heben sich beide Strahlungen auf (T1^4 – T2^4), wenn T1 ==T2. Dieses gegenseitige Aufheben geschieht aber NICHT dadurch, dass Energien, als Folge von Strahlung entstehen und subtrahiert werden, sondern dadurch, dass keine Energie transportiert wird (siehe Stromkreis). Wenn Sie zwei Batterien (A, B) mit jeweils 10V haben und verbinden, fliest nach Ihrer Vorstellung ein Strom A nach B und einer von B nach A, die sich im Mittel aufheben. Das ist falsch. Richtig ist aber, dass kein Strom fließt und somit auch kein Energietransport stattfindet.
3) Ihr Backofen: Natürlich strahlen die Wände Energie ab, schließlich wurden sie vorher auf 200 Grd.C erhitzt. Der Punkt ist aber, dass alle Wände durch die Heizschleife erhitzt wurden und sich nicht gegenseitig erhitzen. Wenn Sie die Wände des Backofens super gut nach Außen isolieren, bleiben alle Wände bei einer Temperatur von 200 Grd.C., ohne weitere Energiezufuhr, wenn auch dar Kuchen 200 Grd.C. erreicht hat. Warum sollten sich jetzt die Wände noch gegenseitig Energie zuführen und abstrahlen? Der Zustand ist doch stabil. Oder wird der Kuchen auf 400 Grd.C zerbraten?
F-J Weber schrieb am 31. August 2020 um 13:52
<sarc>Die jeweilige Platte packt ein Thermometer aus, misst die Temperatur der anderen Platte und beschliesst, keine Photonen auszusenden, da die Temperatur ja gleich ist.</sarc>
Sie sollten wirklich mal ein Blick in ein Lehrbuch werfen, oder Kommentare lesen und verstehen. Ich hatte schon am Anfang der Diskussion darauf hingewiesen, dass die Differenz darauf basiert, dass Energie abgestrahlt, aber gleichzeitig aus der Umgebung absorbiert wird:
Herr Weber,
Herr Müller hat recht oder glauben Sie wirklich, dass die eine Platte nichts mehr aussendet, sobald sie einer anderen Platte gleicher Temperatur gegenübersteht?
Was passiert denn, wenn man eine Platte des Backofens plötzlich entfernt? Dann wird die Strahlung im Backofen durch die fehlende Platte nicht mehr absorbiert und nicht mehr ins Innere reemittiert und geht als Wärmeverlust der inneren Energie des Ofens verloren.
Erklären Sie mal bitte dieses Experiment mit Ihrer Stromkreisanalogie.
Na daran erkennt man doch, dass der Wärmeverlust nichts mit der Strahlstärke zu tun hat.
Haben sie schon eine Flaeche ausgerechnet?
Was passiert bei ihrer Rechnung nach einer Erdumdrehung? Setzen sie die GLeichung für das Flächenelement zurück weil ein neuer Tag beginnt?
Hallo Herr F-J Weber,
Sie müssen eigentlich nur mal meine Antworten genau durchlesen. Ich habe eigentlich nichts unbeantwortet gelassen. Allerdings scheinen Sie sich nicht von Ihren Auffassungen abbringen zu wollen und ignorieren auch links zum SB.
„1) Warum nehmen Sie nicht Stellung zu dem analogen Beispiel des Stromreises? Wäre zum Verständnis schon mal sehr hilfreich.“
Habe ich ja bereits. Ihre Analogie trifft nicht zu. Was ist daran nicht zu verstehen?
„2) Gemäß SB heben sich beide Strahlungen auf (T1^4 – T2^4), wenn T1 ==T2. Dieses gegenseitige Aufheben geschieht aber NICHT dadurch, dass Energien, als Folge von Strahlung entstehen und subtrahiert werden, sondern dadurch, dass keine Energie transportiert wird (siehe Stromkreis).“
Nun, das ich weiß schon, daß Sie das so sehen wollen. Aber genau das ist ja falsch. Da heben sich keine Strahlungen auf, indem Sie sich weginterferieren oder sonst was. Nun die Energiemengen, die per Strahlung ausgehen und einfallen, heben sich quantitativ auf, da man die ausgehende Strahlungsmenge von der eingehenden subtrahieren muß.
„Wenn Sie zwei Batterien (A, B) mit jeweils 10V haben und verbinden, fliest nach Ihrer Vorstellung ein Strom A nach B und einer von B nach A, die sich im Mittel aufheben. Das ist falsch. Richtig ist aber, dass kein Strom fließt und somit auch kein Energietransport stattfindet.“
Ich weiß, das ist im Stromkreis so und hat seine physikalische Ursache. Aber aus dem folgt nicht, daß es irgendwo anders genauso ist. Wenn in einen Eimer oben mehr Liter Wasser pro Sekunde einfließen als durch ein Loch unten raus, und der Eimer irgendwann überfließt, schließen Sie dann auch, dass das Loch unten nicht existieren kann? Denken Sie immer nur netto?
„3) Ihr Backofen: Natürlich strahlen die Wände Energie ab, schließlich wurden sie vorher auf 200 Grd.C erhitzt. Der Punkt ist aber, dass alle Wände durch die Heizschleife erhitzt wurden und sich nicht gegenseitig erhitzen. Wenn Sie die Wände des Backofens super gut nach Außen isolieren, bleiben alle Wände bei einer Temperatur von 200 Grd.C., ohne weitere Energiezufuhr, wenn auch dar Kuchen 200 Grd.C. erreicht hat. “
Wenn der Backofen und der Kuchen nach Zufuhr äußerer Heizenergie auf 200°C sind und dann von der Umgebung isoliert werden, so behält dieses System die Energie.
In diesem stationären Zustand strahlen die Wände doch zweifellos pro Sekunde genauso viel Energie ab wie sie von der anderen Wand empfangen. Also findet Energietransport in beide Richtungen statt, nur netto ist Null.
Das ist auch so während sie sich auch noch gleichmäßig durch Zufuhr von Aussen aufwärmen.
Wenn Sie nun behaupten, die Wände würden nach erreichen des stationären Zustands nicht mehr strahlen, so machen Sie ein Experiment und überprüfen die Abstrahlung in einem aufgeheizten Backofen.
„Warum sollten sich jetzt die Wände noch gegenseitig Energie zuführen und abstrahlen? Der Zustand ist doch stabil. Oder wird der Kuchen auf 400 Grd.C zerbraten?“
Verstehe ich nicht? Ist Ihnen vielleicht nicht klar, daß die Wände auch Strahlungsenergie absorbieren, sind Ihnen die links zum SB zu anspruchsvoll? Sagen Ihnen die Begriffe Schwarzkörper und Absorption was?
F-J Weber
26. AUGUST 2020 UM 20:11
Herr Weber, ok, zumindest in dem Punkt des zeitlichen Vorgangs der Absorption der Sonnenenergie gibt es zwischen uns Konsens. D.h. nur während der Tagphase wird Energie gesammelt.
Nun zurück zur daraus resultierenden Temperatur. Die haben Sie daraus immer noch falsch abgeleitet.
Es ist Ihnen mehrmals erklärt worden, dass die Temperatur per SB nicht mit der absorbierten Leistungsdichte I, sondern der thermischen Abstrahlungsleistungsdichte F zusammenhängt.
Und jetzt ist es leider so gekommen, dass ich meine eigene Nomenklatur vertauscht habe und um mit dem vorherigen konstistent zu bleiben I(_mittel)=S ×(1-A)/4 = 240 W/m2 für die solare und F für die thermische Strahlung nehmen muss. Also denken Sie sich I statt F in meinem Text vom 26.8., damit es mit meinem Beitrag vom 8. AUGUST 2020 UM 15:52 konsistent ist. Sorry, aber diese Verwirrung in diesem wichtigen Punkt habe ich nicht beabsichtigt.
Der zeitliche Verlauf der thermisch an einem Ort vom Boden pro m2 abgestrahlten Energie e(t) (in J/m2) ergibt sich in Ihrem Modell aus dem Temperaturverlauf T(t) gemäß dem SB-Gesetz nach dE(t)/dt = F(t) = sigma× T(t) hoch 4.
Im Ihrem Modell setzen Sie nun F(t) = I(t), d.h. zu jedem Zeitpunkt t ist die Temperatur von der absorbiertem Solarstrahlung I(t) bestimmt.
Nur so bekommen Sie die 15,3 °C als Temperaturmittel für die Tagseite hin!
Besteht nun zwischen uns auch Konsens, dass in Ihrem Modell F(t) = I(t) gilt ?
„Der Punkt ist doch nur, dass diese Energie NICHT gleichverteilt eingestrahlt wird (2-Sonnen-Model), sondern nur auf der Tagseite. Dementsprechend ergibt sich die resultierende Temperatur, wie ich bereits mehrfach erklärt habe.“
Also, ein „2-Sonnen-Model“ wird von keinem Wissenschaftler benötigt, weder Spencer, Müller noch ich benötigen dies zur Erklärung. Wie auch in unseren Berechnungen sichtbar ist, tauchen dort keine 2 Sonnen auf. Warum dies unterstellt wird, ist mir nicht schlüssig. Denn mit 2 Sonnen verdoppelt sich die Energiebilanz auf beiden Seiten, aber wir waren uns doch mit Fmittel= Imittel=S ×(1-A)/4 = 240 W/m2 fürs korrekte und reale „1-Sonnen-Model“ einig. Ich verstehe diese unsinnige „2-Sonnen-Model“-Unterstellung nicht.
„Vielen Dank, dass Sie mir die intellektuellen Voraussetzungen zugestehen.“
Sorry, aber ich war/bin nach Ihren Antworten am Zweifeln und rätsele, ob Sie wirklich ein Verstandnisproblem haben oder Müller und mich hier nur dreist veräppeln wollen. Da letzteres noch vorwurfsvoller wäre, gehe/ging ich mal von eher entschuldbarer naiver Unwissenheit aus.
Hallo Herr Peterson,
Wir sind uns einig, dass in meinem F(t) = I(t) gilt! Allerdings mit der wichtigen Zusatzangabe, dass große Energiespeicher (Ozeane und Atmosphäre) vorhanden sind. Das die eingestrahlte Energie (am Erdboden) identisch zur abgestrahlten Energie ist, steht doch außer Zweifel. Die Frage ist doch nur, wie wird die Temperatur bestimmt. Wie ich bereits Herrn Müller verzweifelt versuche zu erklären, hängt die Temperatur nicht von der Energie ab, sondern von der Strahlungsleistung. Diese entsteht nur auf der Tag-Seite.
Um die Energiebilanzen (Sonne – Erde – Weltall) noch mal etwas zu konkretisieren, erweitere ich das Model wie folgt:
Die Atmosphäre ist ein großer Energiespeicher. Über die Atmosphäre werden im Mittel 240 W/m2 Strahlungsleistung ins All abgestrahlt. Dies entspricht einer SB-Temperatur von -18 Grd.C. oder einer Abstrahlhöhe von ca. 6km (siehe Temperaturgradient der Atmosphäre). Jetzt denken wir uns die Atmosphäre komprimiert als „Körper“ in einer Höhe von ca. 6km und einer Temperatur von -18 Grd.C. Dieser „Atmosphärenkörper“ strahlt nach oben und unten 240W/m2 ab. Vom Erdboden kommen bei 15 Grd.C im Mittel 480W/m2 (Breitenabhängig). Somit strahlt der Erdboden als Resultierende pro m2 240W in die Atmosphäre.
Dieser Mechanismus ist übrigens NICHT mit Gegenstrahlung zu verwechseln, da der Energietransport nur von Erde zu Atmosphäre erfolgt, entsprechend der Temperaturdifferenz.
Die 240W/m2 die der gesamte Erdboden abstrahlt, werden durch die 480W/m2, die auf der Tagseite eingestrahlt werden, ausgeglichen. Kommen Sie aber bitte jetzt nicht damit, dass auf der Tagseite insgesamt 480W/m2 + 240W/m2 = 720W/m2 eingestrahlt werden. Die eingestrahlte Energie (kleine Entropie) wird von den Energiespeichern aufgenommen, verteilt und dann als Abfallenergie (hohe Entropie) abgestrahlt. Eine Addition/Subtraktion ist nicht möglich.
Zum 2-Sonnen-Model:
Das 2-Sonnen-Model wird leider von vielen Wissenschaftlern verwendet. Meistens weil es so einfach ist und nicht über die Realität nachgedacht wird. Mit 2-Sonnen-Model oder auch Rundumsonne ist nur gemeint, dass in den Modellen, z.B. KT97, die solare Einstrahlung einfach mittels Faktor 4 auf die gesamte Erdoberfläche verteilt wird! Nur so kann in den Grafiken zu KT97 eine Einstrahlung von 342 W/m2 Anwendung finden. Faktor-4 ist genau das Verhältnis von Kugeloberfläche zu Kreisfläche mit gleichem Durchmesser. Übersetzt man also die Berechnung in ein physikalisch korrektes Modell, bedeutet dies, dass die Erde Tag- und Nacht mit einem Viertel der solaren Strahlung beschienen wird, was offensichtlich falsch ist und auch falsche SB-Temperaturen ergibt!!
Warum verwendet die Wissenschaft keine Modelle, die sich an der Realität orientieren?
F-J Weber
28. AUGUST 2020 UM 12:56
„Mittel-Temperatur von 700K ((1000K + 400K) / 2)“
Naja, das meinen Sie ja nicht ernst.
Sie wollen damit nur demonstrieren, dass man aus Angabe, wieviel der Abstahlungsflächenenergie e(t) (in J/m2) über eine Zeitspanne abgegeben wird, nicht folgern kann, wie der zugehörige Verlauf der Leistungsdichte F = de(t)/dt verläuft., bzw. gemäß F=sigma×T^4 die zugehörige Schwarzkörpertemperatur.
Das ist aber keine dolle Erkenntnis, denn schließlich kann man nie vom Wert des bestimmten Integrals eindeutig auf den zugehörigen Integranden schließen, außer man weiß, daß der Integrand zwischen den Integrationsgrenzen konstant ist.
700 K ist falsch, denn die Abstrahlungsenergie wurde ja durch den Körper bei 1000 und 400 K erzeugt. Bei konstant 700 K wäre auch falsch, für den konstanten Fall liegt Herr Müller richtig, außerdem hat er schon erwährt, daß das arithmetische Mittel 700K einen zu niedrigen Wert liefert. Das liegt an der Nichtlinearität des SB Gesetzes.
„Offensichtlich sind wir jetzt auch an dem Punkt angekommen, wo Sie verstehen sollten, dass Sie zur Ermittlung einer SB-Temperatur immer nur die Fläche der Einstrahlung verwenden dürfen“
Das ist übel falsch!
Nochmal: das SB Gesetz verknüpft ABstrahlungsleistungsdichte F mit der Schwarzkörpertemperatur T!
Es ist völlig wurscht, durch welche Energieform der Körper aufgewärmt wurde, ob durch Einstrahlung der Sonne, einem Heizdraht oder einer exothermen chemischen Reaktion…
„und keine Mittelung über Tag- und Nachtseite möglich ist, da dies zu genau dem gleichen Fehler führt, wie in Ihrer falschen Lösung.“
Das ist hier gar nicht der Punkt. Wenn die Abstrahlungsleistungsdichte zeitlich und räumlich über die Erdoberfläche konstant ist, so ist es auch die zugehörige Schwarzkörpertemperatur und umgekehrt.
Wie wissen, dass diese Bedingung für die reale Erde nicht zutrifft, daher gibt es auch keine exakte Beziehung zwischen Temperaturmittel und Abstrahlungsleistungsdichtemittel.
„Die seltsamen -18 Grd.C. kommen … durch 4 gemittelt wird (siehe KT97). Das MUSS zu falschen SB-Temperaturen führen.“
Ihr Paradoxon schaffen Sie sich doch durch Ihr Problem mit SB selbst, denn die -18 Grd.C korrespondieren zu einer räumlich und zeitlich homogenen Verteilung der ABstrahlung F, NICHT der absorbierten SonnenEINstrahlung I. Dass letztere räumlich inhomogen verteilt ist und einen extremen Tagesgang hat, ist evident, daher ist Ihr Modell mit I=F ja auch so wirklichkeitsfern.
„Nochmal: Aus einer Energieangabe…
Sind wir uns da jetzt einig?“
Das ist offensichtlich trivial und wissen Müller und ich bestens. Wird bei KT aber auch nicht vorausgesetzt. Der globale Mittelwert der Abstrahlungsleistung der Erdoberfläche korrespondiert mit einem Schwarzkörperstrahler von rund 15°C und dies entspricht ca. dem globalen Mittel der bodennahen Temperatur. Aber nur etwa, weil beide Mittelwerte unter anderem wegen der diskutierten Nichteindeutigkeit zwischen Integral und Integrand unabhängig voneinander bei KT ermittelt werden müssen.
Hallo Herr Peterson,
schön, dass Sie sich in die Diskussion zwischen Müller und mir einmischen. Offensichtlich haben Sie das Problem mit dem Integral ja auch verstanden. Herr Müller allerdings nicht. Er hat immer behauptet, dass im SB-Gesetzt die Strahlungsleistung auch durch Energie/Zeit ersetzt werden kann. Dass ist aber falsch und nur im Sonderfall, wie Sie richtigerweise schreiben, möglich. Nur darum ging es mit den Beispielrechnungen und ich hoffe, dass Herr Müller diese Unterschiede mittlerweile verstanden hat
Nochmal zu Problem -18 Grd.C. Sie schreiben dauernd etwas von Abstrahlleistung und das davon die -18Grd.C resultieren. Dies ist richtig, stimmt aber nur für die sogenannte Abstrahlhöhe von ca. 6km. Der Faktor 4 ist doch zweifelsfrei im KT97-Model enthalten. Sonst würde als Einstrahlleistung nicht 342W /m2 verwendet. Nur durch diesen Faktor wird doch die Einstrahleistung so gering, dass eine dominante Gegenstrahlung erforderlich wird. Dies wird im Model der Einstrahlung Tagseite vermieden.
F-J Weber
29. AUGUST 2020 UM 13:16
„Nochmal zu Problem -18 Grd.C. Sie schreiben dauernd etwas von Abstrahlleistung und das davon die -18Grd.C resultieren. Dies ist richtig, stimmt aber nur für die sogenannte Abstrahlhöhe von ca. 6km.“
Falsch, jeder Körper strahlt bei einer Schwarzkörpertemperatur von -18°C eine Strahlungsleistungsdichte von 240 W/m2 ab. Das ist vom Körper (fest, flüssig, gasförmig) völlig unabhängig. Dies nennt man Stefan-Boltzmannsches Strahlungsgssetz und folgt unmittelbar aus der Thermodynamik des Photonengases. Der Körper spielt dabei gar keine Rolle, außer, daß er mit dem Photonengas thermalisiert ist und damit die gleiche Temperatur wie das Photonengas hat, aus dem die Strahlung stammt (siehe die links auf die Physikseiten, die ich hier verlinkt hatte).
Die „Abstrahlhöhe“ existiert nur in einem einfachen Modell, in dem die Lufthülle als undurchlässig und infinitesimal dünn angenommen wird. Man legt sie in die Höhe, in der -18°C in der realen Atmosphäre etwa erreicht wird, wie bei Ihrem Modell 2.
In Ihrem Modell 1 spielt die Atmosphäre aber ja keine physikalisch wirksame Rolle und der Boden strahlt direkt 240 W/m2 thermische Strahlung ins All. Dann hat er -18°C Schwarzkörpertemperatur.
Herr Petersen,
natürlich entspricht die „Abstrahlhöhe“ nur einem einfachen Model. Da stimme ich Ihnen zu. Der Begriff ist auch nicht von mir, sondern wird von den „Treibhausgas-Experten“ verwendet. Die (virtuelle) Höhe ergibt sich, nach den Experten, bei ca. 6km, entsprechend dem Temperaturgradient (allerdings wird bei dieser Vereinfachung nicht berücksichtigt, dass ein Gas kein Körper ist). Was soll in diesem Zusammenhang des einfachen Models der Hinweis zum Photonengas? Wollen Sie eine neue Diskussion beginnen? Um es NOCHMAL zu erklären, hatte mein Model 1 schon immer eine Atmosphäre mit Energiespeicher, die 240W/m2 ins All abstrahlt. Sehen Sie nach. Die abgestrahlte Energie wird vom Erdboden nachgeliefert (woher sonst?). In Model 2 habe ich das nur versucht, nochmals zu präzisieren. Nur deshalb habe ich den Atmosphärenkörper in 6km Höhe verwendet.
F-J Weber schrieb am 29. August 2020 um 13:16
Wenn ich mir dieser Limitation nicht bewusst sein soll: Warum habe ich dann explizit hingeschrieben, dass meine Lösung nur unter der Annahme gilt, dass die Abstrahlung über die Fläche gleichmäßig verteilt (also auf allen Flächenelementen gleich ist)? Und das bei einer Ungleichverteilung etwas anderes rauskommt (etwas kleineres).
Wie kommen Sie nur auf so eine Idee? Ist das echtes unverständnis dessen, was andere schreiben oder erfinden Sie sowas absichtlich, um andere zu diskreditieren?
Dazu stehe ich auch immer noch. Das ist auch trivial, da die Einheit der Leistung W=J/s ist. Das hat doch aber nichts damit zu tun, dass das Rechnen mit Mittelwerten bei SB zu Problemen führt …
Gut Herr Müller,
mögen Sie mit Ihrer Meinung glücklich werden. Ich beende jedenfalls hiermit die Diskussion wegen Sinnlosigkeit. Alles Gute.
F-J Weber
28. AUGUST 2020 UM 13:43
„Hallo Herr Peterson,
Wir sind uns einig, dass in meinem F(t) = I(t) gilt!“
Ok.
„Allerdings mit der wichtigen Zusatzangabe, dass große Energiespeicher (Ozeane und Atmosphäre) vorhanden sind.“
Schon, aber von denen machen Sie in ihrem 1. Modell ja kein Gebrauch, in Ihrer Rechnung taucht ein Leistungsdichtefluß H daraus nicht auf!
„Das die eingestrahlte Energie (am Erdboden) identisch zur abgestrahlten Energie ist, steht doch außer Zweifel.“
Moment, das gilt nur in den räumlichen und 24 Stunden-Summen bzw. den globalen Langfristmitteln beider Größen.
„… hängt die Temperatur nicht von der Energie ab, sondern von der Strahlungsleistung. Diese entsteht nur auf der Tag-Seite.“
Falsch, siehe meinen vorherigen Beitrag.
„… „Körper“ in einer Höhe von ca. 6km und einer Temperatur von -18 Grd.C. Dieser „Atmosphärenkörper“ strahlt nach oben und unten 240W/m2 ab.“
Ok, sagen wir Ihr Modell 2.
„Vom Erdboden kommen bei 15 Grd.C im Mittel 480W/m2 (Breitenabhängig).“
Sie meinen nur von der Tagseite mit Ihrer Modelltemperaturverteilung aus Modell 1 mit F=I, wenn ich Sie weiter unten richtig verstehen soll. Die Nachtseite muss dann 0 W/m2 bei -273 °C abgeben, sonst passt Ihre Bilanz – wie schon vor Wochen bemerkt – nicht.
“ Somit strahlt der Erdboden als Resultierende pro m2 240W in die Atmosphäre.“
Also 480 W/m2 von der Tagseite plus 0 von der Nachtseite, macht 240 W/m2 global.
Ja, so stimmt die Bilanz global.
Ihr Modell 2 hat also im Mittel am Boden 15,3 °C auf der Tagseite im und -273 °C überall auf der Nachtseite. Die Atmosphäre hat überall -18°C und absorbiert die komplette Wärmestrahlung des Bodens.
„Dieser Mechanismus ist übrigens NICHT mit Gegenstrahlung zu verwechseln“
Ja doch, Ihr Atmosphärenkörper gibt ja Wärmestrahlung ab, nichts anderes ist ja die Gegenstrahlung.
„, da der Energietransport nur von Erde zu Atmosphäre erfolgt, entsprechend der Temperaturdifferenz.“
Sie meinen den Nettoenergietransport. Ihr Atmosphärenkörper transportiert jedoch 240 W/m2 zum Boden.
Ja, so ähnlich ist es auch in echt.
Immer noch Missverständnisse! Zunächst zum Begriff „Gegenstrahlung“. Mit diesem Begriff wird leider Missbrauch getrieben, da er in KT97 als dominanter Faktor zum Erreichen einer ausgeglichenen Energiebilanz verwendet wird. Damit werden leider falsche Vorstellungen in der Öffentlichkeit geweckt. Deshalb will ich diesen Begriff auch nicht verwenden und habe nur „sogenannte Gegenstrahlung“ geschrieben. Tatsache ist aber, dass ein Energiefluss immer nur von Warm (T1) nach Kalt (T2) fließen kann. Die Strahlung (Messwerte) selbst gibt Auskunft über die Temperatur.
Kleines Beispiel aus der Elektrotechnik. Die Temperaturen entsprechen hier der elektrischen Spannung und die Energie dem Strom.
Wenn Sie nun zwei Spannungsquellen haben, eine 10V und eine 5V. Diese verbinden Sie mittels Widerstand von 1 Ohm. Was passiert? Es fließt ein Strom von 5A von der 10V-Quelle zur 5V-Senke. Dies entspricht dem Energietransport.
Was NICHT passiert, ist das ein Strom von 10A von der 10V-Quelle nach Minus fliest und gleichzeitig ein Strom von 5A von der 5V-Senke (über die 10V-Quelle) nach Minus fliest, obwohl der Summenstrom 5A von 10V nach 5V ergibt.
Sind wir uns da einig?
Falls ja, sollte auch klar sein, dass niemals Energie von Kalt nach Warm fliest, sondern dass es sich nur um eine Rechengröße handelt, um den realen Energietransport zwischen zwei Körpern unterschiedlicher Temperatur zu ermitteln.
Wieso unterstellen Sie immer, dass die Nachseite 0K hat? So funktioniert es nicht. Vereinfachen wir Model 2 so, dass (plötzlich) KEINE solare Einstrahlung erfolgt. Der Erdboden hat 15 Grd.C. (quasi konstant wg. Energiespeichern), der Atmosphärenkörper -18 Grd.C. Die Erde strahlt nach SB im Mittel 480W/m2 ab und „erhält“ (Achtung nur Rechengröße) von oben 240 W/m2. Damit werden also Netto 240 W/m2 vom Boden abgestrahlt, bei einer Temperatur von 15 Grd.C. Dies ist unabhängig von der Tag- und Nachtseite.
Sind wir uns da einig?
F-J Weber
29. AUGUST 2020 UM 13:17
„Wie bereits in den vorherigen Antworten beschrieben, verwechseln Sie immer noch Temperatur und Strahlungsleistung mit Energietransport.“
Sehe ich nicht, das sind drei verschiedene wohldefinierte physikalische Größen, die ich unterscheiden vermag. Wo soll ich die verwechseln?
„Der Atmosphärenkörper gibt natürlich NICHT 240 W/m2 nach oben und unten ab, sondern nur nach oben, weil Energie NUR von Warm nach Kalt fließen kann!“
Au Backe, was denn nun??? Gestern schrieben Sie noch:
F-J Weber
28. AUGUST 2020 UM 13:43
„Dieser „Atmosphärenkörper“ strahlt nach oben und unten 240W/m2 ab“.
Ihre gestrige Version ist physikalisch ok, denn die Luft strahlt natürlich in alle Richtungen die gleiche Leistungsdichte ab.
Oder ist das nun ab heute Ihre virtuelle Willkürrechengröße, und diskutieren wir hier nur, ob Sie oder KT die schönere Willkür macht? Das wäre eine frustrierende Offenbarung, ich möchte hier physikalische Zusammenhänge klären.
Herr Petersen,
offensichtlich haben Sie den Unterschied zwischen Strahlungsleistung/Temperatur und Energietransport immer noch nicht verstanden, auch wenn Sie es meinen. Zumindest nicht im aktuell diskutierten Zusammenhang. Also muss ich mich präziser ausdrücken. Der Atmosphärenkörper strahlt bei -18 Grd.C. wie jeder andere Körper 240 W/m2 an Strahlungsleistung ab. Ein entsprechender Energietransport gilt aber NUR bei einer Umgebungstemperatur von 0K und in Richtung dieser 0K.
Sind wir uns hier einig?
Da aber vom Erdboden im Mittel 480 W/m2 abgestrahlt werden (15 Grd.C.), beträgt die Differenz in Richtung Atmosphäre +240 W/m2. Sie müssen doch den resultierenden Energiefluss sehen, so wie in meinem Beispiel mit dem Stromkreis.
Noch ein Hinweis: Kennen Sie den Thermischen Wirkungsgrad? Vermutlich ja. Dieser lautet:
X = 1 – (T1 / T2) mit T2 > T1.
Auch damit wird gezeigt, dass Energie nur von Warm nach Kalt fliesen kann. Die „sogenannte Gegenstrahlung“ (hier 240 W/m2) vom Atmosphärenkörper ist somit nur eine Rechengröße, um die Energiemenge von Warm nach Kalt bestimmen zu können. Und genau diese Energiemenge wird, im Gleichgewicht, vom Atmosphärenkörper ins All (Richtung 0K) abgestrahlt.
„Wieso unterstellen Sie immer, dass die Nachtseite 0K hat?“
Wegen Ihrem Modell 1 mit F(t) = I(t). Auf der Nachtseite scheint keine Sonne, also ist I=F=0.
Ich hab ganz übersehen, dass ja in Ihrem Modell 2 auch am Boden die Bilanz falsch ist. Sie war ja in Modell 1 noch richtig, denn durch F(t) = I(t) ist sie ausgeglichen. Aber in Modell 2 kommt ja noch die Gegenstrahlung aus Ihrem Atmosphärenkörper mit nochmal 240 W/m2 dazu. Das geht nicht. Modell 2 erzeugt Energie aus dem Nichts und ist völlig daneben.
Herr Petersen,
offensichtlich haben Sie immer noch nicht verstanden oder können es nicht akzeptieren, dass ich in meinem Model von einem „eingeschwungenen Zustand“ ausgehe. Durch die Energiespeicher (Ozeane, Atmosphäre) wird die Oberflächentemperatur quasi konstant gehalten (15 Grd.C.) und strahlt somit im Mittel mit 480 W/m2 (in die Atmosphäre von -18 Grd.C.).
Wie ich bereits mehrfach erläutert habe, wird dem Erdboden KEINE Energie mittels „sogenannter Gegenstrahlung“ von 240 W/m2 hinzugefügt!! Die „Gegenstrahlung“ ist eine Rechengrösse (T1^4 – T2^4) und bewirkt, dass nur resultierende +240 W/m2 von der Erde zur Atmosphäre zum ENERGIETRANSPORT beitragen (siehe Beispiel Stromkreis) und diese damit erwärmen. Sie müssen den Energietransfer und die Richtung betrachten. Im Übrigen ist die „sogenannte Gegenstrahlung“ des Atmosphärenkörpers KEINE eigenständige Energiequelle, sondern Folge des vom Erdbodens erwärmten Atmosphärenkörpers. Verstehen Sie den Unterschied?
F-J Weber
28. AUGUST 2020 UM 13:43
„Kommen Sie aber bitte jetzt nicht damit, dass auf der Tagseite insgesamt 480W/m2 + 240W/m2 = 720W/m2 eingestrahlt werden.“
Äh, leider muss ich doch noch Alarmschlagen, denn nun habe ich ja doch noch einen Bilanzfehler in Ihrem Modell 2 entdeckt.
Aber nicht in der Bilanz des Erdbodens, sondern in der des Atmosphärenkörpers.
Ihr Atmosphärenkörper gibt ja 240 W/m2 nach oben und unten und für beide Erdhälften ab, muss also auch 480 W/m2 für die Komplettsphäre erhalten. Aber Sie liefern nur 480 W/m2 vom Erdboden von der Taghälfte, die Nachhälfte hat ja nichts zum Strahlen. Also fehlt die Hälfte in der Bilanz!
Modell 2 ist also von der Bilanz falsch und hat eine weltraumkalte Nachtseite. Vergessen Sie das Modell.
Unsinn Herr Petersen,
Abstrahlung ist nicht gleich Wärmeverlust.
Wann merken sie sich das endlich?
Herr Schulz, dieses Grundwissen ändert an der fehlerhaften Energiebilanz von Modell 2 nichts.
Wie bereits in den vorherigen Antworten beschrieben, verwechseln Sie immer noch Temperatur und Strahlungsleistung mit Energietransport. Der Atmosphärenkörper gibt natürlich NICHT 240 W/m2 nach oben und unten ab, sondern nur nach oben, weil Energie NUR von Warm nach Kalt fließen kann!
Vom Erdboden erhält er diese Energie (Warm nach Kalt) entsprechend der Temperaturdifferenz nach SB. Ist dieser Unterschied verständlich (siehe Beispiel zum Stromfluß)?
F-J Weber
28. AUGUST 2020 UM 13:43
„Zum 2-Sonnen-Model:
Das 2-Sonnen-Model wird leider von vielen Wissenschaftlern verwendet.“
Hä? Ich kenne diese Darstellung nur aus wissenschaftlich falschen Beiträgen von Klimaskeptikern. Zeigen Sie mir eine echte wissenschaftliche Veröffentlichung mit 2 Sonnen, wir beziehen uns schon auf unserer Sonnensystem, gell?
„Nur so kann in den Grafiken zu KT97 eine Einstrahlung von 342 W/m2 Anwendung finden. Faktor-4 ist genau das Verhältnis von Kugeloberfläche zu Kreisfläche mit gleichem Durchmesser.“
Ja, aber das ist rein geometrisch klar und wurde ebenfalls exessiv genau erklärt: die Strahlen unserer EINEN Sonne kommen an der Erdbahn quasi als Parallelbündel an. Die Erdkugel sammelt (abzüglich rückgestreutem Albedoanteil) aus diesem Parallelbündel über eine Zeitspanne den Anteil der Sonnenenergie, der ohne Erde im Weg sonst durch die Querschnittsfläche der Erdkugel strömen würde. Diese absorbierte Sonnenenergie S(1-A)×Pi×R^2 steht als Energie der gesamten Oberfläche 4×Pi×R^2 zur Verfügung. Wann und wie die diese „verbraucht“, Tag oder Nacht oder sonstwas, spielt bei der Rechnung erstmal keine Rolle. Daher der Faktor 4. Also, wie Sie sehen, es gibt dabei nur EIN Strahlenbündel, also EINE Sonne.
Herr Petersen,
wie sie so schoen sagen: “ Diese absorbierte Sonnenenergie S(1-A)×Pi×R^2 steht als Energie der gesamten Oberfläche 4×Pi×R^2 zur Verfügung. “
Ja aber hier gehts nicht um Energie. Hier geht es um die LEISTUNG.
Immer noch nicht verstanden? Bei der Leistung koennen sie nur den Faktor 2 verwenden, eigentlich aber nicht mal das, weil an den Polen senkrecht nach oben immer noch die Solarkonstante minus Albedo messbar ist.
Ihre energetische Rechnung koennen sie ab Umwandlung an der Erdoberflaeche machen.
Am besten eignet sich dafuer die Einheit J/m2.
Das ist Physik Grundschule. Das Prinzip Leistung und Energie sollten sie mittlerweile verstanden haben.
Herr Schulz, in
Sverre Petersen
28. AUGUST 2020 UM 19:29
ich habe aber die Energie betrachtet. Lesen Sie nochmal genau!
Herr Schulz,
Ok, jetzt hab ich Ihren Einwand gesehen: absorbierte Sonnenenergie S(1-A)×Pi×R^2 × t, t = Zeitspanne
Herr Petersen,
Jetzt wo sie den Einwand gesehen haben, könnten sie ja noch mal zur Aufgabe zurückkehren, bei der ich nach den Unterschiedlichen Zeiten gefragt habe.
mfg Werner
Werner Schulz
30. AUGUST 2020 UM 16:57
Absorbierte Sonneneinstrahlung=S(1-A)×Pi×R^2 × t, absorbierte Leistung=S(1-A)×Pi×R^2, Leistung durch Erdoberfläche =S(1-A)/4=240 W/m2
Ja Herr Petersen,
immer noch die flache Erde und keine Einsicht. Da nach 6 Stunden nicht die gesamte Erdoberfläche beschienen wurde ist der Faktor 4 offenbar falsch.
Die Angabe 240 W/m2 stimmt also nicht!
F-J Weber schrieb am 18. August 2020 um 23:10:
Das sehe ich jetzt erst und es ist echt traurig, auf welches Niveau Sie jetzt hier abrutschen. Da wird aus einem Fokussieren auf das Kern-Thema („Ich habe darauf nicht reagiert, weil mir erst mal wichtiger ist, rauszubekommen, was denn Spencer Ihrer Meinung nach falsch macht,“) ein „nicht erklären können“, dann erfindet man Aussagen (wo schrieb ich etwas von einem Solarium) und wenn es gar nicht tiefer zu gehen scheint, greifen Sie auch noch auf Rechtschreibfehler zurück.
Herr Weber behauptete, im SB-Gesetz käme keine Zeit vor. Sie schreiben jetzt, im „SB-Gesetz kommt natürlich NUR Strahlungsleistung vor“. Sind Sie Herrn Webers Meinung, dass im SB-Gesetz und damit in Leistung keine Zeit vorkommt? ist Leistung nicht Arbeit (Energie) pro Zeit? Wofür steht dann das ’s‘ in der Einheit? Warum müssen Sie Leistung mit Zeit multiplizieren, um auf Energie zu kommen, wenn in der Leistung keine Zeit (unterm Bruchstrich) vorkommt? Haben Sie da wirklich drüber nachgedacht oder sich nur gefreut, dass Herr Weber Ihnen beisteht?
Hallo Herr Müller,
es ist nicht traurig, sondern wahr! Der Rechtschreibfehler sei Ihnen geschenkt. Aber die Frage zum Unterschied Erde/Mond und warum sich deren Temperaturen mit dem gleichen Excel-Model (Spencer) berechnen lassen (sollen) haben Sie bisher nicht erklärt. Trotz mehrfacher Nachfrage meinerseits.
Sie haben natürlich nichts von einem Solarium geschrieben. Das ist richtig. Aber Sie sind davon überzeugt, dass die Strahlungsleistung der Sonne gleichmäßig über die Erde verteilt werden kann oder darf (Faktor 4, wg. Verhältnis Fläche zu Kugel) um die Temperatur nach SB zu berechnen. Dies entspricht aber physikalisch einem 2-Sonnen-Model, das bisher in der Realität nicht nachgewiesen werden konnte. Allerdings können Sie ein reales Model im Solarium finden, wenn Sie sich dort von oben und unten bestrahlen lassen. Deshalb die Anmerkung.
Leistung kann als Energie/Zeit ausgedrückt werden. Allerdings geht es nicht darum, welche Einheiten wie in andere Einheiten umgerechnet werden können. Natürlich können Sie, wenn es Sie freut, Leistung ausdrücken in Ws/s oder in Nm/s oder mit beliebigen anderen Umrechnungsfaktoren arbeiten.
Entscheidend ist, dass mit dem SB-Gesetzt ein Zusammenhang zwischen Temperatur und Strahlungs-LEISTUNG (nicht Strahlungsenergie / Zeit) pro Flächeneinheit hergestellt wird!! Immer die Kis-Methode (Keep it simple) verwenden.
Übrigens ist die Einheit von Sigma üblicherweise: W/(m2 * K^4).
F-J Weber schrieb am 25. August 2020 um 14:24
Und ich habe Ihnen nochmal zitiert, warum ich diese Frage nicht diskutieren wollte. Sie machen daraus ein „nicht können“ und sehen auch keine Notwendigkeit, das jetzt klarzustellen.
Schön. Können Sie dann in Zukunft unterlassen, sowas zu erfinden?
Das ist wieder eine falsche Behauptung. Lesen Sie z.B. einen meiner ersten Kommentare hier in der Diskussion (Marvin Müller 30. Juli 2020 um 15:22 . Es geht immer um die Fläche, von der abgestrahlt wird. Und haben Sie schon wieder vergessen, dass ich explizit auf Spencers Modell hingewiesen habe, in dem nichts auf Mittelwerten basiert?
Das wird jetzt echt albern. Das sind SI-Einheiten und da gilt
Und diese Einheiten beschreiben Zusammenhänge zwischen den Größen, im Fall der SB-Gesetzes wieviel Joule von einem schwarzen Körper pro Sekunde bei einer gegebenen Temperatur und Fläche abgegeben werden. Und mit dem „pro Sekunde“, die im Watt stecken, haben Sie die Zeit im Ausdruck.
Herr Müller,
albern ist, was Sie bezüglich der Umrechnung von Einheiten anführen. Die Umrechnungen sind richtig (!), beschreiben aber nicht die physikalischen Vorgänge. Darauf kommt es aber doch an. Wie in meinem Kommentar (Hinweis) vom 25. AUGUST 2020 UM 14:50 beschrieben, ist Energie das Integral der Leistung über die Zeit. Ich hoffe mal, dass Sie wissen, was ein Integral ist. Falls ja, sollte klar sein, dass Ihre Behauptung „Joule pro Sekunde“ nur für Bereiche konstanter Strahlungsleistung gilt. Gerade dies ist aber auf der Tagseite nicht der Fall (siehe Berechnungen zu Kugelsegmenten).
Das SB-Gesetzt beschreibt deshalb NUR den Zusammenhang zwischen Strahlungs-LEISTUNG und Temperatur. Es gibt auch keine Zusatzbedingung in diesem Gesetz, die definiert, dass die Strahlungsleistung konstant sein muss, um mit Energie zu rechnen!!
Allerdings ist mir jetzt auch klar geworden, warum Sie die Berechnungen zum Thema „Solarstrahlung und Temperatur auf der Tagseite“ nicht verstehen – weil Sie alles über die Zeit mitteln.
F-J Weber schrieb am 26. August 2020 um 12:55:
Wenn Sie mir etwas unterstellen, dann zitieren Sie den Text, der Sie zu der Annahme führt. So ist das wieder nur eine Erfindung wie das Solarium und das „Nicht erklären könnens des Unterschiedes zwischen Erde und Mond“.
Hallo Herr Müller,
ich will mich in Ihrer Diskussion mit Herrn Weber über den Zusammenhang von Leistung und Energie im speziellen fall nicht einmischen, habe aber 2 Bemerkungen zu Ihrem Satz:
„Und diese Einheiten beschreiben Zusammenhänge zwischen den Größen, im Fall der SB-Gesetzes wieviel Joule von einem schwarzen Körper pro Sekunde bei einer gegebenen Temperatur und Fläche abgegeben werden“
Das SB Gesetz habe ich nun soweit verstanden und kann der Behauptung zustimmen. Aus der Behauptung entnehme ich aber zusätzlich, dass das SB-Gestzt nicht für den Grad der Erderwärmung herangezogen werden kann, da:
1. Es ist nicht entscheidend, wieviel Energie ein Körper abstrahlt, sondern wieviel er die ihn treffende Strahlungsenergie absorbiert, davon ist abhängig, ob er warm wird oder nicht. Das können Sie mit SB nicht berechnen.
2. Die vom Körper (im diesem Falle Erdoberfläche) abgestrahlte Energie kann: a) ins All zurückgestrahlt werden und geht der Energiebilanz verloren oder b) von Luft/Wolken oder etwas anderes im Wege liegende absorbiert werden und bleibt der Erde enthalten. Lässt sich überhaupt nicht berechnen und unterliegt ständigen Schwankungen.
Daher ist die ewige Dikussion über die Strahlenintensität und das SB Gesetz als Grundformel der Erderwärmung nicht zielführend.
Herr Georgiev,
Sie sagen es! Es ist zwar wichtig die korrekte Einstrahlleistung zu beziffern, und da hat Herr Weber Recht, aber wenn man am Ende die Energie pro Quadratmeter nimmt und annimmt das die Erde diese wieder verlieren soll, dann kann man den Faktor 4 für die Abstrahlung annehmen und kommt immer noch auf nur -18 Grad C.
Die korrekte Einstrahlleistung beweist jedoch, das die Sonne sehr wohl in der Lage sein könnte die höheren Temperaturen der Oberfläche zu erzeugen. Allein das widerlegt die falsche Theorie des THE.
Leider ist diese Diskussion nicht wirklich zielführend, um allgemein den THE zu erklären. So wie sie es auch feststellen.
Noch ein Hinweis:
Energie [Ws = J] ist das Integral der Leistung über die Zeit. Das ist auch der Grund, warum Sie nicht J/s verwenden dürfen, außer die Leistung ist über den verwendeten Zeitraum konstant. Verstehen Sie den Unterschied? Sie geben ja auch die Leistung Ihres PKW in PS oder kW an und nicht in kWh.
Bei der Berechnung der mittleren Leistung der Erdkugel wird mitnichten angenommen, die Leistung wäre konstant. Schließlich bekommt man ja mit dem Integral der absorbierten Solarleistungsdichte über die Tagesdauer von 24h erst unter Berücksichtigung des zeitlich variierenden Sonnenstandes exakt dasgleiche Ergebnis wie bei der „durch 4“ Rechnung!
Herr Weber, nachdem Sie sich mit Trigonomerie auskennen, werden Sie mir zustimmen müssen.
Herr Petersen,
Sie antworten hier auf einen Kommentar von mir zu einer Aussage von Marvin Müller. Was Sie damit sagen wollen, erschließt sich mir nicht. Die „durch 4 Rechnung „ist allerdings falsch, wie bereits diskutiert.
Es ging bei Herrn Müller nur darum festzustellen, dass das SB-Gesetz den Zusammenhang zwischen Strahlungsleistung und Temperatur beschreibt (P = Sigma * T^4), NICHT jedoch den Zusammenhang zwischen Energie / Zeit und Temperatur (E/s = Sigma * T^4). Der Grund ist, dass Energie das Integral über die Zeit ist. Also hat eine Energieangabe nichts im SB-Gesetz verloren. Ich hoffe, dass wir uns hier einig sind.
F-J Weber
26. AUGUST 2020 UM 12:53
Ich denke, Ihnen ist mitnichten klar, dass S ×(1-A)/4 exakt identisch ist mit der global gemittelten solaren Leistungsdichte, die an der Erdoberfläche absorbiert wird und damit die „durch 4“ Rechnung korrekt ist – das wäre ja ein Fortschritt für Sie, denn bislang haben Sie dies beharrlich nicht verstanden. Obwohl Sie anscheinend die intellektuellen Vorausetzungen dafür hätten, versagen Sie beharrlich in diesem Punkt, was mir unerklärlich ist und nach einer psychischen Ursache aussieht, die mit dem hier diskutierten physikalischen Sachverhalt in gar keinem Zusammenhang steht.
S ×(1-A)/4 ergibt sich wie folgt:
A) Berechnung der an einem Ort der Erdoberfläche in 24 Stunden absorbierten
solaren Flächenenergiedichte q in J/m2 ergibt sich als Integral der absorbierten Sonnenleistungsdichte in W/m2 über 24 Stunden unter Berücksichtigung des Einfallswinkels der Sonne.
B) Flächenintegral der solaren Flächenenergiedichte in J/m2 über die Erdoberfläche ergibt die in 24 Stunden absorbierte Energie Q in J (merke: die 12 Stunden nachts tragen Null zu dieser Energie bei, man muss nur über den taghellen Tagabschnitt integrieren)
C) die mittlere Leitung P ist Q/86400 sec in W mit 86400 sec = 24 Std. Tages(perioden)länge.
D) der globale Mittelwert der zeitlich mittleren Leistungsdichte F ist dann F=P/4piR^2 (R Erdradius ), F= 240 W/m2.
Es ergibt sich geometrisch jedoch auch direkt F=S ×(1-A)/4 = 240 W/m2 aus der „durch 4“ Rechnung. Diese ist damit- wie bereits hier erschöpfend erklärt wurde- trivialerweise korrekt.
F-J Weber schrieb am 26. August 2020 um 12:53:
Ich zitiere einfach nochmal aus dem von Herrn Agerius empfolenen Buch: „Die pro Zeit von einer Fläche A abgestrahlte Energie […] eines „schwarzen Körpers“ ist der Fläche A und der 4. Potenz der absoluten Temperatur T proportional (Gesetz von Stefan und Boltzman). […] Die Proportionalitätskonstante ist σ = … “
Ich habe mal die anderen Bezeichnungen für Arbeit pro Zeit bzw. Energie pro Zeit weggelassen, um den Punkt hervorzuheben, dass es um Energie pro Zeit geht. Ich hätte mit nie vorstellen können, dass ich mal mit jemandem darüber diskutieren müßte, ob Leistung wirklich Arbeit bzw. Energie pro Zeit ist … (Irgendwo mus hier ein riesiges Missverständnis in der Kommunikation sein …)
Warum zitieren Sie „Agerius“? Dies ist ein anderer Zusammengang. Aktuell geht es NUR um das SB-Gesetz. Dieses lautet „Strahlungs-Leistung = Sigma * (Temperatur hoch 4). Und nichts anderes. Siehe z.B. https://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz.
Ich hatte Ihnen das mit dem Integral bereits erklärt. Ist das so unverständlich? Das sich aus Strahlungs-Leistung über die Zeit auch ein Energiefluss ergibt ist unbestritten und eine Folge der Integration. Trotzdem ist die Temperatur nur proportional zur Strahlungsleistung!!!!
Anmerkung: Ich hatte auch niemals bestritten, dass Leistung = Energie/Zeit ist oder dass beliebige andere Einheiten-Umrechnungen möglich sind.
Noch ein Beispiel für Ihre Energie pro Sekunde-Berechnung:
Ein Körper strahlt für 500ms mit 1000K und für weitere 500ms mit 400K (Summe = 1 Sekunde).
Wieviel Energie wird in 1 Sekunde (Ws) abgestrahlt?
a) 56700 Ws, b) 29076Ws, c)13614 Ws, d) 1458Ws? Was meinen Sie?
F-J Weber
26. AUGUST 2020 UM 12:53
Zu A) Berechnung der an einem Ort der Erdoberfläche in 24 Stunden absorbierten
solaren Flächenenergiedichte q in J/m2 ergibt sich als Integral der absorbierten Sonnenleistungsdichte in W/m2 über 24 Stunden unter Berücksichtigung des Einfallswinkels der Sonne.
Machen Sie sich klar, dass alle Ort des gleichen Bretenkreises die gleiche Flächenenergiedichte q haben, obwaohl zum Startpunkt der Zeit die Sonne an den Orten unterschiedlich hoch steht. Die Sonne beschreibt für diese Orte den gleichen Bogen über dem Horizont, nur zeitlich versetzt. Ein Ort 1 ° weiter westlich bekommt dengleichen Sonnenstand 4 min später. Da aber der Sonnenstand eine 24Std Periode hat (Jahresgang mal vernachlässigt) hat jeder Ort auf dem Breitenkreis denselben Integranden, nur zeitlich versetzt. Damit ist das Integral, also die Flächenenergiedichte für alle Orte auf gleichem Breitenkreis identisch, egal, ob er zum Startzeitpunkt auf der Tagseite liegt oder Nachtseite.
Vielen Dank, dass Sie mir die intellektuellen Voraussetzungen zugestehen. Sehe ich bei Ihnen genauso. Ihren Punkten A – D stimme ich doch auch zu!!!! Diese Punkte beschreiben letztlich wieviel Energie im Mittel auf die Erde eingestrahlt und von ihr abgestrahlt wird. Habe auch nie etwas anderes behauptet!!
Der Punkt ist doch nur, dass diese Energie NICHT gleichverteilt eingestrahlt wird (2-Sonnen-Model), sondern nur auf der Tagseite. Dementsprechend ergibt sich die resultierende Temperatur, wie ich bereits mehrfach erklärt habe.
F-J Weber schrieb am 26. August 2020 um 20:12:
Ich habe nicht Agerius, sondern aus einem von Hern Agerius empfohlenen Buch zitiert. Und was habe ich zitiert: Das „Gesetz von Stefan und Boltzman“. Haben Sie überhaupt gelesen, was ich geschrieben habe?
Da haben Sie falsch abgeschrieben. Was Sie als Stefan-Boltzman-Gesetz angeben, ist die spezifische Ausstrahlung (Radiant exitance).
Sie taten es gerade wieder, sogar mit 4 Ausrufezeichen …
Denken Sie wirklich, es wäre eine Herausforderung, einen Wert in eine Formel einzusetzen? Obwohl … da keine der von Ihnen vorgeschlagenen Lösungen stimmt, könnte das vielleicht doch eine Herausforderung sein. Ich wäre jedenfalls für e) 29077.64 J/m² (bzw. Ws/m²)
Herr Müller,
Sie sind schon sehr spitzfindig, indem Sie eine Lösung e) angeben. Die Lösung ist richtig und entspricht meiner Vorgabe b). Wahrscheinlich hätte ich noch als Nebenbedingung angeben sollen, dass auf ganze Zahlen gerundet wird. Die Angabe „m2“ hatte ich mir geschenkt.
Sie haben auch Recht damit, dass die Lösungsermittlung keine Herausforderung ist. Die Herausforderung kommt erst jetzt:
Welche Temperatur hat ein Körper, der eine Energie von 29076 Ws = J in einer Sekunde abstrahlt? Wie ist die Abstrahlleistung in J/s oder in Watt? Alles pro m2 natürlich.
Wie lautet der Rechenweg?
F-J Weber schrieb am 27. AUGUST 2020 UM 19:59:
Das hat nichts mit Spitzfindigkeit, sondern mit Korrektheit zu tun. Das SB-Gesetz beschreibt eine Proportionalität zu T^4 und Fläche, sie haben keine Fläche vorgegeben, also kann man nur die spezifische Ausstrahlung bestimmen. Und deren Einheit ist nunmal J/m^2 und nicht J.
Ist das eine Fangfrage? Ein Körper, der 29076J pro Sekunde pro Quadratmeter abstrahlt hat trivialerweise eine spezifische Ausstrahlung von P/A = 29076 W/m^2. Dann hat der Körper trivialerweise bei Annahme einer gleichverteilten Abstrahlung eine Temperatur von T = 4. Wurzel von P/A/σ = 846.215K. Ist die Abstrahlung nicht gleichverteilt, liegt die mittlere Temperatur unter 846.215K.
Hallo Herr Müller,
dies ist natürlich keine Fangfrage. So einen Unsinn mache ich nicht. Es ist nur der zweite Teil der gleichen Aufgabe. Während der erste Teil der Lösung noch richtig war, ist in diesem Fall die Lösung 846K FALSCH! Richtig ist 700K.
Die richtige Lösung wäre gewesen, die Daten aus dem ersten Teil der Aufgabe zu verwenden. Dann wären Sie auch auf eine Mittel-Temperatur von 700K ((1000K + 400K) / 2) gekommen. Allerdings ist dies bei Angabe der Energie nicht möglich.
Da hilft es auch nichts, dass Sie als Zusatzbedingung angeben „Dann hat der Körper trivialerweise bei Annahme einer gleichverteilten Abstrahlung eine Temperatur…..“. Davon war aber nicht die Rede.
Eine gleichverteilte Abstrahlung kann sein, muss aber nicht (siehe Teil 1), um die Abstrahlleistung (und Temperatur) zu ermitteln.
Im Ergebnis zeigt sich jetzt also, dass Ihre Gleichsetzung von Leistung (W) und Energie/Zeit (J/s) im SB-Gesetzt nicht möglich ist, da Sie damit die Berechnung nur in eine Richtung korrekt durchführen können, in die andere Richtung nicht!! Es ist nicht möglich, aus der Energieangabe die Strahlungsleistung und Temperaturen zu bestimmen, ohne Zusatzbedingungen anzugeben.
Also ist immer: Leistung = Sigma * (Temperatur hoch 4) und dies ist ungleich zu Energie/Zeit!
Offensichtlich sind wir jetzt auch an dem Punkt angekommen, wo Sie verstehen sollten, dass Sie zur Ermittlung einer SB-Temperatur immer nur die Fläche der Einstrahlung verwenden dürfen und keine Mittelung über Tag- und Nachtseite möglich ist, da dies zu genau dem gleichen Fehler führt, wie in Ihrer falschen Lösung.
Die seltsamen -18 Grd.C. kommen schließlich auch nur deshalb zustande, weil die solare Einstrahlung (wie im 2-Sonnen-Model oder auch Rundumstrahler) durch 4 gemittelt wird (siehe KT97). Das MUSS zu falschen SB-Temperaturen führen.
Nochmal: Aus einer Energieangabe ist es nicht möglich, auf die zugrunde liegende Strahlungsleistung und Strahlungstemperatur zu schließen. Das geht nur im Sonderfall einer konstanten Strahlungsleistung. Dies ist aber bereits bei einer einfachen Mittelung nicht mehr gegeben.
Sind wir uns da jetzt einig?
Ich schrieb:
Das korrigier ich lieber gleich: Die Einheit ist W/m^2 und nicht W. Multipliziert man das mit der Zeit, ergibt sich J/m^2 und nicht J …
(Mir ist wieder ein Tag verrutscht, ich wünsche mir eine Vorschaufunktione 🙁 )
F-J Weber schrieb am 28. August 2020 um 12:56:
Dann formulieren Sie die Aufgabe entsprechend. Meine Antwort bewegte sich in dem von Ihnen spezifizierten Rahmen. Und da die Aufgabe unvollständig spezifiziert war, habe ich Annahmen getroffen, um überhaupt eine Lösung angeben zu können. Und siehe da, meine Lösung deckt Ihre „richtige“ Lösung mit ab: Bei Gleichverteilung der Abstrahlung 846K, bei ungleichverteilter Abstrahlung kleiner als 846K und das schliesst 700K ein – es sei denn, Sie wollen behaupten, 700K sei nicht kleiner als 846K.
Hätten Sie angegeben, dass der Körper auf der Hälfte der Fläche mit 56703.67W/m² und auf der anderen Hälfte mit 1451.61 W/m² abstrahlt, dann hätte ich Ihnen die 700K als Ergebnis genannt.
Abgesehen davon, dass Sie das SB-Gesetz wieder falsch angeben (wieder die Fläche weggelassen) – Was ist aus „Ich hatte auch niemals bestritten, dass Leistung = Energie/Zeit“ geworden?
Nein, die kommen zustande, weil angenommen wird, dass die eingestrahlte Energie gleichmäßig abgestrahlt wird – genau wie ich das angenommen habe um Ihre unvollständig spezifizierte Aufgabe zu lösen.
Statt über die eigenartigen Formulierungen zu sinnieren, schreibe ich einfach mal hin, wie weit ich das mittragen würde: Es ist ein Unterschied, ob ich erst die Abstrahlung mittele und dann daraus eine Temperatur ableite oder aus der Asbtrahlung an einem konkreten Ort eine Temperatur bestimme und dann daraus eine mittlere Temperatur mache. In Ihrer Aufgabe ergibt sich im ersten Falle 846K (da ich nichts von der ungleichverteilung wusste) und im 2. Falle die 700K. Das ist allerdings lange bekannt und wenn ich geahnt hätte, dass Sie in die Richtung gehen, hätte ich das abkürzen können. Das wichtige ist eigentlich nur, dass eine Ungleichverteilung der Temperatur und damit der Abstrahlung immer zu geringeren Temperaturen führt …
Was ich momentan nicht verstehe: Sie haben doch inzwischen eingeräumt, dass Spencers Modell korrekt ist und dass die Wirkung der Atmosphäre gebraucht wird, um die beobachteten Temperaturen zu erreichen. Worum geht es Ihnen gerade? Noch einige Details näher zu beleuchten oder doch an irgend einer Ecke ein wenig Recht zu haben (für das eigene Wphlbefinden)?
Hallo Herr Müller,
es ist schon faszinierend, wie Sie es vermeiden neue Erkenntnisse anzunehmen und an alten Behauptungen weiterhin festhalten.
Bitte erinnern Sie sich an den Ausganspunkt dieses Meinungsaustausches. Sie haben behauptet, dass im SB-Gesetzt die Strahlungsleistung (W) auch durch Energie / Zeit (J/s) ausgedrückt werden kann. Nur darum ging es und es sollte Ihnen mittlerweile klar geworden sein, dass diese Aussage falsch ist.
Das war auch der eigentliche Zweck der Übungsaufgaben, Ihnen zu dieser Erkenntnis zu verhelfen. Immerhin haben Sie jetzt (anscheinend, bin mir da nicht ganz sicher) verstanden, dass die physikalischen Größen Energie und Zeit im SB-Gesetz NICHT vorkommen, sondern nur der Zusammenhang von Leistung und Temperatur beschrieben wird. Physikalische Gesetzte sind allgemein gültig und nicht nur für Sonderfälle, wie konstante Strahlungsleistung.
Zum Spencer-Model:
Auch hier haben Sie offensichtlich etwas falsch verstanden! Ich habe niemals eingeräumt, dass das Spencer-Model korrekt ist. Ich habe nur festgestellt, dass es eventuell auf die Erde anwendbar ist, wenn ein weiterer Strahlungsterm eingeführt würde. Ansonsten halte ich das Model für falsch, weil es keinen Unterschied zwischen Erde und Mond macht. Bisher haben Sie mir auch noch nicht erklärt, wieso das Model für Erde und Mond tauglich sein soll, obwohl es doch eindeutige Unterschiede gibt.
F-J Weber schrieb am 29. August 2020 um 13:14:
Warum rudern Sie jetzt zum Ausgangspunkt der Diskussion zurück? Das einzige, was Ihre Beispiele gezeigt haben, ist, dass man bei SB nicht einfach so mit Mittelwerten rechnen kann, was eigentlich bekannt ist. Das können Sie schon bei Gehrlich und Tscheuschner nachlesen und das ist nun fast 10 Jahre her.
Gut, dann formuliere ich es anders: Sie haben trotz mehrfacher Nachfrage keinen Fehler in den Rechenschritten von Spencer anführen können und haben dann etwas benannt, was er nicht berücksichtigt hat.
Ich hatte das am 17. August schon angesprochen, aber da wollten Sie anscheinend vom Spencerschen Modell zu einem anderen Thema wechseln …
Was sind denn die relevanten Unterschiede bezogen auf Spencers Modell? Spencer betrachtet in seinem Modell einen rotierenden „Planeten“
* mit einer Rotationsdauer von 24h
* ohne Achsenneigung (eleminiert damit Jahreszeiten)
* Energiezufuhr durch die Sonne (with only solar heating)
* Energieabfluss über Infrarotstrahlung direkt von der Oberfläche (surface infrared loss to outer space)
* Albedo von .3
* eine Oberflächenschicht mit Dicke und Wärmekapazität
Atmosphäre und ihre Effekte sind explizit ausgeschlossen, da das Modell ja zeigen soll, was ohne Atmosphäre erreicht werden kann.
Was sind nun die relevanten Unterschiede zum Mond? IMHO längere Dauer einer Umdrehung und Albedo. Auf die Umdrehungsdauer weisst er hin. Welchen wichtigen Unterschied sehen Sie noch? Welche Ausirkung hätte dieser Unterschied, dass Sie denken, das Modell wäre falsch?
Gut Herr Müller,
wie bereits zu dem anderen Kommentar von heute.
Mögen Sie mit Ihrer Meinung glücklich werden. Ich beende jedenfalls hiermit die Diskussion wegen Sinnlosigkeit. Alles Gute.
PS: Zu Erde/Mond. Wenn Sie die Eigenschaften oder Verhältnisse der Erde mit dem Mond gleichsetzen, können Sie natürlich das gleiche Spencer-Model verwenden. Falls Sie sich aber einmal ihre Umgebung ansehen würden, könnten Sie vielleicht Unterschiede finden.
F-J Weber schrieb am 31. August 2020 um 13:37:
Anstatt also einfach mal einen Unterschied zu benennen, der für das Modell relevant ist, klinken Sie sich wie am 17. August wieder aus. Der wesentliche Unterschied zwischen Erde und Mond ist das Vorhandensein einer im infrarotbereich aktiven Atmosphäre und genau den Effekt der fehlenden Atmosphäre und der sich dabei einstellenden mittleren Temperaturen wollte Spencer mit seinem Modell darstellen.
Aber es soll mir recht sein, wenn Sie sich jetzt aus der Diskussion verabschieden. Dann braucht ich zumindest nicht immer irgend welche erfundenen Dinge ausräumen.
Herr Petersen,
ich freue mich auf eine kleine Demonstration in der sie trigonometrisch erklären, das es die Nachtseite nicht gibt und die Sonne in einer Sekunde die gesamte Erdoberfläche bestrahlt.
Vielleicht schlüsseln sie auch mal die Flächen auf die die Sonne in den folgenden Zeiten bestrahlt.
1 Stunde
6 Stunden
12 Stunden
17 Stunden
25 Stunden
47 Stunden
48 Stunden
49 Stunden
Bitte geben sie die ihrer Meinung nach mittlere Strahlungsleistung der Einstrahlung für die angegebene Zeit an.
Danke!
mfg Werner
Herr Schulz, Ihr Beitrag ist wirr und steht in keinem Bezug zu meinen.
Herr Petersen,
falls sie überfordert sind mit dieser Aufgabe, kein Problem, das habe ich erwartet.
Ich gebe ihnen ein Resultat.
Sie berechnen dann sicher die anderen:
Das ist übrigens eine Kopfrechenaufgabe sobald man sich davon befreit das die Erde flach ist und wenn man weiss das die Sonne immer nur eine Hemisphäre bestrahlt.
Also das Ergebnis für 49 Stunden ist:
Die gemittelte Einstrahlleistung unter Abzug der Albedo:
480 W/m2
mfg Werner
Werner Schulz
27. AUGUST 2020 UM 3:51
„1 Stunde
…
49 Stunden“
Hm, ist Ihnen nicht klar, dass man noch angeben muss, an welchen Sonnenstand man den Startpunkt, also die Stunde Null, legt?
Wenn diese auf Mitternacht liegt, ist der Mittelwert der ersten 6 Stunden bis Sonnenaufgang Null, legen Sie sie auf (wahren) Mittag ist der Mittelwert am Äquator bei Tagundnachtgleiche etwa nach der ersten Stunde S(1-A).
„Also das Ergebnis für 49 Stunden ist:
Die gemittelte Einstrahlleistung unter Abzug der Albedo:
480 W/m2“
Nach n×24 Stunden, n € N, ist der Mittelwert 240 W/m2 =S(1-A)/4. Was bei der 1 Stunde plus (49=2×24+1) dazukommt, hängt wie gesagt vom Nullpunkt ab.
Wenn Sie langfristig über Jahre oder so mitteln, ist das Mittel 240 W/m2 =S(1-A)/4, was bekanntlich der klimatologisch relevante Wert ist.
Herr Petersen,
Wenn sie eine flache Erde annehmen, muss man es so machen wie sie sagen.
Da ich aber den Hemisphärischen Ansatz mit Faktor 2 nehme, ist mein Ergebnis immer richtig.
Bei der Annahme des Faktors 4 geht das nicht.
Vielleicht merken sie jetzt warum der Faktor 4 für die Einstrahlung falsch ist!
Überlegen sie mal wieviel Zeit muss vergehen bis die Sonne die Hälfte der Erde beschienen hat?
Sind das 12 Stunden bei Ihnen oder akzeptieren sie, das dieses schon nach einer Sekunde so ist.
Sie nehmen als Einheit W/m2. Und W = J/s ? Also die kleinste gemeinsame Zeiteinheit für die Mittelung ist die Sekunde!
Sie brauchen keine Stunden oder Tage oder Jahresangaben.
Setzen sie die Oberflächengröße in ihrer Rechnung nach 24 Stunden zurueck? Oder rechnen sie in 48 Stunden 2 x Erdoberfläche für ihren Mittelwert?
Herr F-J Weber
24. AUGUST 2020 UM 12:33
„Damit ist nach SB eine Strahlungsleistung von min. 478 W/m2 verbunden – was schon recht viel ist.
Nun nehmen Sie eine Solaranlage und stellen Sie diese so auf, dass die Solarzellen nach unten (Straße oder Dachziegel) zeigen. Mit welcher Energieausbeute rechnen Sie über einen ganzen Tag? Da die Bodentemperatur und damit die Abstrahlung bei Tag und Nacht relativ ähnlich ist, sollte die Solaranlage auch nachts produzieren können.“
Sie sind witzig, nette Idee. Was schließen Sie denn daraus, wenn die 478 W/m2 Strahlung, die nach SB der Boden abstrahlt und auf die Solarzellen fällt, nun nicht 478 W/m2 elektrische Leistung liefert, denn dies wird ja das Ergebnis dieses Versuchs sein?
A) das SB Gesetz ist falsch und ein Betrug, denn es postuliert Leistungen, die nicht existieren
B) die Solaranlage funktioniert mit dem Infrarotlicht des Bodens der Leistung von 478 W/m2 nicht, denn sie basiert auf dem inneren Photoeffekt von Halbleitern
C) die Solaranlage funktioniert deswegen nicht, weil sie auch 30°C warm ist wie der Boden, wenn sie kälter wäre, würde man elektrische Energie mit der Bodenabstrahlung gewinnen können
Hallo Herr Petersen,
Sie haben Recht. Es handelt sich um eine witzige Idee und Antwort B ist richtig. Der Grund für dieses, etwas absurde Beispiel, ist aber der Begriff „Strahlungsqualität“. Wir hatten das Thema schon am 10. AUGUST 2020 UM 15:07 (Ihre Antwort war „Was soll das sein? Das ist kein physikalischer Begriff.“)
Ich hatte Ihnen aber bereits erklärt, dass es um die Strahlungstemperatur geht. Diese beträgt bei der Sonne 5700K und bei der Erde 288K. Die Strahlungstemperatur hat aber enorme Auswirkungen auf die Wirkung der Strahlung (Stichwort: Entropie und Photonenenergie). Die Entropie ist bei der solaren Strahlung deutlich kleiner, als bei der Erdabstrahlung und auch die Photonenenergie ist bei der solaren Strahlung deutlich höher. Nur deshalb kann die solare Strahlung den Photoeffekt bewirken und nicht die Erdabstrahlung, egal mit wieviel Watt. Beide Energien „Solar- und Erd-Abstrahlung haben deutlich unterschiedliche Wirkungen. Und genau deshalb erwärmt die Solarstrahlung den Boden und die Ozeane und nicht eine seltsame „kalte“ Gegenstrahlung“, wie bei KT97.
F-J Weber
24. AUGUST 2020 UM 15:35
Ihre Antwort und Erklärung ist richtig, was das Absorptionsspektrum des Siliziums der Solaranlage angeht, der Erdboden und Wasser allerdings absorbieren breitbandig und auch im Infraroten. Auch die atmosphärische Gegenstrahlung wird quasi komplett am Boden absorbiert.
Auch stimmt es, dass die Entropie thermischer Strahlung der Erde im Vergleich zur gleichen Energiemenge an Sonnenstrahlung geringer ist. Daher verletzt der Treibhauseffekt ja auch nicht den Entropiesatz, was viele Klimaskeptiker fälschlich behaupten – aber anderes Thema, bleiben wird beim SB Gesetz. Haben Sie verstanden, warum es Unsinn ist, mit SB aus der absorbierten Solarstrahlungsenergie eine Temperatur des Absorbers Erdoberfläche zu berechnen? Weil die Sonnenstrahlung keine thermische Strahlung der Erdoberfläche, sondern der Sonnenoberfläche ist.
Korrektur „Auch stimmt es, dass die Entropie thermischer Strahlung der Erde im Vergleich zur gleichen Energiemenge an Sonnenstrahlung HÖHER ist“,denn S = Q/T
„nun nicht 478 W/m2 elektrische Leistung liefert“
Besser: nun nicht 478 W/m2 elektrische Leistung oder weniger (entsprechend ihrem Wirkungsgrad) liefert.
Werner Schulz
28. AUGUST 2020 UM 6:04
Ich gehe offensichtlich von einer kugelförmigen Erde aus. Das „flache Erde Argument“ scheint von manchen Leute auch nur als inhaltsleere Phrase verwendet zu werden
Herr Petersen,
wenn sie von einer Kugelfoermigen Erde ausgehen, dann sollte die obige Aufgabe fuer sie kein Problem sein.
Wie gesagt, ist eine Kopfrechenaufgabe. Sie schaffen das!
Herr Schulz
24. AUGUST 2020 UM 3:55
„Ich hatte sie oben darauf hingewiesen, das die Thermalisierung nicht im Pikosekundenbereiche erfolgt.“
Wie gasagt, unterThermalisieren versteht man nicht den Vorgang, dass Körper unterschiedlicher Temperatur durch Wärmeaustausch eine einheitliche Temoeratur annehmen, sondern den Vorgang, dass einem Körper aufgrund Thermalisierung überhaupt die Zustandsgrösse Temperatur zugeordnet werden kann. Es ist vielleicht etwas spitzfindig, aber ich unterscheide dies gerne, denn der Temperaturausgleich geschieht makroskopisch über quasithermische Zustände, das mikroskopische Thermalisieren jedoch nicht.
Ich weiss nicht, warum Sie darin überhaupt widersprechen, denn diese Frage interessiert hier eigentlich nicht weiter, ich hab nur auf dem Gebiet mal geforscht. Da Sie sich inzwischen nun wohl selbst über die Relevanz fragen, lassen wir es, denn es spielt für SB hier keine Rolle.
Der Ausgangspunkt meiner Intervention war vielmehr, dass von Ihnen nebulös angedeutet wurde, dass für die thermische Abstrahlungsleitung die Wärmekapazität des abstrahlenden Körpers eine Rolle spielt. Wie Sie an dem SBgesetz sehen können, ist dies jedoch offensichtlich nicht der Fall.
Herr Petersen,
an keiner Stelle habe ich gesagt, dass für die thermische Abstrahlungsleistung die Wärmekapazität des abstrahlenden Körpers eine Rolle spielt.
Was geschrieben steht und was sie verstehen, sind scheinbar nicht die gleichen Sachen. Die Wärmekapazität spielt in der Thermodynamik eine Hauptrolle wenn es um die Bestimmung von Zeiteinheiten geht. Da sollten sie wissen braucht keine weitere Erklärung.
Worauf wir uns also einigen können, ist das die Temperatur und die Oberflächenbeschaffenheit und Material eines Körpers die Abstrahlleistung nach dem SB Gesetz bestimmt.
An keiner Stelle braucht man fuer diese Erkenntnis das Wort „Thermalisierung“.
Vielleicht haben sie daran geforscht, aber am allgemeinen Verständnis des SB Gesetzes sollte das nicht ändern. Vielleicht war dieser Einwurf von ihnen unnötig. Unverständlich war er allemal. Das war übrigens der Ausgangspunkt!
Ich betone auch gern noch mal, das ich ansonsten ihren Äußerungen in dem besprochenen Beitrag recht gebe.
Ok, und was haben Sie nun dann nicht verstanden?
Herr Petersen,
ich habe alles Verstanden. Danke!
Peter Georgiev schrieb am 23. AUGUST 2020 UM 14:55
Lesen sie das doch einfach nochmal in dem von Herrn Agerius selbst empfohlenen Buch nach: Physik für Ingenieure By Paul Dobrinski, Gunter Krakau, Anselm Vogel, Seite 216 Dort steht:
Haben Sie darüber schonmal irgendwas bei Herrn Weber gelesen? Ich nicht. Bei roy Spencer kann man das lesen und in einem Modell auch betrachten. Aber das ist ja laut Herrn Weber falsch …
Wenn ich mir überlege, dass wir unsere gesamte Energie von der Sonne in Form von Strahlung bekommen, klingt dieser Satz irgendwie seltsam. Vielleicht könnten Sie den ja mal konkretisieren, ich kann mir irgendwie nicht vorstellen, dass Sie ernsthaft, die Sonnenstrahlung und die Abstrahlung von Erde und Atmosphäre aus der Betrachtung ausschliessen wollen …
Herr Mueller,
„Wenn ich mir überlege, dass wir unsere gesamte Energie von der Sonne in Form von Strahlung bekommen,..“
Es geht nicht darum wieviel Energie wir kriegen um die Temperatur zu bestimmen, sondern darum wie viel da ist.
Die Idee das wir alle Energie von der Sonne bekommen ist im übrigen falsch.
Sie und auch Herr Spencer und dann auch Herr Weber ignorieren den Elefanten im Raum. Ich lasse sie selber rausfinden welcher das ist!
Herr Weber, ich habe eigentlich Herrn Petersen geantwortet, falls ich verrutscht bin, bitte ich um Nachsicht.
Zu Ihrem letzten Satz:
Die höchste Oberflächentemperatur in meinem Garten herrscht bei Sahara-Wind, die niedrichste bei arktische Winde. Die Sonnenstrahlung ist definitiv zweitrangig dabei, oder?
Nochmals Entschuldigung Herr Müller, warum auch immer habe ich Sie mit Weber angesprochen, wohl weil darunter ein Beitrag von Herrn Weber ist.
Da ich Sie schon wieder anschreibe, eine Frage:
Dunkler Sand erhitzt sich in der Sommersonne höher als heller, also strahlt er dann nach SB stärker ab aufgrund der höheren Temperaturdifferenz. Also trägt die dunkle Farbe (oder eine andere Eigenschaft, die zu höheren Erhitzung führt) gemäß SB zu höheren Abkühlung. Ich dagegen behaupte, es würde mehr Energie absorbiert die dann z.T. auch weitergeleitet wird (z.B. Atmosphäre), also trägt die dunkle Farbe zu Erwärmung bei.
Wer hat denn nun Recht?
Vor allem will ich sagen, die Wärmebilanz der Erde auf das SB Gesetzt zu reduzieren ist falsch.
Peter Georgiev schrieb am 24. August 2020 um 13:15:
Mein Ironie-detektor ist kaputt, übersehe ich hier irgendwas? Oder ist das ernst gemeint?
Warum sind Luftmassen aus der Sahara denn so warm bzw. Luftmassen aus der Arktis so kalt? Und wenn Luftmassen aus der Sahara da sind, wird es bei Ihnen da im Laufe des Tages nicht immer wärmer mit Höchsttemperaturen am Nachmittag?
Herr Müller, dass die gesamte Wärmeenergie in meinem Garten der Sonne zu verdanken ist, ist nicht das Thema. Das was Sie hartnäckig ignorieren ist, dass die Wärmeenergie im Saharasand mal zum Weltall zurückgestrahlt wird, andersmal per Wärmeübertragung in meinem Garten ankommt und mehrheitlich bleibt.
Das fehlt in allen Strahlenformeln und Diskussionen der Strahlenphysiker.
Peter Georgiev
„Vor allem will ich sagen, die Wärmebilanz der Erde auf das SB Gesetzt zu reduzieren ist falsch.“
Das Webermodell ist nur ein einfaches Strahlungsmodell.
Dass die wahre Wärmebilanz nicht nur Strahlungsenergien berücksichtigt, sieht man ja im KT Diagramm.
Die Diskussion hier bezieht sich darauf, dass Weber in seinem einfachen Modell das SB-gesetz dazu missbraucht, unphysikalische Beziehungen zwischen Sonnenstrahlung und Temperaturen zu konstruieren, die real nicht existieren.
Peter Georgiev schrieb am 25. August 2020 um 8:43:
Sie schrieben „Zweitens macht die Strahlung den mit Abstand geringsten Anteil an Wärmeaustausch aus. “ und „Die Sonnenstrahlung ist definitiv zweitrangig dabei, oder?“. Darauf habe ich reagiert.
Die atmosphärische Zirkulation verteilt Energie innerhalb der Atmosphäre um. Wenn die in einem vereinfachten Modell, das einen konkreten Aspekt veranschaulichen soll, nicht diskutiert wird, heisst das noch lange nicht, dass das ignoriert wird. Sie können das Modell gerne komplexer machen und die Umverteilung einbeziehen. Was ändert sich dann Ihrer Meinung nach? Kann ein Umverteilen von Energie für eine höhere mittlere Temperatur sorgen, als bei einer Gleichverteilung der Temperatur erwartet werden würde?
@M. Müller
Mein Nachbar hat eine Luftwärmepumpe, also kühlt er zum Duschen im Sommer die Umgebungstemperatur und die entnommene Wärmeenergie verschwindet durch den Kanal in die Erde.
Ich habe eine Erdwärmewasserpumpe, entnehme also Energie der Erde und beim Lüften im Winter und durch die Wände gelangt ein Teil der Energie in die Atmosphäre.
Also mein Nachbar und ich beeinflussen definitiv die Wärmebilanz der Erdoberfläche in entgegengesetzte Richtungen. Natürlich nicht in signifikanten Maße, aber es gibt noch Millionen andere Wärmetauschprozesse, die die Energiebilanz der Erde verändern.
Der heiße Saharasand z.B. strahlt nach SB deutlich mehr Energie ins All zurück als mein Kühler Garten. Ist die Wärmeenergie der Sahara über Winde und Wärmetausch erstmal in meinen Garten angekommen, dann wird also in der Summe weniger zurück gestrahlt und die Erde behält mehr Energie, als wäre die Hitze dort geblieben wo sie entstand. Also kann eine Energieumverteilung in der Atmosphäre deutlich die gesamte Energiebilanz der Erde verändern.
Alles zu mitteln kann kein vernünftiges Ergebnis liefern. Selbst die Intensität der Sonnenstrahlung muss nicht konstant sein wie angenommen. Und die Rückstrahlungsmodelle kommen nach meiner Sicht der Kaffeesatzlesetei sehr nahe.
@All: Das EXCEL-Modell von Dr. Spencer ist ein antiphysikalischer THE-Zirkelschluss.
Dr. Spencer wendet die globale 24h=Faktor4-Flacherde-Mittelung auf seine breitenabhängig berechnete Einstrahlung an und reduziert damit sein EXCEL-Modell auf den von A. Agerius widerlegten KT97-THE-Ansatz, Zitat: “Here’s how the incident solar flux changes with time-of-day and latitude. This should not be controversial, since it is just based upon geometry. Even though I only do model calculations at latitudes of 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, and 85 deg. (north and south), the global, 24-hr average incident solar flux is very close to simply 1,370 divided by 4, which is the ratio of the surface areas of a circle and a sphere having the same radius…”
Der neutrale GOOGLE-Übersetzer sagt: „Hier erfahren Sie, wie sich der einfallende Sonnenfluss mit der Tageszeit und dem Breitengrad ändert. Dies sollte nicht kontrovers sein, da es nur auf Geometrie basiert. Obwohl ich nur Modellberechnungen in Breiten von 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75 und 85 Grad mache (Nord und Süd), liegt der globale, durchschnittlich einfallende Sonnenfluss von 24 Stunden sehr nahe bei 1.370 geteilt durch 4, was dem Verhältnis der Oberflächen eines Kreises und einer Kugel mit demselben Radius entspricht…“
Dr. Spencer behauptet weiter, tropische Temperaturen könnten mit der direkten Sonneneinstrahlung nicht erklärt werden, obwohl die Solarkonstante So einem S-B-Temperaturäquivalent von ca. 120°C entspricht, Zitat: “I hope this will help convince some who are still open-minded on this subject that even intense tropical sunshine cannot explain real-world tropical temperatures. The atmospheric greenhouse effect must also be included.“
Der neutrale GOOGLE-Übersetzer sagt: „Ich hoffe, dies wird dazu beitragen, einige, die in diesem Bereich noch aufgeschlossen sind, davon zu überzeugen, dass selbst intensiver tropischer Sonnenschein die realen tropischen Temperaturen nicht erklären kann. Der atmosphärische Treibhauseffekt muss ebenfalls berücksichtigt werden.“
Und schließlich beschreibt Dr. Spencer einen antiphysikalischen „Treibhauseffekt“ als vorgeblichen „Temperaturanstieg“ durch eine „verringerte Energieverlustrate“, Zitat: „The temperature (of anything) is not determined by the rate of energy input (say, the intensity of sunlight, or how fast your car engine burns gas); it is the result of a balance between energy gain and energy loss. The greenhouse effect reduces the rate of energy loss at the surface, thus causing higher temperatures then if it did not exist.”
Der neutrale GOOGLE-Übersetzer sagt: „Die Temperatur (von irgendetwas) wird nicht durch die Energieeintragsrate bestimmt (z. B. die Intensität des Sonnenlichts oder wie schnell Ihr Automotor Gas verbrennt); Es ist das Ergebnis eines Gleichgewichts zwischen Energiegewinn und Energieverlust. Der Treibhauseffekt verringert die Energieverlustrate an der Oberfläche und verursacht somit höhere Temperaturen als wenn sie nicht vorhanden wären.“
https://www.eike-klima-energie.eu/2020/03/18/verbesserungswuerdig-ueber-fehlerhafte-ansaetze-fuer-eine-breitenabhaengige-globaltemperatur/
Auswirkungen der ¼ Strahlungsverteilung in KT97, FIG.7.
Steht eine Person in der prallen Sonne spürt diese ihre Wärme. Zieht eine Wolke vorüber, erfolgt mit der Abschattung ein fühl- und auch messbarer Temperaturabfall. Wenn diese Bewölkung länger bleibt, wird dies am einfachen Thermometer sichtbar. Diesen Tatbestand bestätigen auch die Messwerte von ERBE. Die langwellige Wärmeabstrahlung, bzw. der Messwert clear sky longwave radiation (klar), ist größer als der Messwert longwave radiation (bedeckt). Für klaren (= wolkenlosen Himmel) beträgt der Messwert der langwelligen Abstrahlung im Mittel über 5 Jahre 276,3 W/m² (CLEAR-SKY LONGWAVE RADIATION). Mit einsetzender Bewölkung steigt der Wolkenanteil von 0 bis auf 30.8 W/m². Hierbei sinkt gleichzeitig die gemessene langwellige Abstrahlung auf 242.9 W/m² für 100% bedeckt bzw. bewölkt. Es ergänzen sich die beiden Einzelmesswerte 242.9 W/m² (bedeckt) und 30.8 W/m² (Abstrahlung der Bewölkung) zu 273.7 W/m² (klar) und entsprechen mit einer Differenz von 2.6 W/m² ziemlich gut der gemessenen ERBS Abstrahlung bei klarem Himmel von 276.3 W/m², ERBE Data. (Siehe auch Gleichgewicht im Artikel Bild: Cloudy sky – Verlauf – Clear sky)
KT97 „baut“ im Gegensatz dazu den Wolkenanteil des Strahlungsflusses von 30.8 W/m² bereits in die LONGWAVE RADIATION von 243.9 W/m² mit ein. Dieser Messwert kann im Modell KT97 wiederum selbst nicht abgebildet werden, sondern nur der wesentlich niedrigere Wert von maximal 235 W/m² im Mittel. Auch 276.3 W/m² können nicht abgebildet werden. Somit ergeben 235 W/m² – 30.8 W/m² = 204.2 W/m². 235 W/m² und würden in KT97 nicht dem bewölkten Himmel, sondern somit dem klaren Himmel entsprechen. 204.2 W/m² als longwave radiation wären dann der Modellvergleichswert von KT97 zum Messwert von 242.9 W/m². Die Modellwerte von KT97 passen dann nicht mehr zu den Satellitenmesswerten ERBE, auf die sich aber Kiehl und Trenberth beziehen. Genauso verhält es sich mit der Albedo, 0.2690 ≠ 0.3129. Im Post # G.Pesch vom 1.August 2020 hatte ich dargelegt, dass in KT97 die Werte SH = 24 W/m² und LH = 78 W/m² ebenfalls falsch sind. Sie gibt es in KT97 nur mit dem Rechenfehler bei der Interpolation für das atmosphärische Fenster. Das atmosphärische Fenster von FIG.7.mit 40 W/m² ist ebenfalls falsch.(U.O.Weber modelliert das atmosphärische Fenster mit 80 W/m², Gleichung siehe Artikel, besser als KT97)
Ich fasse zusammen in Bild KT97 FIG.7. sind somit falsch:
235, da ≠ 242.9 W/m², alternativ 235 ≠ 276.3 W/m², Albedo 0.3129 ≠ 0.2690, atmosphärisches Fenster ≠ 40 W/m². (Die richtigen Werte sind 80 W/m² bzw. 99 W/m²). 107 W/m² ≠ 100.9 Messwert der kurzwelligen Abstrahlung im 5-jährigen Mittel, siehe Artikel. Zusätzlich scheint nachts magisch eine „Rundum-Sonne“. Die Modellierung KT97 kann sich nur noch mit 31 W/m² auf 30.8 W/m² auf die ERBE Messwerte berufen. Ursächlich ist hierfür die falsche Strahlungsverteilung von ¼. Sie erschafft die Horrorszenarien in Grid-Modellen an Hochleistungsrechnern.
Offensichtlich hat man nach 15 Jahren 2012 beim IPCC den Fehler des atmosphärischen Fensters von KT97 erkannt. Bei Norman Loeb et altera, The global energy balance from a surface perspective, doi 10.1007/s00382-012-1569-8, [Hier sind die wichtigsten CMIP5/IPCC-AR5 Modelle erfasst] werden in Fig.1 die Werte des atmosphärischen Fensters und auch 31 W/m² für Bewölkung in der fast identischen Darstellung, analog zu Kiehl und Trenberth FIG.7., nun einfach ganz wegelassen!
Nachdem ich mich inzwischen mit dem Weberschen Hemisphären-Ansatz angefreundet habe und gleichzeitig versuche, die Diskussion hier nachzuvollziehen, ein paar grundsätzliche Bemerkungen und Fragen:
1)Logisch: Doppelte Einstrahlung (wie in Wirklichkeit auch) führt auf der Tagseite zu höheren Temperaturen und macht dadurch einen Treibhauseffekt weitgehend entbehrlich. Doch was ist mit der viel diskutierten Nacht?
2) Temperatur ist noch keine Energie und die tagsüber eingestrahlte Energie wird zur Aufheizung von Boden, Ozeanen, Atmosphäre, Verdunstung usw. verwendet – je nach Bewölkung und Einstrahlwinkel natürlich unterschiedlich stark.
3) Nachts wird aus diesen Reservoirs wieder Wärme abgegeben, abgestrahlt. Was je nach Untergrund, Bewölkung, Wetter, Tau usw. zu unterschiedlich starker nächtlicher Abkühlung führt.
4) Am nächsten Tag beginnt das Spiel von neuem. Was ist an diesem einfachen Modell auszusetzen? Ich halte es für in sich konsistent und schlüssig.
Dr. Roland Ullrich schrieb am 17. August 2020 um 19:35:
Wenn Sie bei 1) den Teilsatz „macht dadurch einen Treibhauseffekt weitgehend entbehrlich.“ weglassen und bei 2) statt „Temperatur ist noch keine Energie“ „Energie ist noch keine Temperatur“ schreiben und bei 3) die Abgabe von Energie aus diesen Reservoirs auch am Tage einschliessen würden, würde ich dem Text glatt zustimmen.
Eine Umsetzung dieses einfachen Modell finden Sie in Spencers Modell und Sie können dort sehen, welche Temperturen sich einstellen. U. Weber denkt, dass Spencers Modell falsch ist. F.J.Weber ist der Meinung, dass es an sich korrekt ist, aber der Einfluss der Atmosphäre nicht berücksichtigt wird. Sie könnten sich Ihre eigene Meinung bilden, wer Recht hat …
Danke, zumindest bei Punkt 3) d’accord! Bei 2) ist es immerhin so, dass bei SB der Strahler bzw. Absorber als wärmeleitfähig angenommen wird und Gleichgewicht herrschen soll, was natürlich nur näherungsweise erfüllt ist. Hinzu kommt Emissions-/Absorptionsvermögen kleiner 1. Aber all dies wird beim Vollkugelansatz, bei dem die 255 K mit zusätzlichem 33 K Treibhauseffekt ausgerechnet werden, erst recht nicht berücksichtigt, auch keine korrekte Einstrahlgeometrie. Zu 2) auch ok, unter dem Gleichgewichtsaspekt aber wohl entbehrlich.
Dr. Roland Ullrich schrieb am 27. August 2020 um 1:06:
Ich denke, dass das wichtig ist. Das Gleichgewicht besteht zwischen der von der Sonne eingestrahlten Energie und der von der Erde abgestrahlten Energie. Daher ist ist wichtig, darauf zu achten, dass die eingestrahlte Energie nicht automatisch zu einer Temperatur führt. Da steht die Wärmekapazität der Erdoberfläche dazwischen.
Sie können gerne eine Blick auf Modelle werden, die diese Ansprüche erfüllen -z.B. von Gehrlich und Tscheuschner, Kramm, Spencer, A. Smith. Keines der Modelle kommt auf mittlere Temperaturen über 255K.
F-J Weber8. AUGUST 2020 UM 12:22
„Damit gibt die Sonnenseite also 480 W/m2 im Mittel ab, um 15°C Schwarzkörpertemperatur im Mittel zu haben“.
Mir ist nicht klar, warum Sie nun den Zahlen Ihrer eigenen Rechnung misstrauen.
Die 480 W/m2 und die 15,3 °C ergeben sich ja aus ihrer sektorweisen Berechnung (90 x 1 Grad feine Sektoren) und der Bedingung SB Abstrahlung eines Schwarzkörpers = absorbierte Sonneneinstrahlung im jeweiligen Sektor.
„Sie gehen immer davon aus, dass die eingestrahlte Energie sofort wieder abgestrahlt werden muss.“
Nun, Ihr Excelmodell geht davon aus, wie Ihre Berechnung ja zeigt.
Sie rechnen folgendermaßen und bekommen so Ihre Werte: Sei I(phi) die an einem Ort der Sonnenhalbkugel absorbierte Leistungsdichte der Sonnenstrahlung, phi der Winkel zwischen Sonnenrichtung und Normale der Horizontalebene des betrachteten Sektores. Es gilt I(phi)=S(1-A)cos(phi). Das haben Sie so in ihrer Tabelle oben.
Dann setzen Sie in jedem Sektor:
I(phi)=F
Wobei F die thermische Abstrahlungsleistungsdichte ist.
Gemäß dem SB-Gesetz: F = sigma T hoch 4 bekommen Sie die Schwarzkörpertemperatur T in dem Sektor. Das steht auch so in ihrer Tabelle.
Die Mittelwerte von 480 W/m2 für I bzw F und 15,3 °C für T ergeben sich durch flächengewichtete Summation über die Sonnenhalbkugel. Auch das haben Sie korrekt durchgeführt.
Die Energiebilanz in Ihrem Modell ist: I(phi)=F, damit wird instantan Sonnenenergie in eine äquivalente Menge Abstrahlungsenergie umgewandelt.
Somit haben Sie Speicherung von Energie in Ihrem Modell nicht vorgesehen.
Dazu müßten Sie Ihr Modell um einen Term für Energiespeicherung H erweitern. Ein Teil von I wird zur Speicherung verwendet:
I(phi)=F+H.
Dieser Anteil fehlt also F und damit wird es auf der Sonnenhalbkugel kälter als die 15,3 °C im Mittel.
Um auf die 240 W/m2 für F im Mittel zu kommen, muß die Sonnenseite dann -18 °C im Mittel kalt sein. Dann bleibt 240 W/m2 für H übrig. Auf der Nachtseite haben Sie dann die Energiebilanz
0=F-H, wenn H das H von der Sonnenseite (Energietransport) ist, damit bekommen Sie die Nachtseite auch auf -18 °C „warm“ gegenüber Ihrem Modell mit H=0, denn Sie haben ja auf der Nachtseite F=0 und damit T=0.
Herr F-J Weber, mit meinen Erläuterungen sollte Ihnen nun endlich klargeworden sein, warum Ihr Modell unphysikalisch ist, Ihre Energiebilanz ist falsch. Das haben nun ziemlich viele Leute auch ohne Gleichungen schneller erkannt als Sie. Aber ich nehme an, dass es für Sie nun mit den Gleichungen klar wurde. Ich hoffe nicht, dass Sie im Gegensatz zum U Weber zumindest das SB Gesetz verstanden haben und wissen, dass dort die thermische Abstrahlungsleistung und nicht die zugeführte Leistung mit der Temperatur verknüpft ist.
Antwort auf Sverre Petersen vom 08.08.2020 um 15:52
Herr Petersen,
in Ihrem Beitrag vom 08.08.2020 um 15:52 erklären Sie, wie meine Rechnung (mein Model) funktioniert. Das weiß ich aber schon selbst. Erfreulich ist allerdings, dass Sie die Rechnung für korrekt halten. Das sollte uns schon einmal weiterbringen.
Wo steckt also der Fehler? Sie gehen immer noch davon aus, dass die Tagseite, weil 15,3 Grd.C. (wie auch die Nachtseite) warm, 480 W/m2 abstrahlen muss. DIES IST ABER FALSCH. Wie ich bereits in der vorherigen Antwort erläutert habe, gibt die Abstrahltemperatur keinerlei Auskunft über den Energietransfer. Wenn Sie z.B. zwei Stahlplatten mit jeweils 30 Grd.C. gegenüberstellen, strahlen sich beide Platten mit 480 W/m2 an. Einen Energiefluss gibt es aber nicht. Die Erdoberfläche strahlt übrigens auch nicht ins Weltall, sondern in eine Atmosphäre, der eine Temperatur zugeordnet werden kann, die deutlich niedriger als 15,3 Grd.C. ist (die berühmte Abstrahlungstemperatur von 255K (-18) bei 240W/m2).
Sie schreiben: „Um auf die 240 W/m2 für F im Mittel zu kommen, muss die Sonnenseite dann -18 °C im Mittel kalt sein“. Das stimmt so auch, allerdings nur für den Rand der Atmosphäre ins Weltall! Ist doch genau meine Meinung. Wir betrachten aber die Erdoberfläche.
In Ihrer Antwort am 4. AUGUST 2020 UM 21:57, auf meine Fragen, waren wir uns doch bereits wie folgt einig:
„Frage 1: Sind wir uns einig, die Erde als Kugel im Mittel ca. 240W/m2 ins All abstrahlt?“ Antwort: Richtig
„Frage 2: Sind wir uns einig, dass die Erde somit auch ca. 240 W/m2 an Einstrahlung erhalten muss?“ Antwort: Richtig.
„Frage 3: Sind wir uns einig, dass der Erde auf der Tagseite im Mittel ca. 480 W/m2 zugeführt werden?“ Antwort: Und 0 W/m2 auf der Nachtseite. Richtig.
Wieso gehen Sie jetzt wieder davon aus, dass die Tagseite 480 W/m2 abstrahlen muss? Das würde ja bedeuten, dass die Nachtseite keine Strahlung aussendet, was aber nur bei 0K möglich ist und offensichtlich falsch ist.
Wir sind uns aber auch einig, dass das SB-Gesetz die Abstrahlung eines Körpers bezüglich Temperatur und Strahlungsleistung beschreibt. Allerdings nur, wenn die Strahlung konstant ist.
Übriges sollte auch die Strahlungsqualität betrachtet werden. Auch die Sonne sendet Schwarzkörperstrahlung. Deren Strahlungstemperatur von ca. 5700K ist deutlich höher, als die der Erde von 288K. Somit ist die Entropie der Solarstrahlung deutlich kleiner und die Energie damit auch wirksamer (wertvoller), als die „Abwärme“ der Erde und deshalb der temperaturwirksame Faktor.
Nur noch ein Beispiel zur Erwärmung und Abkühlung an einem Wasserbehälter, um das Energiegleichgewicht / Temperaturgleichgewicht zu zeigen:
Annahmen: 1000 Liter Wasser (1000 kg), Spez. Wärme = 4,2 kJ/kg*K = 4200 Ws/kg*K = 1,17 Wh/kg*K.
Wärmestrahler zum Beheizen hat 480W, kontinuierlicher Wärmeverlust 240W (Strahlung, Konvektion usw.) Wassertemperatur 30 Grd.C. (ca. 303 K).
Es wird ein Zeitraum von 1 Stunde betrachte. In diesem Zeitraum wird der Heizstrahle für 30 min eingeschaltet.
Es gilt: 1000 kg * (1,17 Wh/kg*K) * 1K = 1170 Wh/kg*K. Bei 480W folgt: Zeit = 2,44 Stunden für 1K.
Somit werden gerundet 2,5 Stunden benötigt, um die Temperatur um 1 K zu erhöhen oder 5 Stunden, um die Temperatur um 1K zu verringern. In einer Stunde also Verringerung um 0,2 K. Damit würde die Temperatur nach einer Stunde 29,8 Grd. betragen. Wird in dieser Zeit für 0,5 Stunden der Heizstrahler eingeschaltet, wird die Temperatur in dieser Zeit um 0,4 K erhöht, über die Stunde also um 0,2K auf 30,2K. Somit ergibt sich im Mittel (Überlagerung) eine Temperatur von (29,8 + 30,2) / 2 = 30Grd. Die Strahlungstemperatur des Wassers bleibt somit, quasi konstant, bei 480W/m2.
F-J Weber
10. AUGUST 2020 UM 15:07
„Wo steckt also der Fehler? Sie gehen immer noch davon aus, dass die Tagseite, weil 15,3 Grd.C. (wie auch die Nachtseite) warm, 480 W/m2 abstrahlen muss.“
Das haben Sie offenkundig so berechnet.Siehe Ihre Rechnung, und lesen Sie meine Erklärungen dazu nochmal gründlich, wenn Sie den physikalischen Inhalt ihre Berechnungen nicht kennen.
Herr Weber, 10. 15.07
„Wir sind uns aber auch einig, dass das SB-Gesetz die Abstrahlung eines Körpers bezüglich Temperatur und Strahlungsleistung beschreibt.“
Ja richtig, aber diese Strahlung ist thermische Strahlung, die sich aufgrund des thermischen Gleichgewichts des Körpers, der diese Schwarzkörpertemperatur hat, ergibt. Das Spektrum entspricht dem eines Planckstrahlers.
Sie müssen sich klarmachen, dass es jedoch keine ad hoc Beziehung zwischen der Temperatur eines Körpers mit der von ihm absorbierten Strahlung (in ihrem Modell Sonnenstrahlung und Erdoberfläche) besteht! Was Sie machen, bedarf Ihrer zusätzlichen Modellannahme.
Nach Absorption und Umwandlung der absorbierten Energie in evtl. andere Energieformen verbleibt der Rest als thermische Energie und wird dem Wärmereservoir zugeführt. Gleichzeitig verliert ein Körper, dem eine Schwarzkörpertemperatur zugeordnet werden kann, gemäß SB pro Zeit und Fläche Energie, die diesem Reservoir entnommen wird.
Ihr Modell geht nun explizit aufgrund der Setzung I=F von folgenden Annahmen aus:
A Die Erdoberfläche ist instantan thermalisiert, d.h. hat zu jedem Zeitpunkt eine Temperatur, egal was passiert
B es besteht auf der Sonnenhalbkugel Strahlungsgleichgewicht zwischen absorbierter Sonneneinstrahlung und thermischer Abstrahlung. Aufgrund dieser Annahme I=F dürfen Sie wie geschehen die Schwarzkörpertemperatur nach dem SB Gesetz direkt aus I berechnen. Aber nur so!
C Da I=F angenommen wird, bleibt der Energiebetrag im Wärmereservoir konstant, auch gibt es per Voraussetzung keine Umwandlung in andere Energieformen.
„Allerdings nur, wenn die Strahlung konstant ist.“
Das ist nicht richtig. Die Voraussetzung für SB ist, dass der Körper eine Temperatur hat, also thermalisiert ist. Das passiert aber ziemlich schnell, im Mikroskopischen im Pikosekundenbereich. Die thermische Abstrahlung folgt gemäß SB der Körpertemperatur auf dieser Zeitskala.
„Übriges sollte auch die Strahlungsqualität betrachtet werden.“
Was soll das sein? Das ist kein physikalischer Begriff.
„Auch die Sonne sendet Schwarzkörperstrahlung. Deren Strahlungstemperatur von ca. 5700K ist deutlich höher, als die der Erde von 288K.“
Sicher, aber eben bei einer gemäß SB höheren Leistungsdichte an der Photosphäre der Sonne, können Sie ja leicht mit dem quadratischen Abstandgesetz ausrechnen, so 63000 kW/m2 und dem Maximum im Sichtbaren bei 0,5 um.
Sie sagen:“ Die Voraussetzung für SB ist, dass der Körper eine Temperatur hat, also thermalisiert ist. Das passiert aber ziemlich schnell, im Mikroskopischen im Pikosekundenbereich. “
Die Thermalisierung passiert eben nicht im Pikosekundenbereich. Falls sie noch einmal thermodynamische Grundlagen aufarbeiten wollen, das Stichwort ist Wärmekapazität, die gibt wieviel Wärme ein Stoff braucht um sich um ein K zu erwärmen. Und diese Wärmemenge ist zeitlich direkt and den Netto Wärmestrom gebunden.
Das sich ein kleines Volumen von Wasser in der Sonne nicht im Pikosekunden erwärmt ist Allgemeinwissen.
Falls sie etwas anderes meinten, sollten sie das verbessern, weil der Rest den sie sagen sogar Sinn macht. Aber Äußerungen wie die obige helfen Ihnen nicht ein klares Bild ihres Wissens zu vermitteln.
mfg
Werner
Nehmen si
Werner Schulz
19. AUGUST 2020 UM 4:17
„Die Thermalisierung passiert eben nicht im Pikosekundenbereich.“
Doch, Sie verwechseln Thermalisieren mit dem Vorherrschen einer einheitlichen Temperatur in einem Volumen. Das sind zwei völlig verschiedene Vorgänge! Bei letzterem haben vor der einheitlichen Temperatur verschiedene Volumensteile eine defonierte Temperatur, wenn auch verschiedene, vor dem Thermalisieren nicht mal das.
Für das SB Gesetz muß das Volumen nicht makroskopisch auf gleiche Temperatur sein, das SB Gesetz ist mikroskopisch bereits gültig, d.h. schon in den Teilvolumina entsprechend der lokalen Temperatur. Die Größe dieser Teilvolumina wird durch die Relaxationszeit ins LTE bestimmt.
Ihre Behauptung ist daher physikalisch falsch.
Den Herrn Weber wird dies aber nicht weiterhelfen, sie haben nicht mal das SB Gesetz verstanden.
@Petersen
Das SB Gesetzt sagt aus, wieviel ein Körper abstrahlt im Zusammenhang mit seiner Umgebung, sagt aber nichts darüber aus, wieviel Energie ein Körper absorbiert, und darauf kommt es bei der ganzen Erwärmungsdiskussion eigentlich an. Zweitens macht die Strahlung den mit Abstand geringsten Anteil an Wärmeaustausch aus.
Also kann man die SB-Gleichung eigentlich komplett aus der Klima- Temperaturdiskussion außen vor lassen.
Herr Petersen,
ich verwechsel hier nichts! Sie benutzen scheinbar eine eigene Definition von Thermalisierung, abgesehen davon, das sie meinen Beitrag frei auslegen.
Thermalisierung laut Englischer Definition hier https://en.wikipedia.org/wiki/Thermalisation
ist ein Prozess in dem zwei Koerper thermal Equilibrium, das heisst die gleicht Temperatur anstreben.
Das Wort Prozess deutet darauf hin, das es eine zetiliche Abhaengigkeit gibt.
Ihr Aussage oben an der Stelle ist also weiterhin falsch, da sich die gleichen Temperaturen zweier Koerper eben nicht in Pikosekunden einstellen, wenn vorher unterschiedlich.
Ihr Klarstellung fällt ins Leere, es sein den sie koennen einen Zusammenhang zwischen Thermalisieren und dem SB Gesetz belegen.
Bisher ging ich davon aus, das sie verstanden haben, das die Einstrahlung von einem Koerper nicht die Temperatur des anderen Koerpers bestimmt.
Es scheint wer das SB Gesetz falsch auslegt, sind sie.
Herr Weber
„Sie schreiben: „Um auf die 240 W/m2 für F im Mittel zu kommen, muss die Sonnenseite dann -18 °C im Mittel kalt sein“. Das stimmt so auch, allerdings nur für den Rand der Atmosphäre ins Weltall! Ist doch genau meine Meinung. Wir betrachten aber die Erdoberfläche.“
In Ihrem Modell kommt eine Atmosphäre nicht vor, in Ihrem Modell strahlt die Erdoberfläche direkt ins All.
Herr Petersen,
Ich hatte sie oben darauf hingewiesen, das die Thermalisierung nicht im Pikosekundenbereiche erfolgt.
Im Wiki Artikel steht sogar drin das einige Quantenzustände gar keine Thermalisierung erlauben und kein Equilibrium erreichen.
Der Rest ihrer Erklärung hier (https://www.eike-klima-energie.eu/2020/07/27/umgebungsgleichung-stefan-boltzmann-gesetz-ungerechtfertigte-kritik-an-ulrich-o-weber-strahlungsgleichgewicht-mittelwertbildung/#comment-257281) war nicht falsch, nur an dieser Stelle scheinen sie ihre eigenen Interpretation von Physik zu bevorzugen.
Mir ist unklar warum. Vielleicht erklären sie warum das im Zusammenhang mit der Diskussion so sehen und ob es überhaupt wichtig ist.
Herr Georgiev
23. AUGUST 2020 UM 14:55
Wie man an dem SB Gesetz sehen kann ist Ihre Behauptung falsch, denn die Umgebung spielt für die Abstrahlung keine Rolle – wie sollte das auch gehen…
Die thermische Abstrahlungsleistungsdichte des Körpers F = sigma × T hoch 4, hängt nur von seiner eigenen Temperatur T ab.
Wenn Sie den Stoff schon nicht beherschen, so schreiben Sie ihn wenigstens aus der Literatur ab statt sich in unsinnigen Eigenkreationen zu versuchen. Hier paar links zur Nachilfe in Physik und zum korrekten Repetieren dieses Naturgesetzes, die jeder halbwegs intelligente Zeitgenosse auch selbst finden kann:
https://www.spektrum.de/lexikon/physik/stefan-boltzmann-gesetz/13797
https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Stefan-Boltzmann-Gesetz
https://www.tec-science.com/de/thermodynamik-waermelehre/temperatur/thermodynamische-herleitung-des-stefan-boltzmann-gesetzes/
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/strahlungsgesetz-von-stefan-und-boltzmann
Herr Schulz,
was wollen Sie? Der Wikipedia Artikel stimmt doch mit dem überein, was ich beschrieben habe.
Peterschen, Sie können verlinken was Sie wollen, Sie verändern dabei nicht die Tatsache, dass das SB Gesetz in keinster Weise beschreibt, welchen Anteil der Stralungsenergie, die ein Körper trifft, von diesem absorbiert wird, sondern nur die Strahlungsleistung zwischen einem Körper und seiner Umgebung aufgrund der Temperaturdifferenz.
Sie dürfen sich gern an Formulierungsspitzfindigkeiten aufgeilen.
Hallo Herr Petersen,
offensichtlich sind Sie der Meinung, dass nur Sie das SB-Gesetz richtig verstehen. Demzufolge strahlt ein Körper, wie z.B. die Erde (Erdoberfläche), eine Strahlungsleistung ab, die der 4-ten-Potenz seiner Temperatur entspricht. Die Umgebungstemperatur spielt nach Ihrer Meinung keine Rolle,
Deshalb möchte ich Ihnen das folgende Experiment vorschlagen:
Aktuell ist Sommer. Temperaturen um die 30 Grd.C. Nehmen wir eine schwarze Asphaltstraße oder dunkle Dachziegel. Deren Temperatur wird sicher 30 Grd.C (303K) erreichen. Eher höher. Damit ist nach SB eine Strahlungsleistung von min. 478 W/m2 verbunden – was schon recht viel ist.
Nun nehmen Sie eine Solaranlage und stellen Sie diese so auf, dass die Solarzellen nach unten (Straße oder Dachziegel) zeigen. Mit welcher Energieausbeute rechnen Sie über einen ganzen Tag? Da die Bodentemperatur und damit die Abstrahlung bei Tag und Nacht relativ ähnlich ist, sollte die Solaranlage auch nachts produzieren können.
F-J Weber
24. AUGUST 2020 UM 12:33
Hallo Herr Petersen,
offensichtlich sind Sie der Meinung, dass nur Sie das SB-Gesetz richtig verstehen.“
Wissen ist keine Meinung. Ich habe oben einige Links angegeben, die das SB-Gesetz erklären, meine Erklärungen stimmen mit der wissenschaftlichen Erklärung überein, Ihre nicht. Das ist der Unterschied.
F-J Weber schrieb am 24. August 2020 um 12:33:
Das können Sie so in dem von Herrn Agerius empfohlenen Buch nachlesen (Link daruf habe ich mindestens dreimal zitiert in dieser Diskussion). Der Körper strahlt in Abhängigkeit von seiner Temperatur Energie ab: P_S = σAT⁴. Er absorbiert aber gleichzeitig auch Energie aus seiner Umgebung, die auch entsprechend ihrer Temperatur abstrahlt: P_S2 = σAT⁴_2. Daraus ergibt sich dann eine effektiv abgestrahlte Leistung mit δP_S = σAT⁴_1 – σAT⁴_2 = σA(T⁴_1 – T⁴_2).
Ich gehe davon aus, dass auch Herr Petersen zustimmen würde, wenn Sie das so formulieren würden. Dann hätten Sie allerdings auch die Strahlung aus der Atmosphäre drin, die man laut Herrn Weber ja angeblich nicht braucht …
Seit wann gibt es Solarzellen, die Infrarotstrahlung in elektrische Energie umwandeln können?
Hallo Herr Müller, hallo Herr Berberich
Super, dann sind wir uns doch einig!!
Die Temperaturdifferenzen (hoch 4) sind wichtig. So wie ich das verstehe, sehen das auch U.Weber und Agerius so. Ich hatte doch schon mehrfach auf die Energie und Temperatur der Atmosphäre verwiesen (Atmosphäreneffekt).
Der Punkt ist halt nur, dass es keines Treibhauseffektes von 33K bedarf um die Oberflächentemperatur der Erde zu erklären, wenn die solare Einstrahlung auf der Tagseite berücksichtigt wird.
Zu den Solarzellen: Dies war nicht ernst gemeint, sondern soll auf die unterschiedlichen Strahlungswirkungen (Sonne, Erde) hinweisen. Siehe Antwort an Petersen von heute.
Ich schrieb:
Das sollte ein ΔP_S sein … (Wie schön wäre eine Vorschau für Kommentare …)
F-J Weber 24. AUGUST 2020 UM 12:33
„Nun nehmen Sie eine Solaranlage und stellen Sie diese so auf, dass die Solarzellen nach unten (Straße oder Dachziegel) zeigen. Mit welcher Energieausbeute rechnen Sie über einen ganzen Tag? Da die Bodentemperatur und damit die Abstrahlung bei Tag und Nacht relativ ähnlich ist, sollte die Solaranlage auch nachts produzieren können.“
Sie sollten sich in einem Lehrbuch erst einmal informieren, wie eine Solarzelle funktioniert bevor Sie solche Vorschläge verbreiten. Da reduziert nicht nur der Photo-Effekt den Wirkungsgrad.
F-J Weber schrieb am 24. August 2020 um 15:35:
Wie kriegen Sie diesen geistigen Spagat hin? Auf der einen Seite sagen Sie, die „Temperaturdifferenzen (hoch 4) sind wichtig“ – also braucht man die Atmosphäre und ihre von der Temperatur abhängige Strahlung, die die Abstrahlung der Erdoberfläche reduziert.
Und dann drehen Sie sich um und sagen, man braucht keinen Treibhauseffekt.
Aber diese Wirkung der Atmosphäre ist doch genau der Treibhauseffekt. Und Sie haben sich anhand des Spencerchen Modells auch davon überzeugt, dass es nicht ausreicht, die Einstrahlung der Sonne auf eine Hemispähre zu berücksichtigen … Irgendwie ist mir das schleierhaft …
Sehen Sie sich die Entwicklung der Weberschen Hypothese an. Spielte die Atmosphäre keine Rolle, aber die Kritiker hatten alle unrecht, wenn sie auf die von Herrn Weber ignorierte Nachtseite verwiesen. Dann würde der (doch eigentlich nicht vorhandene) Makel geheilt und die „Stefan-Boltzman-Umgebungsgleichung“ eingeführt (die anscheinend nur auf der Nachtseite gilt). Über den Abstrahlungsterm aus der Atmosphäre will keiner der beiden reden – ein schelm der dabei denkt, das würde zu nahe an den Treibhauseffekt ranreichen …
„Wieso gehen Sie jetzt wieder davon aus, dass die Tagseite 480 W/m2 abstrahlen muss? Das würde ja bedeuten, dass die Nachtseite keine Strahlung aussendet, was aber nur bei 0K möglich ist und offensichtlich falsch ist.“
Ich gehe nicht davon aus, aber Sie setzen genau dies doch in Ihrem Modell ein und dies führt zu dem Energiebilanz-Problem, was ich Ihnen nun mehrfach erklärt habe, und Sie anscheinend nun auch erkannt haben. In Ihrer Rechnung kommt doch genau dies als Abstrahlung von der Sonnenseite, denn dies setzen Sie doch zur Anwendung von SB voraus: I= F in jedem Sektor. Verstehen Sie nicht, was Sie da rechnen?
F-J Weber schrieb am 10. AUGUST 2020 UM 15:07
Mit dieser Aussage machen Sie die Tür auf für eine Zusatzbedingung, die benötigt wird, um die 15°C mittere Temperatur zu erreichen. Jetzt sind Sie an dem gleichen Punkt wie Herr Weber bei der EInführung seiner „Stefan-Boltzmann-Umgebungsgleichung“. Ich will Ihnen nichts in den Mund legen, daher wäre es vielleicht gut, wenn Sie erklären, wie die Atmosphäre auf den Energietransfer wirkt. Und falls dabei eine Strahlung aus der Atmosphäre zu einer Verringerung der Abstrahlung von der Erdoberfläche führt, könnten Sie auch gleich beschreiben, wie sich das von den gängnigen Erklärungen des Treibhauseffektes unterscheidet.
Machen Sie doch genau diese Rechnung mal für die Erde (oder sehen Sie sich das Beispiel von Spencer an, dass genau das macht). Was stellt sich da für eine mittlere Temperatur ein?
Herr Mueller,
sie sagen: „Und falls dabei eine Strahlung aus der Atmosphäre zu einer Verringerung der Abstrahlung von der Erdoberfläche führt, könnten Sie auch gleich beschreiben, wie sich das von den gängnigen Erklärungen des Treibhauseffektes unterscheidet.“
Dabei widersprechen sie sich selber, da die Erdoberfläche ja mehr abstrahlt und nicht weniger! Das sehen sie auch in allen einschlägigen von ohnen honoroerten Energiediagrammen und soll angeblich der Treibhauseffekt sein.
Die Strahlung der Oberfläche hat einzig und allein etwas mit der Temperatur und Oberflächenbeschaffenheit zu tun.
Falls sie das zur Kenntnis nehmen können, das ist das richtige Verständnis des SB Gesetzes.
Hallo Herr Müller,
da Sie ständig darauf bestehen, dass ich mir das Model von Spencer (Excel-Tabelle) einmal ansehen soll, bin ich Ihrer Bitte nachgekommen.
Das Model ist sehr aufwendig berechnet. Meiner Meinung nach „über aufwendig“. Ein Berechnungsverlauf über den ganzen Tag im 15min Abstand bringt eigentlich keine besseren Erkenntnisse, als mein Model mit den Kugel-Segmenten. Da es sich um eine Kugel handelt, reicht die Betrachtung eines einzigen Zeitpunktes aus.
Das ist aber nicht das eigentliche Problem. Spencer hat nur einen kleinen Energiespeicher (Bodentiefe) verwendet, nicht aber die tatsächlich vorhanden (riesigen) Energiespeicher der Erde (Boden, Ozeane, Atmosphäre), die die Mitteltemperatur quasi konstant halten im Energiegleichgewicht.
Dass das Excel-Model von Spencer falsch ist erkennt man auch an der Angabe in Zeile 3 mit „time step in seconds (15 minx60 sec=900 for Earth, multiply by 29.5 for moon)“. Es gilt also für den Mond genauso, wie für die Erde, wenn die Zeiten mit dem Mondtag multipliziert werden. Dass MUSS somit falsch sein, da sich Mond und Erde doch gravierend unterscheiden.
F-J Weber schrieb am 12. AUGUST 2020 UM 14:11:
Sie sollten vielleicht nochmal hinschauen. Es wird nicht über einen Tag gerechnet, sondern über n Tage (mit n = 49 glaube ich). Dadurch entsteht auch der Mehrwert des Models – man sieht, wie sich die Temperatur der Erdoberfläche in Abhängigkeit von der Einstrahlung, Abstrahlung und in der Oberfläche gespeicherten Energie einstellt. Wenn man das nauf Anhieb sieht, kann man auch bei einer Oberflächentemperatur von 3K anfangen und die Erwärmung beobachten bzw. bei z.B. 400 K anfangen und dann die Abkühlung beobachten. In allen Fällen schwingt sich das System bei einer anderen Mitteltemperatur an, als von Ihnen postuliert.
Das Gleichgewicht stellt sich aber bei einer anderen Temperatur ein als von Ihnen postuliert. Wenn Sie eine höhere Schichtdicke nehmen, wird das Modell nur träger und die 49 Tage reichen nicht mehr fürs Einschwingen – kann man gut sehen, wenn man bei 3K anfängt.
F-J Weber schrieb am 12. August 2020 um 14:11:
Die Simulation in der Excel-Tabelle setzt genau das um, was Sie auch mit dem Wasserwürfel demonstrieren wollten. Es berechnet allerdings die abfliessende Energie in Abhängigkeit von der Temperatur, statt einfach eine anzunehmen. Wir haben da also etwas vorliegen, was genau Ihre Vorstellung umsetzt, allerdings mit wirklich hingeschriebenen Rechenschritten. Ich (und sicherlich auch Herr Petersen) denke, dass die Rechenschritte korrekt sind. Sie können also einfach auf den Rechenschritt verweisen, der Ihrer Meinung nach inkorrekt ist. Wird die
a) Einstrahlung falsch berechnet?
b) die Abstrahlung falsch berechnet?
c) die Temperaturveränderung falsch berechnet?
Dann gäbe es etwas konkretes zu diskutieren. Falls keiner der 3 Punkte falsch behandelt wird, sollten Sie eigentlich auch die resultierende Mitteltemperatur akzeptieren.
„Das Gleichgewicht stellt sich aber bei einer anderen Temperatur ein als von Ihnen postuliert. “
Sie sollten das eher mit der Wirklichkeit vergleichen.
Die Erde besteht zum Glück nicht erst seit 49 Tagen, das Einschwingen hat ueber einen laengeren Zeitraum auf einer Kugelförmigen Erde stattgefunden.
Was man bei Spencer aber gut sieht, ist, das wenn man den Erdkörper als solchen mit einer größeren Schichtdicke berücksichtigt, und der ist ja da!, dann stellen sich auch sinnvolle Temperaturen ein.
Die Treibhausthese ist auf eine Oberfläche begrenzt und ignoriert den Erdkörper vollkommen.
Wer seine Energiebetrachtungen auf Flächen oder nur das begrenzte Raumvolumen der Atmosphaere begrenzt, wird herausfinden, das die Erde eine Eigentemperatur hat, die man mit Sonnenschein nicht erklären kann.
F-J Weber schrieb am 10. AUGUST 2020 UM 15:07:
Woher stammt die Annahme, dass Wasser bei 30°C höchsten 240W/m^2 an Energie durch Wärmestrahlung verliert? Ist die nicht (willkürlich) zu tief angesetzt? Wie würde die Rechnung aussehen, wenn man von realistischeren Zahlen ausgeht (etwa 410W/m^2)? Würde sich das Wasser da nicht abkühlen?
Herr Weber FJ hat die Physik des Stefan-Boltzmannschen-Gesetzes nicht verstanden. Das habe ich inzwischen gelernt.
@ Müller / Peterson
Wenn jetzt also das einfache Beispiel zum Energie-Gleichgewicht in einem qbm Wasser (1000 kg) nicht verstanden wird, macht eine weitere Diskussion wohl keinen Sinn mehr!?
Müller fragt: „Woher stammt die Annahme, dass Wasser bei 30°C höchsten 240W/m^2 an Energie durch Wärmestrahlung verliert?“
Meine Antwort: Was soll das? Es ist ein Beispiel! Die ganze Diskussion dreht sich doch darum, dass auf der Tagseite der Erde (im Mittel) 480 W/m2 an Energie eingestrahlt werden und über Tag- und Nachtseite (durch die Atmosphäre) 240 W/m2 an Energie (im Mittel) abgestrahlt werden (Energiegleichgewicht). Nur deshalb habe ich diese Werte gewählt. Sie können auch beliebig andere Werte nehmen, solange Ein- und Ausstrahlenergie im Gleichgewicht sind (im Beispiel die Einstrahlzeit 50% beträgt) und das wird doch in Bezug auf die Erde nicht bezweifelt. Der qbm Wasser hat im Gleichgewicht somit quasi immer 30 Grd.C. und Sie messen von allen Seiten eine Strahlung von 480 W/m2 entsprechend dem SB-Gesetzt. zur Erinnerung: Strahlungsmessung ist Temperaturmessung!
Peterson unterstellt: „Herr Weber FJ hat die Physik des Stefan-Boltzmannschen-Gesetzes nicht verstanden. Das habe ich inzwischen gelernt“.
Meine Antwort: Offensichtlich ist es genau anders herum. Herr Peterson versteht den Zusammenhang zwischen Energie und Temperaturstrahlung nicht. Hatte ich bereits vorher versucht mit den beiden Platten von jeweils 30 Grd.C. aufzuzeigen. Stimmt das etwa nicht?
F-J Weber schrie am 12. AUGUST 2020 UM 14:14:
Ihr Beispiel funktioniert aber nur, weil Sie diesen zu kleinen Wert genommen haben. Und damit ist es nicht hilfreich. Die Abstrahlung eines Körpers kann man berechnen und der hängt nunmal nur von der Temperatur und dem „Emission-Koeffizienten“, der für Wasser so um die .96 sein soll.
Herr Weber FJ,
Haben Sie jetzt endlich verstanden, dass Sie das SB Gesetz falsch verwendet haben. Unsere Übereinstimmung mit den 240W/m2 Abstrahlung im globalen (Vollkugel)Mittel bezog sich auf die reale Erde, nicht ihr Modell, nicht dass Sie da verwirrt sind.
U. Weber
18. AUGUST 2020 UM 15:57
@ F-J Weber
Wer wie Sie das Stefan-Boltzmannsche Gesetz nicht versteht, Erklärungen ignoriert,
Aufklärung verweigert und unverfroren den offenbar bewußten Misbrauch dieses Gesetzes zum zentralen Bestandteil einer absurden Theorie benötigt, dokumentiert mit dem Vorwurf sophistisch zu sein, nur seine argumentative Bankrotterklärung.
Warum reden sie so schlecht über die Klimawissenschaft Herr Petersen?
Wenn Herr Weber hier was falsches herausbekommt, dann ist das KT Diagram auch Murks.
Sie vermischen selber gute Physik mit schlechten Annahmen.
Siehe weiter oben!
Die Antwort Herr Mueller,
ist, das abgestrahlte Energie nicht gleichzusetzen ist mit Wärmeverlust.
Haben sie das immer noch nicht begriffen?
Außerdem setzen sie die Heizleistung des Wärmestrahlers mit der Temperatur des Wasserkoerpers gleich! Auch falsch!
Sie Trollen!
F-J Weber
12. AUGUST 2020 UM 14:14
„Woher stammt die Annahme, dass Wasser bei 30°C höchsten 240W/m^2 an Energie durch Wärmestrahlung verliert?“
Meine Antwort: Was soll das? Es ist ein Beispiel!“
Das Beispiel basiert aber auf der genauso falschen Behauptung wie ihre übrige Argumentation. Sie ignorieren einfach, dass das SB Gesetz vorgibt, wieviel ein Körper entsprechend seiner Schwarzkörpertemperatur abstrahlt.
Ihr beiden gleichtemperierten Stahlplatten strahlen sich entsprechend ihrer Temperatur gegenseitig diegleiche Strahlungsleistung zu. Der Nettoenergietransfer ist hier natürlich Null, aber sie emittieren Strahlung. Das muss auch die Erdoberfläche, aber die hat in Ihrem Modell keine „Gegenplatte“ und strahlt ins All.
Wenn Sie nun meinen, Ihr Modell sei komplexer, so müssen Sie das mit Zahlen und Physik beweisen. So wie Sie es bislang quantifiziert haben, ist es nicht konsistent und verletzt -wie ihnen mehrmals bewiesen wurde – den Energieerhaltungssatz bzw. Sie versuchen den zu retten, indem Sie das SB-Gesetz missbrauchen.
Herr F-J Weber, dürfen Herr Müller und ich noch eine Stellungnahme von Ihnen erwarten oder soll Ihr Fehler auch ohne dem als eingesehen abgehakt werden? Dann wäre dies ein echter Fortschritt.
Antwort zu Marvin Müller am 12. AUGUST 2020 UM 16:55 und 22:32
Hallo Herr Müller,
ich fasse hiermit die Antwort zu Ihren beiden Beiträgen von 12.08.2020 zusammen. Sie antworten damit auf meinen Beitrag vom 12. AUGUST 2020 UM 14:11.
Im Beitrag vom 2. AUGUST 2020 UM 14:11 hatte ich bereits darauf hingewiesen, dass das Model von Spencer FALSCH sein muss (!!), weil es sowohl für die Erde, als auch für den Mond gelten soll??!! Dies ergibt sich durch die Angabe in Zeile 3: Angabe in Zeile 3 mit „time step in seconds (15 minx60 sec=900 for Earth, multiply by 29.5 for moon)“. Der einzige Unterschied ist also der längere Mondtag? Klingt nicht sehr realistisch. Bevor Sie also neue Fragen aufwerfen, sollten Sie diese Ungereimtheit zunächst erklären. Wie ich ebenfalls bereits in dieser Antwort geschrieben habe, werden keine Energiespeicher berücksichtigt. Für den Mond stimmt das für die Erde aber nicht. Wie auch Herr Werner Schulz am 13. AUGUST 2020 UM 3:43 richtig erkannt hat, muss die Schichtdicke (C4) nur entsprechend angepasst werden (entspricht Energiespeicherung). Mit dem Wert 15 (statt 0,1) wird bereits ein Temperatur-Mittelwert von 288,9 K erreicht!
Übrigens strahlt das Sonnenlicht viele hundert Meter in die Ozeane.
Ihr Vorschlag war, mit 3K anzufangen. Ok. Dann schwingt die Mitteltemperatur bei 252,7 K ein. Wird dann allerdings die Schichtdicke wieder erhöht, z.B. auf 5, werden nur 48K erreicht. Nicht so toll. Vielleicht muss die Tabelle auf 49000 Tage erweitert werden? Was ist dann das Ergebnis? Ein Wert von 280 K funktioniert auch nicht. Offensichtlich kann funktioniert das Model nur, wenn mit Temperaturen oberhalb des Zielwertes begonnen wird.
Sie schreiben: „In allen Fällen schwingt sich das System bei einer anderen Mitteltemperatur an, als von Ihnen postuliert“.
Dies stimmt nicht, sondern die End-Mitteltemperatur hängt immer auch von der Schichtdicke ab.
Beispiel: Mit Anfangstemperatur 400K und Schichtdicke 3, ergibt sich ein Temperatur-Mittelwert von 282,1 K. Was sagt uns das jetzt? Wie sind jetzt Ihre Fragen zu beantworten?
F-J Weber schrieb am 13. AUGUST 2020 UM 18:26:
Ich weiss nicht, ob Ihnen das auffällt, aber hier widersprechen Sie sich selbst. Erst sagen Sie, es würde keine Energiespeicherung berücksichtigt, dann reden Sie über eine Anpassung der Schichtdicke und damit der Energiespeicherung.
Ist das für Sie echt überraschend? Wenn Sie in einem Topf 1L Wasser erwärmen und dann auf der gleichen Herdplatte in dem gleichen Topf 10L erwärmen – sind Sie dann auch überrascht, wenn das Wasser länger braucht, um die gewünschte Temperatur zu erreichen? Wenn Sie die Schichtdicke im Modell erhöhen, aber der Energiezufluss gleich bleibt, bracht die Schicht einfach länger, um sich zu erwärmen. Sie haben doch dafür extra die spezifische Wärmekapazität bei Ihrem Wasserwürfel-Beispiel erwähnt. Die schlägt hier einfach zu …
Ich hatte sie konkret gefragt, welcher Schritt in Spencers Modell falsch berechnet wird und die Hoffnung gehabt, dann zu verstehen, was Sie anders sehen. Sie haben leider keinen konkreten Schritt (weder a, b noch c) hervorgehoben, sondern nur allgemein darüber sinniert, dass die Ergebnisse nicht stimmen können. Könnten Sie vielleicht auf einen Rechenschritt zeigen, der Ihrer Meinung nach falsch ist?
Antwort auf Müller vom 13. AUGUST 2020 UM 23:13
Antwort auf Petersen vom 13. AUGUST 2020 UM 18:06
Hallo Herr Müller und Herr Peterson,
@Peterson: Was soll diese ungeduldige Frage? Meinen Sie wirklich, ich sitze den ganzen Tag vor dem PC und warte auf Ihre Beiträge? Ganz sicher nicht.
@ Müller: Sie drehen einem die Worte im Mund um. Was soll das? Ich arbeite in meinem Model ständig mit Energiespeichern. Dass sollte auch Ihnen bereits aufgefallen sein. Meine Bemerkung zu Energiespeicher und Schichtdicke bezog sich nur auf die Spencer-Excel-Tabelle!! Darin sind keine Energiespeicher (wie auf dem Mond) vorgesehen!! Alles klar?
Da Sie denken, dass die Rechenschritte von Spencer ok sind, es aber nicht wissen, habe ich mir die Excel-Tabelle nochmal genauer abgesehen, um sie Ihnen erklären zu können..
Bereits in einem vorherigen Beitrag hatte ich geschrieben, dass sich durch Änderung der Schichtdicke eine Mitteltemperatur von 288 K einstellt. Das war in der Tat falsch – Sorry.
Die Schichtdicke ist nur als Beschleunigungsfaktor wirksam! Umso größer der Wert, umso länger dauern die Temperaturabnahmen, also Zahl der Tage und umgekehrt. Somit können Sie mit der Variation der Schichtdicke jede Temperatur nach 46 Tagen oder nach 4600 Tagen oder… oder.. einstellen.
Das Problem mit den Rechenschritten von Spencer ist im Wesentlichen, dass die Temperaturen IMMER (!!!) abkühlen, umso länger der Zeitraum ist, weil kein Energiegleichgewicht vorhanden ist. Das ist aber nach allgemeiner Auffassung der Fall und wurde auch bereits mehrfach so erläutert.
In der Tabelle hat Spencer mit Heat Capacity“ = HC = 0,1 erreicht, dass nach 46 Tagen eine Mitteltemperatur von 252,7 K erreicht wird. Mit HC = 0,01 wird nach 46 Tagen bereits 233,3 K und mit HC = 0,001 wird nach 46 Tagen bereits 194,1K. Mit anderen Worten, Mit dieser Tabelle ist jede Mitteltemperatur nach 46 Tagen einstellbar. Mit Werten größer 0,1 dauert es nur mehr Tage. Wird mit anderen Starttemperaturen begonnen, macht dies praktisch keinen Unterschied. Somit ist die Tabelle, selbst im idealisierten Model nutzlos. Sehen Sie das immer noch anders? Übrigens ist das Ergebnis nach 46 Tagen unabhängig von der Starttemperatur. Auch bei 3K oder 500K (HC = 0,1) ergibt die Rechnung nach dieser Zeit 253K und mit HC = 0,01 233K.
Was sagt also diese Tabelle aus? Auf die Frage nach dem Unterschied Erde/ Mond haben Sie ebenfalls noch nicht geantwortet.
Antwort auf Petersen vom 13. AUGUST 2020 UM 18:06
„@Peterson: Was soll diese ungeduldige Frage? Meinen Sie wirklich, ich sitze den ganzen Tag vor dem PC und warte auf Ihre Beiträge? Ganz sicher nicht.“
Sie hatten genug Zeit, das Stefan-Boltzmannsche Gesetz zu verstehen und haben genug Chancen verpasst, zu zeigen, dass Sie lernfähig sind und Fehler eingestehen können.
Das Stefan-Boltzmannsche Gesetz wird in jedem gescheiten Physiklexikon erklärt, es besteht für Sie kein Grund, sich Esoterikern anzuschließen. Immerhin scheinen Sie ja mathematische Grundlagen zu beherrschen, daher sollte das bißchen Physik um SB auch kein Problem darstellen. Ausserdem wurde Ihnen hier komfortabel Nachhilfe gegeben.
F-J Weber schrieb am 14. AUGUST 2020 UM 19:36:
Da scheinen wir aneinander vorbeizureden und verschiedenes unter Energiespeichern zu verstehen. Ich sah in Ihren Ausführungen bisher keine Behandlung von Energiespeichern – d.h. keine Berechnungen dazu, wieviel Energie hineinfliesst und wieviel Energie wieder abfliesst. Sie postulieren nur, dass es die gibt und dass die die Temperatur auf einem bestimmten Niveau halten.
Bei Spencer ist die von Ihnen referenzierte Zelle C4 die Konfiguration des Energiespeichers. Und es wird berechnet, wieviel Energie hineinfliesst und wieder abfliesst. Wenn es im Spencerschen Modell keine Speicher gäbe, würde die Temperatur nachts sofort gegen 0K gehen (was man annähernd sieht, wenn man die Schichtdicke verkleinert, z.B. auf ,001 setzt)
Sie haben dann aber leider wieder nicht erklärt, welcher von Spencers Schritten falsch ist. Sie heben nur Punkte hervor, die sich aus der begrenzten Laufzeit des Modells ergeben und Widersprüche zu Ihren Erkenntnissen. Es wäre besser, wenn Sie sagen könnten, welcher der Modellschritte falsch ist.
Das Gleichgewicht stellt sich ein, wenn Einstrahlung und Abstrahlung gleich ist. Und Abstrahlung hängt von der Temperatur der Oberfläche ab. Wenn also die Temperatur zu hoch ist und mehr abgestrahlt wird, als eingestrahlt wird, muss sich die Oberfläche abkühlen bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Verwundert Sie das wirklich?
Je dünner Sie die Schicht machen, desto schneller wärmt sich die Schicht auf und kühlt sich wieder ab. Das Ergebnis ist eine ungleichmäßigere Temperaturverteilung die dann zu einer geringeren Mitteltemperatur führt. Man sieht das eigentlch auch sehr schön in dem Graphen, der die Temperaturverläufe über den Tag darstellt.
Ja. Gerade weil sich unabhängig von der Starttemperatur immer die gleiche mittlere Temperatur einstellt. Starten Sie bei einer niedrigeren Temperatur, wird mehr Energie zugeführt als abgegeben und das System erwärmt sich. Starten Sie bei einer höheren Temperatur wird mehr Energie abgegeben als zugeführt und das System kühlt sich ab.
Ich werde das erst anders sehen, wenn Sie mir einen Rechenschritt zeigen, der falsch ist. Sie argumentieren bisher immer noch über die Abweichungen von Ihren Erwartungen …
Ich habe darauf nicht reagiert, weil mir erst mak wichtiger ist, rauszubekommen, was denn Spencer Ihrer Meinung nach falsch macht, bevor ich darüber nachdenke, inwieweit das auf den Mond anwendbar ist …
Bitte zukünftig kürzer fassen.
Antwort auf Marvin Müller vom 14. AUGUST 2020 UM 23:10:
Hallo Herr Müller,
wenn Sie so ein Fan von Spencers-Excel-Tabelle sind, sollten Sie schon die Frage beantworten, was der Unterschied zwischen Erde und Mond ist. Sollte eigentlich nicht so schwer sein. Anschließend würde Ihnen dann vielleicht auffallen, dass die Spencer-Excel-Tabelle weder für die Erde, noch für den Mond und auch nicht für den Mars geeignet ist. Die Ursache der Fehler liegt im Term für die Differenzbildung „Einstrahlung – Abstrahlung“ (S0 * C6 – C5 * Bolzmann-Konstante * T^4). Dies kann nur im idealen Fall, dass alle Energie vom Boden abgestrahlt wird funktionieren, was aber real nicht der Fall ist.
1) Zum Mond:
Für den Mond funktioniert die Berechnung nicht, weil Mondtag und Mondnacht sehr lang sind. Da auch keine Energiespeicher (Atmosphäre) auf dem Mond vorhanden sind und somit keine Energie von Tagseite zur Nachtseite übertragen wird, besteht auch (quasi) keine thermische Verbindung. Somit sind beide Seiten getrennt voneinander zu betrachten. Ein Mittelwert ist sinnlos. Sie können auch den Mittelwert zwischen Mondnacht und Marstag berechnen. Das geht zwar, macht aber keine Sinn.
2) Zur Erde:
Für die Erde funktioniert es nicht, weil die Differenzbildung der Energien falsch ist! Dadurch, dass die Erde eine Atmosphäre hat (Energie-Transport und -Speicher) wird NICHT die nach dem SB-Gesetzt bestimmbare Strahlungsenergie vom Boden abgestrahlt, sondern ein Wert, der auch von der Atmosphärentemperatur abhängt (Beispiel Fußbodenheizung).
Erläuterung zur Spencer-Tabelle:
Der Faktor „sfc IR emissivity“ (0,98) soll den Energie-Rückstrahlungsfaktor angeben (soil, water, or vegetation all have a broadband IR emissivity of about 0.98). Das stimmt aber natürlich nur, wenn keine Atmosphäre vorhanden ist (wie auf dem Mond). Mit Atmosphäre wird ein wesentlicher Teil der Energie mittels Konvektion und Verdunstung abgeführt. Außerdem ist die Atmosphäre selbst ein Energiespeicher und transportiert Energie ins Weltall. Somit wirkt die Atmosphäre einer Abkühlung der Erdoberfläche entgegen (Newtonsches Abkühlungsgesetz). Dieser Term fehlt in der Differenzberechnung von Spencer. Kann allerdings auch simuliert werden, wenn der Wert „sfc IR emissivity“ beispielsweise auf 0,6 geändert wird. Damit ergibt sich eine Mitteltemperatur von 285,8K und alles ist in Ordnung.
F-J Weber schrieb am 17. AUGUST 2020 UM 14:35
Das Modell ist explizit so gebaut. Es soll ja das Verhalten beschreiben, das man erwarten würde, wenn die Atmosphäre keinen Einfluss auf die Bodentemperaturen hat. Das ist doch genau Herrn Webers initiale Aussage gewesen – man braucht keinen zusätzlichen „Effekt“, die Einstrahlung auf einer Hemnisphäre reicht als Erklärung. Bis er dann seine Version der „Treibhauseffektes“, die Stefaan-Boltzmann-Umgebungsgleichung eingeführt hat, um die Temperaturen auf der Nachtseite der Erde zu erklären.
Sie sind also auch der Meinung, dass man diese Eigenschaft der Atmosphäre braucht, um die real beobachteten Temperaturen zu erklären. Worüber diskutieren wir dann hier die ganze Zeit?
Wie sieht denn Ihrer Meinung nach die korrekte Differenzbildung aus und wie unterscheidet sich die von herkömmlichen, z.B. Kiel/Trenberth: Einstrahlung von Sonne – (Abstrahlung Erdoberfläche – Einstrahlung aus Atmosphäre) (bei Vernachlässigung von Konvektion und latenter Wärme).
Antwort auf Marvin Müller vom 17. AUGUST 2020 UM 16:43,
offensichtlich drehen wir uns im Kreis. Wenn Sie meine Beiträge aufmerksam gelesen hätten, wäre Ihnen aufgefallen, dass in meinem Modell die Energiespeicher (Ozeane und Atmosphäre) eine große Rolle spielen. Dies um zu erklären, dass die eingestrahlte Energie von 480W/m2 (im Mittel) auf der Tagseite über 240W/m2 (auch Mittel) über Tag- und Nachtseite abgestrahlt werden (Hat Herr Petersen auch noch nicht verstanden). Natürlich hat die Atmosphäre, wie zuletzt beschrieben, einen Einfluss. Das ist doch klar!! Weil aber die solare Einstrahlung auf der Tagseite gemäß SB eine Mitteltemperatur von 15,3 Grd.C zur Folge hat, wird auch kein Treibhauseffekt von 33K benötigt. Leider habe Sie die Frage nach dem Unterschied Erde zu Mond und der Spencer-Excel-Tabelle immer noch nicht beantwortet?!
Vielleicht gelingt es Ihnen aber als Alternative zu erklären, wie die Temperaturermittlung im Model KT97 physikalisch funktionieren soll? Wird die solare Einstrahlung gleichmäßig (Division durch 4) verteilt, ist dies nur mit einer Rundumsonne möglich (siehe auch U.Weber und A. Agerius), die aber bisher noch niemand entdeckt hat. Vielleicht funktioniert das Model im Solarium aber sicher nicht in der Realität.
Im Übrigen möchte ich die Diskussion hiermit beenden, da wir so offensichtlich nicht weiterkommen.
F-J Weber schrieb am 17. AUGUST 2020 UM 18:12:
Sie widersprechen sich da wider. Einerseits sagen Sie, es ist doch klar, dass die Atmospäre die Abstrahlung reduziert, andererseits sagen Sie dann wider, man braucht keinen Treibhauseffekt. Aber das ist gerade der Treibhauseffekt – eine Verringerung der abfliessenden Energie. Sie sind in der Formulierung jetzt also genau da, wo Ihre Namensvetter ist: Ja, Atmosphäre verringert die abfliessende Energie – aber nein, das ist kein Treibhauseffekt. Das wirkt lustig.
Zum einen: Agerius ermittelt ein mittleres TSI von 1360/2 W/m^2. Wendet man darauf noch die Projektion auf die Halbkugel an, ist man bei 1360/4 W/m^2 – genau wie Kiel/Trenberth.
Zum anderen: Spencers excel tabelle ermittelt auch die mittlere solare Einstrahlung. Sehen Sie in seiner Berechnung der Einstrahlung oder in seiner Mittelung einen Fehler?
Zu noch was anderem: Mal angenommen, man würde einen Längengrad vom Nord- zum Südpol mit Messgeräte bestücken, die die solare Einstrahlung iüber 24h messen. Was erwarten Sie da für einen Mittelwert, 240W/m^2 oder 480W/m^2
Also ich sah in der Diskussion schon einen Fortschritt. Jetzt wären wir an dem Punkt, wo man diskutieren könnte, wie denn die Wirkung der Atmosphäre zustande kommt (infrarot-aktive Gase AKA Treibhausgase). Das ist genau der Punkt, an dem Herr Weber und A* bei Nachfragen zu ihrem „Stefan-Boltzman-Umgebungsgesetz“ auch aussteigen …
Ich schrieb:
Da ist mir das Albedo und die Betrachtung an TOA reingerutscht, das sollte Solarkonstante/2 oder Solarkonstante/4 sein (wenn man die Reduktion der Einstrahlung durch die Atmosphäre ignorieren könnte) …
Herr Weber, 17.8.
„Weil aber die solare Einstrahlung auf der Tagseite gemäß SB eine Mitteltemperatur von 15,3 Grd.C zur Folge hat,“
Wie gesagt und erklärt: Diese Verknüpfung gilt nur für die Modellannahme I=F, der Sie nun wieder widersprechen, wenn Sie nun Energiespeicher brauchen. Ihre Argumentation ist unlogisch. Warum geben Sie nicht einfach Fehler zu?
@ F-J Weber
Nach meinen Erfahrungen kultiviert der „kreative Zitatdesigner“ Marvin Müller als Vexator fororum utgardensis weniger den klärenden wissenschaftlichen Disput, als vielmehr die Argumentationskunst der Sophisten: https://www.eike-klima-energie.eu/2018/02/22/eine-barrierefreie-erklaerung-fuer-die-hemisphaerische-temperaturgenese-auf-unserer-erde/#comment-192035. Und die Beiträge eines Herrn Sverre Petersen könnte man wohl ebenfalls dort verorten…
@U.Weber
Hallo Herr U. Weber,
vielen Dank für Ihre Unterstützung und die Hinweise (mit dem Link) zu eigenen Erfahrungen. Ich denke, da haben Sie Recht. Die Zuordnung zu den Sophisten könnte eine gute Erklärung sein. Dies erklärt jedenfalls die ständigen Kreisel-Neu-Fragen ohne Beantwortungen meiner Fragen. Deshalb habe ich es auch aufgegeben. Wenn jemand den Unterschied zwischen Erde und Mond nicht erklären kann oder die Sonneneinstrahlung mit einem Solarium verwechselt oder „wieder“ als „wider“ schreibt, dann macht es auch keinen Sinn mehr….
@Marvin Müller ()18.08.2020, 17:51
Haben Sie schon einmal geprüft, was der Unterschied zwischen Leistung (Watt) und Energie (Ws = J) ist? Im SB-Gesetzt kommt natürlich NUR Strahlungsleistung vor!
U. Weber schrieb am 18. AUGUST 2020 UM 15:57
Der klassischer Wber, statt auf Nachfragen und Argumente einzugehen kommt er mit ad hominem. Aber die verlinkte Aussage ist immer wieder schön zu lesen. Herr Weber schrieb damals tatsächlich: „Ist Ihnen eigentlich bewusst, dass die Einheit „Zeit“ im S-B Gesetz gar nicht vorkommt?“ Als ob Watt nicht Joule pro Sekunde wäre …
Aber es ist zugegebenerweise ein bequemer Vorwand, nicht auf Nachfragen einzugehen …
@ Sverre Petersen – Kommentar vom 8. August 2020 um 10:20 Uhr
Die sogenannte NST (= 14,8 °C entsprechend S-B = 390W/m^2) lässt sich gar nicht aus der globalen Strahlungsbilanz herleiten, sondern ist ein Maß für die Fähigkeit des Systems Erde, Sonnenenergie als Wärme zu speichern. Die temperaturwirksame (Netto-)Strahlungsbilanz der Erde lautet:
(IN = 940 W/m^2 * PI R^2) = (OUT = 235 W/m^2 * 4 PI R^2) @ NST (= 14,8 °C)
Ein konservativer Vergleich des WÄRMEINHALTS der Ozeane mit der täglichen und jährlich global eingestrahlten SONNENENERGIE zeigt, dass deren Einfluss auf die globale Temperaturgenese nicht vernachlässigt werden darf:
Sonneneinstrahlung Tag << Sonneneinstrahlung Jahr << Wärmeinhalt der Ozeane
(Tag = 1,05*10^22 Joule) << (Jahr = 3,85*10^24 Joule) < 4,59*10^26 Joule)
Die Ozeane enthalten also ein Energieäquivalent von etwa 50.000 Tagen Sonneneinstrahlung oder 100.000-mal die notwendige Energie, um auf der Erde eine vergleichbare Nachtabkühlung wie auf dem Mond zu verhindern:
https://www.eike-klima-energie.eu/2019/12/03/eine-analyse-der-thesen-antithesen-fuer-einen-natuerlichen-atmosphaerischen-treibhauseffekt-teil-2-diskussion-der-thesen-antithesen/
Denn die sogenannte „gemessene globale Durchschnittstemperatur“ (NST = 14,8 °C) unserer Erde stellt einen „eingeschwungenen“ (FJ Weber) Gleichgewichtszustand dar, bei dem alle Wärmespeicher bereits voll aufgeladen sind:
https://www.eike-klima-energie.eu/2017/08/19/machen-wir-mal-ein-gedankenexperiment-es-gibt-gar-keine-erde/
Die hemisphärische (Netto-)Sonneneinstrahlung (IN = 940 W/m^2 * PI R^2), verteilt auf die Tagseite der Erde (genau: Mittelung über COS(Zenitwinkel), einfacher: Mittelung über 2 PI R^2), ersetzt also lediglich den kontinuierlichen Energieverlust unserer Erde bei NST = 14,8 °C (OUT = 235 W/m^2 * 4 PI R^2). Und diese NST wird allein durch die Albedo der Erde bestimmt, die den Anteil der temperaturwirksamen Sonneneinstrahlung steuert:
https://kaltesonne.de/nachweis-die-sonne-kann-unser-klima-sehr-wohl-beeinflussen-denn-sie-hat-es-schon-immer-getan/
Ein entsprechender Regelkreis könnte folgendermaßen aussehen:
https://kaltesonne.de/hypothese-uber-welchen-mechanismus-hangen-sonne-und-klima-zusammen/
213 Beiträge – und keiner erklärt, warum Hähnchen und Glasplatte kalt bleiben und warum Herr Ordowski keine 14µm-Photonen nachweisen kann.
Schöne Diskussion um die reine Lehre, aber am Thema vorbei.
Schade!
# Kramm
Sehr geehrter Herr Kramm, ich vermute, Sie halten eine solare Einstrahlung TSI/4 von rund 342 W/m² und die Anwendung der Strahlungstransfergleichung (SÜG) in der Klimamodellierung für richtig, „settled theory“. Prof. Harde mit seinem Modell als auch die IPCC-Modelle führen dies so auch explizit aus. Bei Prof. Harde (A) beträgt die Klimasensitivität 0.62°C. CMIP5-Modelle (B) weisen dagegen eine Klimasensitivität in einer Bandbreite von 2.1 bis 4.7 °C auf. In CMIP6-Modellen ist die Bandbreite mit 1.8 bis 5.6 °C noch größer. Bei Anwendung derselben „settled theory“ in Rechnung A und B zeigt sich ein Widerspruch. Das Ergebnis von A verlangt keine disruptiven Eingriffe in Wirtschaft und Gesellschaft. Ergebnis B rechtfertigt genau diese Eingriffe mit Horrorszenarien am Computer. A und B schließen sich im Ergebnis logisch aus.
Möglichkeit 1: A ist richtig und B ist falsch.
Möglichkeit 2: A ist falsch und B ist richtig.
Möglichkeit 3: A ist falsch und B ist falsch. Eine andere Theorie/Modellierung müsste gesucht werden.
Ich vermute aus Ihrer Argumentationsstrategie auf diesem Blog, Sie stehen dem PIK, Potsdam, sehr nahe. Dies ist selbstverständlich Ihr gutes Recht und ist in keiner Weise zu beanstanden, so dass Sie wahrscheinlich B für richtig halten werden. Wo rechnet dann Herr Harde Ihrer Meinung nach falsch?
# Marvin Müller
„Angriff an hominem“ habe ich nicht Ihnen, sondern Herrn Kramm geantwortet. Bitte lesen Sie hierzu den Adressaten meines Textes vom 1.8.20 um 14.18 Uhr. Zu ihrer Frage, diese hatte der Admin am 30.Juli um 9:05 Uhr erschöpfend beantwortet: Zitat: „Nicht die Strahlung erzeugt die Temperatur, sondern die Temperatur erzeugt die Strahlung. Nur das sagt das S-B-Gesetz aus.“ In KT97 hat die Gegenstrahlung am Boden mit 324 W/m² fast die Größe der Sonneneinstrahlung am Oberrand der Atmosphäre, TSI/4 = 342 W/m². Mit Modell 5 geht die Gegenstrahlung am Boden gegen Null oder ist Null. Auch in U.O. Webers Modell wird keine Gegenstrahlung benötigt. Die rund 15 °C (14,83 °C Modell 5 bzw. 15.3 °C U.O. Weber) sind deshalb in beiden Modellen gemäß Stefan-Boltzmann-Gesetz die Ursache der mittleren Oberflächentemperatur. Sie erzeugen in völliger Übereinstimmung mit dem S-B-Gesetz 390 W/m² langwellige Abstrahlung.
Albert Agerius schrieb am 2. AUGUST 2020 UM 11:46:
Meine Frage war:
Sie antworten darauf nicht selbst, sondern zitieren den Admin, dessen Aussage allerdings meine Frage nicht beantwortet. Das gleiche Herangehen, wie bei Herrn Weber, der auf meine Frage vor einigen Zeit lapidar mit einem Link auf einen länglichen Text antwortete, der auch keine Antwort auf meine Frage enthielt. Ich würde also für mich resümieren, dass auch Sie die Frage nicht beantworten wollen.
Da A*390W/m^2 signifikant größer ist, als A/2*480W/m^2 braucht Herr Weber den σT^4_2 Term, der die Abstrahlung reduziert. Da kann ich schon verstehen, dass dazu keine Aussage kommt – man würde ja klarstellen, dass man im Einklang mit der normalen Atmosphärenphysik von einer „Gegenstrahlung“ ausgeht und die auch braucht …
Hallo Herr Müller,
Sie hatten eine detaillierte Berechnung im Zusammenhang der Einstrahlung Tagseite und der daraus folgenden Mitteltemperatur von 15 Grd.C. gewünscht. Diese Berechnung habe ich bereitgestellt. Siehe Weber 29. JULI 2020 UM 20:16.
Können Sie dazu eine Aussage machen?
F-J Weber schrieb am 7. AUGUST 2020 UM 14:36:
Aehm … ich hatte auf diesen Kommentar bereits reagiert, siehe Marvin Müller
30. JULI 2020 UM 11:20 und Sie hatten darauf auch reagiert. Warum kramen Sie den Diskussionsfaden jetzt wieder raus? Sie können doch einfach dort Ergänzungen machen, wenn Sie denken, ich hätte da was übersehen?
(Aber nur um sicherzugehen: Niemand bezweifelt Ihre Berechnung der Mitteltemperatur auf der von der Sonne beschienenen Seite unter der Annahme, dass sich dort ein Gleichgewicht zwischen Ein- und Ausstrahlung einstellt. Es bleibt nur keine Energie für die Nachtseite über, die dann nur 0 W/m^2 abstrahlen könnte, was mit einer ziemlich niedrigen Temperatur assoziiert ist, was man bei Gehrlich und Tscheuschner nachlesen kann …)
Hallo Herr Müller,
Sie haben Recht, dass die Diskussion weiterging. Hatte ich leider aus den Augen verloren. Da Sie meine Berechnung bezüglich der Mitteltemperatur für korrekt halten, ist schon mal ein großer Fortschritt.
Das grundsätzliche Problem ist offenbar, dass Sie (immer noch) davon ausgehen, dass jede Seite ihr eigenes Strahlungs-Gleichgewicht haben muss. Es geht aber NICHT um Strahlung. Es geht um Energie!!! Die Tagseite empfängt so viel Energie, dass damit der Verlust auf der Tag- und Nachtseite ausgeglichen wird!! Strahlung ist NUR ein Maß für Temperatur. Energie wird nur bei Temperaturdifferenzen übertragen – oder etwa nicht?
Um Doppelbegründungen zu vermeiden, verweise ich deshalb auf meine ausführliche Antwort zu Petersen vom.08.08.2020 / 12:22.
F-J Weber schrieb am 8. AUGUST 2020 UM 17:29:
Haben Sie vielleicht auch nochmal nachvollzogen, was diskutiert wurde? Und vielleicht mal einen Blick auf die (in Excel präsentierten) Berechnungen von Roy Spencer geworfen? Falls nicht, könnte Sie da mal tun und mir erklären, was Spencer da aus Ihrer Sicht falsch macht? Vielleicht gibt es dann ja einen Fortschritt in der Diskussion …
Herr Weber,
wie ich schon schrieb. Ihre Rechnung ist mathematisch korrekt durchgeführt. Ich komme auch auf Ihre Zahlen in Ihrer Tabelle.
Der Punkt ist aber, dass Ihre Argumente nicht zusammenpassen. Denn Sie nehmen für die Sonnenseite an, dass absorbierte Einstrahlung gleich thermischer Ausstrahlung gilt. Für jeden Sektor ergibt sich für die beiden gleichgesetzten Leistungen wegen der Stauchung der Mantelflächen und dem Sonneneinfallswinkel andere Werte, aber beide sind gleich.
Damit gibt die Sonnenseite also 480 W/m2 im Mittel ab, um 15°C Schwarzkörpertemperatur im Mittel zu haben.
Daraus folgt aber:
1. bei dieser Gleichsetzung bleibt keine Leistung mehr übrig, um in den Boden zu strömen und dort das Wärmereservoir für die nächtliche Abstrahlung aufzufüllen
2. Wenn also die Nachtseite wie bei Herrn Webers Modell ebenfalls um die 15 C im Mittel hat, so muss diese auch – je nach Temperaturverteilung zwischen
480 und 390 W/m2 abstrahlen. Da dafür keine Energie von der Bestrahlung der Sonnenseite nicht „übrigbleibt“, gibt es Abkühlung, indem die Abstrahlungsenergie aus den Reservoiren gezogen wird ohne dass diese sich auf den Ausgangszustand auffüllen können! Gleichgewicht wird erst erreicht, wenn absorbierte Einstrahlung gleich Ausstrahlung ist, also bei 240 W/m2 im Mittel, was bei Gleichverteilung einer Schwarztemperatur von -18°C entspricht.
F-J Weber
7. AUGUST 2020 UM 11:51
„Natürlich gehe ich davon aus, dass sowohl Sonnen- wie Nachtseite um die 15°C warm sind!! Diese Erd-Mitteltemperatur wird doch allgemein von der Wissenschaft anerkannt und entspricht auch der Lebenserfahrung.“
Stimmt.
„Da wir aber hier hoffentlich der gleichen Meinung sind, ist zunächst die Frage zu klären, wieviel Energie wird benötigt, um diesen Zustand zu halten.“
Das haben Sie doch schon berechnet: etwa 480 W/m2 im Halbkugelmittel in Ihrem Modell einer sektorartig verteilten Temperatur, bei der die thermische Abstrahlung in jedem Sektor der dort absorbierten Sonneneinstrahlung (Schrägeinfall berücksichtigt) gleich ist.
Oder im anderen Extrem einer gleichverteilten Temperatur von 15 °C Abstrahlung entspricht dies 390 W/m2
„Wie bereits mehrfach erläutert, ist auch wissenschaftlicher Konsens, gehen
kontinuierlich 240 W/m2 über die Gesamterde ins All verloren.“
Richtig. Und damit haben Sie bereits Ihren selbst konstruierten Widerspruch! Denn die Gesamterde gibt in Ihrem Modell 480 W/m2 von der Sonnenseite und zwischen 390…480 W/m2 von der Nachtseite ab, macht also im Mittel irgendwas zwischen 435 und 480 W/m2 und nicht 240 W/m2.
„Sie schreiben selbst „Die Rechnung sieht ok aus….“!!, behaupten dann aber, dass es sich um ein unphysikalisches Model handelt, weil Einstrahlung gleich Ausstrahlung ist.“
Richtig. Denn diese Gleichsetzung nutzen Sie ja explizit, um die Schwarzkörpertemperatur per SB auszurechnen, denn in SB steht ja auf der einen Seite der Gleichung die thermische Ausstrahlungsleistungsdichte.
„Vermutlich sind wir hier am Kern Ihrer Fehlinterpretation angekommen, weil „Einstrahlung gleich Ausstrahlung“ KEINE Aussage über den Energietransport macht!!“
Doch, der ist natürlich Null, denn es bleibt für Transport ja nichts übrig (Energieerhaltung!).
@Petersen
Hallo Herr Peterson,
ich versuche es gerne noch mal, in der Hoffnung, dass die Problematik mit SB und Mitteltemperaturen erkennen. Die Begründung soll sich auf Ihre beiden Kommentare vom 07.08.2020 beziehen.
Wie ich bereits mehrfach geschrieben habe, geht es in erster Linie um ein Energiegleichgewicht. Temperaturen ergeben sich aber nicht aus Gleichgewichten und Mittelwerten, sondern NUR durch die konkreten Verhältnisse an einem Ort. Da sind wir uns, glaube ich einig.
Sie schreiben: „Damit gibt die Sonnenseite also 480 W/m2 im Mittel ab, um 15°C Schwarzkörpertemperatur im Mittel zu haben“.
Diese Aussage zeigt mir wieder, dass Sie den Unterschied zwischen Energietransfer und Körpertemperatur immer noch nicht verstanden haben. Dies habe ich versucht im Beitrag vom „6. AUGUST 2020 UM 11:20“ aufzuzeigen (Beispiel Fußbodenheizung).
Sie gehen immer davon aus, dass die eingestrahlte Energie sofort wieder abgestrahlt werden muss. So wird es im Modell KT97 (Kiehl-Trenberth) auch gemacht. Allerdings mit Mittelwerten über alles. Nur so kommen die unrealistischen -18Grd.C zustande. Dass aber Energie in den Ozeanen und in der Atmosphäre gespeichert ist, wird in KT97, wie bei Ihnen nicht beachtet!!
Mit der Energiezuführung von 480W/m2 werden die Energieverluste durch Abstrahlung über die Gesamterde von 240W/m2 ausgeglichen. Nur darum geht es. Das sich dabei, wie mittels SB eine Mitteltemperatur von 15 Grd.C. ergibt, ist quasi nur ein Nebeneffekt.
Nochmal zur Erinnerung, um was es eigentlich geht:
Bezüglich des „Treibhauseffektes“ wird in der Regel eine Erd-Mitteltemperatur von -18 Grd.C. angeführt, die sich ohne Treibhausgase einstellen würde. Dazu wird auf KT97, mit den bekannten Energie-/Strahlungs-Flüssen verwiesen. Dabei werden aber alle Energien, Flächen und Temperaturen gemittelt. Nur deshalb ergibt sich eine mittlere Strahlungstemperatur der Erde von -18 Grd.C. bei 240 W/m2. Energiespeicher werden gar nicht betrachtet. Das SB-Gesetz wird falsch angewendet, weil nicht für Mittelwerte anwendbar. Diese Modell KT97 ist für mich (und andere) grob falsch, sozusagen ein Modell 0-ter-Ordnung.
Mit meinem Ansatz, den auch andere verfolgen, soll deshalb ein Modell 1-er-Ordnung aufgezeigt werden. Es hat nicht den Anspruch perfekt zu sein. Während in KT97 nichts mit der Realität übereinstimmt, sind es in meinem Modell bereits zwei wesentliche Punkte:
a) Die auf der Tagseite eingestrahlte Energie ist identisch mit der über Tag-und Nacht abgestrahlten Energie.
b) Über die Anwendung des SB-Gesetzes auf die Kugelsegmente (Flächen konstanter Einstrahlung) ergeben sich Temperaturen, die dem jeweiligen Segment zugeordnet werden können.
c) Werden diese Energien und Temperaturen mit ihren jeweiligen Flächenanteilen berücksichtigt, ergibt sich im Mittel eine Energie von 480 W/m2 und eine Temperatur von 15 Grd.C.
Somit zeigt dieses Model im Wesentlichen, das die Aussage in KT 97 zur Mitteltemperatur von -18 Grd.C. falsch ist. Damit auch die Aussage vom „natürlichen Treibhauseffekt“ von 33 Grd.C.
Was damit bleibt, ist die Untersuchung der Atmosphäre bezüglich der Energietransporte (auch „Klimagase“). Dafür ist aber die Bezeichnung Atmosphäreneffekt besser geeignet, als Treibhauseffekt!!
Es ist auch unbestritten, dass die Erde vom Weltall betrachtet, eine Strahlungstemperatur von -18 Grd.C. (240 W/m2) hat, weil diese Energie gleichmäßig abgestrahlt wird. Damit ist aber keine Aussage über Bodentemperaturen verbunden.
F-J Weber8. AUGUST 2020 UM 12:22
„Damit gibt die Sonnenseite also 480 W/m2 im Mittel ab, um 15°C Schwarzkörpertemperatur im Mittel zu haben“.
Mir ist nicht klar, warum Sie nun den Zahlen Ihrer eigenen Rechnung misstrauen.
Die 480 W/m2 und die 15,3 °C ergeben sich ja aus ihrer sektorweisen Berechnung (90 x 1 Grad feine Sektoren) und der Bedingung SB Abstrahlung eines Schwarzkörpers = absorbierte Sonneneinstrahlung im jeweiligen Sektor.
„Sie gehen immer davon aus, dass die eingestrahlte Energie sofort wieder abgestrahlt werden muss.“
Nun, Ihr Excelmodell geht davon aus, wie Ihre Berechnung ja zeigt.
Sie rechnen folgendermaßen und bekommen so Ihre Werte: Sei I(phi) die an einem Ort der Sonnenhalbkugel absorbierte Leistungsdichte der Sonnenstrahlung, phi der Winkel zwischen Sonnenrichtung und Normale der Horizontalebene des betrachteten Sektores. Es gilt I(phi)=S(1-A)cos(phi). Das haben Sie so in ihrer Tabelle oben.
Dann setzen Sie in jedem Sektor:
I(phi)=F
Wobei F die thermische Abstrahlungsleistungsdichte ist.
Gemäß dem SB-Gesetz: F = sigma T hoch 4 bekommen Sie die Schwarzkörpertemperatur T in dem Sektor. Das steht auch so in ihrer Tabelle.
Die Mittelwerte von 480 W/m2 für I bzw F und 15,3 °C für T ergeben sich durch flächengewichtete Summation über die Sonnenhalbkugel. Auch das haben Sie korrekt durchgeführt.
Die Energiebilanz in Ihrem Modell ist: I(phi)=F, damit wird instantan Sonnenenergie in eine äquivalente Menge Abstrahlungsenergie umgewandelt.
Somit haben Sie Speicherung von Energie in Ihrem Modell nicht vorgesehen.
Dazu müßten Sie Ihr Modell um einen Term für Energiespeicherung H erweitern. Ein Teil von I wird zur Speicherung verwendet:
I(phi)=F+H.
Dieser Anteil fehlt also F und damit wird es auf der Sonnenhalbkugel kälter als die 15,3 °C im Mittel.
Also…in der „Hütte“ 28. Auflage findet sich Strahlung ab Seite 394 und Wärmestrahlung ab Seite 502.
# G. Pesch
Der aus der Energiebilanz in Modell 5 abgeleitete Wert für die Konvektion mit SH = 17 W/m², siehe Tweet # G. Pesch, ist vergleichbar mit dem Sensible Heat Flux at SFC [Surface] von 17.34 W/m² für historische Modelle und von 17.97 W/m² der piControl nach Tanaka, Yukimoto, Hosaka et altera, Japan, 2012, siehe Quelle im Rahmen der CMIP5 Modelle des IPCC. (Die piControll ist ein Nachweis, dass das Grid-Klimamodell für lange Zeitphasen stabil läuft. Bei Tanaka et altera sind es die Jahre von 1750 bis 2250.)
Quelle: Tanaka, Yukimoto, Hosaka et altera., 2012, A New Global Climat Model of the Meteorolocal Research Institute: MRI-CGCM3 – Model Description and Basic Performance – in Journal of the Meteorological Society of Japan, Vol.90A, pp.23-64, 2012, S.36 Table 1. Zeile, Experiment piControl historical, Doi:10.2151/jmsj.2012-A02.
# G. Pesch
Zum atmosphärischen Fenster mit 40 W/m² KT97: „The value assigned in FIG.7. of 40 W/m² is simply 38 % of clear sky case, corresponding to the observed cloudness of about 62 %.”[Quelle KT97, S. 206 1. Abschnitt ] Für den Fall klarer Himmel „clear sky case“ wird das atmosphärische Fenster mit 99 W/m² angegeben. Für den bewölkten Fall „cloudy case“ sinkt der Wert auf 80 W/m². 80 W/m² sind die minimale untere Grenze. 38 % klarer Himmel entsprechen 62 % bedecktem Himmel.
Ein zu 38 % klarer Himmel befindet sich zwischen klarem und bedecktem Himmel.
100 % klarer Himmel: 99 W/m²
zu 38 % klarer Himmel: 80 + 38/100 x 19 = 87.2 W/m²
0 % klar = bedeckter Himmel: 80 W/m²
Setzt man den bedeckten Himmel zu 0 Watt/m²
100 % klarer Himmel: 99 W/m²
zu 38 % klarer Himmel: 0 + 38/100 x 99 = 37.6 W/m²
0 % klar = bedeckter Himmel: 0
Statt 37.6 W/m² werden in KT97 40 W/m² „simply“ dem atmosphärischen Fenster zugewiesen. Dies ist aber rechnerisch nur möglich, wenn der bedeckte Himmel mit 0 W/m² Strahlung im Fenster angesetzt wird. Der bedeckte Himmel hat aber 80 Watt/m² und nicht 0, Rechenfehler bei der Interpolation. Bei bedecktem Himmel gäbe es dann kein atmosphärisches Fenster. Dies ist physikalisch falsch. Siehe KT97, FIG.7.: 168 W/m² = Absorbed by Surface, 24 = Thermals (Konvektion) und 78 W/m² (Latent Heat) und Zahlen in W/m².
24 + 78 + 66 = 168
24 + 78 + 26 + 40 = 168 mit 40 W/m² atmos. Fenster
zum Beispiel
13 + 49 + 26 + 80 = 168 mit 80 W/m² atmos. Fenster
0 + 62 + 26 + 80 = 168 mit 80 W/m² atmos. Fenster
Damit verändern sich plötzlich die Werte für SH und LH! Das bedeutet, den Wert von SH=24 W/m² und LH=78 W/m² gibt es bei Kiehl und Trenberth nur mit obigem Rechenfehler bei der Interpolation.
# Kramm
„Was Agerius vollkommen ignoriert, ist die atmosphaerische Zirkulation, die die Existenz eines Strahlungsgleichgewichtes verhindert. […] Auf Grund dieses Sachverhaltes entwickelte Manabe mit Mitarbeitern die sog. Strahlungs-Konvektion-Modelle, … [es folgt eine Gleichung, die den Parameter C enthält] … Der Konvektionsfluss C wurde dabei so parametrisiert, dass die Abnahme der Temperatur mit zunehmender Höhe 6,5 K/km betragen durfte. […] Wenn also fast 60 Jahre später Agerius vom Strahlungsgleichgewicht lamentiert, dann ist er wahrlich bei der gruenen deutschen Physik gelandet“
Das Modell von Kiehl und Trenberth beruft sich auf gemittelte Strahlungswerte des NASA ERBE Satellitenprogramms. Mit 342 W/m² Einstrahlung an der Gesamtkugel berücksichtigt es die atmosphärische Zirkulation mit den Werten von für SH = 24W/m², Konvektion. Die Laps-Rate beträgt dann 6.5 K/km. Modell 5, 684 W/m² Einstrahlung an der Halbkugel, berücksichtigt die Konvektion mit SH = 17 W/m². Mulholland und Wild, die Quelle hatte ich in einem anderen Tweet bereits angegeben, rechnen ebenfalls 684 W/m² Einstrahlung an der Halbkugel. Sie differenzieren den Manabe- Ansatz der Laps-Rate in drei unterschiedliche Konvektionszonen mit drei unterschiedlichen Laprate, 4.6 K/km, 6.5 K/km und 8.8 K/km. 6.5 K/km entsprechen C von Manabe. Ihre Kritik kann ich nicht nachvollziehen.
Weil Sie nicht wissen, wovon Sie reden.
# Kramm
„…, dann ist er [Agerius] wahrlich bei der gruenen deutschen Physik gelandet.“
Physik ist nicht grün, gelb oder schwarz… Schwarz ist höchstens Magie. Wenn im Modell von Kiehl und Trenberth nachts die „Rund-um-Sonne“ scheint, mutet dies wahrlich magisch an. Es bedarf einer sachlichen und keiner polemischen Hinterfragung oder Angriffen ad hominem.
Ihre Darstellung der Ergebnisse von Kiehl & Trenberth (1997) ist vollkommen falsch. Es hat schon seinen Grund, dass Sie sich den Mantel der Anonymitaet umhaengen, denn sonst waeren Sie der „b…. of many jokes“.
Ich empfehle Ihnen zu erst einmal die Gesetzmaessigkeiten der Physik, der Geophysik, der Meteorologie und der physikalischen Ozeanographie sowie der Astronomie zu studieren. Dann koennen Sie in 10 oder 15 Jahren vielleicht einen adaequaten Beitrag schreiben.
Albert Agerius schrieb am 1. AUGUST 2020 UM 14:18:
Ich hielt meine Nachfragen eigentlich schon für sachlich und am Thema orientiert. Für eine Antwort reichte es trotzdem nicht (nur für ein Ausweichen auf einen gar nicht erfolgten Vorwurf falsch zu zitieren bzw. Schweigen).
Oder kommt da noch was? Falls Sie der Meinung sind, dass der σT^4_2 (
) kein Ausdruck für eine Strahlung aus der Atmosphäre in Richtung Boden ist, dann wäre ich immer noch an einer bestatigenden Aussagen und Begründung interessiert. Falls ich da falsch liege, würde ich das gerne Wissen. Ich frage das Herrn Weber schon, seit er das erste Mal mit seinem „Umgebungsgesetz“ kam …
(Das sollte im vorherigen Kommentar ein $$\sigma T_2^4 sein …)
# F-J Weber
Vielen Dank an F-J Weber für das Einstellen von Zwischenergebnissen der Vergleichsrechnung des Ansatzes von U. O. Weber und die dazugehörige Kommentierung für T = 15.3°C.
@ All
Meine nun bereits mehrfach in Kommentaren nachgefragten Berechnungen zum maximalen hemisphärischen S-B-Temperaturäquivalent sind längst hier auf EIKE veröffentlicht worden und nachfolgend für jedermann auffindbar: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/09/11/anmerkungen-zur-hemisphaerischen-mittelwertbildung-mit-dem-stefan-boltzmann-gesetz/
Diejenigen Kommentatoren, die an der Gültigkeit einer S-B-Inversion zweifeln, mögen gerne ihren diesbezüglichen Kommentar ausdrucken und die Sonnenstrahlung bei klarem Himmel mit einem Vergrößerungsglas darauf fokussieren: Titelbild „Brennglass verdichtet den Energiefluss“ @ https://www.eike-klima-energie.eu/2017/02/16/nachdem-sich-der-rauch-verzogen-hat-stefan-boltzmann-auf-den-punkt-gebracht/
Die S-B-Inversion hatte ich hier behandelt: https://www.eike-klima-energie.eu/2020/02/05/anmerkungen-zur-bestimmung-der-hemisphaerischen-solaren-einstrahlung-auf-mittelerde/.
Zur Temperatur auf der Nachtseite unserer Erde hatte ich dort ausgeführt, Zitat: „Damit ist bewiesen, dass die täglich durch Sonneneinstrahlung überall auf der Erde zwischen 75°N und 75°S erzeugten Temperaturen keinerlei zusätzlichen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ benötigen, um die gemessenen Ortstemperatur zu erklären. Im Gegenteil wird das maximale S-B-Temperaturäquivalent auf unserer Erde aufgrund von Konvektion und Verdunstung in der Realität niemals erreicht; umgekehrt wird aber der nächtliche Temperaturabfall durch Kondensation und Advektion abgemildert und erreicht niemals den Absoluten Nullpunkt. Letzteres gilt übrigens auch für das Strahlungsdefizit in mittleren und höheren Breiten der jeweiligen Winterhemisphäre, dazu nachfolgend ein Beispiel für Potsdam: “
Und mit den Faktor4-Flacherde-Treibhausthesen der Herren Dietze, Krüger und Kramm hatte ich mich bereits ausführlich auseinandergesetzt:
Beschreibung der Thesen: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/12/02/eine-analyse-der-thesen-antithesen-fuer-einen-natuerlichen-atmosphaerischen-treibhauseffekt-teil-1-gegenueberstellung-der-thesen-antithesen/
Diskussion der Thesen: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/12/03/eine-analyse-der-thesen-antithesen-fuer-einen-natuerlichen-atmosphaerischen-treibhauseffekt-teil-2-diskussion-der-thesen-antithesen/
Erkenntnis zu den Thesen: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/12/04/eine-analyse-der-thesen-antithesen-fuer-einen-natuerlichen-atmosphaerischen-treibhauseffekt-teil-3-erkenntnisse-zu-den-thesen-antithesen-und-das-ergebn/
Weber, nur haben Sie das Pech, dass niemnd aus der Wissenschaft Ihre EIKE-Beitraege akzeptiert. Deswegen koennen Sie Ihre Behauptungen auch in keiner Fachzeitschrift unterbringen.
Was der Faktor 4 angeht, so ergibt sich dieser Faktor durch globale Mittelung. Und das Wort „global“ geht zurueck auf Globus, was bedeutet, dass es sich um eine Kugel handelt. Wenn Sie also von der flachen Erde reden, dann dokumentieren Sie damit Ihren Kenntnisstand.
Der Faktor 4 ist weder eine Erfindung von Herrn Krueger noch von mir, sondern dieser Faktor 4 wurde schon in der Fachliteratur zur Zeiten meiner Grossvaeter verwendet, die beide im 19. Jahrhundert geboren wurden. Und es gibt Dutzende von Lehrbuechern, in denen dieser Faktor 4 enthalten ist.
Und ich habe Ihnen ja die Abbildung der Verteilung der solaren Einstrahlung zugeschickt, die ich an Hand der beiden Tabellen in Wieners Artikel „Ueber die Stärke der Bestrahlung der Erde durch die Sonne in den verschiedenen Breiten und Jahreszeiten“ von 1879 angefertigt habe. Und zu Ihrem Pech ergibt sich S/4 als global gemittelte solare Einstrahlung, wobei S die sog. Solarkonstante kennzeichnet.
Dass Ihre Ergebnisse wertlos sind, haben Sie versucht, mit der Faelschung der Abbildung von Vasavada et al. (2012) zu verschleiern, was ich in meinem Bericht
==========
Kommentar zu WEBERS Beitrag „Weitere Überlegungen zur hemisphärischen Herleitung einer globalen Durchschnittstemperatur“ (https://www.academia.edu/43740786/Kommentar_zu_WEBERS_Beitrag_Weitere_%C3%9Cberlegungen_zur_hemisph%C3%A4rischen_Herleitung_einer_globalen_Durchschnittstemperatur_)
===========
dokumentiert habe. Das sagt alles ueber Sie aus. Academia.edu sorgt dafuer, dass Ihre Faelschung auch weltweit bekannt wird. Vielleicht werden die AGU sowie Vasavada und Mitautoren deswegen auch gegen Sie vorgehen, denn was Sie getrieben haben, ist ein Verstoss gegen das internationale Copyright.
@ Kramm
Kramms üble Nachrede im Kommentar vom 1. August 2020 um 23:58 Uhr lautet, Zitat: „Dass Ihre Ergebnisse wertlos sind, haben Sie versucht, mit der Faelschung der Abbildung von Vasavada et al. (2012) zu verschleiern, was ich in meinem Bericht … dokumentiert habe.“
In Kramms verlinkten „Bericht“ fehlt dann ausgerechnet dieser angekündigte Beweis für seine Fälschungsbehauptung. Dort begründet Kramm lediglich seine persönliche Motivation als sendungsbewusster Hüter des konventionellen Faktor4-Flacherde-Treibhausgrals, Zitat: „Mit Bezug auf seine Abbildung 6, hier als Abbildung 9 gezeigt, behauptet Herr Weber (2029): „…“. Diese aus fachlicher Sicht absurden Behauptungen waren es, die mich bewogen haben, seinen Beitrag zu kommentieren.“
FAZIT: Ein Dr. Gerhard Kramm skandalisiert aus seiner subjektiven Ablehnung meiner fachlichen Ausführungen zum hemisphärischen S-B-Ansatz heraus die vorgebliche Fälschung einer dort enthaltenen Fremdabbildung und bleibt dann den angekündigten Beweis für diese öffentlich verbreitete Fälschungslüge schuldig.
ERGO: Der Verleumder Dr. Gerhard Kramm sollte vor seiner nächsten Deutschlandreise mal über den §186 StGB nachdenken…
@Kramm
Hallo Herr Kramm,
kann es sein, dass Sie bei Ihren Berechnungen die Energiespeicher der Erde, wie Atmosphäre, Ozeane und Land, unberücksichtigt lassen und deshalb nur Einstrahlung- und Ausstrahlung über die Gesamterde betrachten und deshalb mit 0K auf der Nachtseite rechnen?
Durch die Energiespeicher (im Wesentlichen die Ozeane) wird die mittlere Temperatur der Erde sehr konstant gehalten. Auch ohne solare Einstrahlung ist die Zeitkonstante für eine Abkühlung um mehrere Grad sehr hoch. Die auf der Tagseite zugeführte Energie mit ca. 480 W/m2 reicht also aus, um die abgestrahlte Energie von 240 W/m2 über die Tag- und Nachtseite bereitzustellen. Befindet sich ein System im energetischen Gleichgewicht, mit relativ geringen Verlusten, ist auch nur wenig Energie nötig, um die Verluste auszugleichen.
Ich würde mich sehr freuen, wenn Sie mir in diesem Zusammenhang die folgenden Fragen beantworten würden. Damit könnten vielleicht erste Übereinstimmungen gefunden werden, für weitere Klärungen.
Frage 1: Sind wir uns einig, die Erde als Kugel im Mittel ca. 240W/m2 ins All abstrahlt?
Frage 2: Sind wir uns einig, dass die Erde somit auch ca. 240 W/m2 an Einstrahlung erhalten muss?
Frage 3: Sind wir uns einig, dass der Erde auf der Tagseite im Mittel ca. 480 W/m2 zugeführt werden?
Frage 4: Sind wir uns einig, dass sich die Erde im Energiegleichgewicht befindet und ein Mehrfaches der täglich zugeführten Energie in den Ozeanen gespeichert ist?
Anschließend können wir die Betrachtungen gerne weiterführen.
Vielen Dank für Ihre Antworten
Herr F-j Weber,
„Frage 1: Sind wir uns einig, die Erde als Kugel im Mittel ca. 240W/m2 ins All abstrahlt?“
Richtig
„Frage 2: Sind wir uns einig, dass die Erde somit auch ca. 240 W/m2 an Einstrahlung erhalten muss?“
Richtig
„Frage 3: Sind wir uns einig, dass der Erde auf der Tagseite im Mittel ca. 480 W/m2 zugeführt werden?“
Und 0 W/m2 auf der Nachtseite.
Richtig.
„Frage 4: Sind wir uns einig, dass sich die Erde im Energiegleichgewicht befindet“
Nur die Gesamterde, nicht die Tag- bzw. Nachtseite im einzelnen.
„und ein Mehrfaches der täglich zugeführten Energie in den Ozeanen gespeichert ist?“
Richtig.
Aus diesen Sätzen folgt wie hinreichnd erläutert, dass Ihre Schlussfolgerung falsch ist, die Mitteltemperatur sei 15°C.
F-J Weber
4. AUGUST 2020 UM 11:36
„Bitte beantworten Sie doch zunächst nur meine Fragen. Anschließend können wir, je nach Antwort, weiterdiskutieren“
Ja, habe ich gemacht. Bitte achten Sie auf meine Präzisierungen.
Hallo Herr Petersen,
vielen Dank für die Beantwortung der Fragen und der weiteren Diskussion,
Zu Frage 3) Sie schreiben „Und 0 W/m2 auf der Nachtseite.“ Da sind wir uns einig, da die Aussage „480 W/m2 auf der Tagseite“ Ihren Zusatz logischerweise einschließt.
Zu Frage 4) Wenn sich die Gesamterde im energetischen Gleichgewicht befindet, schließt dies doch logischerweise die Tag und Nachtseite mit ein.
Somit MUSS die Mitteltemperatur der Erde 15 Grd.C. sein. Deshalb ist Ihre Aussage „Aus diesen Sätzen folgt wie hinreichend erläutert, dass Ihre Schlussfolgerung falsch ist, die Mitteltemperatur sei 15°C“ falsch! Leider haben Sie Ihre Aussage bisher nicht „hinreichend“ begründet.
Hinweis: Energetisches Gleichgewicht heißt nicht, dass die mittleren Temperaturen auf der Tag- und Nachtseite genau identisch sind, sondern fast identisch, also kleineren Schwankungen, je nach Energieeinstrahlung und Energieabstrahlung über Tag und Nacht.
Sehen Sie sich dazu bitte meine Antwort vom 1. AUGUST 2020 UM 17:22, zu Krüger vom 31. JULI 2020 UM 20:47 an. Die Abkühlungsrate wird darin (grob gerechnet) mit 0,25 Grd. in 12 Stunden angenommen.
Wie sich die Temperatur von 15,3 Grd.C auf der Tagseite ergibt, habe ich in der Antwort vom 31. JULI 2020 UM 14:59 ausführlich erläutert. Damit wird dann auch der kontinuierliche Temperaturabfall von 0,25 Grd.C ausgeglichen. Wenn Sie in der Berechnung einen Fehler finden, bitte ich um entsprechende Angaben.
Beachten Sie bitte, dass sich durch die eingestrahlte Energie auf der Tagseite, den Einstrahlwinkeln und der Kreissegmentflächen die zu den Rändern immer größer werden eine mittlere Temperatur von 15 Grd.C. ergibt. Würde man das SB-Gesetzt auf den Mittelwert der eingestrahlten Energie von 480 W/m2 anwenden, würde sich eine Temperatur von 30Grd.C. ergeben, was offensichtlich falsch ist. Deshalb darf SB nur lokal berechnet werden!!
Die eingestrahlte Energie gleicht nur die abgestrahlte Energie aus. Sonst wäre es kein Gleichgewicht.
Einfaches Beispiel Fußbodenheizung: Fußboden 30 Grd.C (303 K, 478 W/m2), Luft und Wände 20 Grd.C (293 K, 417 W/m2). Das heißt also, dass die Fußbodenheizung 61W/m2 an Energie (die bezahlt wird) liefern muss, um im Temperatur-Gleichgewicht (wg. Energieverlust durch die Wände) zu sein.
F-J Weber
4. AUGUST 2020 UM 12:01
Haben Sie nun endlich begriffen, was Sie falsch gemacht haben?
Herr Petersen,
sie sollten näher erläutern was Herr Weber falsch gemacht haben soll.
Ich sehe jedenfalls nichts was falsch aussieht, mehr noch sie haben oben jeden einzelnen Punkt selber bestätigt. Was sie also als falsch empfinden, ist nicht ersichtlich.
F-J Weber
6. AUGUST 2020 UM 11:20
„Leider haben Sie Ihre Aussage bisher nicht „hinreichend“ begründet.“
Wenn Sie es bislang nicht verstanden haben, erläutere ich Ihnen das gerne auch noch umfangreicher. Sie müssen nur genau sagen, was Sie nicht verstanden haben.
„Hinweis: Energetisches Gleichgewicht heißt nicht, dass die mittleren Temperaturen auf der Tag- und Nachtseite genau identisch sind, sondern fast identisch, also kleineren Schwankungen, je nach Energieeinstrahlung und Energieabstrahlung über Tag und Nacht. Sehen Sie sich dazu bitte meine Antwort vom 1. AUGUST 2020 UM 17:22, zu Krüger vom 31. JULI 2020 UM 20:47 an. Die Abkühlungsrate wird darin (grob gerechnet) mit 0,25 Grd. in 12 Stunden angenommen.“
Ist ok, aber das ist ja nicht der Punkt, denn eine Temperaturdifferenz von ein paar Grad „rettet“ Ihre Bilanz nicht.
Der Punkt ist doch, dass Sie davon ausgehen, dass sowohl Sonnen- wie Nachtseite um die 15°C warm sind. Das passt aber nicht mit Ihrer Aussage überein, dass die Erde im Mittel 240 W/m2 abgibt.
„Wie sich die Temperatur von 15,3 Grd.C auf der Tagseite ergibt, habe ich in der Antwort vom 31. JULI 2020 UM 14:59 ausführlich erläutert. Damit wird dann auch der kontinuierliche Temperaturabfall von 0,25 Grd.C ausgeglichen.“
Die Rechnung sieht ok aus, auch wenn Sie von dem unphysikalischen Modell ausgeht, dass auf der Sonnenseite absorbierte Einstrahlung = Abstrahlung ist. Denn nur so kommen ja die 15°C per SB-Gesetz zustande. Daraus folgt, daß damit alleine schon auf der Sonnenseite energetisches Gleichgewicht mit einer mittleren Leistung von 480 W/m2 in absorbierter Sonnen- wie abgestrahlter Wärmestrahlung herrscht. Ihre Nachtseite ist hingegen nicht im energetischen Gleichgewicht, denn sie strahlt ab ohne etwas zu empfangen. Damit ist Ihre Modellerde insgesamt auch nicht im energetisches Gleichgewicht. Sie schreiben sogar, dass die Nachtseite 240 W/m2 abstrahlt bei um die 15 °C. Das widerspricht SB.
Das energetische Gleichgewicht trifft in Wirklichkeit für die Gesamterde zu. Ihr Modell mit obigen Zahlen verletzt jedoch das energetische Gleichgewicht der Erde!
Die Konsequenzen für Ihre Modellerde im Ungleichgewicht ist Abkühlung und habe ich Ihnen schon geschrieben. Sie sind darauf nicht eingegangen.
@Petersen
Hallo Herr Peterson,
Sie schreiben: „Ist ok, aber das ist ja nicht der Punkt, denn eine Temperaturdifferenz von ein paar Grad „rettet“ Ihre Bilanz nicht. Der Punkt ist doch, dass Sie davon ausgehen, dass sowohl Sonnen- wie Nachtseite um die 15°C warm sind. Das passt aber nicht mit Ihrer Aussage überein, dass die Erde im Mittel 240 W/m2 abgibt.“
Natürlich gehe ich davon aus, dass sowohl Sonnen- wie Nachtseite um die 15°C warm sind!! Diese Erd-Mitteltemperatur wird doch allgemein von der Wissenschaft anerkannt und entspricht auch der Lebenserfahrung. Wenn Sie da eine andere Ansicht haben, bitte ich dringend um eine detailliertere Begründung, dass dies nicht so ist.
Da wir aber hier hoffentlich der gleichen Meinung sind, ist zunächst die Frage zu klären, wieviel Energie wird benötigt, um diesen Zustand zu halten. Wie bereits mehrfach erläutert, ist auch wissenschaftlicher Konsens, gehen kontinuierlich 240 W/m2 über die Gesamterde ins All verloren. Dieser Verlust wird durch die 480 W/m2 auf der Tagseite ausgeglichen (siehe auch das Beispiel Fußbodenheizung). Bitte bedenken Sie auch, dass sich die Position der Tagseite ständig ändert. Bereits nach 12 Stunden ist die vorherige Nachtseite zur Tagseite geworden!! Wird manchmal vergessen, ist aber für die Energieverteilung im Erdsystem wesentlich.
Als nächstes ist dann die Frage zu klären, wie die 15 Grd.C. zustande kommen. Dazu hatte ich auf die Berechnung in meiner Antwort vom 1. AUGUST 2020 UM 17:22, zu Krüger vom 31. JULI 2020 UM 20:47 bereits verwiesen.
Sie schreiben selbst „Die Rechnung sieht ok aus….“!!, behaupten dann aber, dass es sich um ein unphysikalisches Model handelt, weil Einstrahlung gleich Ausstrahlung ist.
Vermutlich sind wir hier am Kern Ihrer Fehlinterpretation angekommen, weil „Einstrahlung gleich Ausstrahlung“ KEINE Aussage über den Energietransport macht!!
Wenn eine Fläche von 15 Grd.C (288K), die 390W abstrahlt mit einer Strahlung von 390W bestrahlt wird, ergibt sich KEIN Energietransport. Bitte trennen Sie Strahlung von Energietransport. In der Elektrotechnik entspricht die Strahlung quasi der Spannung. Wenn Sie an einen Kondensator der so aufgeladen ist, dass er 10V Spannung hat, eine Spannungsquelle mit 10V anlegen passiert nichts. Erst wenn die Spannung am Kondensator abnimmt (Energieverlust), liefert die Spannungsquelle Strom (Energie).
Wenn Sie in dieser Darstellung physikalische Fehler finden, bitte ich um konkreten Nachweis.
Herr Petersen,
Ihre Interpretation von dem was Herr F-J Weber sagt ist falsch.
Demzufolge ist auch was sie daraus schliessen nicht richtig.
Falls sie einmal mit dem SB gesetzt prüfen wollen sind 480 W/m2 nicht im gleichgewicht mit 15 Grad C.
Das heisst also dass sich die Erde am Tag erwärmt, und nachts wieder Abkühlt. Diese zwei Ungleichgewichte können sie gerne zu einem Gleichgewicht von 240 W/m2 zusammenfügen.
Was die Temperature der Erdoberfläche betrifft werden sie damit keine Aussage treffen können.
Warum das nicht funktioniert kann man auf der Venus beobachten.
Werner Schulz
7. AUGUST 2020 UM 9:06
„Falls sie einmal mit dem SB gesetzt prüfen wollen sind 480 W/m2 nicht im gleichgewicht mit 15 Grad C.“
Doch per Konstruktion, denn die 15 grad ergeben sich ja als mittelwert über die Sonnenhalbkugel, indem Weber in jedem Sektor die dort einfallende und absorbierte Sonnenstrahlung gleichgesetzt hat mit der thermischen Abstrahlung eines schwarzen Strahlers. Dann ergibt sich darüber per SB die Schwarzkörpertemperatur in jedem Sektor. Also gibt die Sonnenseite im mittel 480 W/m2 ab. Seine Rechnung mit den Kugelabschnitten habe ich nachgerechnet. Unphysikalisch aber mathematisch korrekt. DarauS folgt, dass seine Bilanz falsch ist.
F-J Weber schrieb am 7. AUGUST 2020 UM 11:51
Genau das wird doch getan. Es gehen A/2 * 480W/m^2 rein (Sonne bestrahlt eine Halbkugel) und es gehen >= A*390W/m^2 raus (komplette Erdoberfläche strahlt bei im mittel 15°C ab). Das ist ein Defizit von 150W/m^2, das zu einer Abkühlung der Erdoberfläche führen müßte …
Herr Weber, haben Sie nun endlich den Fehler in Ihrer Rechnung verstanden?
Aehhh? Nein!
„Also gibt die Sonnenseite im mittel 480 W/m2 ab. “
Die Sonneseite erhaelt 480 W/m2. Da die Temperatur aber geringer ist, heisst das nur das es einen Energieueberschuss auf der Tagseite gibt.
Das kann ja nicht so schwer zu verstehen sein.
Ihr Missverstaedniss ist ganz klar, das sie einen Energieeintrag mit der Abstrahlung gleichsetzen wollen.
Das hat Herr Weber deutlich erklaert. Deutlicher geht nicht.
Werner Schulz
9. AUGUST 2020 UM 20:12
Lesen Sie meinen Beitrag von gestern. Anhand seiner Rechnung zu seinem Modell habe ich klargemacht, warum Webers Modell falsch ist. Es hat die Temperatur aus der Einstrahlung statt der Abstrahlung berechnet, also falsch.
Herr Petersen,
lesen sie den Beitrag von Herrn Weber.
https://www.eike-klima-energie.eu/2020/07/27/umgebungsgleichung-stefan-boltzmann-gesetz-ungerechtfertigte-kritik-an-ulrich-o-weber-strahlungsgleichgewicht-mittelwertbildung/#comment-257040
Der einzige der die Ableitung der Abstrahlung mit 480 W/m2 macht sind sie.
Das auch noch falsch, weil sie das mit 15 Grad C in Verbindung bringen.
Weber,
offensichtlich haben Sie erhebliche Schwierigkeiten mit der Integralrechnung. Die Gleichung (33) meines Berichtes
==========
Kommentar zu WEBERS Beitrag „Weitere Überlegungen zur hemisphärischen Herleitung einer globalen Durchschnittstemperatur“
https://www.academia.edu/43740786/Kommentar_zu_WEBERS_Beitrag_Weitere_%C3%9Cberlegungen_zur_hemisph%C3%A4rischen_Herleitung_einer_globalen_Durchschnittstemperatur_
==========
bezieht sich nur auf die globale Mittelung der Verteilung der ortsabhaengigen Tagesmittel der solaren Einstrahlung am Oberrand der Atmosphaere bzw. an der Oberflaeche eine Erde ohne Atmosphaere. Dazu ist die Beruecksichtigung einer emittierten Strahlung ueberhaupt nicht erforderlich. Wenn Sie also von den Faktor4-Flacherde-Treibhausthesen reden, dann dokumentieren Sie nur, dass Sie nicht in der Lage sind, einer Herleitung zu folgen, was Sie uebrigens mit all‘ Ihren Bemerkungen zu der Arbeit von Kramm et al. (2017)schon frueher vielfach dokumentiert haben.
Und da ich Ihnen mittlerweile eine Abbildung der Verteilung der ortsabhaengigen taeglichen solaren Einstrahlung am Oberrand der Atmosphaere aus den SMITHSONIAN METEOROLOGICAL TABLES von 1951 zugeschickt habe, aus der auch der Faktor 4 hervorgeht, haben Sie nicht nur schlechte Karten, sondern Ihr Kartenhaus ist vollkommen zerstoert. Nichts von allemdem, was Sie in den vergangenen 3 Jahren hier bei EIKE verbreitet haben, ist auch nur annaehernd richtig. Das belegt auch die von Milankovitch (1930), „Mathematische Klimalehre, in Koeppen-Geiger, Handbuch der Klimatologie, Vol. 1, angeferigte Verteildung der ortsabhaengigen taeglichen solaren Einstrahlung, die von Haurwitz & Austin (1944), „Climatology“, uebernommen wurde, woraus ich sie entnommen und Ihnen zugeschickt habe.
Wie ich Sie kenne, werden Sie natuerlich weiterhin Ihren absurden hemisphaerischen Stefan-Boltzmann-Ansatz verteidigen und alle Ihre Opponenten als unfaehig deklarieren. Sie uebersehen allerdings dabei, dass niemand, der seine fuenf Sinne beisammen hat, wie Sie einfach die vielfach ueberpruefte Fachliteratur ueber Bord wirft, um Ihre nicht belastbaren Ergebnisse zu favorisieren.
Ich werde mich hier nicht weiter an Diskussionen beteiligen, denn ich habe eingesehen, dass Vince Ebert mit seiner Behauptung,
„Deswegen kann ein Esoteriker in fünf Minuten auch mehr Unsinn behaupten, als ein Wissenschaftler in seinem ganzen Leben widerlegen kann.“
Recht hat.
@ Dunning-Kruger: Und diese fünf Minuten hat Kramm wirklich genutzt…
Die einzelnen vorgeschlagenen THE-Dingens haben große Mengen von (ich sage mal) Termen/Ausdrücke, die sich simultan erfüllen lassen, aber die jeweils (viel kleinere) Restmenge widersetzt sich (aus diversen Gründen). Das ist bekannt vom Pigeonhole Prinzip, für das es keine Lösung gibt.
.
Es wäre daher an der Zeit, ein neues Problem/Paradigma zu formulieren, denn neue Probleme sind immer die besseren [saloppe Äußerung aus der Modeller Industrie, um den Zuschlag für Projektvorschläge, anhand von Zielen, zu erhalten]. Äh, Ziele?
Das einige, was in diesem Beitrag Hand und Fuss hat, sind die Kinder, die auf dem Photo zu sehen sind. Von daher ist es nachvollziehbar, dass der Autor anonym bleiben moechte.
Schon vor 300 Jahren wussten die Piraten der Karibik, dass es vorteilhaft ist, unter falscher Flagge segeln.
Alle 163 Kommentare (und dafür jedem Kommentator vielen Dank) sind spannender, als jeder Krimi!
Sie sind genügsam. Ein Krimi wird es nicht, nur weil die Webers keine Mathematik und Physik beherrschen. Der Streitpunkt hier ist so trivial, dass er im Studium keine 2 Minuten Überlegung benötigt, und jeder, der das nicht kapiert, fällt eh rechtzeitig durch die Prüfungen und ist weg.
Sehe ich auch so. Ganz großes Kino. Würde auch der Richter Gnadenlos so bezeichnen.
Hallo Herr Krüger,
Sie hatten eine detaillierte Berechnung im Zusammenhang der Einstrahlung Tagseite und der daraus folgenden Mitteltemperatur von 15 Grd.C. gewünscht. Diese Berechnung habe ich bereitgestellt. Siehe Weber 29. JULI 2020 UM 20:16.
Können Sie dazu eine Aussage machen?
Das klingt alles ganz toll, wie erwachsene Herren der Schöpfung sich in
höherer Mathematik die Gleichungen nur so um die Ohren hauen.
Das, was ich der Lektüre von Prof.Claus Meier entnommen habe, ist die Tatsache,
dass offensichtlich jeder Körper Energie abstrahlt, der wärmer ist als T=0, und
zwar nach Stefan + Boltzmann.
Interessant ist jedoch ein anderes Denkmodell: wie verhält sich das System, wenn
die Erde z.B. nicht in 24 h, sondern in 1 h sich um sich selbst dreht ?
Haben wir dann auch 15°C im Mittel ?
Oder, was wäre, wenn die Eigenrotation aussetzt ?
Äußerst intelligente Fragen!!! ;-))))
Hey, lieben Experten, antworten Sie mir bitte eine Frage: wie kann man bei Photovoltaik mit Einstrahlung bis 1 000W/m2 rechnen?
für manche Zeitpunkte strahlt die Sonne in Deutschland mit über 1100 W/m2 ein
Der Sinn der Ganzen ist ja nicht die Höhe der Strahlung, sondern schlussendlich die Höhe der zum Schluss erreichte Temperatur.
Nach meinem Wissen ist in unseren Breiten die Strahlung Ende Juni am höchsten,bei den längsten Tagen. Die höchste Temperatur wird aber erreicht, wenn die Wetterlage „dauerhaft heiße Sahara-Luft“ zu uns transportiert, wie es so schön bei den Wetterberichten heißt.
Daraus entnehme ich, dass Petrus Stefan und Boltzmann nicht verstanden hat und kaum abhängig von den Sonnenstrahlen die Temperatur der Erdoberfläche mit ganz anderen Mitteln steuert.
DAS überfordert den Herrn Petersen …… 😉
Ausgestattet mit bester Messtechnik, besten Rechnern und optimaler Nutzung der Mathematik bemüht sich die Wetterkunde täglich um die Zustandsänderungen unserer Umgebung. Das Ergebnis sind „wahrscheinliche Änderungen“ für einige Tage.
Die Statistik der Beobachtung definiert ein sog. „Klima der Vergangenheit“, das eine Kakophonie gut alimentierter Schlaumeier auch an dieser Stelle „mathematisch beschreibend“ in die Zukunft extrapolieren.
Der Leser erinnert den Ausrufer auf dem Jahrmarkt: „Immer hier heran, immer hier heran, hier wird genauso besch…. wie nebenan!
Zunächst einen Dank an die Herren Werner Holtz und F-J Weber für ihre Beiträge.
@ ALL
Ein Herr Krüger pflegt üblicherweise den umstrittenen Faktor-4-Flacherdeansatz für einen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“ mit der Erdrotation zu erklären: https://www.eike-klima-energie.eu/2019/07/29/safety-first-zum-besseren-verstaendnis-meiner-hemisphaerischen-energiebilanz/#comment-219760
Jetzt beruft er sich auf die Strahlungstransfergleichung, aber das ist auch nicht besser, solange dort ausgerechnet eine „Gleichgewichts-Temperatur“ über diesen Faktor-4-Flacherdeansatz eingeführt wird: https://www.yumpu.com/de/document/view/22421079/49-strahlungstransfergleichung, Gleichung (4.87) auf Seite 79
Und ein Dr. Gerhard Kramm hat noch einmal die gesamte Fachliteratur mobilisiert, um seinen Faktor-4-Treibhausansatz für eine „Erde ohne Atmosphäre“ gegen meinen hemisphärischen S-B-Ansatz für die reale Erde zu verteidigen. Damit sind wir jetzt in die Gandhi-III-Phase eingetreten…
@Weber
Mit S-B erhalten Sie die -18 Grad effektive Abstrahlungstemperatur der Erde.
Mit der SÜG und den Strahlungstransfer bei Standartatmosphäre 15 Grad am Erdboden, was der gemessenen Temperatur entspricht.
Also gerade die 33 Grad THE.
Und das mit der angeblich falschen Rechnung und falschen Ansatz?
Weber, der xxxxxxx, den Sie veranstalten, kann auch Ihre sinnlosen Ergebnisse nicht rechtfertigen:
1) Ihre Behauptungen zum Stefan-Boltzmann-Gesetz sind falsch. Das Stefan-Boltzmann-Gesetz enthaelt keine Umgebungstemperatur.
2) Der Faktor 4 ergibt sich aus der globalen Mittelung der Verteilung der ortsabhaengigen solaren Einstrahlung und hat ueberhaupt nichts mit einer flachen Erde zu tun.
3) Ihre Erde dreht sich nur 12 h von West nach Ost und dann 12 h von Ost nach West.
4) Alle Ihre Ergebnisse, die auf dem sog. hemisphaerischen Stefan-Boltzmann-Ansatz beruhen, sind sinnlos. Nicht ein einziges Ihrer Ergebnisse ist belastbar.
5) Der von Ihnen verwendete Ansatz des lokalen Strahlungsgleichgewichtes wurde bereit von Wesselink (1948) als ungeeignet nachgewiesen.
Fazit: Sie tragen massgeblich zur Gruenen Deutschen Physik bei.
„Ihre Erde dreht sich nur 12 h von West nach Ost und dann 12 h von Ost nach West.“
So ähnlich wird es wohl sein?
Und die Nachtseite wird dabei anscheinend gar nicht berücksichtigt. Da dort die Sonne nicht scheint?
Ich habe die Theorie von Herrn Weber jedenfalls bis heute nicht verstanden.
Unsere Erde hat nun mal Tag- und Nachtseite und dreht sich in 24 Stunden unter der Sonne weg.
Was Herr Weber dort schildert und berechnet ist jedenfalls nicht unsere Erde.
Weber, was Sie ueber die Strahlungstransportgleichung schreiben, ist vollkommen falsch. Gehen Sie zurueck zur Schule.
==> Dr. Gerhard Kramm hat noch einmal die gesamte Fachliteratur mobilisiert, um seinen Faktor-4-Treibhausansatz für eine „Erde ohne Atmosphäre“ gegen meinen hemisphärischen S-B-Ansatz für die reale Erde zu verteidigen
Herr Weber, Sie haben sich da verrannt. KGT rechnen doch völlig korrekt (!) mit S-B Ihren Hemisphärenansatz für den solaren Mittelwert von +15 Grad bei 2PiR² mit der Einstrahlung auf die Kreisscheibe der „Flacherde“ von PiR² (bei transparenter Atmosphäre, mit Albedo, ohne Gegenstrahlung bei T2=0 und nicht rotierender bzw. nicht speichernder Erde) – also genau das was Sie Temperaturgenese nennen. Und auch hinsichtlich des 2.HS besteht dieselbe Auffassung dass ein kälterer Körper auch durch Gegenstrahlung einen wärmeren nicht wärmer machen kann.
Der Unterschied liegt in der Behandlung der Nachtseite. Diese hat gemäss S-B bei Kramm -273 Grad (was zu einem globalen Mittelwert von -129 Grad führt) während Sie für Ihre „reale“ Erde eine globale Rückstrahlung von knapp der halben solaren Einstrahlung postulieren, welche dann (bei Rotation und Speicherung der Wärme) für die Abstrahlung der Nachtseite zur Verfügung steht.
Dass diese „kältere“ Rück- oder Gegenstrahlung aber beim Konzept der rein solaren hemisphärischen Temperaturgenese wegen T2=0 garnicht existiert und falls doch, am Boden aber gar keine zusätzliche Wärme erzeugen können soll, blenden Sie leider völlig aus. Das hat Prof. Kramm m.E. richtig erkannt. Was er – trotz seinem Wust von Formeln und Fachliteratur mitsamt Geometriefaktor 4 – uns aber leider vorenthält, ist die Berechnung des realen globalen rein solaren Mittelwerts, dessen Differenz zu den beobachteten +15 Grad ja als Treibhauseffekt (TE) bezeichnet wird.
Am rotierenden Äquator beträgt die solare Einstrahlung über Tag und Nacht 1364*0,7/Pi=303,9 W/m² und der Mittelwert des Temperaturverlaufs (mit Speicherung und erstaunlich gut zu S-B passend) beträgt -3 Grad. Wenn man das z.B. für alle Breitenkreis-Streifen von z.B. 5 Grad bis hin zu den Polen mit cos rechnet, erhält man unter Beachtung der Nachtseite einen realen solaren globalen Mittelwert (ohne Gegenstrahlung) von -21 Grad und somit einen TE (durch Gegenstrahlung) von +36 Grad.
Im Gegensatz zu Ihrem (allerdings fragwürdigen) Konzept „Umgebungsgleichung“ mit T2 hat Prof. Kramm ausser diffamierender Kritik an allen Berechnungen welche Sie, Andere und ich vorgelegt haben, leider bisher NICHTS präsentiert was eine alternative Erklärung für den globalen Mittelwert von +15 Grad liefert – sofern ein TE angeblich „unphysikalisch“ sein soll und nicht existiert.
Bitte zukünftig kürzer fassen.
Dietze, Sie schrieben:
==========
Der Unterschied liegt in der Behandlung der Nachtseite. Diese hat gemäss S-B bei Kramm -273 Grad (was zu einem globalen Mittelwert von -129 Grad führt) während Sie für Ihre „reale“ Erde eine globale Rückstrahlung von knapp der halben solaren Einstrahlung postulieren, welche dann (bei Rotation und Speicherung der Wärme) für die Abstrahlung der Nachtseite zur Verfügung steht.
==========
Was Sie behaupten ist falsch. Die Ergebnisse stammen nicht von mir, sondern von Gerlich & Tscheuschner (2009). Sie sind noch nicht einmal faehig, korrekt zu zitieren.
Fuer Sie zum Mitschreiben: Kramm et al. (2017) haben mit einer lokalen Energiebilanzgleichung gearbeitet, die selbstverstaendlich die thermische Wirkung des Regolith beruecksichtigt. Dazu wurde ein Vielschicht-Modell des Regoliths entwickelt. Und deswegen sinkt die Oberflaechentemperatur nicht auf Null ab. Ein Absinken der Oberflaechentemperatur auf Null waehrend der Nacht, ergibt sich nur dann, wenn an Stelle der lokalen Energiebilanzgleichung die lokale Strahlungsbilanz verwendet wird. Auf letzterem beruht Webers hemisphaerische rStefan-Boltzmann-Ansatz.
Sie schrieben weiterhin:
==========
Am rotierenden Äquator beträgt die solare Einstrahlung über Tag und Nacht 1364*0,7/Pi=303,9 W/m² und der Mittelwert des Temperaturverlaufs (mit Speicherung und erstaunlich gut zu S-B passend) beträgt -3 Grad. Wenn man das z.B. für alle Breitenkreis-Streifen von z.B. 5 Grad bis hin zu den Polen mit cos rechnet, erhält man unter Beachtung der Nachtseite einen realen solaren globalen Mittelwert (ohne Gegenstrahlung) von -21 Grad und somit einen TE (durch Gegenstrahlung) von +36 Grad.
==========
Auch das ist falsch, weswegen der Aequator u.U. rotieren mag. Nicht eines Ihrer Ergebnisse ist auch nur annaehernd richtig. Die lokale Albedo einer Erde ohne Atmosphaere entspricht nicht 0,3, sondern ist abhaengig vom lokalen Zenitwinkel der Sonne. Unabhaengig davon, ist es absurd zu behaupten, dass man auf die absorbierte solare Strahlung nur das Stefan-Boltzmann-Gesetz anzuwenden braucht. Dieses Strahlungsgesetz ist nur lokal gueltig. Und Gerlich & Tscheuschner (2009) haben schon gezeigt, dass das von Ihnen propagierte Anwenden zu falschen Ergebnissen fuehrt.
Kramm et al. (2017) haben z.B. fuer den Aequator einer Erde ohne Atmosphaere ein zonales Mittel von 416 W/m² erhalten und das zonale Mittel der Oberflaechentemperatur betraegt etwa 237 K, wobei die Extremwerte 384 K und 135 K lauten.
Fazit: Versuchen Sie nicht, Falsches mit Falschem zu widerlegen.
Herr Kramm, am rotierenden Äquator beträgt die solare Einstrahlung über Tag und Nacht 1364*0,7/Pi=303,9 W/m² und der Mittelwert des Temperaturverlaufs wird damit -3 Grad. Ihre Berechnung des zonalen Mittels (ohne Atmosphären-Albedo) von 416 W/m² liefert etwa 237 K, also -36 Grad (!!) und folglich einen (nicht existenten??) TE von etwa +65 Grad. Das ist grotesk falsch. Sie sind weder willens noch in der Lage, einen Nachweis für diese riesige Temperaturerhöhung zu liefern, zumal ja die Gegenstrahlung wirkungslos sein soll. Für wie blöd halten Sie uns eigentlich?
Dies ist richtig. Eigentlich ist auch die Energie gemeint, die mittels Strahlung übertragen wird (Solarstrahlung = 1367W/m2). Sollte aber eigentlich aus dem Text hervorgehen.
Herrje, das Dämpfungsverhalten für die Energie mit den spezifischen Eigenschaften vom Himmelskörper bestimmen dessen Effektivtemperatur. Die Strahlung ist nur ein Teil der Energie.
Die Erdatmosphäre hat einen sehr geringen direkten Einfluss auf die Effektivtemperatur der Erdoberfläche (viel zu geringe Massendichte und Wärmekapazität), das erkennt an den Heiz- und Kühlraten der Atmosphäre, die bei ca. 2K liegen, aber einen großen indirekten Einfluss über die Verteilung und Dissipation der Energie über die Sphäre. Es reicht eine einfache Analyse vom Dämpfungsverhalten der Erdoberfläche aus (siehe: Newtonsches Kapazitätsmodell), um die Effektivtemperatur der Erdoberfläche abzuschätzen.
Die Effektivtemperatur der Erdoberfläche beträgt Teff ≈ 288K auch bei einer atmosphärenlosen Erde für die aktuellen Bedingungen der Erde. Es ändern sich nur die Effektivtemperaturdifferenzen zwischen der Tag- und Nacht-Hemisphäre, alles andere würde die Energiebilanz-Erhaltung für ein offenes System mit Systemenergie = Austauschenergie verletzen.
+ Mit atmosphärischer Energieverteilung/Dissipation: Teff(Tag) = 303K, Teff(Nacht) = 273K -> Teff = 288K
+ Ohne atmosphärische Energieverteilung/Dissipation: Teff(Tag) = 365K, Teff(Nacht) = 211K -> Teff = 288K
Man kann sich das an einem atmosphärischen Würfel verdeutlichen. Stellt man sich eine atmosphärische Schicht bestehend aus Würfeln vor, dann verteilt sich die Energie zu 5/6 über das System und 1/6 der Energie verlässt das System. Macht man mal eine primitive näherungsweise Abschätzung für das System ohne atmosphärische Energieverteilung mit dem Verteilungswert von 5/6, dann ergibt sich: 303K*6/5 = 363,4K und 273K*5/6 = 227,5K.
Es geht schlicht und einfach nur um die Energieverteilung und Dissipation über die Erde. Einen so genannten „atmosphärischen Treibhauseffekt“ braucht es dabei nicht.
Mfg
Werner Holtz
„Die Effektivtemperatur der Erdoberfläche beträgt Teff ≈ 288K auch bei einer atmosphärenlosen Erde für die aktuellen Bedingungen der Erde.“
Wie definieren Sie Ihre Effektiv-Temperatur? Ich kann mir nicht vorstellen, dass die Effektiv-Temperatur der Erde bei einem größeren Vulkan-Ausbruch nicht abnimmt?
In Ihrem „Newtonschen Kapazitäts-Modell“ gibt es wohl auch keine Eiszeiten. Tilman Rickert 2010 benutzt in seiner Diplom-Arbeit „Eiszeiten in einem einfachen Klimamodell.pdf“ ein einfaches Energie-Bilanz-Modell um das Phänomen Eiszeiten zu erklären.
# Krüger
Eine gute Darstellung der Grundlagen zur Berechnung der Absorptionsspektren findet sich bei Prof. Hermann Harde, 2011, im Anhang “Was trägt CO2 wirklich zur globalen Erwärmung bei?“ Herr Harde, Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, teilt die Erde in drei voneinander getrennten Klimazonen auf. Er rechnet das TSI/4 Modell „Rundum-Sonne“ oder „auch nachts scheint die Sonne“, analog zu KT97, also mit Gegenstrahlung, Treibhauseffekt und mit Strahlungstransfergleichung, so wie sie die Original Literatur zitierten. Hierbei berücksichtigt er 95.817 Spektrallinien, mit 228 horizontalen Schichten. Er erhält bei einer CO2 Verdopplung von 380ppm auf 760 ppm eine Klimasensitivität von 0.61°C. Daraus folgt, die IR- aktiven Gase sind unbedeutend. Der Alarmismus ist umsonst.
Philip Mulholland und Stephen Wilde, Geoscience, Weybridge Surrey,UK, 2019, rechnen ihr Modell, siehe Quellenangabe 1, wie Modell 5 mit TSI/2. Bei ihnen scheint nachts keine Sonne. Sie teilen die Erde, wie Harde, ebenfalls in drei Klimazonen ein. Die Tropical Wet Zone hat eine Laps Rate von 4.6K/Km, die Temperate Zone hat eine Laps Rate von 6.5 K/Km und Frigid Dry Zone eine Laps Rate von 8.8K/Km. Hierbei erfolgt die solare Einstrahlung an der Halbkugel. Der Tag ist hell, die Nacht ist dunkel und die Abstrahlung erfolgt an der Gesamtkugel. Dieses Modell entspricht nicht nur den Mittelwerten 11 der Satellitenmessreihen ERBS, es entspricht unserer täglichen Erfahrung. Aus diesem Grund ist es realistischer als KT97 (IPPC). Die Gegenstrahlung entfällt. Die über 100 Jahre alten Strahlungstransfergleichungen werden nicht mehr benötigt. Die IR- aktiven Gase sind unbedeutend. Der Alarmismus ist umsonst.
Quelle 1, https://wattsupwiththat.com/2019/06/27/return-to-earth.
Wie soll das mit Tag und Nachtseite denn bei der Venus funktionieren? Ein Venustag dauert fast 4 Monate. Die Nachtseite müsste da eiskalt sein. Sie ist aber glühendheiß.
Interessant,
Und warum ist das so?
@Werner
Pressluftflasche? Oder die Wärme wird von der Tagseite zur Nachtseite gebeamt? Klären Sie mich bitte auf.
Ich dachte sie klären mich auf!
So kann man sich irren.
Auf meine Erklärung müssen sie noch etwas warten!
„Bei ihnen scheint nachts keine Sonne.“ Nicht nur bei Mulholland und Stephen Wilde, sondern in allen ortsaufgelösten Energie-Bilanz- und Zikulationsmodellen.
Erläuterungen zum hemisphärische Ansatz von U. Weber und eigenen Nachrechnungen.
Da es mir unverständlich ist, dass der hemisphärische Ansatz von U. Weber (Namensgleichheit aber nicht verwandt), solare Einstrahlung nur auf der Tagseite, von verschiedenen Kommentatoren NICHT verstanden wird, versuche ich es jetzt einmal mit eigenen Worten und Untersuchungen.
Es ergibt sich, dass es zur Erklärung der Erdtemperaturen keinen Treibhauseffekt geben muss und dass die immer wieder genannte Erd-Mitteltemperatur „ohne Treibhauseffekt“ von 255K ( -18 Grd.) nicht korrekt ist!!
Dazu werden nur die Grundlagen der Physik und einfache mathematische Formeln benötigt. Grundlegender Fehler in den Strahlungs-/Energie-Bilanz-Darstellungen ist, dass alle Energieflüsse eine direkte Wirkung haben. Das also z.B. die eingestrahlte „mittlere“ Energie plus „Gegenstrahlung“ zu einer Energie führen, die eine Oberflächentemperatur von 15 Grd. zur Folge hat. Fehlt eine Energie-Komponente, wird es „sofort“ kalt!
Realität ist aber, dass sich die Erde bezüglich der gespeicherten Energien bereits in einem Gleichgewicht befindet. Die bereits in den Meeren und in der Atmosphäre gespeicherten Energien sind um ein Vielfaches größer (Faktor > 100), als die täglich von der Sonne eingestrahlte Energie. Die Folge ist, dass eine fehlende Sonneneinstrahlung auf der Nachtseite nur zu geringen „mittleren“ Temperaturabnahmen führt, auch wenn kontinuierlich 240 W/m2 ins Weltall abgestrahlt werden.
Nun zur Energieeinstrahlung der Sonne auf der Tagseite. Obwohl sich die Erde dreht, kann quasi für jede Sekunde eine Position ermittelt werden, die einer Tagseite entspricht. Um die Berechnungen einfach zu halten, wird von einem Punkt ausgegangen, an dem sich die Sonne im Lot befindet. In der Vorstellung gelingt dies am einfachsten, wenn die Sonne mittags um 12 Uhr über dem Äquator steht. Da die Sonne nun im Lot steht und genau die Erd-Halbkugel bestrahlt, bedeutet dies für die äußersten Ränder Nord- und Südpol, sowie Tag-Nacht-Wechsel und Nacht-Tag-Wechsel.
Ausgehend von diesem Punkt werden konzentrische Kreise angelegt, die im Abstand von einem Winkelgrad vom Mittelpunkt (Lot) bis zu den Rändern der Halbkugel gelegt werden. Somit ergeben sich zwischen den Kreisen Flächensegmente, die vom Lot nach Außen immer größer werden.
Die gesamte Halbkugel, also alle Flächensegmente werden von der Sonne bestrahlt. Dabei nimmt die jeweilige Stärke der Solarstrahlung aber vom Lot ausgehend nach Außen ab weil diese nicht senkrecht auf die Segmente trifft, sondern mit dem Cosinus des jeweiligen Winkels. An den Rändern ist der Winkel 90 Grad und somit die Einstrahlung Null. Für die Solarstrahlung an ausgewählten Winkelgeraden ergibt sich damit (Solarkonstante 1367W * Albedofaktor):
0 Grad: 1367W * 0,7 * COS( 0) = 957W * 1,00 = 957W / (T = 360K = 87 Grd. C)
30 Grad: 1367W * 0,7 * COS(30) = 957W * 0,89 = 851W / (T = 350K = 77 Grd. C)
60 Grad: 1367W * 0,7 * COS(60) = 957W * 0,58 = 555W / (T = 315K = 42 Grd. C)
89 Grad: 1367W * 0,7 * COS(89) = 957W * 0,017 = 16W / (T= 130K = -143 Grd. C) (90 Grad wäre Null)
Nun wird Stefan-Boltzmann (SB) auf die jeweiligen Kugelsegmente angewendet, da für diese Segmente angenommen wird, dass die Einstrahlung konstant und gleichverteilt ist.
Es gilt: P = Sigma * A * T^4 (P = Strahlungsleistung, Sigma = 5,67 E-8, T = Temperatur in Kelvin).
Für einen Quadratmeter (A = 1) folgt für die Temperatur:
T = 4-te Wurzel aus (P / 5,67 E-8). Die entsprechenden Werte wurden bereits oben in Klammern hinzugefügt.
Wird nun für jedes Kugelsegment die Strahlungsenergie mit der Fläche multipliziert, erhält man die gesamte Energie für dieses Segment. Dann werden die Energiewerte aller Segmente addiert. Dieser Summenwert wird durch die Gesamtfläche der Halbkugel dividiert. Als Ergebnis ergibt sich, dass im Schnitt 480W / m2 an Solarenergie eingestrahlt werden.
Mit den Temperaturwerten wird analog verfahren, da jedes Kugelsegment einen eigenen Temperaturwert hat. Also werden die Temperaturwerte mit der jeweiligen Fläche des Segments multipliziert, alle Segmentwerte addiert und das Ergebnis durch die Gesamtfläche dividiert.
Dies ergibt eine Durchschnittstemperatur von 288,5K = 15,3 Grd. C.
Damit ist rein mathematisch bewiesen, dass es keinen Treibhauseffekt benötigt, um eine Durchschnittstemperatur von ca. 15 Grd. C zu erzeugen. Außerdem zeigt diese Berechnung, dass ca. 480 W/m2 an Energie eingestrahlt werden!! Dies ist „seltsamerweise“ genau der doppelte Wert, wie die Abstrahlung über die gesamte Erdkugel (ca. 240W/m2) beträgt.
Somit sind Einstrahlungsenergie und Abstrahlungsenergie im Gleichgewicht und die Durchschnittstemperatur ist 15 Grd. C.!!
Da wie bereits oben beschrieben, die Energiespeicher der Erde um ein vielfaches größer sind, als täglich Energie von der Sonne eingestrahlt wird, kann ein Ausgleich der Energien über Meeresströmungen und Luftmassen-Austausch erfolgen.
Wenn diese Zusammenhänge einmal klar sind, macht es Sinn über die Speicherwirkung der Atmosphäre (Atmosphäreneffekt) zu diskutieren.
Kleine Anmerkung:
Nicht die Strahlung erzeugt die Temperatur, sondern die Temperatur erzeugt die Strahlung.
Nur das sagt das S-B-Gesetz.
@ Admin
Nur zur Erinnerung, die S-B-Inversion (Strahlung => Temperatur) ist allgemein gebräuchlich: Bekanntermaßen wird die Erde von der Sonne „beheizt“ (Strahlung => Temperatur). Und die „theoretische Globaltemperatur“ von -18°C mit dem ominösen 33°-THE basiert ebenfalls auf einer S-B-Inversion (Solarkonstante So mit dem Faktor-4-Flacherdeansatz).
Mit dem S-B-Gesetz kann die Strahlung als Wirkung durch die Temperatur als Ursache berechnet werden. Verwendet man es umgedreht, belügt man sich selbst. Natürlich erwärmen Sonnenstrahlen die Erde, aber wie viel, eine allgemein gültige Formel dazu gibt es wohl nicht. Als Kind vor meiner ersten Physikstunde wusste ich aus Erfahring, in einem schwarzen Auto war es im Sommer heisser als in einem weißen. Und dass nicht nur die Farbe für den Erhitzungsgrad eine Rolle spielt.
Daher ist die ganze Strahlendiskussion, so spannend sie manchmal ist, für die Bestimmung des Zustandekommens einer bestimmten Oberflächentemperatur wenig relevant.
„Daher ist die ganze Strahlendiskussion, so spannend sie manchmal ist, für die Bestimmung des Zustandekommens einer bestimmten Oberflächentemperatur wenig relevant.“
Absolut richtig, da der Atmosphäreneffekt in der Betrachtung fehlt (siehe Venus…)
So ist es! … kann jeder für sich selbst ausprobieren.
Betreten sie ein Stück Rasen bei selbiger Sonneneinstrahlung oder ein Stück asphaltierten Weges mal ohne Schuhe – wie da die Temperaturen differieren merken Sie dann selbst.
Deshalb sollte man auch nicht aus dem Strahlungseinfall eine Mittlere Temperatur der Erde errechnen.
Aber die Erde ist ja ein Wasserplanet, sodass die Temperatur 2m über Wasser – also über den Ozeanen – zur Mittelwertbildung herangenommen werden sollte.
@Neulen, Holger 30. Juli 2020 um 21:53
Zitat „Aber die Erde ist ja ein Wasserplanet, sodass die Temperatur 2m über Wasser – also über den Ozeanen – zur Mittelwertbildung herangenommen werden sollte.“
Ich bin durchaus bei @Georgiev und einigen anderen, was Sinn und Unsinn der Strahlendebatte hier angeht, viel zuviele Unbekannte bzw. nicht so recht quantifizierbare Umstände.
Deshalb mal meine Frage: WER braucht denn eigentlich diese ominöse „Globale Mitteltemperatur“? Doch wohl nur die Potsdämlichen ff. für ihre Anomalie-Mathezaubereien bei ihren Computerspielen, oder irre ich da?
Tja Herr Tengler, ich brauche diese „Gloale Mitteltemperatur“ ebensowenig wie auch Sie!
Und auch die Potsdämlichen bräuchten diese nach deren Theorie nicht!
Denn nach deren Theorie – Erwärmung wegen CO2–Zunahme – würde es rein messtechnisch genügen an einem Ort zu messen … wegen der gleichmäßigen globalen Verteilung des CO2 – um eine Erwärmung zu verifizieren.
Sodass ja alle Messstellen eine Erwärmung zeigen sollten.
Doch leider, oder glücklicher Weise zeigen nicht alle Messstellen eine Erwärmung, womit die Theorie einer Erwärmung durch CO2 eigentlich adakta gelegt werden kann!
Aber man müsste ja zugeben sich geirrt zu haben.
@Neulen, Holger 31. Juli 2020 um 18:31
„Aber man müsste ja zugeben sich geirrt zu haben.“
DA wird wohl das eigentliche Problem liegen…..
… aber WER kann die „Potsdämlichen“ ff. belehren, … oder besser in Therapie schicken … oder anderweitig „unschädlich“ machen?
Diese Strukturen sind so verhärtet, dass da leider wohl nur „Schmerzhaftes“ für die Lemminge hilft ….., müßte bei Vernunft der „ReGIERenden“ nicht sein, aber leider wohl unausweichlich …….
… unser „ML-Dozent“ vor über 40 Jahren hätte gesagt: „Historisch notwendig ….“, … nicht ganz falsch ………
Dafür kann ich nichts.
U. Weber schrieb am 30. Juli 2020 um 12:21:
Da wird allerdings aus der Abstrahlung eines Körpers auf seine Temperatur geschlussfolgert.
Genau wie in diesem Falle: Hier wird aus der Abstrahlung auf eine Temperatur geschlossen.
* In dem speziellen Fallen der -18°C wird angenommen, dass die Oberfläche überall gleichviel abstrahlt, die eingestrahlte Energie also gleichmäßig verteilt über die Oberfläche wieder abgestrahlt wird: Abstrahlung -> Temperatur, nicht Einstrahlung -> Temperatur.
* bei Gehrlich und Tscheuchner dreht sich die Erde nicht, die Oberfläche kann also auf der Sonnenseite die Temperatur annehmen, die der Einstrahlung entspricht und damit an jedem Ort soviel abstrahlen, wie dort eingestrahlt wird. Auf der anderen Seite strahlt nichts ab. Daraus wird dann die Temperaturverteilung und der Mittelwert bestimmt
* Kramm (und Spencer) lassen die Einstrahlung auf den Boden wirken und die sich entsptechend der Wärmekapazität und Schichtdicke erwärmen. Da ist es also zufliessende Energie, Wärmekapazität des Bodens und abfliessende Energie, die über die sich einstellende Temperatur bestimmt.
In keiner der Fälle wird direkt aus der Einstrahlung auf eine Temperatur geschlossen.
(Aber schön, dass Sie dem Admin das selbst so deutlich sagen, dass Sie diesen Zusammenhang so sehen …)
>>Nicht die Strahlung erzeugt die Temperatur, sondern die Temperatur erzeugt die Strahlung.<<
Und wo kommt die Temperatur der Mondoberfläche her?
„Mit den Temperaturwerten wird analog verfahren, da jedes Kugelsegment einen eigenen Temperaturwert hat. Also werden die Temperaturwerte mit der jeweiligen Fläche des Segments multipliziert, alle Segmentwerte addiert und das Ergebnis durch die Gesamtfläche dividiert.
Dies ergibt eine Durchschnittstemperatur von 288,5K = 15,3 Grd. C.“
Rechnen Sie das mal bitte vor. Und welche Temperaturen sollen die Segmente der Nachtseite da haben?
Und wie soll das dann bei der Venus klappen? Ein Venustag dauert fast 4 Monate. Die Nachtseite müsste da, zumal keine Ozeane da sind gefroren sein.
@Krüger: Da ich hier keine Excel-Tabelle einstellen kann, verweise ich auf die ausgesuchten Werte in meinem Beitrag (z.B.: 30 Grad: 1367W * 0,7 * COS(30) = 957W * 0,89 = 851W / (T = 350K = 77 Grd. C))
Die anderen Werte können Sie sich gerne, entsprechend dieser Formel ausrechnen. Für jedes Kugelsegment ist also eine bestimmte Einstrahlungsenergie vorhanden, die zu den Rändern hin immer schwächer wird, bis zu Null bei 90 Grd.C. Damit kann jedem Kugelsegment nach SB eine Temperatur zugeordnet werden. z.B. bei 30 Winkelgrad 350K und bei 60 Winkelgrad 315K. Für andere Winkelgrade gilt dies entsprechend. Einstrahlungsenergie und zugehörige Temperatur (nach SB) sind immer auf eine Flächeneinheit, hier m2, bezogen. Die Durchschnittstemperatur ergibt sich wie im Beitrag beschrieben.
Die Nachtseite wird NICHT berücksichtigt, da hier keine Solarenergie zugeführt wird! Dies ist auch nicht nötig, da die Tagseite, wie ebenfalls im Beitrag berechnet, bereits 480 W/m2 liefert. Da dies der doppelte Wert ist, wie er konstant über die Tag- und Nachtseite abgestrahlt wird(ca. 240W/m2). Der Punkt ist doch, dass bereits ein Mehrfaches an Energie im Erdsystem (auch Atmosphäre) steckt und deshalb die Nachtseite nur gering abkühlt!! Die auf der Tagseite eingestrahlte Energie verteilt sich durch die üblichen Energietransporte. Außerdem natürlich dadurch, dass sich die Tagseite ständig weiter dreht.
Für die Venus gilt ähnliches. Die Energie ist aufgrund der großen Speicherkapazität gleichmäßig in der Atmosphäre vorhanden.
WICHTIG: Bei großen Energiespeichern ist der Ort der Einspeisung nur begrenzt wichtig. Wesentlich ist die eingespeiste Energiemenge und die Verteilung im System.
@F-J Weber
„Die Nachtseite wird NICHT berücksichtigt, da hier keine Solarenergie zugeführt wird!“
Aber diese wird dort abgeführt. Die Nachtseite hat zudem eine Temperatur über 0 K, die in die Berechnung der Globaltemperatur mit eingehen muss.
„Der Punkt ist doch, dass bereits ein Mehrfaches an Energie im Erdsystem (auch Atmosphäre) steckt und deshalb die Nachtseite nur gering abkühlt!!“
Bitte? Die Nachtseite kühlt z.B. jetzt im Sommer von am Tag von 30°C auf in der Nacht bis 10°C ab.
„Die auf der Tagseite eingestrahlte Energie verteilt sich durch die üblichen Energietransporte. Außerdem natürlich dadurch, dass sich die Tagseite ständig weiter dreht.
Für die Venus gilt ähnliches. Die Energie ist aufgrund der großen Speicherkapazität gleichmäßig in der Atmosphäre vorhanden.“
Bitte? Wenn THG und Wolken nicht zur Gegenstrahlung beitragen, dann kühlt die Nachtseite ungehindert ab, durch direkte Wärmeabstrahlung des Erdbodens ins All. Ich bitte mal um eine Erklärung, wie der Wärmetransport von der Tagseite zur Nachtseite auf Erde und Venus (dort ohne Ozeane) funktionieren soll. Eine Nacht auf der Venus dauert 2 Monate.
@Krügerr
Bitte rechnen Sie einmal aus, wieviel Energie allein in der Atmosphäre steckt (Hinweis: kin. Gastheorie). Dann die der Ozeane.
Wie bereits mehrfach erläutert wird von einem „eingeschwungenen Zustand“ ausgegangen, gerade weil die so viel Energie im System steckt. Deshalb ist die Annahme, die Nachseite muss mit 0K berechnet werden falsch. Die Nachseite kontinuierlich gibt 240W/m2 ab und kühlt sich dabei ab, bis es wieder Tag wird. Diese Abkühlung (der Ozeane) ist relativ gering und keine 20 Grad, wie von Ihnen angegeben (Mittelwerte beachten).
@Krüger und Müller
Die Berechnung entspricht nicht den realen Verhältnissen. Genauso wenig, wie die Ermittlung einer Durchschnittstemperatur von -18 Grd.C durch die Methode „Solare Einstrahlung / 4“ den realen Verhältnissen entspricht. Es sind nur Modelle.
Der wichtige Unterschied ist, dass aufgrund des Faktors „T^4“ bzw. „4. Wurzel der Leistung“ keine einfachen Mittelwerte über alles verwendet werden dürfen!! Es dürfen nur Werte von Flächen verwendet werden, bei denen die Einstrahlung als konstant angesehen werden kann(!!), wie bei den Kugelsegmenten. Bei SB wird immer eine konstante Strahlung zu Temperatur betrachtet. Niemals Mittelwerte!
Außerdem muss von einem „eingeschwungenen Zustand“ ausgegangen werden. D.h. die Erde ist im Energie- und Temperatur-Gleichgewicht und hat so im Mittel 15 Grd.C. Dieses Gleichgewicht wird durch die große Menge an Energie, die im Boden, in den Ozeanen und in der Atmosphäre enthalten ist, gewährleistet. Da 70% der Erde mit Ozeanen bedeckt ist, wird die Oberflächentemperatur (im Mittel) auch im Wesentlichen dadurch bestimmt.
Die Abkühlung der Ozeane in der Nacht ist gering. Somit ist jegliche Annahme, die Nachtseite müsste mit 0 Kelvin in die Berechnungen eingehen hinfällig.
Entscheidend ist, dass immer so viel Leistung/Energie zugeführt wird, wie abgestrahlt wird. Dies ist mit der Berechnung der Kugelsegmente (480 W/m2 => 2 * 240 W/m2) gegeben. Außerdem zeigt die Berechnung, dass die Mitteltemperatur, die im „eingeschwungen Zustand“ 15 Grd.C beträgt mit dem Temperaturwert aus der Berechnung übereinstimmt.
Berechnungsbeispiel zur Ermittlung der solaren Einstrahlung auf der Tagseite über Kugelsegmente:
Es werden der Mittelwert der Gesamteinstrahlung pro m2 und der Mittelwert der Stefan-Boltzmann-Temperaturen ermittelt.
Jedem Kugelsegment kann eine winkelabhängige Einstrahlung und damit eine SB-Temperatur zugeordnet werden.
; A ; B ; C ; D ; E ; F ; G
1 ; 9 ; 0,077 ; 4,500 ; 953,950 ; 73,757 ; 360,152 ; 27,846
2 ; 18 ; 0,230 ; 13,500 ; 930,461 ; 214,051 ; 357,914 ; 82,337
3 ; 27 ; 0,377 ; 22,500 ; 884,060 ; 333,391 ; 353,366 ; 133,259
4 ; 36 ; 0,515 ; 31,500 ; 815,891 ; 420,098 ; 346,348 ; 178,332
5 ; 45 ; 0,640 ; 40,500 ; 727,632 ; 465,682 ; 336,575 ; 215,407
6 ; 54 ; 0,749 ; 49,500 ; 621,457 ; 465,682 ; 323,562 ; 242,457
7 ; 63 ; 0,840 ; 58,500 ; 499,979 ; 420,098 ; 306,438 ; 257,478
8 ; 72 ; 0,910 ; 67,500 ; 366,190 ; 333,391 ; 283,485 ; 258,095
9 ; 81 ; 0,958 ; 76,500 ; 223,384 ; 214,051 ; 250,534 ; 240,067
10 ; 90 ; 0,982 ; 85,500 ; 75,078 ; 73,757 ; 190,758 ; 187,402
Summe; 6,280 ; ; ;3013,957 ; ; 1822,68
Mittel; ; ; ; 479,929 ; ; 290,236
Hinweis: Es wird eine Einheitskugel mit Radius = verwendet, da sich der tatsächliche Radius bei der Mittelwertermittlung herauskürzt! Einstrahlung (Leistung) in Watt.
A: Winkelgrad des Kugelsegments
B: Fläche des Kugelsegments (Summe = 2*Phi = 6,24)
C: Winkelgrad für Einstrahlung (Wert für COSINUS, Mitte des Kugelsegmentes)
D: Solare Einstrahlung nach „Solareinstrahlung * Albedofaktor * COSINUS(Winkel) = 1367W * 0,7 * COS(Winkel)
E: Einstrahlung pro Mantelfläche (Ergebnis von D) * (Wert in B) => Gesamteinstrahlung = 3013W
F: Temperaturwert (in Kelvin) nach Stefan-Boltzmann (T = 4-te Wurzel aus (Wert in D) / 5,67 E-8))
G: Temperaturwert pro Mantelfläche aus (Wert aus F) * (Wert in B) => 1822
Ergebnis: Die Summenwerte von E und G sind durch die Gesamtfläche (6,24 = 2 * Phi) zu dividieren.
Zugeführte Solarstrahlung = 480 W/m2, Mitteltemperatur = 290K = 17 Grd.C.
Anmerkung: Die Temperaturberechnung geht umso mehr gegen 15 Grd.C, umso mehr Kugelsegmente (Winkel) verwendet werden. Bei 90 Segmenten ergibt sich 15,3 Grd.C.
„Da 70% der Erde mit Ozeanen bedeckt ist, wird die Oberflächentemperatur (im Mittel) auch im Wesentlichen dadurch bestimmt.
Die Abkühlung der Ozeane in der Nacht ist gering.“
Ich hatte diesbezüglich ja bereits auf die Venus ohne Ozeane und mit 2 Monaten Nacht verwiesen. Die Nachtseite ist glühend heiß und wie soll dort die Wärme von der Tagseite hintransportiert werden?
Auch die Ozeane auf der Erde kühlen sich in der Nacht stark ab. Ganz einfach, da die Meeresoberfläche durch eine thermische Sprungschicht vom unteren Ozean abgetrennt wird. Eis kann sich in wenigen Tagen an der Oberfläche bilden. Und dann ist nichts mehr mit Ozeanen und Wärmetransport durch Ozeane.
@Krüger
Die Ozeane kühlen NICHT schnell ab und bis zur Eisbildung dauert es noch länger.
Beispielrechnung:
Wärmekapazität von Wasser: ca. 4100 J/kg*K = 4100 Ws = 1,138 Wh
Für einen Kubikmeter und ein Grad Erwärmung/Abkühlung ergibt dies eine Energie von: 4100 * 1000 = 4,1 * E6 J/m3 * K. => 1140 Wh.
Abstrahlung von der Erde = 240W / m2 => 1140/240 = 4,75 Stunden für ein Meter Wassertiefe und ein Grad Abkühlung. Wird nur mit dem Energieinhalt der ersten 100m gerechnet, ergeben sich bereits 48 Stunden für ein Grad Abkühlung. Bei real 12 Stunden Nacht also zu 0,25 Grad. Das ist für mich relativ konstant.
F-J Weber
„Entscheidend ist, dass immer so viel Leistung/Energie zugeführt wird, wie abgestrahlt wird. Dies ist mit der Berechnung der Kugelsegmente (480 W/m2 => 2 * 240 W/m2) gegeben. Außerdem zeigt die Berechnung, dass die Mitteltemperatur, die im „eingeschwungen Zustand“ 15 Grd.C beträgt mit dem Temperaturwert aus der Berechnung übereinstimmt.“
Merken Sie wirklich nicht, daß Ihre Berechnung fslsch ist oder haben Sie sich von Sachargumenten verabschiedet?
Wenn Sie von 15 C bei 240 W/m2 Abstrshlungsdichte auf Tag und Nachtseite im Mittel ausgehen, so sollten Sie doch sehen, daß beiden zusammen nicht gelten kann, denn damit verletzen Sie das SB Gesetz. Eine 15 C im Mittel Oberfläche gilt je nach Verteilung wenigstens 390 W/m2 ab und nicht 240. Ihre Argumentationen haben bislang nie zu Ihrem gewünschten Ergebnis geführt. Physik und Mathematik lassen sich nicht betrügen.
@Petersen
Sie schreiben „Physik und Mathematik lassen sich nicht betrügen“. das ist hervorragend, denn damit sind wir und schon mal einig. Vielleicht finden wir noch weitere Punkte, an denen wir uns einig sind.
Frage 1: Sind wir uns einig, die Erde als Kugel im Mittel ca. 240W/m2 ins All abstrahlt?
Frage 2: Sind wir uns einig, dass die Erde somit auch 240 W/m2 an Einstrahlung erhalten muss?
Frage 3: Sind wir uns einig, dass der Erde auf der Tagseite im Mittel 480 W/m2 zugeführt werden?
Frage 4: Sind wir uns einig, dass sich die Erde im Energiegleichgewicht befindet und ein Mehrfaches der täglich zugeführten Energie in den Ozeanen gespeichert ist?
Sollten wir in allen vier Fragen übereinstimmen, können wir dann über die Temperaturwerte diskutieren.
Vielen Dank für Ihre Antworten
F-J Weber, Sie nehmen an, dass die solare Einstrahlungsdichte per SB mit der Temperatur in Verbindung zu stehen. Da ist offenkundig falsch.
@Petersen:
Bitte beantworten Sie doch zunächst nur meine Fragen. Anschließend können wir, je nach Antwort, weiterdiskutieren:
Vielen Dank im Voraus.
F-J Weber schrieb am 29. Juli 2020 um 20:16:
Es gibt bei Ihren Berechnungen keine Berechnung der Abstrahlung, die wird einfach mit 240W/m² für die gesamte Oberfläche angesetzt, Können Sie diesen Schritt noch nachholen und dann zeigen, dass da ein Gleichgewicht besteht? Wenn Sie dem Admin zustimmen, dass die Temperatur die Abstrahlung bestimmt, müssten in den von Ihnen berechneten „Kugelsegmenten“ auch 480W/m² abgestrahlt werden. Oder sehen Sie das anders?
Ihre Mittelung der Temperatur erfolgt (anscheined) auch nur über die bestrahlte Halbkugel, was ist mit der anderen Hälfte? Wie geht die in die Rechnung ein?
(Gefühlt geben Sie hier den Stand wieder, den Herr Weber vor 4 Jahren in seinen Artikeln beschrieb – inklusive der Probleme, die er mit seiner „Umgebungsgleichung des S-B Gesetzes“ „geheilt“ hat.)
Sehe ich auch so. Ich frage mich immer noch, warum Herr Weber hier nicht mal seine Segmentrechnung mit Tag und Nachtseite einfach mal ganz einstellt. Und erklärt wie er da auf 15 Grad kommt und ein Gleichgewicht zwischen Einstrahlung und Ausstrahlung. Da kommt seit 4 Jahren nichts.
@M. Müller: Zur Abstrahlung von ca. 240W/m2 ins Weltall über die gesamte Erdkugel gibt es keine Berechnung, da es sich um den Wert aus KT97 handelt und der auch allgemeiner Konsens ist. Durch Sattelitenmessungen bestätigt.
Die berechneten 480W/m2 entsprechen einer Energiezuführung in das System. Welche Temperatur sich aktuell am Boden einstellt hängt von unterschiedlichen Faktoren ab wie Energiespeicher und Energietransport. Die Mittelung erfolgt tatsächlich nur auf der Tagseite, da nur dort Energie zugeführt wird. Bitte trennen Sie sich von der Vorstellung, dass Energiezufluss und Energieabfluss an jedem Punkt identisch sein müssen.
Wenn Sie z.B. eine bereits mit warmem Wasser gefüllte Badewanne mit zusätzlichem heißem Wasser auffüllen (gleiche Menge sollte auch abfließen), ist es egal wo der Zufluss ist. Die Wärmeenergie wird sich, je nach umrühren, gleichmäßig verteilen.
Wie ich bereits im Beitrag geschrieben habe, ist es mir unverständlich ist, dass der hemisphärische Ansatz von U. Weber (Namensgleichheit aber nicht verwandt), zur solaren Einstrahlung nicht verstanden wird.
F-J Weber schrieb am 30. Juli 2020 um 16:31:
Sie haben in Ihrem Kommentar eine Temperatur für den Boden bestimmt. Für diese Temperaturverteilung sollten Sie (nicht unbedingt für mich, sondern für Sie selbst) mal die Abstrahlung bestimmen. Sie schreiben Herrn Krüger als zusätzliche Erläuterung: „Damit kann jedem Kugelsegment nach SB eine Temperatur zugeordnet werden. z.B. bei 30 Winkelgrad 350K und bei 60 Winkelgrad 315K.“ Wenn das Kugelsegment eine Temperatur von 350K annimmt, würde es dann nicht auch 851W abstrahlen? Und wenn Sie das für alle Kugelsegmente machen, sind Sie dann nicht bei 480W/m² gemittelt über alle, was der Einstrahlung auf der Tagseite entspricht?
@Müller
Offensichtlich ein Missverständnis. Ich habe keine Temperatur für den Boden bestimmt! Die eingestrahlte Solarleistung wird in eine Temperatur nach SB umgerechnet. Genauso wie es auch bei der Methode „Solarstrahlung/4“ gemacht wird. Es ist NUR eine Model-Berechnung analog zu „S/4“ aber mit Flächen die bezüglich Einstrahlung und SB-Temperatur als konstant betrachtet werden können. Die reale Temperatur des Boden hängt von vielen realen Bedingungen ab, die hier nicht betrachtet werden.
Letztlich zeigt diese Berechnung nur, dass die geforderte Einstrahlung zur Ausstrahlung korrespondiert und über die Tagseite geliefert wird. Zusätzlich werden noch 15 Grd.C ermittelt, was sicherlich kein Zufall ist!
F-J Weber schrieb am 31. Juli 2020 um 15:01:
Darum geht es aber in diesen Abschätzungen. Wenn Sie keine Temperatur für den Boden bestimmen wollen, diskutieren Sie eine andere Fragestellung, was erklären würde, dass wir aneinander vorbeireden.
Da die Abstrahlung des Erdbodens von seiner Temperatur abhängt und Sie keine Tempertur bestimmt haben, können Sie genau das nicht gezeigt haben. Daher kam ja meine Nachfrage nach der Berechnung der Abstrahlung.
Vielleicht können Sie ja mal einen Blick auf A Simple “No Greenhouse Effect” Model of Day/Night Temperatures at Different Latitudes werfen. Dort wird – genau wie von Ihnen gemacht – mit der tatsächlichen Einstrahlung gerechnet und auch die Abstrahlung mit einbezogen. Das Ergebnis ist etwas anders als Ihres – aber vielleocht verstehen Sie dann zumindest die Nachfragen zu Ihrem Ansatz (und finden vielleicht auch einen Denkfehler bei Spencer oder bei sich selbst).
F-J Weber schrieb am 31. Juli 2020 um 15:01:
Da liegt ein Missverständnis vor. Bei der Abschätzung, auf die Sie sich anscheinend beziehen, wird eine Temperatur aus der Abstrahlung abgeleitet, siehe mein Kommentar vom 30. Juli 2020 um 15:22 …
Herr F-J Weber,
„Außerdem zeigt diese Berechnung, dass ca. 480 W/m2 an Energie eingestrahlt werden!! Dies ist „seltsamerweise“ genau der doppelte Wert, wie die Abstrahlung über die gesamte Erdkugel (ca. 240W/m2) beträgt.“
Das ist ja nicht seltsam, sondern der Faktor 2 (Halbkugel) gegenüber Faktor 4 (Vollkugel) durch den S(1-A) geteilt wird.
„Somit sind Einstrahlungsenergie und Abstrahlungsenergie im Gleichgewicht und die Durchschnittstemperatur ist 15 Grd. C.!!“
Das ist falsch, denn nach Vorausetzung Ihrer Temperaturberechnung auf der Sonnenseite strahlt die Sonnenseite 480 W/m2 ab, also nach Ihrer Konstruktion genau das, was sie von der Sonne absorbiert hat. Für die Nachtseite bleibt nichts mehr übrig zum Abstrahlen im Gleichgewicht. Sie behaupten nun im letzten Abschnitt ihrer Erklärung etwas larifari, dass die Nachtseite sich übers Reservoir bedient und per Winde auch auf angenehme Temperaturen kommt. Dann aber bedeutet dies, dass die Erde sich in Ihrem Modell kontinuierlich abkühlt. Wenn die Nachtseite auch im Mittel 15 C hat, so strahlt die Nachtseite dann je nach Temperaturverteilung so zwischen 390 und 480 W/m2 ab, und da nur die Sonnenseite sich nach Ihrer eigenen Vorgabe im energetischen Gleichgewicht befindet und auf der Nachtseite nichts einstrahlt, verliert die Erde diesen Energiebetrag pro Sekunde. Jetzt können Sie ausrechnen, wie schnell es kalt würde: so 2-4 Grad pro Jahr.
Die Abkühlung endet dann übrigens bei den -18 °C, wenn wir mit Ihnen annehmen, dass Sonnenseite und Nachtseite mit Hilfe Ihrer Winde immer gleiche Temperatur haben und gleichmäßig abkühlen.
@Petersenr
Die Nachseite verliert zwar Energie, aber jede Nachseite wird auch (hoffentlich) wieder zur Tagseite. Letztlich verhält es sich wie ein Kondensator, der zwar über einen Widerstand kontinuierlich entladen, aber periodisch wieder mit der verlorenen Energie aufgeladen wird. Damit ergibt sich eine periodisch steigende und abfallende Spannung am Kondensator und dem zu Folge eine mittlere Spannung!! Die Spannungs-Schwankungen sind umso kleiner, je größer die Kapazität im Vergleich zum Entladestrom ist.
Bitte trennen Sie sich einmal von der Vorstellung, wie bei vielen anderen auch, dass die eingestrahlte Leistung/Energie direkt zu einer wieder abzustrahlenden Energie am gleichen Ort führen muss.
F-J Weber
31. JULI 2020 UM 15:05
„Bitte trennen Sie sich einmal von der Vorstellung, wie bei vielen anderen auch, dass die eingestrahlte Leistung/Energie direkt zu einer wieder abzustrahlenden Energie am gleichen Ort führen muss.“
Lesen Sie meinen Beitrag und die der anderen wie Maier-Schuler, Krüger und Müller genauer.
Ihre Argumentation ist inkonsequent:
Einerseits machen Sie die Annahme für die Sonnenseite, dass die absorbierte Energie der Sonne zu jedem Zeitpunkt instantan zu einer Temperatur führt, die dieser absorbierten Leistung gemäß dem SB-Gesetz eines schwarzen Strahlers entspricht. Durch diese Annahme bekommen Sie auf der Sonnenseite Energiegleichgewicht hin.
Für die Nachtseite andererseits nehmen Sie an, dass diese durch Verzögerungen „geladen“ wird. Was dorthin aber von der Tagseite an Energie „übrigbleibt“ fehlt aber dort, im Widerspruch zu Ihrer Annahme für die Tagseite.
Ihr Argument basiert also auf einer Doppelbuchung der gegebene absorbierten Energiemenge. Und das ist falsch!
Sie können es drehen und wenden: wenn Sie korrekt rechnen und durch Buchungstricks den Energieerhaltungssatz nicht betrügen, so kommt raus, dass die Erde 240 W/m2 von der Sonne einnimmt aber 15 °C im Mittel am Boden warm ist.
Nun hat Herr Maier-Schuler oben erklärt, wie man diesen von Ihnen auch „schwammig“ angenommenen Zeitverzug zwischen Temperaturgang/Abstrahlung gegenüber der absorbierten Einstrahlung numerisch modellieren kann. Egal, wie groß dieser Zeitverzug durch Speicherung nun ist: Sie kommen niemals auf 15°C im globalen Mittel.
Ich habe Ihnen auch erklärt, warum Ihre Annahmen einer „warmen Nachtseite“ zu einer Abkühlung führen würden, denn Sie haben der Erde Energie durch „Fehlbuchungen“ angedichtet, die diese nicht gewinnen kann und nicht im Einklang mit der zugeführten Sonneneinstrahlung steht. Das und die Beiträge der anderen sollten Sie erstmal nachvollziehen.
@F-J Weber
Herr Weber, Sie haben vergessen, die Nachtseite in Ihre Temperaturmittelung einzubeziehen. Die Temperatur dort ist in Ihrem Modell null Grad K. Wenn Sie das bei der Mittelwertbildung berücksichtigen dann erhalten Sie (288 + 0) /2 = 144 °K. Das sind genau die etwa -130°C, die auch Gerlich und Tscheuschner ermittelt haben. Die haben zwar richtig gerechnet, aber die Erdrotation, die wegen der endlichen Wärmekapazität der Erde Energie von der Tagseite zur Nachtseite mitnimmt, (ebenso wie Sie) unterschlagen.
Die korrekte Berücksichtigung der Erdrotation und der Wärmekapazität kann m.E. nur mit Hilfe nummerischen Berechnungen erfolgen.
Man muss dazu nach der ‚Finiten-Elemente-Methode‘ die Erde in kleine Flächen aufteilen und für jede abhängig vom im Tagesverlauf wechselnden Sonnenstand die Temperatur ermitteln und anschließend den Mittelwert bilden. Jedes einzelne Flächenelement ist dabei durch eine Differentialgleichung zu beschreiben: Die zeitliche Änderung der Temperatur ist gleich der Leistungsdifferenz von Einstrahlung durch die Sonne und Abstrahlung nach S-B. Oder genauer und unter Berücksichtigung der Wärmekapazität c:
dT/dt = ((1-a)S – sigma*T^4) / c
mit S = S0*cos(w*t)
w = Winkelgeschwindigkeit der Erdrotation
S0 = Breitenabhängige Sonneneinstrahlung
Das Ergebnis mag manchen überraschen: die mittlere Temperatur liegt bei ca. -20°C und hängt ab von der Wärmekapazität und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Erde.
– Setzt man die Rotationsgeschwindigkeit auf null, so erhält man genau das Gerlich/Tscheuschner Resultat von -130°C (bei extrem hohen Temperaturunterschieden zwischen Tag- und Nachtseite).
– Lässt man die Erde sehr schnell drehen und/oder setzt eine hohe Wärmekapazität ein, dann verschwinden die Temperaturunterschiede Tag/Nacht nahezu völlig und die mittlere Temperatur liegt bei – 18°C.
Eine höhere Temperatur als -18°C habe ich (mit realistischen Werten für Albedo und Emissivität) bei meinen Berechnungen nicht erhalten.
@Maier-Schuler
„Die korrekte Berücksichtigung der Erdrotation und der Wärmekapazität kann m.E. nur mit Hilfe nummerischen Berechnungen erfolgen.
Man muss dazu nach der ‚Finiten-Elemente-Methode‘ die Erde in kleine Flächen aufteilen und für jede abhängig vom im Tagesverlauf wechselnden Sonnenstand die Temperatur ermitteln und anschließend den Mittelwert bilden. Jedes einzelne Flächenelement ist dabei durch eine Differentialgleichung zu beschreiben:“
Sollte mit Femlab/ Comsol funktionieren.
„Das Ergebnis mag manchen überraschen: die mittlere Temperatur liegt bei ca. -20°C und hängt ab von der Wärmekapazität und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Erde.“
Mich überrascht das nicht.
„Setzt man die Rotationsgeschwindigkeit auf null, so erhält man genau das Gerlich/Tscheuschner Resultat von -130°C (bei extrem hohen Temperaturunterschieden zwischen Tag- und Nachtseite).“
Überrascht mich auch nicht.
„Lässt man die Erde sehr schnell drehen und/oder setzt eine hohe Wärmekapazität ein, dann verschwinden die Temperaturunterschiede Tag/Nacht nahezu völlig und die mittlere Temperatur liegt bei – 18°C.“
Überrascht mich auch nicht.
Der einfache Ansatz mit S-B reicht aber für die Erde.
Die Erde rotiert in 24 Std. einmal um sich selbst. Somit wird nahezu die gesamte Erdkugel in 24 Std. einmal von der Sonne bestrahlt. Die Temperaturgegensätze sind auf der Erde relativ gering, so gilt das T^4-Gesetz für die gesamte Erdkugel.
Auf dem Mond ist das anders. Ein Mondtag dauert fast einen Monat. Da müssen Sie Tag- und Nachtseite getrennt betrachten und es gilt für die Mondkugel nicht mehr das T^4-Gesetz.
Markus Rex vom AWI (Fahrtleiter Mosaic) hat das auch schon hier richtig erklärt:
https://www.wer-weiss-was.de/t/durchschnittstemperatur-ausrechnen/3980445
Durch die grosse Nichtlinearitaet des Planckschen Strahlungsgesetzes (eben die extrem nichtlineare T hoch 4 Abhaengigkeit) ist die Gesamtausstrahlung eines Koerpers nicht nur von der mittleren, Temperatur abhaengig, sondern auch von der Temperatur_verteilung_. Solange die lokalen Temperaturen nicht zu stark von der mittleren Temperatur abweichen, merkt man das kaum. Bei den recht geringen Abweichungen hier auf der Erde (der Grossteil der Oberflaeche hat so +/- 10 Grad der mittleren Temperatur) kann man den Effekt fuer eine grobe Ueberschlagsrechnung vernachlaessigen. Beim Mond geht das nicht mehr, da dort die Nachtseite so extrem viel kaelter ist als die Tagseite. Die Gesamtausstrahlung des Mondes ist also nicht gleich der Ausstrahlung eines Koerpers, der ueberall die gleiche Temperatur hat, die der mittleren Temperatur des Mondes entspricht.
@Schuler
Die Nachseite wurde nicht vergessen!
Wie bereits mehrfach erläutert wird von einem „eingeschwungenen Zustand“ ausgegangen, gerade weil die so viel Energie im System steckt. Deshalb ist die Annahme, die Nachseite muss mit 0K berechnet werden falsch. Die Nachseite kontinuierlich gibt 240W/m2 ab und kühlt sich dabei ab, bis es wieder Tag wird. Diese Abkühlung (der Ozeane) ist relativ gering und keine 20 Grad, wie von Ihnen angegeben (Mittelwerte beachten).
Die Nachseite verliert zwar Energie, aber jede Nachseite wird auch (hoffentlich) wieder zur Tagseite. Letztlich verhält es sich wie ein Kondensator, der zwar über einen Widerstand kontinuierlich entladen, aber periodisch wieder mit der verlorenen Energie aufgeladen wird. Damit ergibt sich eine periodisch steigende und abfallende Spannung am Kondensator und dem zu Folge eine mittlere Spannung!! Die Spannungs-Schwankungen sind umso kleiner, je größer die Kapazität im Vergleich zum Entladestrom ist.
Bitte trennen Sie sich einmal von der Vorstellung, wie bei vielen anderen auch, dass die eingestrahlte Leistung/Energie direkt zu einer wieder abzustrahlenden Energie am gleichen Ort führen muss.
F-J Weber schrieb am 31. Juli 2020 um 15:06:
Genau das machen Sie bei Ihrer Berechnung aber gerade nicht. Sie zeigen nicht, dass sich die Oberfläche aufwärmt und abkühlt – dazu müßte ihn Ihrer Berechung die Wärmekapazität, Einstrahlung und Zeit auftauchen. Sie postulieren statt dessen direkt aus der Einstrahlung eine Temperatur.
Sie finden eine Umsetzung des von Peter Maier-Schuler beschriebenen in dem Excel-Sheet von Roy Spencer, das ich in einem anderen Kommentar verlinkt habe. Vielleicht können Sie da ja mal reinschauen …
@Weber/ Agerius
Die Strahlungstransfergleichung mit der man den sogenannten Treibhauseffekt (THE) berechnet geht auf Arthur Schuster 1905 und Karl Schwarzschild 1906 zurück. Und als Lehrbuch dazu empfehle ich „Radiative Transfer“ von Chandrasekhar von 1950 (Erstausgabe).
Die Strahlungstransfergleichung gibt an, wie sich die Intensität der elektromagnetischen Strahlung bei einer bestimmten Frequenz/ Wellenlänge beim Durchlaufen der Atmosphärenschicht durch Absorption (Abschwächung) und Emission (Verstärkung) und Streuung verändert.
In der unteren Atmosphäre gilt dabei das sogenannte Lokale Thermodynamische Gleichgwicht (LTE). Im LTE stehen die Prozesse im Gleichgewichtgilt, dh. abregende Stöße=anregende Stöße und Strahlungs-Absorption=Strahlungs-Emission. Das Strahlungsgleichgewicht unter der Bedingung des LTE geht ebenfalls auf Karl Schwarzschild 1906 zurück. Hierdurch vereinfacht sich die Strahlungstransfergleichung. Stöße sind da also berücksichtigt.
Auf der Strahlungstransfergleichung beruhen moderne Strahlugstransferberechnungen wie Modtran und Hitran, womit man, wenn die atmosphärischen Profile (Temperatur-, Druck-, THG-Verteilung), etc. bekannt sind, den THE (Strahlungsbudget und Temperaturänderung) direkt berechnen kann.
Die Strahlungstransfergleichung verwenden auch Astrophysiker zur Untersuchung der Atmosphäre von Sternen und Planeten. Schwarzschild hatte 1906 dazu seine Gleichung eigens eingeführt!
Die Strahlungstransfergleichung wird auch eingesetzt zur Berechnung der Temperatur der Atmosphäre vom Satelliten aus.
Die Strahlungstransfergleichung wird auch eingesetzt zur Berechnung des CO2-Gehalts der Atmosphäre vom Satelliten aus, oder Boden aus. Oder des Ozongehaltes der Stratosphäre vom Satelliten aus, oder Boden aus. Oder des Gehalts anderer infrarot aktiver Gase (THG) in der Atmosphäre vom Satelliten aus, oder Boden aus.
Wenn die atmosphärische Temperatur- und Druckverteilung mit ausreichender Genauigkeit bekannt ist, kann aus der Messung der Strahlungsintensität (bei der entsprechenden Wellenlänge) auf die vertikale Verteilung der THG geschlossen werden. Wenn die atmosphärische Verteilung des strahlenden THG bekannt ist, kann mit Hilfe dieser Messung auch das Temperaturprofil bestimmt werden.
Wer jetzt also behauptet, es gibt keinen Strahlungstransfer und keine Emissionen durch THG in der unteren Atmosphäre und keinen THE, der steht nicht nur mit der Physik der letzten 115 Jahre auf Kriegsfuß, sondern auch mit der modernen Fernerkundung mit Satelliten und der Astrophysik.
Wie gesagt, nicht nur Festkörper senden Strahlung aus, sondern auch Wolken und Gase, die im IR absorbieren können, wenn die Temperatur über 0 Kelvin liegt.
Darauf beruhen unzählige physikalische Messprinzipien. Sei es in der Wärmetechnik, oder Astophysik, oder Fernerkundung.
Wenn es keiner Gasstrahlung/ Gegenstrahlung bedarf, dann wäre das alles obsolet!
Wir könnten die moderne Wissenschaft also komplett über den Haufen werfen.
„Im LTE stehen die Prozesse im Gleichgewichtgilt, dh. abregende Stöße=anregende Stöße und Strahlungs-Absorption=Strahlungs-Emission.“
Blödsinn wird durch ständiges Wiederholen nicht wahrer.
Es gibt nur einen Energieerhaltungssatz, es gibt keinen Strahlungserhaltungssatz.
Kapier das endlich, Krüger.
Richtig – besso Keks -, sowas ist natürlich Quatsch:
>>Wie gesagt, nicht nur Festkörper senden Strahlung aus, sondern auch Wolken und Gase, die im IR absorbieren können, wenn die Temperatur über 0 Kelvin liegt.
Darauf beruhen unzählige physikalische Messprinzipien. Sei es in der Wärmetechnik, oder Astrophysik, oder Fernerkundung.<<
Ist schon irre, was manche Typen zusammenlabern … . Das erklärt allerdings weshalb die dummen grünen Frauen soviel Bullshit in HH zusammenschreiben können. Tempo 30 vor dem 300m langen Krankenhausparkhaus weil da hinter das Heizkraftwerk und noch andere Gebäude sind, aber keine Krankenzimmer. Und nicht vergessen 800 m Tempo 30 wegen eines "Kindergartens". Nur Kinder benutzen die Straße nie … .
Inzwischen darf unbeschadet ganz offensichtlich jede Menge B… geschrieben werden.
„Ist schon irre, was manche Typen zusammenlabern … . Das erklärt allerdings weshalb die dummen grünen Frauen soviel Bullshit in HH zusammenschreiben können.“
Auch das noch? Da müssen Sie sich auch nicht wundern, wenn die Frauen Sie nicht mögen?
Auch Physikerinnen nicht.
Peter Georgiev
„Um der abstrakten Welt der Strahlenphysiker etwas Reelleres entgegenzusetzen:“
Grundsätzlich kann bekanntlich jeder beliebige absorbierte Energiefluss der Sonne in der Materie der Erde – gesteuert von der jeweils erforderlichen Durchfluss Zeit – eine beliebige Temperatur zwischen minimal 30K und maximal etwa 6000K einstellen.
PS: Gegenwärtig beträgt die so erreichte aus lokaler Messung ermittelte „mittlere Temperatur“ der Materie an der Erdoberfläche etwa 288K. Der mit Hilfe eines unzutreffenden Modells – unerlaubt aus Mittelwerten – ermittelte Anteil des den Durchfluss verzögernden atmosphärischen Treibhauseffektes von 33K liefert lediglich eine untere Schranke des tatsächlich grösseren Effektes. Die Komplexität des Problems verhindert leider seine Quantifizierung.
Hallo Herr Wolff,
Ich kann das ziemlich gut nachvollziehen, was Sie schreiben. Vor allem mit den Einschränkungen, die Sie selbst angeben.
Dazu kommt noch, dass sich die Erwärmung von 33K aus zig Einzeilprozess an der Oberfläche und in der Athmosphäre zusammenadiert, die auch nicht konstant sind, sondern sich örtlich und zeitlich ständig verändern.
Daher empfinde ich der Versuch, mit einem doch ziemlich einfachen Algorytmus das bekannte Ergebnis von 33 K nachzustellen nicht als Wissenschaft, sondern als reine Spielerei.
Man darf es auch anders sehen.
@Ulrich Wolff
29. Juli 2020 um 16:39
„Die Komplexität des Problems verhindert leider seine Quantifizierung.“
DAS ist die mit Abstand zutreffendste Zusammenfassung der „Problematik“, …. ohne Leuten, die sich wirklich ideologie- und Lobbyfrei dem Thema nähern wollen, zu nahe zu treten …..
Ein ehemaliger guter Kollege sagte einmal (ich war damals noch „Studierender“…), wenn man von 100 möglichen Abhängigkeiten eine richtig untersuchen will, muß man 99 Faktoren konstant halten können …., bei immer vorhandenen „Kreuzabhängigkeiten“ wird es noch lustiger….
Diese Tatsache wird leider viel zu häufig ignoriert, egal ob Klima, Energie, Corona ……
Um der abstrakten Welt der Strahlenphysiker etwas Reelleres entgegenzusetzen:
Wenn die Energiemende der Sonne, die auf das System Erde plus Atmosphäre trifft größer ist, als die Menge die das System ins All zurückstrahlt, wird es wärmer, ist es umgedreht, wird es kälter, besteht Gleichgewicht, ändert sich nichts.
So simpel und nicht anders funktioniert eine Erderwärmung oder Erdabkühlung.
Der Strahlenaustausch innerhalb des Systems, z.B. zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre, die eigentlich immer hier heiß diskutiert wird und an zahlreichen Computer simuliert wird, kann keinen Einfluss auf die Energiebilanz zwischen dem System und dem Weltall, die einzig Temperaturänderungen hervorrufen kann, haben.
Die Strahlenintensität nach oben oder unten ist letztendlich zweitrangig, wichtig ist, wie viel Wärmeenergie absorbiert und wie viel zurück ins All geschickt wird. Und da habe ich nie Diskussionen hier verfolgt, dass der dunkle Wüstensand der Gobi 60 Grad heiß wird und dabei offensichtlich viel Strahlungsenergie aufnimmt, während Eisgletscher die Strahlenenergie wohl komplett ins All zurücksenden. In welcher Simulation ist das berücksichtigt?
Um den Einfluss von CO2 und Wasserdampf zu vergleichen, braucht man auch keinen PC. Lange bevor es Sumulationen und auch PCs gab, musste ich bei der Armee Wache schieben. War es im Winter klar, musste ich mir 3 Paar Socken und 2 Paar lange Unterhosen anziehen, um nicht zu erfrieren. Nach einiger Zeit hatte man das richtige Gefühl entwickelt, anhand des Blicks gen Himmel die Wärmewirkung ( im Sommer Kühlwirkung) des Wasserdampfs gut einzuschätzen. Der konstante CO2 Gehalt dagegen ist belanglos.
Man sollte vielleicht weniger am Computer spielen und mehr die Natur beobachten.
Ihre Gedankengänge kommen mir irgendwie bekannt vor ;-), …. die sind allerdings sowas von „unwissenschaftlich“, ….. und vor allem machen Sie damit „beide Seiten“ bei den „Strahlenphysikern“ arbeitslos. 😉
„Man sollte vielleicht weniger am Computer spielen und mehr die Natur beobachten.“
Sie sprechen mir aus der Seele. Lange habe ich schon den Verdacht, daß zuviele den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr sehen.
So sehe ich das auch!
Das ist so nicht korrekt. Selbst bei einer ausgeglichenen Strahlungsbilanz am Oberrand der Atmosphaere kann sich die Verteilung der oberflaechennahen Lufttemperatur infolge der Zirkulationen in der Atmosphaere und den Ozeanen aendern, denn die Temperatur ist eine intensive Groesse, die keiner Erhaltungsgleichung unterliegt. Bohren & Clothiaux (2006), „Fundamentals of Atmospheric Radiation“, drueckten es folgendermassen aus:
“In general, energy (or power) is a more relevant physical quantity than temperature. Energies are additive, temperatures are not; energy is conserved, temperature is not. Energy fluxes drive atmospheric processes. But W/m² is banned from American newspapers, both because it is an SI quantity and because it is much too scientific for readers of even the most pretentious newspapers in the land. Similarly, in-stead of energy fluxes we get the wind-chill temperature, which obscures the fact that energy fluxes, not temperatures, kill people by hypothermia.”
Diese Aussage ist korrekt. Und dieser Sachverhalt ist seit mehr als 100 Jahren bekannt (siehe z.B. Planck, 1897; Tolman, 1917). Siehe auch:
https://www.youtube.com/watch?v=m0IH3Hgy3oI
Unterschiedliche Verteilungen der oberflaechennahen Lufttemperatur liefern im allgemeinen auch unterschiedliche globale Mittel.
Sehr geehrter Herr Kramm,
Ihre und meine Aussage widersprechen sich inhaltlich nicht. Eine Änderung der Oberflächen-Mitteltemperatur – nicht nur kurzfristige – bedeuten gemäß Ihren Ausführungen nicht zwangsläufig eine dauerhafte langfristige Klimaänderung, sondern ist eine Momentaufnahme und kann auf eine Energieumverteilung innerhalb des Systems beruhen. Das kann sich auch umkehren.
Wenn allerdings die Bilanz wie von mir beschrieben nicht ausgeglichen ist, dann wird dem System dauerhaft mehr Energie zugefügt (oder entzogen) und langfristig wird es unweigerlich zu Temperaturerhöhung (bzw. Minderung) führen, was man dann als eine signifikante Klimaänderung bezeichnen muss.
Nur berechnen und simulieren lässt sich es nicht, zu viele Unbekannte…
„Nach einiger Zeit hatte man das richtige Gefühl entwickelt, anhand des Blicks gen Himmel die Wärmewirkung ( im Sommer Kühlwirkung) des Wasserdampfs gut einzuschätzen. Der konstante CO2 Gehalt dagegen ist belanglos.“
Momentan („Hundstage“) haben wir wolkenlosen Himmel. Es wäre mal interessant zu untersuchen wie groß die Variabilität der täglichen Mittel-Temperaturen unter diesen Bedingungen ist. Wahrscheinlich wird man auch für diesen Fall die Einflüsse von Advektion, Aerosolen und CO2 nicht separieren können.
# Dr. Roland Ullrich – Deren Füße wackeln immer stärker:
Die Wissenschaftler Philipp Mulholland und Stephen Wilde haben ebenfalls ein Modell entwickelt, welches solare Einstrahlung auf der Halbkugel und Abstrahlung auf der gesamten Kugel verbindet. Auch ein Modell mit Faktor 2 für die Strahlungsverteilung und nennen Standart Earth Environmemt (SEE), wenn sie den Durchschnittswerte für die Erde betrachten.
Zitat:
We have designed our climate model to retain the critical dual surface element of a lit globe, namely night and day. The standard climate model is a single surface model that does not include adiabatic energy transfer, because diabatic thermal equilibrium is assumed at all times (both night and day). When in our model we apply the missing element of adiabatic energy transfer from the lit side, by using distinct and separate energy partition ratios for night and day, then the requirement for back radiation greenhouse gas heating is no longer necessary.
Quelle: https://wattsupwiththat.com/2019/06/27/return-to-earth/
Vergleich SEE Modell 5
Faktor 2 2
Energy loss to Space 26.955% 26.901% = 186 W/m2 / 684 W/m²
Insolation Loading 472.267 W/m2 476 W/m2
Bond Albedo 0.306 0.269
Atmosphärische Zellen 3 –
Bezüglich Erdoberfläche/Atmosphäre gehen Mulholland und Wild noch viel weiter als ich:
Sie modellieren Hadley Zellen, Ferrel Zellen und Polar Zellen.
Ergebnis auch hier:
„the requirement for back radiation greenhouse gas heating is no longer necessary.“
Zunächst einmal einen ganz herzlichen Dank an Herrn Agerius für die argumentative Unterstützung bezüglich der Umgebungsgleichung.
@ ALL: Auch bei den sogenannten „Klimarealisten“ gilt offenbar „Science is settled“, denn zu dem eigentlichen Ergebnis von Herrn Agerius, einem Vergleich von seinem Modell5 mit dem IPCC-Modell KT97, finden sich in den Kommentaren bedauerlicherweise mehr Strohmannargumente als konstruktive Beiträge. Dabei kann das IPCC-Modell KT97 lediglich 5 von 11 ERBS-Messreihen abbilden. Im Agerius-Modell 5 ergeben sich dagegen die gemessenen 11 Datenreihen aus der Perspektive des Satelliten als Mittelwerte der 5-jährigen Messung für eine hemisphärische Strahlungsbilanz.
Dem letzten Satz von A. Agerius ist demnach nichts mehr hinzuzufügen, Zitat: „Mit den voneinander unabhängigen Modellen, Weber und Agerius, aus unterschiedlichen Perspektiven bzw. Bezugspunkten entwickelt, ist eine Gegenstrahlungshypothese und damit auch ein natürlicher Treibhauseffekt von 33 K für die Erklärung und Herleitung der realen Temperaturwerte nicht erforderlich.“
Man könnte auch formulieren, dass damit der vorgebliche „natürliche atmosphärische Treibhauseffekt“ in Theorie und Praxis widerlegt worden ist.
„..finden sich in den Kommentaren bedauerlicherweise mehr Strohmannargumente als konstruktive Beiträge.“ Ihre Strohmann-Argumente zusammengefasst: Die Sonne strahlt, weil heiße Gase oder Plasmen elektromagnetische Strahlung aussenden können. In gleicher Weise strahlt die Erdatmosphäre: Wasserdampf, Wolken, Aerosole und andere Treibhausgase senden bei Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt elektromagnetische Strahlung aus. Die nach unten gerichtete Atmosphären-Strahlung wird als „Gegenstrahlung“ bezeichnet. Und diese Strahlung soll es nicht geben?????
„Die Sonne strahlt, weil heiße Gase oder Plasmen elektromagnetische Strahlung aussenden können. In gleicher Weise strahlt die Erdatmosphäre: Wasserdampf, Wolken, Aerosole und andere Treibhausgase senden bei Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt elektromagnetische Strahlung aus. Die nach unten gerichtete Atmosphären-Strahlung wird als „Gegenstrahlung“ bezeichnet. Und diese Strahlung soll es nicht geben?????“
So sieht es aus. Das Plasma und die heißen Gase der Sonne sind auch kein Festkörper, strahlen aber sehr stark. Die Schwarzschild-Gleichung wurde 1906 auch zur Berechnung des Strahlungstransfers in der Sonne erstellt und wird heute noch für Strahlungstransferrechnungen in der Erdatmosphäre, etc. in modifizierter Form verwendet.
https://web.archive.org/web/20190511162345/http://www.science-skeptical.de/blog/strahlungstranfer-und-treibhauseffekt-seit-1906-sind-die-physikalischen-grundlagen-gelegt/0013037/
Bei Herrn Weber aber stahlen aber weder Gase noch Wolken. Denn einer Gegenstrahlung bedarf es gemäß ihm nicht.
@U. Weber
„Um die Bedeutung ‚Umgebungsgleichung‘ für den EIKE-Blogleser besser zu veranschaulichen, folgt ein Beispiel aus dem Alltag….“
Anhand von diesem Beispiel wird wieder einmal deutlich, wie man hinter vielen Worten und Zahlen die Wirklichkeit verstecken (oder bewußt vernebeln?) kann.
Die von Ihnen ‚Umgebungsgleichung‘ genannte S-B-Beziehung beschreibt den Austausch von Strahlungsenergie zwischen zwei unterschiedlich warmen schwarzen Körpern. Genau genommen von zwei unendlich ausgedehnten (durch ein Vakuum getrennten) Platten. Aber näherungsweise mag das auch für den Flur im Beispiel gelten: Die erste Platte ist der Heizkörper mit seinen 62°. Aber wo ist die zweite Platte, woher kommt die ‚Umgebungsstrahlung‘ mit 18°C? Etwa aus dem Raum oder aus der Luft? Ein kleiner Teil vielleicht, sofern die Luft CO2 und Wasserdampf enthält. Der Großteil dürfte aber von den Wänden des Raumes stammen (nehmen wir mal an, sie hätten ebenfalls 18°C).
Was bedeutet das nun für die Übertragung der ‚Umgebungsgleichung‘ auf die Erde? Die erste Platte ist hier ohne Zweifel die Erdoberfläche. Und die zweite Platte?
Ohne Atmosphäre wäre das der kosmische Hintergrund. Bei der realen Erde muss es die Atmosphäre sein. Allerdings verhält sich diese so gar nicht wie ein schwarzer Körper. Schon aus diesem Grund ist die Anwendung der Umgebungsgleichung in dieser Form auf die Erde obsolet. Was die Atmosphäre tatsächlich an Umgebungsstrahlung liefert, kann nur über die Strahlungstransportgleichung berechnet werden; und diese Rchnung ergibt rund 320 W/m2. Vorausgesetzt, die IR-Aktivität von CO2 und Wasserdampf wird richtig berücksichtigt.
Sie können das ‚Umgebungsstrahlung‘ nennen, andere nennen das Rückstrahlung oder THE.
@Weber
„… eine Gegenstrahlungshypothese und damit auch ein natürlicher Treibhauseffekt von 33 K für die Erklärung und Herleitung der realen Temperaturwerte nicht erforderlich.“
Mal eine Frage Herr Weber, gilt das auch für die Sonne und alle anderen planetaren Atmosphären mit Gasen, Wolken und Aerosolen?
Schwarzschild hat 1906 seine Gleichung für solche Berechnungen eingeführt. Weit vor Ihrer Geburt. Die Gleichung würden Sie also auch als nicht erforderlich sehen?
Wie gesagt, jeder Festkörper, jedes Gas, etc. strahlt bei Temperaturen über 0 Kelvin. Und Sie meinen das sei völlig belanglos und in Ihrer Theorie nicht erforderlich? Was mich aber noch mehr verwundert ist, dass naturwissenschaftlich ausgebildete Leute sich dem anschließen und das verteidigen.
Was diese Unterstuetzung wert ist, belegt seine Aussage:
===========
Kiehl und Trenberth verwenden Pfeile zur Darstellung von Strahlungsflüssen (W/m²). Diese Art der Darstellung erinnert an Kraftvektoren der technischen Mechanik.4 Wenn man diesen Gedanken zu Grunde legt, drängt es sich auf, das Schnittkraftprinzip anzuwenden. Ein unter Spannung – Kraft geteilt durch Fläche – stehendes Bauteil wird hierbei virtuell, wie mit einem Messer, durchtrennt. Alle an der Schnittfläche auftretenden Größen werden sichtbar und müssen Gleichgewichtsbedingungen gehorchen. Bei einem Bauteil wären dies Schub- Druck-, Zugkräfte, bzw. Biegespannungen, Momente, Torsion etc. In der diesem Textblock folgenden Anordnung von Zahlen in 8 Zahlenzeilen ist dies in Analogie zur Mechanik für den Strahlungsfluss aufbereitet. Auch hier muss sich ebenfalls ein horizontales und vertikales Gleichgewicht als Strahlungsgleichgewicht ausbilden.
==========
Selbstverstaendlich sind die Strahlungsfluesse (richtiger Flussdichten) Vektoren. Offensichtlich ist Agerius damit nicht vertraut. Die Physik kennt zwar den Begriff des Poynting-Vektors, aber fuer einen Ingenieur schein dieser Begriff nicht existent zu sein (wobei ich selbst auch bei meinem Ingenierstudium den Begriff kennengelernt habe).
Die Analogie zur Statik ist allerdings interessant, denn offensichtlich will Agerius damit nur seine voellige Inkompetenz dokumentieren. Dabei gelangt er dann zum sog. Strahlungsgleichgewicht, was dokumentiert, dass er besser geschwiegen haette. Man braucht sich nur einmal die Armierung einer simplen Stahlbetondecke in einem Einfamilienhaus anzuschauen, um seine Kenntnisse in der Statik zu bewerten, denn die Armierung traegt Rechnung, dass die Zugfestigkeit von Beton erheblich geringer ist als seine Druckfestigkeit. Aber es ist vielfach bekannt, dass Fachfremde unsinnige Analogien verwenden, um mitreden zu koennen.
Was Agerius vollkommen ignoriert, ist die atmosphaerische Zirkulation, die die Existenz eines Strahlungsgleichgewichtes verhindert. Ein Strahlungsgleichgewicht wuerde bedeuten:
c_p rho dT/dt = – div (R_S + R_IR) = 0
Hierin sind c_p die spez. Waerme bei konstantem Druck, rho die Luftdichte, T die Lufttemperatur, t die Zeit und R_S sowie R_IR die Strahlungsfluesse im solaren und infraroten Bereich, wobei die Trennung bei etwa 4 my vorgenommen wird. Die Ableitung der Temperatur nach der Zeit entsprich der lokalen Ableitung. Und mit div wird die Divergenz bezeichnet. Die Strahlungsfluesse erscheinen also unter dem Divergenzzeichen. Es geht also um die raeumliche Ableitung der Strahlungsfluesse, wobei das Divergenzzeichen den Rang der Vektoren um eins reduziert. Auf der linken Seite der Gleichung stehen naemlich nur Skalare, also muss die raeumliche Ableitung der Vektoren einen Skalar ergeben. Der Gradient wuerde den Rang um eins erhoehen und die Rotation den Rang unveraendert lassen. Es waere also besser, wenn Agerius sich den Dubbel – Taschenbuch fuer den Maschinenbau heranziehen wuerde, um zu lernen, was Vektor- und Tensoranalysis bedeutet. Eines der Lehrbuecher, was dort zitiert ist, ist das von Gerlich (1977), „Vektor- und Tensorrechnung für die Physik“.
Die Gleichung beschreibt die Entstehung von Waerme- bzw. Abkuehlungsraten infolge der Strahlungsdivergenz. Sie kann nur numerisch geloest werden.
Bereits Moeller & Manabe (1961) sowie Manabe & Moeller (1961) haben das sogenannte Strahlungsgleichgewicht untersucht. Das kann man nur numerisch-iterativ berechnen, wie in diesen Arbeiten dargestellt. Warum das so ist, haengt damit zusammen, dass in der Schwarzschild-Gleichung die Quellfunktion durch die Plancksche Strahlungsfunktion ersetzt wird, die eine Funktion der Temperatur ist. Nach jedem Zeitschritt stellt sich also eine neue Temepraturverteilung ein, was wiederum in der Planckschen Strahlungsfunktion zu beruecksichtigen ist. Es wird also solange gerechnet, bis sich die Temperaturverteilung nach dem (n+1)-ten Zeitschritt sich nicht mehr von der Verteilung nach dem n-ten Zeitschritt im Rahmen einer vorgegebenen Genauigkeitsschranke unterscheidet, so dass das Strahlungsgleichgewicht erreicht ist.
Was Moeller und Manabe insbesondere fuer die Troposphaere erhielten, hatte allerdings nichts mit den Beobachtungen zu tun. Die Temepraturabnahme mit zunehmender Hoehe betrug etwa 14,5 K/km. Bei einer Dicke der Troposphaere von 11 km haette sich also ein Temperaturunterschied von fast 160 K ergeben, wobei die Oberflaechentemperatur etwa 350 K und die Temperatur in Tropopausenhoehe etwa 190 K betrugen. Das bedeutet, dass ein Strahlungsgleichgewicht eine unsinnige Annahme ist.
Auf Grund dieses Sachverhalts entwickelte dann Manabe mit Mitarbeiten die sog. Strahlungs-Konvektions-Modelle, die auf der Gleichung
c_p rho dT/dt = – div (R_S + R_IR + C)
beruhen (siehe Manabe & Strickler, 1964, Manabe & Wetherald, 1967). Der Konvektionsfluss C wurde dabei so parameterisiert, dass die Abnahme der Temperatur mit zunemender Hoehe hoechsten 6,5 K/km betragen durfte. Das war eine simple Form. Gleichzeitig begann man auch mit der Entwicklung dreidimensionaler Zirkulationsmodelle (siehe Smagorinsky et al., 1965).
Wenn also fast 60 Jahre spaeter Agerius vom Strahlungsgleichgewicht lamentiert, dann ist er wahrlich bei der gruenen deutschen Physik gelandet.
…habe ich einen Kommentar zu Ihrem Beitrag „Weitere Überlegungen zur hemisphärischen Herleitung einer globalen,Durchschnittstemperatur“, DGG-Mitteilungen 1/2o19, angefertigt, der unter
https://www.academia.edu/43740786/Kommentar_zu_WEBERS_Beitrag_Weitere_%C3%9Cberlegungen_zur_hemisph%C3%A4rischen_Herleitung_einer_globalen_Durchschnittstemperatur_
zu finden ist.
# Dr. Michael Schnell und # Uwe Pilgram
Ich zitiere Prof. Gerlich und Dr. Tscheuschner aus „Falsifizierung der atmosphärischen C02 – Treibhauseffekte im Rahmen der Physik“, Stand vom 11.Juni 2015: “Zwar ist der Wärmetransport letztlich auf interatomare Wechselwirkungen zurückzuführen, die durch das elektromagnetische Feld vermittelt werden. Aber es ist irreführend, sich ein Photon als ein Teilchen oder Wellenpaket vorzustellen, welches von dem einen Molekül zum anderen fliegt.“ [S.13] Die beiden schlussfolgern, nicht einmal in einem Feynman-Graphen-Bild wäre dies darstellbar. In Kapitel 4.3.3 S.102 Schlussfolgerung zum Kapitel: Wissenschaft und die Modellierung des Globalklimas: „Einer statistischen Analyse von Vorgängen in der Natur, egal, wie anspruchsvoll sie ist, müssen physikalische Modelle zugrunde liegen. Wenn die letzteren schlicht falsch sind, dann führt die Analyse zu gar nichts. Man kann nicht etwas entdecken oder zuordnen, was aus prinzipiellen Gründen nicht existiert- wie der Atmosphärische CO2 – Treibhauseffekt!“
Vermutlich reichen bereits verhältnismäßig wenige Moleküle aus, um die klassischen Strahlungsbilder aus IR-aktiven Molekülen in der Natur zu erzeugen, die mit MODTRAN auf HITRAN Basis nachgerechnet werden können.
Die klassische Strahlungsübertragungsgleichung (SÜG) rechnet stoßfrei und führt durch die Hintertür einen Strahlungserhaltungssatz ein, vergleichbar einem Energieerhaltungssatz. Ich verweise auf die Veröffentlichungen des Strahlen-Chemikers Dr. Heinz Hug. In folgere aus Modell 5, welches die Messwerte abbildet: Würde für IR-aktive Gase fast nur Stoßabregung stattfinden, verbliebe nur eine winzige Gegenstrahlung. Dies würde einerseits die Messmittelwerte des Satelliten erklären und andererseits noch mögliche Strahlungsbilder. Im Extremfall würde dies zu rechnerisch anderen Besetzungsdichteverhältnissen auf Molekülebene führen und damit rechnerisch anderer Strahlungsausbildung. Im Grunde könnte man die SÜG so nicht mehr rechnen, denn diese basiert auf 100% Strahlungserhaltung. Mit dem Modell von Weber und Modell 5 entfällt andererseits die Gegenstrahlung oder geht gegen Null. Damit gäbe es keinen Treibhauseffekt mehr, womit man wieder bei Prof. Gerlich und Dr. Tscheuschner wäre.
„Die klassische Strahlungsübertragungsgleichung (SÜG) rechnet stoßfrei und führt durch die Hintertür einen Strahlungserhaltungssatz ein, vergleichbar einem Energieerhaltungssatz.“
Da liegt des Pudels Kern…
Sie schrieben:
„Die klassische Strahlungsübertragungsgleichung (SÜG) rechnet stoßfrei und führt durch die Hintertür einen Strahlungserhaltungssatz ein, vergleichbar einem Energieerhaltungssatz.“
Was Sie verbreiten grenzt an grobem Unfug. Im Falle des lokalen themodynamischen Gleichgewichtes, eine Annahme, die bis etwa 60 km Hoehe ueber NN erfuellt ist, darf nach Einstein (1917), Dirac (1927) sowie Milne (1928) die Quellfunktion in der Uebertragungsgleichung fuer monochromatische Strahlung durch die Plancksche Strahlungsfunktion ersetzt werden (siehe z.B. Chandrasekhar, 1960, Goody & Yung, 1989, Lenoble, 1993, Liou, 2002). Das lokale thermodynamische Gleichgewicht (LTE) ist nur dann erfuellbar, wenn die Dichte gross genug ist, so dass die Anzahl der Molekuele, die durch Kollisionen erster Art (inelastische Kollisionen) angeregt werden und die Anzahl der Molekuele, die durch Kollisionen zweiter Art (super-elastische Kollisionen) abgeregt werden, sich balancieren. Das bedeutet, dass die Kollisionen inplizit beruecksichtigt werden. Oberhalb der Hoehe von etwa 60 km muss eine sog. „non-LTE“-Formulierung verwendet werden. Wie das geht, koennen Sie in der Fachliteratur nachlesen. Solche „non-LTE“-Modelle wurden vor Jahrzehnten schon entwickelt.
Es existiert grundsaetzlich kein Energieerhaltungssatz fuer Strahlung. Was Sie verbreiten, belegt, dass Sie nicht wissen, wovon Sie schwadronieren.
Die Strahlungsuebertragungsgleichung ist eine rein diagnostische Beziehung, bei deren numerischer Loesung die Randbedingungen zu beruecksichtigen sind. Eine Erhaltung der der Strahlung ist ueberhaupt nicht erforderlich und auch nicht gegeben.
Die so berechneten Strahlungsfluesse erscheinen in den lokalen Bilanzgleichungen fuer die innere Energie und die Enthalpie unter dem Divergenzzeichen. Das bedeutet, dass die Strahlungsfluesse so auch in die Bilanzgleichung fuer die Gesamtenergie eingehen. Und nur die Gesamtenergie ist eine Erhaltungsgroesse. Da die prognostische Gleichung fuer die Temperatur an Hand der lokalen Bilanzgleichung fuer die Enthalpie hergeleitet wird, erscheinen die Strahlungsfluesse auch in dieser prognostischen Gleichung, und zwar wieder unter dem Divergenzzeichen. Das ist Lehrbuchwissen, was seit Jahrzehnten existiert.
Fazit: Studieren Sie erst einmal die Theorie der Physik der Atmosphaere. Offensichtlich sind Sie ein Repraesentant der neuen Gruenen Deutschen Physik.
Ich zitiere aus einem Vortrag von Professor Gerlich von 2005:
==========
Prof. Dr. Peter C. Stichel, stellv. Vorsitzender des Arbeitskreises Energie der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (1995), Theoretische Physik, Universität Bielefeld :
„Es ist inzwischen anerkanntes Lehrbuchwissen, daß langwellige Infrarotstrahlung, emittiert von der erwärmten Erdoberfläche, teilweise von CO2 und anderen Spurengasen in der Atmosphäre absorbiert und reemittiert wird. Dieser Effekt führt zu einer Erwärmung der unteren Atmosphäre und aus Gründen des Gesamtstrahlungshaushaltes gleichzeitig zu einer Abkühlung der Stratosphäre.“
Herr Kollege Stichel beschreibt in seiner Zuschrift an das Westfalenblatt ein Perpetuum Mobile 2. Art, weil er von einer „Erwärmung“ (Temperaturveränderung) des wärmeren auf Kosten eines kälteren Bereichs ohne Arbeitsaufwand schreibt. Auch dieser Formulierungsfehler läßt sich durch eine einfache Umformulierung beheben, und man landet bei einer der Formulierungen im nächsten Abschnitt. Nach meinem Kommentar hatte Herr Kollege Stichel seinen Text beim Westfalenblatt zurückgezogen.
Es gibt keinen „Gesamtstrahlungshaushalt“, da es keine separaten Erhaltungsgleichungen
für die einzelnen Energieformen gibt . In der Rotationsenergie der Erde und
der kinetischen Energie der Bewegung um die Sonne stecken z. B. Energien, die um
Größenordnungen größer sind als die Strahlungsenergie, die in Jahren auf die Erde
fällt. Die Abstrahlung richtet sich nach der Temperatur (und Absorptions- bzw.
Emissionseigenschaften) und nicht die Temperatur nach der Abstrahlung.
==========
Was Herr Agerius predigt, ist die Grundlage der Gruenen Deutschen Physik.
„„Die klassische Strahlungsübertragungsgleichung (SÜG) rechnet stoßfrei“
Was natürlich auch nicht stimmt. Die SÜG gilt für das LTE, wie Herr Kramm richtig anmerkt. Also für die untere Atmosphäre wo Absorption und Emission und anregende und abregende Stöße sich die Waage halten.
Die SÜG geht auf die Schwarschild-Gleichung von 1906 zurück. Und wurde zunächst für die Sonnenatmosphäre eingeführt. Dort gilt auch das LTE mit anregenden und abregenden Stößen.
„Also für die untere Atmosphäre wo Absorption und Emission und anregende und abregende Stöße sich die Waage halten.“
Quatsch!
erstens halten sich an- und abregende Stöße in der unteren Atmosphäre nicht die Waage,
zweitens gibt es keine Naturgesetz, wonach das so sein müßte und
drittens gibt es pro Raumvolumen im thermischen Gleichgewicht lediglich ein Gleich gewicht zu- und abfließender Energieströme; nicht aber zwingend ein Strahlungsgleichgewicht…
Hallo, Herr Krueger,
es gibt Leute, die wollen das Rad neu erfinden. Dabei landen sie dann beim Vierkant udn freuen sich dann, dass das besser rollt als ein Dreikant.
Und wir muessen damit leben, dass im Zeitalter des Internets jeder selbsternannte Experte seinen Sermon verbreiten kann. Die Fachliteratur ist nur noch etwas fuer „Unbelehrbare“.
MfG
Eine Frage an die Experten:
Soweit ich weiß, absorbiert ein Gas Strahlung durch 2 Effekte:
1. Die Moleküle werden von der Strahlung „geschuppst“ und haben so eine erhöhte kinetische Temperatur. Durch simplen Stoß wird diese kinetische Energie an andere Moleküle (teilweise) weitergegeben = Konvektion. Das machen die einfachen Moleküle.
2. Die Moleküle nehmen die Energie der Strahlung auf atomarer Ebene auf (Innere Energie). Der neue Status fällt unter Aussenden von Strahlung auf den alten Stand zurück. Die Strahlung ist nicht gerichtet = Wärmestrahlung. Das machen die „Klima-Erwärmer“. Die abgegebene Wärmestrahlung ist eine elektromagnetische Welle (Photonen, etc.) die maximal die gleiche Energie hat, wie die ursprünglich empfangene. Dabei spielt es keine Rolle, aus welcher Richtung die einfallende Strahlung kam.
Kann mich jemand aufklären, wie Wärmestrahlung aus der kinetischen Energie von Molekülen entsteht und warum diese Strahlung sich anders verhält als die der Molküle der Klima-Erwärmer?
Die Molkuele der angeblichen Klimaerwaermer H2O und CO2 bewirken in der Atmosphaere Abkuehlungsraten. O3 bewirkt in der Stratosphaere geringfuegige Erwaermungsraten, und sonst Abkuehlungsraten. Und dieser Sachverhalt ist seit den Arbeiten von Moeller & Manabe (1961) sowie Manabe Und Moeller (1961) zumindest qualitativ bekannt. Er wurde spaeter immer wieder bestaetigt (siehe z.B. Liou, 2002, „An Introduction to Atmospheric Radiation“). Nur ist dieser Sachverhalt bei EIKE nie angekommen.
Darum ging es bei dem Beitrag eigentlich gar nicht. Dass Sie das nicht mitbekommen haben? Ts,ts,ts.
Jetzt auch mein Senf noch dazu:
1) Der hemisphärische Ansatz (Sonneneinstrahlung auf Halbkugel, IR-Rückstrahlung von der Ganzkugel) kommt der Realität näher als es bei den üblichen Vollkugelansätzen der Fall ist.
2) Bestechend, dass dann Erdtemperatur und SB-Rückstrahltemperatur übereinstimmen und man keinen Treibhauseffekt und auch nicht die merkwürdige, exorbitante „Rückstrahlung“ benötigt. Strahlungserwärmung durch Klimagase, speziell durch anthropogene, wäre dann „entsorgt“.
3) Doch, wenn ich mich an Gerlich und Tscheuschner recht erinnere, wenn man richtig rechnet und Geometrie und Einstrahlungwinkel richtig berücksichtigt, erhält man andere Temperaturen – war also leider doch wieder nix…
4) Zu diesem Ärgernis kommt hinzu, dass die Klimagase deutliche Dellen im IR-Abstrahlspektrum Richtung Weltraum hinterlassen, was weniger Abstrahlung in den Absorptionsfenstern der Klimagase bedeutet. Also, noch sind wir die anthropogene Klimaerwärmung nicht los. Allerdings ist die Atmosphäre sehr viel komplizierter. Auch der weite Bereich an errechneten Klimasensitivitäten einschließlich der fehlenden Übereinstimmung mit der Realität zeigen, dass der dreiste Potsdämliche Klima-Alarmismus dennoch auf höchst wackeligen Füßen steht!
Was Sie behaupten, ist vollkommen falsch. An der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere existiert ueberhaupt kein Strahlungsgleichgewicht. Und die integrale Bilanzgleichung fuer die Gesamtenergie in der Atmosphaere erfordert immer noch die Atmosphaere insgesamt.
Lernen Sie erst einmal die Grundlagen der Physik im allgemeinen und die der Physik der Atmosphaere im besonderen.
Habe ich so nicht behauptet, lesen Sie auch Punkt 3 und 4! Es geht mir hier mehr um die Leistungsfähigkeit des hemisphärischen Ansatzes, soweit ich ihn verfolgt habe und zugegeben, etwas salopp formuliert, weniger um grundlegende Atmosphärenphysik – da ist Ihr Vorsprung natürlich uneinholbar!
Webers hemisphaerischer Stefan-Boltzmann-Ansatz vollkommen falsch, egal wieviele Herrschaften diesen Unsinn gesundbeten wollen.
„Weber`s Ansatz, Abschnitt A, betrachtet die Einstrahlung auf eine Halbkugel, aber die Abstrahlung von der Gesamtkugel aus der Perspektive der Kugeloberfläche. Dies führt ebenfalls zu einer Durchschnittstemperatur von 15°C, aber die Einführung der Idee einer Gegenstrahlung ist hierzu nicht erforderlich.“
Wie Weber seine 15°C errechnet, erklärt er aber bis heute nicht.
Und Wolken, die einen Großteil am THE neben den THG ausmachen, haben bei Weber also auch keine Gegenstrahlung?
Richte ich mein IR-Fernthermometer auf eine Wolke, so kann ich deren Temperatur damit genau messen. Somit ist die Gegenstrahlung durch Wolken einfach messbar, bei Herrn Weber aber irrelevant.
PS
Wolken strahlen die Wärme nicht vom Erdboden bei 15°C ab, sondern erst in einigen Kilometern Höhe bei weit unter 0°C. Der Erdboden darunter bleibt folglich wärmer, da es weniger Wärmeverlust gibt. Das merkt man in jeder bedeckten Nach in Vergleich zu klaren Nächten.
Herr Weber berücksichtigt das alles nicht in seinem Modellansatz. Somit ist der Modellansatz schon falsch.
Herr Krüger, wissen Sie, was Sie mit Ihrem IR-Thermometer messen? Wahrscheinlich nicht ;-).
Übrigens: Kaufen Sie sich Webers Buch, da werden Sie geholfen …..
==> Wie Weber seine 15°C errechnet, erklärt er aber bis heute nicht.
Doch Herr Krüger, das hat er, nämlich indem er die Abstrahlung der sonnenbeschienenen Hemisphäre (die bei +15 Grad gleich der gesamten Einstrahlung ist und somit für die Nachtseite Null übrig bleibt) mittels einer „Umgebungsgleichung“ (mit einem erfundenen globalen T2 von fast 255 K) Sigma*(T1^4-T2^4) netto so reduziert dass sie fast halbiert wird und so der Rest zur Nachtseite rotiert wird, welche dann auch knapp 15 Grad (T1=288 K) annimmt.
Toll, da hat er ohne Gegenstrahlung und ohne TE vermeintlich die Genese des globalen Mittelwerts von 15 Grad geschafft. Aber NEIN, ohne Gegenstrahlung und ohne TE strahlt doch die Erde nackt in den Weltraum und T2 ist NULL!
Ja genau, dass erklärt Herr Weber nicht. Sein T2. Wohlmöglich liegt es bei ihm über NULL wegen des THE, den er damit ja gerade widerlegen will? Er hüllt sich ja seit Jahren diesbezüglich in Schweigen.
„Richte ich mein IR-Fernthermometer auf eine Wolke, so kann ich deren Temperatur damit genau messen. Somit ist die Gegenstrahlung durch Wolken einfach messbar,“
Und wenn diese Gegenstrahlung aus der Atmosphäre zu Ihrem Thermometer gelangt und gemessen werden kann, dann kann diese Gegenstrahlung auch noch gleich bei der Gelegenheit die Atmosphäre aufheizen, aus der sie sich gerade verabschiedet.
Mit Ihnen würde ich gerne mal Einkaufen gehen.Sie bringen das Geld und das Portemonnaie mit und ich fülle meinen Einkaufswagen. Am Ende habe ich meine Einkäufe erledigt und Sie haben mehr Geld im Portemonnaie als vorher.
Das eingangs genannte Beispiel einer Flurheizung wirft mehr Fragen auf als es erklärt. Was hat S-B damit zu tun? Die Aussage „ein zweites Thermometer misst 18°C“ ist bedeutungslos. Wo werden diese 18°C gemessen? Über dem Heizkörper ist die Lufttemperatur mit Sicherheit höher, darunter, wo die kalte Luft nachströmt, sicher kälter (Fußkälte). Man misst in diesem Flur niemals eine einheitliche Lufttemperatur man kann höchstens einen Mittelwert berechnen. Über den Sinn (oder besser Unsinn) von Mittelwerten aus intensiven Größen müsste man dabei zuerst sprechen. Es gibt keine „mittlere Erdtemperatur“ die man über das S-B Gesetz bestimmen und irgendwelchen Strahlungsflüssen innerhalb der Troposphäre zuordnen könnte. Die für mein Verständnis plausibelste Begründung der Bodentemperatur von Planeten mit Gashülle ist der von Thieme und Hebert formulierte thermodynamische Atmosphäreneffekt.
#Paul Berberich
„Die atmosphärische Einstrahlung auf die Erdoberfläche kann man messen.“ Die Total Solar Irradiance (TSI) ist 1368 W/m² (KT97) und auf 1360 W/m² (CERES Messungen 2015-2018) gefallen. Im 2. Schritt der Modellbildung geht es um den Wert der Incoming Solar Radiation im konkreten Modell. Die Bezeichnung ist entlehnt aus FIG.7. Kiehl und Trenberth. Diesen Punkt sehen wir beide, denke ich, noch identisch.
Gleicht man ein Modell mit Messungen ab, stellen sich nun die Fragen: a) Wo wurde gemessen? und b) Wie wurde gemessen? Auch diesen Punkt sehen wir beide, denke ich, noch auch identisch. Die Perspektive des Satelliten muss meiner Meinung nach ebenfalls berücksichtigt werden. Der Satellit konnte bei der Nachtmessung keine TSI = 0 messen, weil der Erdschatten die Einstrahlung auf den Satelliten verhinderte:
Achse: Sonne – Erde – Satellit und damit TSI = 0 für die Hälfte der Messungen
Achse: Sonne – Satellit – Erde und damit TSI = 1368W/m² oder auch 1360W/m² für die Hälfte der Messungen.
Die Vergleichswerte sind aber bereits selbst Mittelwerte aus Tag- und Nachtmessung. Damit muss für die Incoming Solar Radiation (ISR) des Modells in konsequenterer Weise ebenfalls die Mittelung der TSI- Messungen herangezogen werden. ISR = (TSI Nacht + TSI Tag) / 2 = (1368 W/m² + 0) = 684 W/m².
Was für meine Argumentation verifiziert ist dass, sich so alle 11 Messungen des Satelliten (Messwerte wie 243 W/m², 276.3 W/m², 100.7 W/m², Albedo 0.269, …,…,…,…,…,…,), die selbst Mittelungen (Tagmessung + Nachtmessung) / 15 Umläufe sind, auf <= 2 W/m² in Modell 5 abbilden.
Herr Agerius, von physikalisch korrekten und unabhängigen Fachleuten welche sich mit dem StrahlungsmodelI befassen, hat noch niemand einen globalen (!!) solaren Mittelwert ohne Gegenstrahlung (also ohne TE) von +15 Grad berechnet. Allein für den wärmsten Streifen entlang dem Äquator ist mit Albedo die mittlere solare Einstrahlung über Tag/Nacht 1364*0,7/Pi=303,9 W/m².
Trotz der Temperaturschwankungen, die von der Wärmespeicherung abhängen, liegt der solare Mittelwert aus dem von mir dynamisch berechneten Verlauf bei -3 Grad – was ziemlich genau zu S-B passt. Rechnet man das in Schritten von z.B. 5 Breitengraden mit cos und Streifenfläche über die Erdoberfläche bis hin zu den Polen, so ergibt sich ein globaler Mittelwert um -21 Grad und NICHT von +15 Grad wie von Hemisphärenleuten grob falsch behauptet wird.
Und wenn diese zum „Beweis“ allerlei Messwerte heranziehen, so haben sie nicht begriffen dass diese Werte ja bereits die Gegenstrahlung beinhalten, die gerade den TE verursacht welchen sie ausklammern wollen, aber so garnicht können. Die einzige Strahlungsmessung aus welcher der TE bestimmt werden kann, ist die Gegenstrahlungsmessung am Boden – welche man aber nicht benutzt weil man fälschlich glaubt, wärmende Strahlung könne nur von warm nach kalt gehen.
Die Gegenstrahlung wurde z.B. an der Forschungsstation Barrow/Alaska aus dem CO2-Spektralbereich zu 42 W/m² ermittelt, was nach S-B am Boden ein deltaT von etwa +8 Grad ergibt und gemäss Berechnung auf Basis von HITRAN und MODTRAN einschliesslich Wolken, Wasserdampf und Feedback für jede Verdoppelung nur etwa 0,6 Grad ergibt, d.h. 1/5 vom „best guess“ des IPCC.
„Die einzige Strahlungsmessung aus welcher der TE bestimmt werden kann, ist die Gegenstrahlungsmessung am Boden – welche man aber nicht benutzt weil man fälschlich glaubt, wärmende Strahlung könne nur von warm nach kalt gehen.“
Sie fantasieren
Genau, das ist es. Diese Herrschaften fantasieren.
Planck (1900), „Ueber irreversible Strahlungsvorgaenge“, schrieb bereits:
==========
„Dass auch die strahlende Waerme den Forderungen des zweiten Hauptsatzes Genuege leistet, dass z. B. die gegenseitige Zustrahlung verschieden temperierter Koerper immer im Sinne einer Ausgleichung ihrer Temperaturen erfolgt, ist wohl allgemein unbestritten, und schon G. Kirchhoff hat hierauf seine Theorie des Emissions- und Absorptionsvermoegens der Koerper gegruendet.“
=========
In diesem Sinne hatte sich auch schon Clausius, der Vater des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik, in seinem Lehrbuch „Die mechanische Waermetheorie“ von 1887 geaeussert.
Und ein Ausgleichen der Temperaturen verschieden temperierter Koerper bedeutet nicht, dass der kaeltere Koerper den waermeren Koerper noch mehr erwaermt.
Offensichtlich muss man einigen dieser Global Warming-Juenger noch beibringen, dass die Netto-Strahlung im Infrarotbereich im allgemeinen positiv ist, was bedeutet, dass die Wasser- und Landmassen nahe der Erdoberflaeche erheblich mehr Strahlung emittieren als sie an Gegenstrahlung von der Atmosphaere empfangen. Im globalen Mittel sind das ueber 60 W/m^2. Aber nach der neuen Gruenen Deutschen Phyik traegt dieser Energieverlust zur Erwaermung bei.
„Die Gegenstrahlung wurde z.B. an der Forschungsstation Barrow/Alaska aus dem CO2-Spektralbereich zu 42 W/m² ermittelt,…“
Jo – mit einem Pyrgeometer, der im angeblichen CO2-Strahlungsbereich nicht mißt, sondern rechnet…
Selbst, wenn man diese Strahlung misst, verliert die Atmosphäre Energie. Und bedeutet nicht Erwärmung der Atmosphäre, sondern das Gegenteil.
Herr Schönfeld, die Atmosphäre und der Boden geben ohne Klimaänderung soviel Strahlung ab wie aufgenommen wird. Wärmer wird es, weil diese Bilanz heutezutage nicht ausgeglichen ist.
Dietze, Sie schrieben:
„Die Gegenstrahlung wurde z.B. an der Forschungsstation Barrow/Alaska aus dem CO2-Spektralbereich zu 42 W/m² ermittelt, was nach S-B am Boden ein deltaT von etwa +8 Grad ergibt und gemäss Berechnung auf Basis von HITRAN und MODTRAN einschliesslich Wolken, Wasserdampf und Feedback für jede Verdoppelung nur etwa 0,6 Grad ergibt, d.h. 1/5 vom „best guess“ des IPCC.“
Und da Sie nur mit dem Beer-Bouguer-Lambertschen Gesetz gearbeitet haben, was eine unzulaessige Approximation fuer die Atmosphaere darstellt (die Quellfunktion fehlt), koennen Sei Ihre Ergebnisse in der Pfeife rauchen. Dabei ist es vollkommen egal, ob Sie HITRAN, MODTRAN, LOWTRAN oder Lebertran verwenden.
„Die Total Solar Irradiance (TSI) ist 1368 W/m² (KT97) und auf 1360 W/m² (CERES Messungen 2015-2018) gefallen.“ Ich meinte die atmosphärische Einstrahlung durch Wolken, Wasserdampf, Aerosole und andere Treibhausgase.
Das ist barer xxxx. Die Werte der TSI, die in den 1980er Jahren verbreitet wurden, waren falsch. Die TSI hat sich in den vergangenen 70 Jahren ueberhaupt nicht geaendert. Der heutige Wert der TSI von etwa 1361 W/m^2 wurde bereits im Jahr 1951 von Houghton publiziert („THE SOLAR CONSTANT“, J. Meteor. (1951) 8 (4): 270). Dieser Wert wurde sowohl von Laue & Drummond (1968), „Solar constant: First direct
measurements“, Science 1968; 116: 888-91, als auch von Raschke et al. (1973), „The annual radiation balance of the earth-atmosphere system during 1969–1970 from Nimbus III measurements“, J Atmos Sci 30: 341–364, sowie Kopp & Lean (2011), „A new, lower value of total solar irradiance: Evidence and climate significance“, Geophysical Research Letters, bestaetigt.
Und neuere Rekonstruktionen der TSI, die bis zu 1610 zurueckgehen (z.B. Kopp et al., 2016, „The Impact of the Revised Sunspot Record on Solar Irradiance Reconstructions, Solar Physics volume 291, 2951–2965 ) belegen, dass sich praktisch kaum etwas geaendert hat.
Studieren Sie erst einmal die Fachliteratur. xxxxxxxxx
Dieser Streit amüsiert mich schon lange. Ich verstehe davon nichts und versuche es mit meinem klaren Menschenverstand. Wie soll das von Menschen produzierte Co2 von etwa nur 4% von 0,04% einen nennenswerten Einfluss auf die globale Temperatur haben? Maßgeblich sind doch die 96% von der Natur erzeugt. Außerdem hat die Erdgeschichte lange bewiesen, dass deutlich höhere Temperaturen und deutlich höheres Co2 keine Probleme verursacht haben. Könnte es sich hier um einen Streit um des Kaisers Bart handeln?
„Könnte es sich hier um einen Streit um des Kaisers Bart handeln?“
Ich weiß nicht, was „des Kaisers Bart“ kostet.
Der Streit ums Treibhaus kostet viele Billionen…
Leider gibt es aus meiner Sicht einen kleinen Haken. In einer ganzen Reihe von Experimenten konnte ich feststellen, dass CO2 und andere IR-aktive Gase den Wärmetransport von einer warmen zu einer kalten Fläche behindern: Ist die Temperatur der warmen Fläche konstant, verringert sich der Wärmetransport, ist die Wärmezufuhr konstant, erwärmt sich die warme Fläche; reproduzierbar, quantifizierbar und abhängig von Art und Menge des Gases.
In der Naturwissenschaft haben Experimente einen hohen Stellenwert, insbesondere wenn sie eine These falsifizieren. Nur hier auf EIKE scheint das nicht zu funktionieren. Ich habe meine Ergebnisse mit Ulli Weber ausgiebig diskutiert. Nur es gibt keinen Fortschritt, solange Herr Weber auf seinen Standpunkt beharrt: „Um welchen Effekt es sich bei der von Dr. M. Schnell experimentell festgestellten Temperaturwirkung von CO2 handeln könnte, vermag der Autor nicht zu beurteilen“.
Und natürlich sind meine Versuche nur Labor-Experimente und dürfen nicht 1:1 auf das System Erde-Atmosphäre übertragen werden. Ihr Wert liegt in der grundsätzlichen Aussage: Ja, es ist physikalisch möglich, dass eine kältere CO2-Schicht zur Erwärmung eines warmen Festkörpers beitragen kann. Aber nicht weil Wärme von kalt nach warm fließt, sondern weil der Transport von Wärme per IR-Strahlung sowohl vom warmen Sender als auch vom kälteren Empfänger abhängt, wie Josef Stefan mit seiner Gleichung für den Strahlungsaustausch 1879 festgestellt hat:
P = σ ∙ A ∙ E ∙ (T(Sender)^4 – T(Empfänger) ^4).
Dabei ist „P“ der netto Wärmetransport pro Zeit von warm nach kalt.
J. Stefan hat das Stefan-Boltzmann-Gesetz auf Grund dieses Strahlungsaustausches „P“ zweier Flächen, ausgehend von Labor-Experimenten, empirisch abgeleitet und erst danach hat Ludwig Eduard Boltzmann, u.a. auch ein Schüler von Stefan, das Gesetz theoretisch herleiten können. Das nur zur Richtigstellung, was Boltzmann kannte.
In der Atmosphäre sind die Empfänger der IR-Strahlung der Erdoberfläche: Aerosole, Wolken und IR-aktive Gase in verschiedenen Höhen und erst ganz zum Schluss das Weltall.
„Ihr Wert liegt in der grundsätzlichen Aussage: Ja, es ist physikalisch möglich, dass eine kältere CO2-Schicht zur Erwärmung eines warmen Festkörpers beitragen kann. Aber nicht weil Wärme von kalt nach warm fließt, sondern weil der Transport von Wärme per IR-Strahlung sowohl vom warmen Sender als auch vom kälteren Empfänger abhängt, wie Josef Stefan mit seiner Gleichung für den Strahlungsaustausch 1879 festgestellt hat:
P = σ ∙ A ∙ E ∙ (T(Sender)^4 – T(Empfänger) ^4).
Dabei ist „P“ der netto Wärmetransport pro Zeit von warm nach kalt.“
Das ist xxxxxx und ein klarer Widerspruch zum 2ten Hauptsatz.
Schon erstaunlich, was diverse Hobby-Physiker hier auf EIKE alles postulieren…
@besso keks: Nehmen Sie mir meinen Kommentar bitte nicht übel. Ich verfolge schon seit längerem Ihre verzweifelten Versuche, den Unsinn klarzustellen, leider vergebens.
Vielleicht sollten wir es mal nicht mit Formeln sondern mit Erdnüssen erklären? Die haben viel Energie und Energie ist gut fürs Gehirn. Also für alle, die ihren Kommentar nicht verstehen:
Man nehme drei leere Schüsseln, eine für die Erdoberfläche, eine für die Atmosphäre und eine für den Weltraum. In die erste Schüssel (Erde) kommt eine beliebige Menge Erdnüsse aus der Tüte (das wäre die Sonne). Nun gibt man eine Handvoll Erdnüsse und zählt nach wieviel dazu gekommen sind. Ergebnis: Null. Die Erde hat genau so viele Photonen (Erdnüsse) abgegeben, wie die Atmosphäre bekommen hat. Und wenn man es ganz genau wissen will, sollte man sich an Einstein erinnern, der herausgefunden hat, dass Licht aus Elementarteilchen besteht, die Energie besitzen entsprechend ihrer Frequenz oder Wellenlänge genau so wie Erdnüsse entsprechend ihres Brennwertes, der auf der Verpackung steht.
Das Erdnuss Analogon ist gleich aus mehreren Gründen daneben gegangen. Es gilt keine Photonenzahlerhaltung, sondern eine Energieerhaltung, so tragen 30 Photonen, die von CO2 auf 15 um abgestrahlt werden, die gleiche Energie wie 1 „grünes“ Photon mit 0,5 um.
Zudem wird beim Treibhauseffekt zwischen Atmosphäre und Boden nicht die gleiche Energiemenge nur hin und hergetauscht.
Sie haben Recht. Ich habe mich aber speziell auf CO2 bezogen. Und das wird kein grünes Licht emittieren. Möglich wäre aber, dass bei Absorption eines Photons mit 0,5 mehrere Photonen geringerer Energie emittiert werden.
Es gibt ja noch andere Nüsse 🙂
@K. Schönfeld
Ich nehme grundsätzlich nichts übel.
Ich finde die Idee mit den Erdnüssen auch gar nicht schlecht:
Warum geben Sie uns allen nicht mal ein paar Kilo ab?
😉
Herr Schnell,
Ihre Behauptung,
„Ja, es ist physikalisch möglich, dass eine kältere CO2-Schicht zur Erwärmung eines warmen Festkörpers beitragen kann. Aber nicht weil Wärme von kalt nach warm fließt, sondern weil der Transport von Wärme per IR-Strahlung sowohl vom warmen Sender als auch vom kälteren Empfänger abhängt, wie Josef Stefan mit seiner Gleichung für den Strahlungsaustausch 1879 festgestellt hat:“
ist schlicht und ergreifend absurd. Unabhaengig davon, dass an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere im allgemeinen ueberhaupt kein Strahlungsgleichgewicht exist, kann die im allgemeinen kaeltere Atmosphaere die Wasser- und Landmassen nahe der Erdoberflaeche nicht erwaermen.
Offensichtlich glauben Amateure noch immer, dass Netto-Quellen von Gesamtenergie in der Erdatmosphaere existieren. Dem ist nicht so. Es geht nur um Energieumwandlung und die uebrigen Energietransporte sorgen dafuer, dass keine Netto-Quellen oder -Senken von Gesamtenergie entstehen koennen.
Kramm & Dlugi (2011) haben uebrigens demonstriert, dass die Netto-Strahlung im Infrarotbereich von 63 W/m^2 mit einer Reihe von Wertepaaren der global gemittelten Temepraturen erzeugt werden kann. Das bedeutet, dass das Verwenden von globalen Mitteltemperaturen in der Energetik der Atmosphaere unsinnig ist. Hinzu kommt, dass die Temepratur eine intensive Groesse ist; die Energie ist jedoch eine extensive Groesse, die einer Bilanzgleichung gehorcht.
==> [Dr. Schnell] „..weil der Transport von Wärme per IR-Strahlung sowohl vom warmen Sender als auch vom kälteren Empfänger abhängt, wie Josef Stefan mit seiner Gleichung für den Strahlungsaustausch 1879 festgestellt hat:“ ist schlicht und ergreifend absurd.
Herr Prof. Kramm, seit wann bezeichnen Sie den Netto-Strahlungstransport S=Sigma(T1^4 – T2^4) als absurd?? Ausserdem ergibt sich daraus eindeutig dass Gegenstrahlung eines kälteren Körpers T2 die Temperatur eines bestrahlten wärmeren Körpers T1 erhöhen kann. Ist S (z.B. Solarstrahlung W/m²) konstant und die Gegenstrahlung durch T2 erhöht sich (z.B. durch Anstieg der THG-Konzentration), so muss sich auch T1 (die Bodentemperatur) erhöhen.
Es fliesst dabei KEINE Wärme von T2 nach T1, aber der Wärmeabfluss von T1 nach T2 wird behindert, was einen Anstieg von T1 bewirkt damit der Abfluss konstant bleibt. Dieser Effekt („Strahlungsdämmung“) ist analog auch von der Wärmedämmung allgemein bekannt. Ich hoffe, damit die Irrtümer hinsichtlich der Interpretation des 2.HS geklärt zu haben.
Strahlung transportiert Energie (!) auch „von selbst“ von kalt nach warm, wodurch der 2.HS nicht verletzt wird. Damit werden die krampfhaften Bemühungen der umstrittenen Hemisphärenansätze obsolet, den TE – also die um etwa um mindestens 33 Grad gegenüber der solaren Einstrahlung zu hohe Bodentemperatur – ohne Gegenstrahlung zu „erklären“.
@ Dr. Michael Schnell
Ich beharre tatsächlich auf meinem Standpunkt und denke, meine Ablehnung war außerordentlich höflich formuliert. Denn beim 2. Hauptsatz der Thermodynamik scheiden sich nun mal unsere Geister, Zitat aus Ihrer Abhandlung „Experimentelle Verifikation des Treibhauseffektes 4. Mitteilung: die erdnahe CO2-Strahlung“ mit Hervorhebungen:
„A: Erd-Platte: CO2 erhöht die Gegenstrahlung (2 rote anstelle von 2 blauen Pfeilen). Dadurch kommt es zu einer verringerten Energieabgabe (Gl. 2) und es entsteht ein Wärmestau, wodurch sich die Erd-Platte solange ERWÄRMT, bis Energieverlust und -gewinn wieder gleich sind (Abb. 8)…“
https://www.eike-klima-energie.eu/2019/01/27/experimentelle-verifikation-des-treibhauseffektes-4-mitteilung-die-erdnahe-co2-strahlung/
Also: Nach den Gesetzen der Thermodynamik muss sich eine unerkannte Quelle in Ihrer Versuchsanordnung befinden, denn ein kalter Körper kann nun mal einen wärmeren Körper nicht noch weiter erwärmen.
@Weber, Kramm und Keks:
Sie haben anscheinend den Versuchsaufbau von Schnell nicht verstanden. Da gibt es keine „unbekannte Quelle“. Herr Schnell hat „lediglich“ festgestellt, dass eine aktiv gekühlte Platte und eine aktiv beheizte Platte, die sich „gegenüber“ befinden (kalt unten, warm oben, um Konvektion zu vermeiden….), je nach CO2-Konzentration des Gasgemisches „dazwischen“ unterschiedliche Heizleistung an der warmen Platte zur Aufrechterhaltung der Temperaturdifferenz zw. warm und kalt brauchen bzw. sich die Temperaturdifferenz bei gleicher Heizleistung sich bei erhöhter CO2-Konzentration veregrößert. Dieses Verhalten zeigen nach Schnell Gase wie z.B. Argon in dieser Apparatur reproduzierbar nicht.
Wie dieser Effekt zu erklären / interpretieren ist, darüber stehe ich mit Herrn Schnell in Verbindung ….
Ein Widerspruch zum 2. HS ist es auf alle Fälle nicht!
Warum Verletzung des 2. Hauptsatzes? CO2 kann durch seine IR-Strahlungseigenschaften die Energie(Wärme)-Abfuhr durch eine Vielzahl ungerichteter Absorptions- und Emissionsprozesse im Vergleich zu unbehinderter Bodenstrahlung verlangsamen und somit verringern! Scheitern jetzt Verbesserungen der Wärmeisolierung am 2. Hauptsatz??
1. Beispiel: Eine Kugel, umhüllt mit einer Wärmeisolierschicht, wird innen von einer Heizquelle konstanter Leistung beheizt. Die Kugeloberfläche ist wärmer als die Umgebung. Jetzt wird außen noch eine Isolierschicht aufgebracht. Wetten, die Kugeloberfläche wird noch wärmer und zwar trotz der Tatsache, dass die zusätzliche Isolierschicht kälter ist? Dabei spielt keine Rolle, ob die Wärme durch Stöße, IR-Strahlung oder durch alles beides abgeführt wird – die Verringerung der Wärmeleitfähigkeit ist entscheidend!
2. Beispiel: Jeder Autofahrer und Tourengänger kennt die reflektierenden Alufolien. Warum wärmen die dünnen Alufolien, vom Material her an sich ausgezeichnete Wärmeleiter? Obwohl der damit Eingehüllte nicht mehr Wärme produziert? Die Abkühlung durch IR-Abstrahlung wird offenbar deutlich verringert (die durch Konvektion natürlich auch!). Zum Schrecken aller Wächter des 2. Hauptsatzes muss dann eine IR-Rückstrahlung von der kälteren Folie zum wärmeren Körper stattfinden! Bei diesem Beispiel müsste man allerdings erst untersuchen, ob eine nicht reflektierende Plastikfolie nicht dasselbe leistet. Aber dann hätten sich Generationen von Rettern weltweit geirrt – soll ja vorkommen…
Und wiederum stellt sich die Frage nach dem Ort der Wärmequelle bzw. Energiezufuhr:
Erwärmt die Energiezufuhr oder die Isolation?
Genau Ihre Darlegungen sind oft Gegenstand bei den „Hauseinwicklern“ (Dämmstoffbesessene). Die wenigsten „EnergieBräter“, die von der Regierung auf uns losgelassen werden, haben Ahnung von den physikalischen Grundlagen. Ich will das Thema hier jetzt nicht verlassen, aber Sie hätten bei 2tens „Warum wärmen die dünnen Alufolien, vom Material her an sich ausgezeichnete Wärmeleiter?“ das ‚wärmen‘ in Gänsefüßchen setzen müssen, dann begreifen unsere Begriffsstutzigen hier möglicherweise worum es geht …. (Diese Folien „wärmen“ nur so richtig, wenn sie ein Luftpolster drunter haben, was die WÄRMELEITUNG abschwächt.)
Und: Die „silbrige“ und die „goldige“ Seite sind unabsichtlich herstellungsbedingt, …. der reflektorische Unterschied beträgt zwischen „Silber“ (99%) und „Gold“ (97%) lediglich 2%, üblich ist aber, die „Silberseite“ zum Patienten gerichtet zu benutzen …..
Es ist wie bei den alukaschierten Styroporrollen ausm Baumarkt für „hinter den Heizkörper“. Wenn die glänzende Aluseite aus „optischen Gründen“ gestrichen wird, ist es mit der Wirkung dahin …….
@Dr. Roland Ullrich 29. Juli 2020 um 17:05
Was machen Sie bei angekündigtem Frost im Frühjahr mit Ihren empindlichen Garten-Pflänzlein, die normal in unserer Klimazone nicht vorkommen, weil nicht „winterhart“? Rrrrichtig: Alte Bettlaken oder Plasteplanen o.ä. des nachts drüber …. Sie könnten natürlich auch den Trick der Apfelsinenbauern anwenden, würde ggf. sicher auch gehen …., also „Alu“ dabei ist nur das I-Tüpfelchen.
Es gibt da ein sehr informatives youtube Video, dass sowohl diesen Artikel als auch Herrn Webers „Hemisphärenansatz“ kurz, einfach und verständlich erklärt..
https://www.youtube.com/watch?v=YAFa2dpseGU
Abgesehen davon, und um der Verwirrung etwas Informatives entgegenzusetzen, ein paar sachdienliche Ausführungen.
1. „Gegenstrahlung“ existiert sehr wohl, sie ist nur völlig irrelevant. Das versteht man vielleicht am ehesten, wenn man sich vor Augen führt, dass wir an der Oberfläche nur einen kleinen Teil der „Gegenstrahlung“ messen können. Der Großteil der „Gegenstrahlung“ wird bereits in der Atmosphäre wieder absorbiert. Das heißt es „wirken“ tausende Watt „Gegenstrahlung“ pro m2 auf die Erde ein und würden die irgendwas erwärmen, dann wären unsere Ozeane längst verdampft. Tatsächlich ist „Gegenstrahlung“ nur Teil der ubiquitären Umgebungsstrahlung – und die erwärmt nichts!
2. Sämtliche Darstellung die auf der „Gegenstrahlungstheorie“ aufbauen sind daher selbstredend Quatsch (zB. das Kiehl, Trenberth Diagramm). Die prinzipiell korrekte THE Theorie baut hingegen auf Abstrahlungshöhe und amtosphärischen Wärmegradienten auf – Gegenstrahlung kommt darin NICHT vor!
3. Hat der „THE“ demnach auch nichts damit zu tun, dass irgendwas irgendetwas anderes erwärmen würde, bzw. Wärme von kalt zu warm fließen resp. strahlen würde. Um das zu erkennen reicht schlichte Logik aus, es braucht keine skurrilen neuen Theorien.
4. Vor allem aber liegt der Kernfehler des „THE“ natürlich in der Annahme, die Erde wäre ohne THGe ein perfekter Emitter. Dabei weicht einerseits die Erdoberfläche (insbesondere Wasser!) erheblich von einem perfekten Emissionsgrad ab, und andererseits behindern Wolken die Abstrahlung von LWIR massiv. Um den THGen zurechenbaren THE zu ermitteln, ist es daher nötig erstmal den Emissionsgrad exklusive THGen zu bestimmen. Dieser „Treibhausgaseffekt“ ist jedenfalls weit kleiner als 33K.
Ich danke Ihnen, ich bin genau der gleichen Meinung.
Ein Problem für jede Modellrechnung ist die kugelähnliche Form der Erde. Dadurch besteht an jedem Ort der Erde eine andere Strahlung.
Dann kommen Rotation und Achsneigung hinzu. Dadurch ändert sich die Strahlung permanent.
Nun könnte man theoretisch noch sagen, daß sich das ja alles ausgleichen würde und man einen Mittelwert bilden kann.
Dann kommt aber die Beschaffenheit der Erde hinzu. Ganz vereinfacht: Land absorbiert, Wasser reflektiert. Detailiert kann man das noch hinsichtlich Bodenbeschaffenheit und Untergundfärbung verfeinern.
Dann kommt die Atmosphäre dazu. Und da haben wir hauptsächlich Wasser, welches über der ungleichen Oberfläche der Erde wirkt und zwar vor allem durch Reflexion und nicht durch Absorbtion. Und diese Wasserbewegungen, in der Atmosphäre lassen sich lediglich prognostizieren und ändern sich unvorhersehbar, unberechenbar.
Vor dem Hintergrund halte ich jegliche Modellierung für überflüssige Taschenspielerei.
Ich lese mir gern solche Artikel durch.
Aber ich denke lieber pragmatisch.
Weber wuerde allerdings darauf antworten, dass die Erde nur jeweils halb rotiert, und zwar zuerst von Westen nach Osten, und dann umgekehrt von Osten nach Westen.
Wie die taegliche solare Einstrahlung an einem Ort zu berechnen ist, hat Christian Wiener schon im Jahr 1879 beschrieben. Heute ist das gaengiges Lehrbuchwissen. Mit Hilfe der von Wiener hergeleiteten Gleichung kann man die Verteilung der taeglichen solaren Einstrahlung am Oberrand der Atmosphaere ermitteln. Die globale Mittelung ueber diese Verteilung liefert dann als Ergebnis S/4, wobei S die sog. Solarkonstante ist.
Diese globale Mittelung laesst sich fuer die beiden Aequinoktien elementar durchfuehren, weil das auftretende Integral dann exakt loesbar ist (siehe Kramm, 2020, https://www.academia.edu/43712307/Bemerkungen_zur_Gleichung_von_Gerlich_und_Tscheuschner_zur_Berechnung_der_global_gemittelten_Oberfl%C3%A4chentemperatur_einer_Erde_ohne_Atmosph%C3%A4re).
Im Falle einer Erde ohne Atmosphaere ist das Vorgehen gleich, denn die Aenderung des Abstandes zwischen dem Sonnenzentrum und dem Erde-Mond-Barizentrum durch die Dicke der Atmosphaere ist bedeutungslos. Die numerische Simulationen von Kramm et al. (2017), „Using Earth’s Moon as a Testbed for Quantifying the Effect of the Terrestrial Atmosphere“ (https://www.scirp.org/Journal/PaperInformation.aspx?PaperID=78836) liefern das gleiche Ergebnis. Dabei wuurden die astronomischen Gegenheiten mit der „planetary and lunar ephemeris DE430“ (https://ipnpr.jpl.nasa.gov/progress_report/42-196/196C.pdf) ermittelt.
Leider kann man Anhaenger der neuen Gruenen Deutschen Physik damit nicht ueberzeugen. Diese brauchen die „Klimakastastrophe“ wie die Luft zum Atmen, auch wenn diese Katastrophe nur in der Phantasie von Lobbyisten, Jornalisten und Politikern existiert. Und das gilt nicht nur fuer den 97%-Konsens-Cook, sondern auch fuer Tony Watts. Was waeren beide ohne die „Klimakatastrophe“? Die Webseiten dieser beiden Herren haben uebrigens einen hoeheren Marktwert als die Webseiten deutscher Medien.
„Die Webseiten dieser beiden Herren haben uebrigens einen hoeheren Marktwert als die Webseiten deutscher Medien.“
Das ist nicht erstaunlich:
Der „Wert“ der Webseiten deutscher Medien tendiert gegen Null…
„Eine Gegenstrahlung wird dafür nicht mehr benötigt.Um dem Prinzip von Occam´s Razor zu genügen, nachdem die einfachste Erklärung für Naturerscheinungen fast immer die Richtige ist, stellen wir diese, für viele überraschende Herleitung, hier zur Diskussion.“
Diesem Argument kann ich nicht folgen. Existieren mehrere konkurrierende Theorien für Naturerscheinungen muss man ein „experimentum crucis“ vorschlagen, um die bessere Theorie zu finden. Das „experimentum crucis“ ist leicht gefunden: die atmosphärische Einstrahlung auf die Erdoberfläche kann man messen. Eine Theorie, die dem nicht Rechnung trägt, ist somit falsch.
„…die atmosphärische Einstrahlung auf die Erdoberfläche kann man messen.“
„KÖNNTE“, Herr Berberich, „KÖNNTE“!
Korrekt, eine Theorie wie die obige, die postuliert, dass aus der Atmosphäre keine Strahlung kommt, ist falsch. Und dies weiß man seit über hundert Jahren bereits.
Aber hier geht es ja nicht um Inhalte, sondern nur darum, die Diskussion am Laufen zu hslten, um so Zweifel zu sähen.
Hallo Herr Petersen,
natürlich kommt auch aus der Atmosphäre messbare (Infrarot-)Strahlung. Das Problem der Diskussionen scheint zu sein, dass der Strahlung eine Energie zugeordnet wird. Das ist so nicht richtig!! Die empfangene Strahlung ist ein Maß für die Temperatur des strahlenden Mediums, Egal ob Wolken, CO2 oder andere Strahlungsquellen. Da die Atmosphäre „warm“ ist, kann auch Strahlung empfangen werden. Es sagt nichts darüber aus, wieviel Energie und wie lange diese geliefert werden kann. Dies ist analog zu einem Kondensator, dessen Spannung (Temperatur) gemessen wird. An Kondensatoren mit unterschiedlicher Kapazität wird immer die gleiche Spannung gemessen, wenn sie entsprechend geladen wurden. Werden diese Kondensatoren nun mit einem Widerstand entladen, sind die kleine Kapazitäten sehr schnell und die großen Kapazitäten sehr langsam entladen (Energieinhalt)
Ergebnis: Gegenstrahlung gibt Infos zur Temperatur aber nicht zur Strahlungsenergie !!
# Marvin Müller
Bei den neueren Auflagen „Physik für Ingenieure“ stellt man fest, dass diese gegenüber älteren Auflagen im Text teilweise stark gekürzt wurden. Sie tendieren mehr in Richtung Formelsammlung. Ich zitiere die 7. Überarbeite Ausgabe von Prof. Dobrinski, Prof. Krakau und Prof. Vogel mit Zitatanfang und Zitatende ohne Auslassungen mit Beispiel. Entleihen Sie sich die 7. Auflage aus der Bibliothek und überprüfen sie mein Zitat.
Albert Agerius schrieb am 27. Juli 2020 um 21:27:
Das Buch, das ich verlinkt hatte, enthält (soweit ich das sehen konnte) exakt den von Ihnen hier zitierten Text. Insofern verstehe ich Ihre Anmerkung nicht, dass neuere Ausgaben vielleicht gekürzt seien. Haben Sie einen Blick auf das verlinkte Buch bzw. die dargestellte Seite 216 geworfen?
Gibt es in der 7. Auflage, auf die Sie sich beziehen, keinen Text vor der Formel, die Sie zitierten?
Und unabhängig davon – was sagen Sie zu der inhaltlichen Aussage, dass der σ*A*T_2^4 Ausdruck der Abstrahlung aus Atmosphäre entspricht, von der Sie sagen, die gäbe es nicht bzw. die würde nicht gebraucht, um die beobachtete Temperatur zu erklären?
# Krüger
“ 1. Der THE ist als Temperatur- Differenz … +15 °C …-18 °C…und liegt bei 33K. 2. Das wird auch mit den ERBE oder Ceres Satelliten gemessen.“
Die Satelliten selbst messen keine Temperaturen. Für den Treibhauseffekt von KT97 wird das rechnerische Viertel von „Rundum Sonne“ = 1368 x (1- 0.3129) / 4 = 235 W/m² mit der Longwave Radiation Messung von durchschnittlich 243.9 W/m² ~ -17°C gleichgesetzt.
Zum Temperaturverlauf verweise ich auf Prof. Mojib Latif, Klimawandel und Klimadynamik, Ulmer Verlag, Ausgabe 2009, S.18, Abbildung 6, Das vertikale Temperaturprofil. -18 Grad werden mehrfach durchlaufen, bei ca. 5.5 km Höhe, bei ca. 43 km Höhe und bei ca. 90 km Höhe.
Aber durch die Viertelverteilung ist von Haus aus viel zu wenig Energie im Modell von KT97, so dass der Temperaturanstieg in ca. 50 km auf +15 °C (siehe Mojib Latif Abb.6) nicht dargestellt werden kann. Hierfür wären 390 W/m² in 50 km Höhe notwendig. Durch die Begrenzung auf 235 W/m² fehlt der Modellierung von Kiehl und Trennberth a priori die nötige Energie für große Höhen. Dies hatte in einem Interview auch schon früher Prof. Lintzen bemängelt. Wenn man mit 684 W/m² modelliert, dann kann man 243 W/m² abbilden, nicht nur 235 W/m², alle anderen gemessenen Werte und damit auch den Temperaturanstieg in ca. 50 km auf +15°C, (Stichwort Ozon). Und genau dies spricht für die Einstrahlung von 684 W/m².
Diese -18 °C sind keine reale Temperatur, sondern nur ein Synonym fuer die emittierte Strahlung. Deswegen sprechen wir von einer effektiven Strahlungstemperatur. Und diese gilt nur fuer die vollkommen falsche planetare Albedo im solaren Bereich von 0,3. Diese effektive Strahlungstemperatur waere nur dann eine reale Oberflaechentemperatur, wenn die Oberflaechentemperatur gleichverteilt waere. Die meridionale Verteilung der der solaren Einstrahlung laesst eine solche Gleichverteilung nicht zu.
Die Kritik an der Abbildung von Kiehl & Trenberth (1997) ist albern, denn dieser Wert von 235 – 240 W/m^2 liefern die Satellitenmessungen.
Die Temperaturverteilung in der Stratosphaere ist eine Folge der Ozonbildung, der mit der Photodissoziation von O2 im solaren Bereich beginnt (Stichwort: Chapman-Mechanismus). Allerdings sind 15 °C in Stratopausenhoehe reichlich unwahrscheinlich. Nach der US Standard Atmosphaere betraegt die Temperatur im Bereich der Stratopause etwa 0 °C.
„Diese -18 °C sind keine reale Temperatur, sondern nur ein Synonym fuer die emittierte Strahlung. Deswegen sprechen wir von einer effektiven Strahlungstemperatur.“
Richtig. Die beträgt ins All bei 240 W/m2 -18°C und am Erdboden bei 390 W/m2 15°C.
Die Satelliten, Aqua, Terra, etc. der NASA messen ~240 W/m2 Abstrahlungsleistung der Erde ins All. Das entspricht gemäß S-B einer Abstrahlungstemperatur von -18°C.
Vom Erdboden werden im Mittel 390 W/m2 abgestrahlt, was gemäß S-B einer Abstrahlungstemperatur und Messtemperatur von rund 15°C entspricht.
Die Differenz von 33°C werden als natürlicher THE bezeichnet.
Rechnet man mit S-B, so ergibt sich auch eine Abstrahlungstemperatur der Erde von -18°C.
Hier stimmenm also Messungen und Berechnungen/ Modellansatz überein.
Somit ist Herr Weber widerlegt.