Judith Curry
„Das Feld der Beziehungen zwischen Sonne und Klima … wurde in den letzten Jahren durch unerwünschte politische und finanzielle Einflüsse korrumpiert, da Skeptiker des Klimawandels vermeintliche solare Effekte als Entschuldigung für die Untätigkeit bei der anthropogenen Erwärmung nutzten“ – Lockwood (2012)
„Wir argumentieren, dass die Sonne/Klima-Debatte eines dieser Themen ist, bei dem die ‚Konsens‘-Aussagen des IPCC durch die Unterdrückung abweichender wissenschaftlicher Meinungen voreilig erreicht wurden.“ – Connolly et al. (2021)
Die Auswirkungen von Sonnenschwankungen auf das Klima sind ungewiss und Gegenstand erheblicher Debatten. Aus den IPCC-Bewertungsberichten lässt sich jedoch nicht ableiten, dass es in dieser Frage eine Debatte oder erhebliche Unsicherheit gibt.
Die Sonne durchläuft Zyklen von etwa 11 Jahren (den Schwabe-Zyklus), in denen die Sonnenaktivität zu- und abnimmt. Oberhalb der Erdatmosphäre ist der Unterschied in der Gesamtsonneneinstrahlung (TSI, gemessen in Watt pro Quadratmeter W/m²) zwischen den 11-Jahres-Maxima und -Minima gering und liegt in der Größenordnung von 0,1 % der gesamten TSI, also etwa 1 W/m². Ein multidekadischer Anstieg der TSI sollte zu einer globalen Erwärmung führen (unter sonst gleichen Bedingungen); ebenso sollte ein multidekadischer Rückgang der TSI zu einer globalen Abkühlung führen. Forscher haben spekuliert, dass mehrdekadische und längere Veränderungen der Sonnenaktivität eine wichtige Ursache für den Klimawandel sein könnten.
Wie genau sich die TSI im Laufe der Zeit verändert hat, ist ein schwieriges Problem, das es zu lösen gilt. Seit 1978 verfügen wir über direkte Messungen der TSI durch Satelliten. Die Interpretation von mehrdekadischen Trends in der TSI erfordert jedoch den Vergleich von Beobachtungen von sich überschneidenden Satelliten. Für den Zeitraum von 1978 bis 1992 bestehen erhebliche Unsicherheiten bei den TSI-Kompositen. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass sich die Mission des Sonnensatelliten ACRIM2 aufgrund der Challenger-Katastrophe im Jahr 1986 verzögerte (ACRIM2 wurde schließlich Ende 1991 gestartet). Diese Verzögerung verhinderte, dass sich dieser Rekord mit dem Rekord von ACRIM1 überschnitt, der im Juli 1989 endete. Die ACRIM-Lücke verhindert eine direkte Kreuzkalibrierung zwischen den beiden hochwertigen ACRIM1- und ACRIM2-TSI-Aufzeichnungen. [Link]
Diese eher undurchsichtige Frage der Kreuzkalibrierung von zwei Satellitenaufzeichnungen hat tiefgreifende Auswirkungen. Es gibt eine Reihe konkurrierender zusammengesetzter TSI-Datensätze, die sich nicht darüber einig sind, ob die TSI im Zeitraum 1986-1996 gestiegen oder gesunken ist. Darüber hinaus werden die TSI-Satellitenaufzeichnungen zur Kalibrierung von Proxy-Modellen verwendet, so dass aus Sonnenflecken und kosmogenen Isotopenmessungen auf vergangene Sonnenschwankungen geschlossen werden kann. (Velasco Herrera et al. 2015). Infolgedessen weisen einige der Datensätze für vergangene TSI-Werte (seit 1750) eine geringe Variabilität auf, was auf einen sehr geringen Einfluss solarer Schwankungen auf die globale mittlere Oberflächentemperatur schließen lässt, während Datensätze mit hoher TSI-Variabilität 50-98 % der Temperaturschwankungen seit der vorindustriellen Zeit erklären können.
Der IPCC AR5 hat die Solarrekonstruktionen mit geringer Variabilität übernommen, ohne diese Kontroverse zu diskutieren. Der AR5 kam zu dem Schluss, dass die beste Schätzung des Strahlungsantriebs aufgrund von TSI-Änderungen für den Zeitraum 1750-2011 0,05 W/m² beträgt (mittleres Vertrauen). Zum Vergleich: Der Strahlungsantrieb durch atmosphärische Treibhausgase betrug im gleichen Zeitraum 2,29 W/m2. Die Botschaft des IPCC AR5 lautete also, dass Veränderungen der Sonnenaktivität im Vergleich zu den anthropogenen Einflüssen auf den Klimawandel nahezu vernachlässigbar sind.
Der IPCC AR6 räumt eine viel größere Bandbreite von Schätzungen der Veränderungen der TSI in den letzten Jahrhunderten ein und stellt fest, dass die TSI zwischen dem Maunder-Minimum (1645-1715) und der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts um 0,7-2,7 W/m² gestiegen ist, eine Bandbreite, die sowohl TSI-Datensätze mit geringer als auch mit hoher Variabilität umfasst. Der empfohlene Forcing-Datensatz für die CMIP6-Klimamodell-Simulationen, die im AR6 verwendet werden, bildet jedoch den Durchschnitt zweier Datensätze mit geringer Variabilität (Matthes et al. 2017).
[Hervorhebung im Original]
Die Ungewissheiten und die Debatte über die Sonnenschwankungen und ihre Auswirkungen auf das Klima waren das Thema eines ClimateDialogue, eines bemerkenswerten Experiments in der Blogosphäre. ClimateDialogue war das Ergebnis einer Anfrage des niederländischen Parlaments, die wissenschaftlichen Diskussionen zwischen Klimaexperten zu erleichtern, die das gesamte Spektrum der Ansichten zu diesem Thema repräsentieren. Am Dialog über solare Variationen (2014) nahmen fünf angesehene Wissenschaftler mit umfangreichen Veröffentlichungen zu diesem Thema teil. Ein Teilnehmer stimmte mit dem IPCC AR5 überein und vertrat die Ansicht, dass die solaren Schwankungen nur einen geringen Einfluss auf das Klima der Erde haben. Zwei Teilnehmer sprachen sich für eine größere und sogar dominante Rolle der Sonne aus, und die beiden anderen betonten die Unsicherheiten in unserem derzeitigen Verständnis.
Vor kurzem wurde in der Zeitschrift Research in Astronomy and Astrophysics ein Übersichtsartikel von Connolly et al. (2021) veröffentlicht. Der Artikel hat 23 Koautoren mit einer Reihe von Perspektiven, die sich jedoch einig waren, dass sie nicht den Konsensansatz des IPCC verfolgen wollten. Vielmehr wird in dem Artikel hervorgehoben, wo es abweichende wissenschaftliche Meinungen gibt, und es wird aufgezeigt, wo eine wissenschaftliche Übereinstimmung besteht. Die Autoren stellten fest, dass die Debatte über die Sonne und das Klima ein Thema ist, bei dem die Konsenserklärungen des IPCC durch die Unterdrückung abweichender wissenschaftlicher Meinungen voreilig erreicht wurden.
Von unmittelbarer Bedeutung für die Klimaprojektionen für das 21. Jahrhundert ist die Frage, ob wir eine wesentliche Veränderung der Sonnenaktivität erwarten können. Auf multidekadischen Zeitskalen zeigen Proxy-Rekonstruktionen der Sonnenaktivität gelegentliche Phasen ungewöhnlich hoher oder niedriger Sonnenaktivität, die als Grand Solar Minima bzw. Maxima bezeichnet werden (Usoskin et al., 2014). Große Sonnenmaxima treten auf, wenn mehrere Sonnenzyklen über Jahrzehnte oder Jahrhunderte hinweg eine überdurchschnittliche Aktivität aufweisen.
Die Sonnenaktivität erreichte in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts ein ungewöhnlich hohes Niveau, obwohl sich die Rekonstruktionen nicht einig sind, ob dieses Maximum in den 1950er Jahren seinen Höhepunkt erreichte oder bis in die 1990er Jahre andauerte. Man schätzt, dass in den letzten 11 Jahrtausenden etwa 20 große Maxima aufgetreten sind (Usoskin et al. 2007), im Durchschnitt eines pro 500 Jahre. In den letzten 11 Jahrtausenden gab es 11 große solare Minima, wobei die Abstände zwischen ihnen zwischen hundert und einigen tausend Jahren lagen. Das letzte große Minimum war das Maunder-Minimum in den Jahren 1645-1715. [Link]
Es gibt mehrere Gründe, die für eine geringere Sonnenaktivität im 21. Jahrhundert im Vergleich zum 20. Jahrhundert sprechen. Der kürzlich abgeschlossene Sonnenzyklus 24 war der schwächste Sonnenfleckenzyklus seit 100 Jahren und der dritte in einem Trend abnehmender Sonnenfleckenzyklen. Sonnenphysiker erwarten, dass Zyklus 25 noch schwächer ausfallen wird als Zyklus 24. Außerdem ist es wahrscheinlicher, dass auf ein großes Maximum ein großes Minimum folgt als ein weiteres großes Maximum (Inceoglu et al., 2016). Empirisch gestützte Projektionen deuten auf ein neues solares Minimum hin, das 2002-2004 beginnt und 2063-2075 endet (Velasco Herrera et al. 2015). Schätzungen zufolge besteht eine 8-prozentige Chance, dass die Sonne in den nächsten 40 Jahren in ein großes Minimum fällt (Barnard et al. 2011). Die Tiefe und Länge einer Phase geringer Sonnenaktivität im 21. Jahrhundert ist jedoch weitgehend ungewiss.
Wenn die Sonne in der Mitte des 21. Jahrhunderts in ein Minimum von der Größenordnung des Maunder-Minimums fallen würde, mit wie viel Abkühlung könnten wir dann rechnen? Schätzungen von Klimamodellen und anderen analytischen Modellen gehen davon aus, dass die Abkühlung gering sein wird und zwischen 0,09 und 0,3 °C liegt (Fuelner 2010). Diese Modelle gehen davon aus, dass die Wechselwirkung zwischen Sonne und Klima auf den TSI-Antrieb allein beschränkt ist.
Es gibt jedoch zunehmend Hinweise darauf, dass andere Aspekte der Sonnenvariabilität den TSI-Antrieb verstärken oder unabhängig vom TSI-Antrieb sind, was als indirekte solare Effekte bezeichnet wird. Zu den in Frage kommenden Prozessen gehören: Veränderungen der solaren Ultraviolettstrahlung, Niederschlag energetischer Teilchen, Auswirkungen des atmosphärischen elektrischen Feldes auf die Wolkendecke, Wolkenveränderungen durch solar modulierte galaktische kosmische Strahlung, große relative Veränderungen des Magnetfeldes und die Stärke des Sonnenwindes. Die indirekten Auswirkungen der Sonne können als „bekannte Unbekannte“ eingestuft werden. Obwohl diese indirekten Effekte in den CMIP6-Projektionen für das 21. Jahrhundert nicht enthalten sind, können wir auf der Grundlage neuerer Veröffentlichungen einige Schlüsse ziehen. Jüngste Forschungen legen nahe, dass indirekte solare Effekte eine Anomalie der Sonneneinstrahlung um einen Faktor von bis zu 3-7 verstärken könnten. [Shaviv (2008), Scafetta (2013), Svensmark (2019).] Wird ein solcher Verstärkungsfaktor berücksichtigt, könnte ein Rückgang der Oberflächentemperatur um bis zu 1°C (oder sogar mehr) gegenüber einem Maunder-Minimum eintreten.
The next 20 to 30 years of observations should reveal a lot about the role of the Sun in climate.
Was sind also plausible Szenarien für solarbedingte globale Temperaturänderungen im 21. Jahrhundert? Diese drei Szenarien decken ziemlich genau den plausiblen Bereich ab:
● CMIP6-Referenzszenario: etwa -0,1oC (Matthes et.al 2017)
● Intermediär: -0,3oC, entspricht dem geschätzten hohen Maunder-Minimum ohne Verstärkungseffekte (Fuelner 2010) oder einem schwächeren Minimum mit Verstärkungseffekten
● Hoch: -0,6oC, ein Szenario mit geringer Sonneneinstrahlung (das kein Maunder-Minimum ist) mit Verstärkung durch indirekte solare Effekte Solheim
Die Beobachtungen der nächsten 20 bis 30 Jahre dürften viel über die Rolle der Sonne beim Klima aussagen.
Kommentar von Judith Curry dazu:
Der IPCC räumt erhebliche Unsicherheiten in Bezug auf die Veränderungen der TSI in den letzten Jahrhunderten ein und gibt an, dass die TSI zwischen dem Maunder-Minimum (1645-1715) und der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts um 0,7 bis 2,7 W/m² gestiegen ist. Der empfohlene Forcing-Datensatz für die CMIP6-Klimamodell-Simulationen, die im AR6 verwendet werden, bildet jedoch den Durchschnitt aus zwei Datensätzen mit geringer Variabilität (Matthes et al. 2017).
Die Auswirkungen einer solch großen Unsicherheit in der TSI auf die Gleichgewichts-Klimasensitivität und die Zuschreibung der Erwärmung des 20. Jahrhunderts werden vom IPCC ignoriert. Wenn die Datensätze mit hoher Variabilität korrekt sind, hat dies erhebliche Auswirkungen auf die Schätzungen der Klimasensitivität gegenüber CO2 und die Zurechnung der Erwärmung des 20. Jahrhunderts. Dieses Problem kann nicht länger unter den Teppich gekehrt werden. Andere Autoren ignorieren dies nicht. Hier sind drei aktuelle Veröffentlichungen zur Diskussion:
Scafetta: Testing the CMIP6GCM simulations versus surface temperature records from 1980-1990 to 2010-2020 [link]
Connolly et al: How much has the sun influenced Northern Hemisphere temperature trends? An ongoing debate [link]
Girma Orssengo: Determination of the sun-climate relationship using empirical mathematical models for climate data sets. [link]
Link: https://wattsupwiththat.com/2021/11/23/solar-variations-controversy/
Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE
Werner Schulz am 17. Dezember 2021 um 19:28
Vielleicht sollten Sie es einfach mal lesen. Dann wüßten Sie, was drin steht und was nicht und müssen nicht spekulieren. Vielleicht lösen sich dann ja auch einige Ihrer Missverständnisse in Luft auf …
Herr Mueller,
ich habe die Arbeit gelesen. Ist es also auch ihre Meinung, das man die Graphik von KT nicht als Erklaerung fuer den Treibhauseffekt nehmen kann, da die eigentliche Groesse, um die es geht, die Bodentemperatur, zwar durch Messauswertungen und Mittelwertbildung ermittelt wurde, aber eben nicht als Groesse im Beweisfluss auftauchen kann.
Es sei denn, sie wollen von ihrer Stellung abstand nehmen, das man aus der eingestrahlten Energie keinen Temperaturwert ableiten darf.
Was denken sie ueber das, was Herr Heinemann in diesem Zusammenhang sagt?
Herr Heinemann,
wenn sie sagen:
Was meinen sie damit? Was liefert die Nachtseite, und warum soll es nur die Haelfte sein, wenn offensichtlich keine Waerme von der Sonne durch Strahlung auf die Nachtseite geliefert wird und damit das doppelte von der bei KT angegebenen Leistung auf der Tagseite ankommt?
Und was hat der lichte Tag mit einer globalen Betrachtung zu tun, wenn offensichtlich die Sonne 24 h scheint, jeden Tag?
Admin am 17. Dezember 2021 um 18:39
Wenn Sie dies dann auch veröffentlichen würden. Ich alleine muss mir das alleine nicht vorrechnen.
Hier die Rechnung (Wiederholung, denn diese wurde schon unzählige Male aufgeführt). Nach Kiehl Trenberth 97(siehe dieren Diagramm) ergibt sich für die Energiebilanz für die Erdoberfläche (in 10 hoch 15 kWh pro Jahr)
Absorbed SW by Surface 751
Thermals -107
Evapotranspiration -349
Absorbed LW by Surface 1450
Summe 1740
Diese Summe von 1740 e+15 kWh ist die jährlich der Erdoberfläche zugeführte Nettoenergie, die zur Aufrechterhaltung der beobachtbaren Temperaturverteilung notwendig ist.
In den vorigen Kommentaren stand:
Thomas Heinemann am 17. Dezember 2021 um 9:41 (Bearbeiten)
Die 15 Grad C sind also nicht durch die Strahlung bestimmt. Diese Zahl it demzufolge auch nicht bei KT ableitbar
Wie oft wollen Sie diese Übung eigentlich noch wiederholen? Die 15°C ergeben sich aus der GESAMTbilanz aller in/aus den Boden fließenden Leistungen und was dann davon als Abstrahlungsleistung übrigbleibt, siehe KT.
Admin
Admin am 17. Dezember 2021 um 18:39 (Bearbeiten)
Dann rechnen Sie die mal bitte für uns zusammen. Bin neugierig.
Irgendwie scheinen Sie misszuverstehen worum es geht. KT zeigen Leistungsflüsse pro Flächeneinheit. Sie nennen jetzt Energiemengen. Welche Randbedingungen Sie zu Ihrer netten Energiemengen (vielleicht pro Jahr?) verwenden, schreiben Sie nicht.
Aber eigentlich war das gar nicht die Frage.
Lassen wir es dabei bewenden. Sie scheinen eine eigene Klimaschutzphysik zu betreiben. Wundert nicht.
Werner Schulz schrieb am am 14. Dezember 2021 um 14:42
Vielleicht sagt ein Bild ja mehr als Worte, z.B. die Sonnenstrahlung in Hamburg über mehrere Tage:
Man sieht deutlich, dass sich die Leistung mit der Zeit ändert – eigentlich eine Selbstverständlichkeit, die man jeden Tag erlebt. Wenn man hier also eine mittlere Leistung angeben will, kommt man nicht um eine Mittelung über einen längeren Zeitraum herum – die Leistung ändert sich über den Tag (im Sinne von Kalendertag, 24h) und auch über das Jahr hinweg.
Herr Mueller,
danke fuer ihre Antwort.
Sie bringen ein Beispiel fuer eine lokale Station. Es waere interessant, wie sie anhand der solaren Leistung fuer diese Station, die eigentlichen Temperaturen, die diese Station fuer den Boden in verschiedenen Tiefen und derLuft misst, einordnen.
Auf der anderen Seite reden wir ueber globale Werte. Das Beispiel Hamburg macht insofern keinen Sinn.
Die Angaben bei KT sind global gesehen. Wie sie weiter unten Richtig angegeben haben, erhaelt die Erde die Solare Energie auf der Tagseite. Und nur da. Demzufolge muessen sie und KT erst die korrekte Flaeche zuordnen, bevor sie eine zeitliche Mittelung vornehmen, um den Leistungseintrag zu ermitteln. Das ist wichtig, wenn sie dem Leistungsbeitrag eine Temperatur ueber SB zuordnen wollen!
Falls sie das nicht verstehen, der Unterschied in unseren Standpunkten, ist der gleiche der durch die Definition von Solar Irradiance und Insolation angegeben wird.
Wenn sie am Hamburger Beispiel erklaeren koennen, wie die Temperatur durch die Mittelung der Strahlung irgendwie erklaert werden kann, dann glaube ich ihnen, das sie mit Insolation etwas anfangen koennen.
Werner Schulz am 16. Dezember 2021 um 4:22
Die Angaben bei K&T stellen aber genau das Mittel über die lokalen Einstrahlungen dar, genau wie das Mittel über die lokalen Abtrahlungen dargestellt wird.
Da SB einen Zusammenhang zwischen Temperatur und Abstrahlung herstellt, ist es nicht sinnvoll, an der Stelle über Einstrahlung am Tage und Zuordnung einer Temperatur zu dieser Einstrahlung zu reden.
Denken sie KT haben erkannt, dass die Sonne 24 Stunden scheint?
Manche Mitleser hier denken, dem ist nicht so.
An der Graphik können Sie die mittlere solare Einstrahlungsleistungsdichte für Hamburg in den letzten Tagen ablesen. Wie schon erklärt und ohnehin evident ist, steht diese nicht unmittelbar mit der Temperatur im Zusammenhang. Wenn Sie die Temperaturkurve haben, so können Sie aber die Abstrahlungsleistungsdichte des Bodens leicht abschätzen.
KT hat selbstverständlich die Flächennormsle bei der Mittelung berücksichtigt, wie man leicht anhand deren Zshlrn sehen kann.
Herr Heinemann,
was sie sagen ist interessant.
Wir ermitteln also die Abstrahlungsdichte der Oberflaeche anhand der Temperatur.
Nun ist es aber so, das KT versucht die Abstrahldichte an der Oberflaeche mit der Einstrahlung zu erklaeren.
Sehen sie dazu auch den Einwand von Herrn Mueller:
Die 15 Grad C sind also nicht durch die Strahlung bestimmt. Diese Zahl it demzufolge auch nicht bei KT ableitbar. Im Gegenteil, die Zahl wird aus Beobachtungen errechnet.
Wie lautet also die Begruendung wie es zu den 15 Grad C kommt?
Zu ihrer Zweiten Aussage:
Welche Flaechennormale haben KT benutzt und warum? Wir sagen, die Einstrahlung kann man nicht in eine Temperatur umrechnen, warum haben KT aber genau das gemacht?
Nein, sein Argument bezieht sich nicht auf die Bilanz Oberfläche.
Wie oft wollen Sie diese Übung eigentlich noch wiederholen? Die 15°C ergeben sich aus der GESAMTbilanz aller in/aus den Boden fließenden Leistungen und was dann davon als Abstrahlungsleistung übrigbleibt, siehe KT.
Dann rechnen Sie die mal bitte für uns zusammen. Bin neugierig.
Werner Schulz schrieb am 17. Dezember 2021 um 4:08
Sie interpretieren da etwas in die Aussage hinein, was nicht da steht. Meine Aussage bezieht sich auf Ihren Ansatz, aus den 480W/m² mittlere Einstrahlung auf einer Hälfte der Erdeoberfläche eine Temperatur abzuleiten.
Können Sie mal die Stelle aus dem Papier zitieren, wo das gemacht wird? Wenn ich in die 2009er Version reinsehe, dann sehe ich dort nur eine Ableitung aus den gemessenen Temperaturen und basierend darauf eine Ableitung der Abstrahlung von der Oberfläche (sowohl aus der mittleren Temperatur als auch aus „surface skin temperature from the NRA at T62 resolution and 6-h sampling“).
Na die Normale zur Horizontebene an den Punkten der Erde, wo die Bilanzwerte der Sonneneinstrahlung genommen weurden. Das macht aber schon das Messinstrument selber. Wenn Sie es theoretisch nachrechnen wollen, so müssen Sie es an jedem Punkt der Erde machen und zudem den Sonnenstamd berücksichtigen. Die Nachtseite lifert ja nur die Halbierung des Wertes, weil der Tag im Jahresmittel doppelt so lang ist wie der lichte Tag.
Herr Mueller,
Koennen sie bitte zeigen an welcher Stelle ich eine Temperatur abgeleitet haben soll?
Ich weise einzig und alleine darauf hin, das die Einstrahlleistung, von der man, wenn dann, eine Temperatur aus der solaren Einstrahlung ableiten wollte, auf die Hemisphaere wirkt. Da ja bekanntermassen die Nachtseite nicht von der Sonne beleuchtet wird. Da dieser Fall nicht nur sekuendlich sondern auch stuendlich und monatlich, ja sogar jaehrlich so ist, finde ich es immer noch erstaunlich, das sie bei ihrer Erkenntnislage den Fehler bei KT nicht finden.
480 W/m2 ist die durchschnittliche Leistung, die die Sonne auf der Hemisphaere einbringt.
Es kann natuerlich sein, das ihnen der zugehoerige SB Temperaturwert nicht gefaellt. Aber das ist ihr Problem.
Herr Mueller,
Wenn ich sie also richtig verstehe, haben KT in ihrer Arbeit also keinen Nachweis fuer den THE gebracht weil sonst haetten sie ja die Beobachtung als Ursache dargestellt? Die 15 Grad C sind also nur begruendet durch die Temperaturmittelung?
Es gibt also keine Begruendung, das die Temperatur nur 15 Grad C sein kann? Wie kommt man dann darauf, das die „Normaltemperatur“ 15 Grad C sein soll?
Herr Heinemann,
sie sagen:
Herr Mueller sagt, das steht dort so nicht.
Ich denke sie beide sollten sich mal unterhalten!
Werner Schulz am 17. Dezember 2021 um 19:18
In der Erklärung machen Sie es gerade wieder. Sie suggerieren, dass 480W/m² der Wert wäre, den man zur Ermittlung der Temperatur nehmen sollte. Das ist aber der Wert der mittleren Einstrahlung auf der Hälfte der Erdoberfläche. Und da das SB-Gesetz einen Zusammenhang zwischen Abstrahlung und Temperatur herstellt, ist das flasch. Aber an der Stelle drehen wir uns seit Jahren im Kreis…
Herr Mueller,
Setzen sie doch mal die richtig gemittelte Strahlstaerke von 480 W/m2 ins KT diagram ein.
I sehe sofort, das man daraus keine Temperatur ableiten kann. Sie nicht?
Die Temperaturen an einem konkreten Ort Festland werden von zwei wichtigen Einflüssen bestimmt. Einmal die Ein- und Ausspeicherung von Wärmeenergie in den lokalen Boden und zweitens durch Luftströmungen, die der Ausbildung von Hoch- und Tiefdruckgebieten folgen.
Ersteres zeigt sich in der Tatsache, daß die Auswirkungen in mittleren Breiten um ca. 1,5 Monate zeitversetzt nach hinten eintreten. Hochwinter ist auf der Nordhalbkugel deshalb nicht am 21. Dezember, also am Tag der geringsten Einstrahlung, sondern etwa 1,5 Monate später ca. Ende Jänner. Und auch Hochsommer ist nicht am 21. Juni, sondern etwa Ende Juli. In der Arktis ist der Zeitversatz noch länger, dort bildet sich das Eismaximum im März und das Eisminimum im September.
Überlagert diesen durch den Sonnenstand bestimmten Zyklen ist dann das Wetter, welches durch die sich zufällig bildenden Hochs und Tiefs bestimmt wird und das durch den Sonnenstand bedingte Jahreszeitwetter moduliert. Das gilt für Kontinente, für Ozeane wird es noch komplizierter, weil dort noch Strömungen dazukommen, die die Wärmeverteilung zusätzlich dynamisch beeinflussen.
Fazit: es gibt am Planet keine Tagesganglinie als Temperaturreaktion auf das tägliche auf und ab der Energiezufuhr, sondern nur eine durch längerfristige Ein- und Ausspeicherung verursachte Jahresganglinie. Es hat also über 24 Stunden die gesamte Oberfläche identische Energiezufuhr erfahren, deren Betrag vom Winkel der Sonnenbestrahlung abhängt und dieser wiederum pendelt aufgrund der schräggestellten Erdachse mit den Jahreszeiten.
@EIKE
Der Editor ist der allergrößte Müll. Ich habe alle Formeln mit hochgestellten und tiefgestellten Zeichen geschrieben und was macht der Editor daraus?
Mann oh Mann – noch nicht einmal einfachste Textverarbeitung ist damit möglich.
Mfg, Werner Holtz
Der Kommentar.Editor kann das leider nicht, und wir können es nicht ändern. Tut mir leid.
Admin schrieb am 7. Dezember 2021 um 8:47
Der Editor an sich kann das anscheinend schon, sonst hätte Herr Holtz bereits beim Eingeben seines Textes bemerkt, dass es ein Problem gibt. Das Problem muss weiter hinten liegen. Das gleiche passiert ja beim Einbinden von Bildern, die man im Editor per copy and paste einfügen kann, die dann aber im veröffentlichten Kommentar nicht richtig dargestellt werden.
Für Formeln gibt es aber eine viel bessere Möglichkeit, da man die sogar in LaTex hinschreiben kann – siehe QuickLatex. Einfach im Text mit zwei Dollarzeichen vorneweg und hintendran einfügen. Wenn man sich dabei nicht verschreibt (wie ich es am 6. Dezember 2021 um 12:02 gemacht habe), kommt dabei eine schön gerenderte Formel raus. Anscheinend kann man auch längere Texte in LaTex einfügen, das habe ich allerdings noch nicht ausprobiert …
Aber nur für die Hälfte der Zeit, in der auch Tag ist. In der Nscht ist dieser Energiefluss Null. Deshalb ist der zeitliche Mittelwert wieder zu halbieren (= Hälfte vom Tagmittelwert) und es ergibt sich das globale Mittel von 340. Für die Physik zählt auch die Nacht.
Für die Physik zählen die Tatsachen, belegt durch Beobachtungen. Die Mittelung ist eine unzulässige Vereinfachung.
Klar dass eine hohe Energiezufuhr auf der Sonnenseite erfolgt, aber wir sollten nicht den Fehler des Weberschen Hemisphärenmodells wiederholen dass hiermit die globale Temperatur bestimmt wird (d.h. dass der Mittelwert von +15 Grad auch auf die Nachtseite übertragen wird obwohl dort keine zweite Sonne scheint). Die über Nacht abkühlende Sonnenseite ist ebenfalls an der Temperaturgenese beteiligt. Der Mittelwert der gespeicherten bzw. der von der Erdoberfläche jeweils wieder gemäss T^4 abgestrahlten Energie bestimmt die Temperatur.
Herr Dietze,
bitte verlinkenn sie die genaue Stelle an der Herr Weber ihres Erachtens nach, diesen Fehler begeht.
Von der bisherigen Diskussion, stellen sie das Model von Herrn Weber falsch dar.
Die eingehende ueber die Hemnisphaere gemittelte Leistung ist 480 W/m2. Das ist mehr als 15 Grad C.
Demnach erlaubt das Model von Herrn Weber einer Erwaermung am Tage und eine Abkuehlung in der Nacht.
Herr Schulz, der mit S-B exakt berechnete solare Temperaturmittelwert einer (nicht rotierenden) Schwarzkörper-Halbkugel mit 30% Albedo und ohne Gegenstrahlung ist +15 Grad – wie es Prof. Gerlich (Leipzig 1995) berechnet hatte. Beachten Sie dass im Zentrum die Temperatur deutlich höher ist, aber am Rand auf -273 Grad abfällt. Auch die Nachtseite hat -273 Grad, weshalb der globale solare Mittelwert (+15 -273)/2= -129 und nicht +15 Grad wird. Berücksichtigt man die Rotation und eine sehr gute lokale Speicherung, so wird der globale solare Mittelwert nicht -18 sondern -21 Grad.
Herr Dietze,
bitte zeigen sie die Stelle, an der GT diese Aussage machen.
Diese Interpretation fuer die Hemisphaere gibt es so nicht.
Die Hemisphaere erhaelt eine Leistung von 480 W/m2 nach Abzug der Albedo.
Wie errechnen sie oder wo denken sie haben GT 15 Grad C fuer die Hemisphaere errechnet?
@Hr. Dietze
Zitat: Herr Schulz, der mit S-B exakt berechnete solare Temperaturmittelwert einer (nicht rotierenden) Schwarzkörper-Halbkugel mit 30% Albedo und ohne Gegenstrahlung ist +15 Grad – wie es Prof. Gerlich (Leipzig 1995) berechnet hatte.
Nein, das ist physikalisch nicht korrekt, was G&T da abgeliefert haben.
Wie sagte Melchior Palágyi einmal: „Mathematik schützt vor Torheit nicht. Und was dabei herauskommt, ist Mathematismus, zur Formel erstarrte Pseudo-Physik.“
Physikalisch korrekt (flächen-treu) wären folgende Berechnungen bzw. Betrachtungen nach dem Lambertschen Satz für einen diffus reflektierenden Körper:
Gleichung (80) – inneres Integral [0,π/2]: Teff(H1)^4 = (ε·S/σ)·∫cos(θ)·sin(π/2-θ)·dθ = π/4·(ε·S/σ)
Gleichung (82) – inneres Integral [0,π/2]: Tphys(H1) = (ε·S/σ)^1/4·∫cos(θ)^1/4·sin(π/2-θ)·dθ ≈ 0,93087·(ε·S/σ)^1/4
Das ergibt für Gleichung (80) Teff(H1) = [π/4·(ε·S/σ)]^1/4 = 339 K (748 W/m²) bzw. einen Pseudo-Temperaturmittelwert von 339 K/2 = 169,5 K und für Gleichung (82) Tphys(H1) = 0,93087·(ε·S/σ)^1/4 = 336 K (723 W/m²) bzw. einen Pseudo-Temperaturmittelwert von 336 K/2 = 167,5 K. Betrachtet man das auf energetischer Basis, dann ergibt sich (748 W/m²)/2 = 374 W/m² (entspricht Teff(sfc) = 285 K) bzw. (723 W/m²)/2 = 362 W/m² (entspricht Tphys(sfc) = 283 K).
Die energetische Interpretation ist im Sinne der Physik die einzig legitime Betrachtungsweise. Deshalb wäre die korrekte „physikalische Mitteltemperatur“ bei energetischer Gleichverteilung, die sich auf Basis der Bedingungen (77) für die Oberfläche vom Globus ergibt Teff(sfc) = 285 K bzw. Tphys(sfc) = 283 K. Damit wäre auch der Erhaltungssatz der Energie für die Betrachtung der Hemisphären H1/H2 wieder erfüllt. Und der Pseudo-Temperaturmittelwert hat gar nichts mit der Hemisphäre H2 zu tun, sondern kennzeichnet die mittlere Temperaturdifferenz der Hemisphäre H1.
Da können Sie sich bei „Erich Schoenberg – Photometrie der Gestirne (1922)“ schlaumachen.
Mfg
Werner Holtz
Herr Holtz, Sie finden die Berechnung von Prof. Gerlich auf S.19-20 unter https://www.science-e-publishing.de/project/klimadebatte/images/pdfs/1995_Gerlich-Vortrag-Leipzig.pdf
Herr Dietze,
in der angegebenen Tabelle der Loesungen gibt es keinen Wert mit 15 Grad C.
An welcher Stellen steht dieser?
Worauf begruenden sie ihre Aussage?
Herr Schulz, die Nachtseite hat -273 Grad, weshalb der globale solare Modell-Mittelwert ohne Rotation und Gegenstrahlung von Prof. Gerlich (+15 -273)/2= -129 und nicht +15 Grad wird, wie Uli Weber (allerdings mit Rotation) behauptet.
Herr Dietze,
worauf stuetzt sich ihre Aussage das die
hat und warum bringen sie wieder die 15 Grad C in die Rechnung, die sie immer noch nicht begruendet haben?
Die auf die Hemisphaere gemittelte solare Einstrahlung nach Abzug der Albedo ist 480 W/m2.
GT haben in ihrer Ergebnistabelle keine 15 Grad C.
Jedwede weitere Aussage dazu von ihnen ist bisher unbegruendet. Sie sollten ernsthaft noch einmal reflektieren was sie wissen oder glauben zu wissen.
Ein Anfang waere die 480 W/m2 nach dem SB Gesetz in eine Temperatur rueckzurechnen. Dann verstehen sie vielleicht auch Herrn Weber etwas besser.
@Hr. Dietze
Die Betrachtungen im Vortrag „1995_Gerlich-Vortrag-Leipzig.pdf“ auf Seite 19/20 für einen Globus und auch die Veröffentlichung von Gerhard Gerlich & Ralf D. Tscheuschner „Falsifizierung der atmosphärischen CO2 -Treibhauseffekte im Rahmen der Physik“ aus dem Jahre 2009 (Deutsche Übersetzung – 2015) im Kapitel „3.7.4 Die Durchschnittstemperatur eines bestrahlten Globus“ der deutschen Übersetzung sind physikalisch nicht korrekt oder physikalisch sinnfrei.
Physikalisch korrekt hätte Gerhard Gerlich & Ralf D. Tscheuschner bei den Berechnungen bzw. Betrachtungen den Lambertschen Satz für einen diffus reflektierenden Körper verwenden müssen – Tut er nicht. Dieser Lambertsche Satz für einen diffus reflektierenden Körper bildet die physikalische Basis der Albedo.
Wie schon geschrieben: Können Sie sich bei „Erich Schoenberg – Photometrie der Gestirne (1922)“ schlaumachen.
Mfg
Werner Holtz
Aufs globale Mitteln kommt es nicht an. Wenn Sie die Temperaturverteilung für die Tagseite und die Nachtseite im „solaren Klima“ ausrechnen, so zeigt sich, dass das solare Klimamodell untauglich ist, denn die Nachseite hat im solaren Klima keine Energiezufuhr und damit eine Gleichgewichtstemperatur von -273 K. Dies ist eine reichlich schlechte Näherung für die Realität.
„…denn die Nachseite hat im solaren Klima keine Energiezufuhr und damit eine Gleichgewichtstemperatur von -273 K.“
Das meinen Sie nicht im Ernst, oder? Vergessen Sie bitte nicht die Konvektion etc.
Im solaren Klima gibt es keine Konvektion. Wenn Sie ein realitätsnäheres Modell als das solare Klima nehmen, welches mehrere Prozesse wie Konvektion oder Winde berücksichtigt, so müssen Sie konsequenterweise einrechnen, dass diese zusätzlichen Prozesse Energie aus der solaren Einstrahlung herausnehmen und damit die Erwärmung auf der Tagseite mindern. Ist ja auch verständlich: Energieerhaltung erfordern, dass wenn man die Nachtseite wärmer machen will, so geht das nur auf Kosten einer kühleren Tagseite. Denn die Sonne liefert ja nur 12 von 24 Stunden. Der Realität näher als das extreme solare Modell mit der -273 °C kalten Nachtseite ist das Modell, welches davon ausgeht, dass die ganze eingestrahlte Energie auf Tag- und Nachtseite gleichverteilt wirkt.
Heutige Klimamodelle verwenden weder das eine noch das andere dieser beiden extrem vereinfachten Modelle, sondern berechnen ortsaufgelöst den Tagesgang der Temperatur analog wie Wettervorhersagemodelle.
Was soll das? Sie führen neue Begriffe ein, die es nicht gibt. Es gibt nur ein Klima. Kein solares, oder lunares oder sonstwas. Es gibt nur unterschiedliche Energiequellen – und Verteilsysteme.
Ausdruecklich bestaetigen sie, das das radiative Model von KT nicht stimmt.
Ein Koerper muss nicht angestrahlt werden, um eine Temperatur zu haben.
Er muss eine innere Energie haben.
Koennen sie erklaeren, warum es zum Erdinneren einen Temperaturanstieg in der Erdkruste gibt?
Strahlung ist da wohl nicht im Spiel! Kennen sie Waermeleitung?
Herr Heinemann,
sie vertuen sich hier zu ihren Ungunsten. Wenn sie behaupten, das die Nachseite keine Energiezufuhr hat, dann ignorieren sie Strahlungsphysik und Thermodynamik. Allerdings rechnet man in der Thermodynamik besser mit Waerme, um festzustellen, wo die Energie am Ende landet.
Natuerlich kann es auch sein, dass sie atmosphaerische Strahlung als nichtexistent annehmen wollen.
Aber es kann auch sein, das sie die Nachtseite nur als Flaeche definieren und Waemeenergieinhalt nicht zaehlt und es auch keinen Bodenwaermefluss zur Oberflaeche gibt.
Wie sehen sie das?
Herr Heinemann,
machen sie globale oder lokale Annahmen? Oder machen sie die Annahmen so wie es ihnen passt?
Ich frage weil es ist offensichtlich, das die Sonne 24 Stunden scheint. Und sie behaupten, die Sonne scheint nur die Haelfte der Zeit.
Selbst lokal liegen sie in den Polargebieten damit meistens ziemlich falsch.
Wollen sie ihre Aussage noch einmal uebderdenken?
Falsch. Was beweist denn die Existenz unterschiedlich „starker Strahlungen“? Ein sinnvolles Maß für ihre Stärke ist doch wohl die Strahlungsleistung in Watt, die diese Strahlungen haben. Der 1. HS heißt Energiesatz und nicht (nur) „Existenzsatz“, weil er besagt, dass sich die Energieformen verschiedener Objekte in einem Raum addieren und die sich ergebene Summe konstant bleibt, wenn durch die Raumbegrenzung keine Energie verlorengeht. Wenn sie also in den Raum eine zeitlang einstrahlen (ohne dass was rauskommt), so erhöhen Sie damit im Raum die Energiemenge.
Im allgemeinen falsch. 1. muss Energiezufuhr im allgemeinen nicht zu Temperaturerhöhung führen, 2. hängt die absorbierte Energiemenge auch davon ab, welche Wellenlänge die Strahlung hat. Wenn die Materie transparent dafür ist, so nützt Ihnen die stärkste Strahlungsquelle nichts.
Wenn wir aber mal den Fall von bestrahltem trockenen Erdboden, nehmen, so wird ein Großteil der dort absorbierten Strahlungsenergie in Wärme umgewandelt, die zur Temperaturerhöhung des Bodens führt, solange er netto keine Energie abgibt, sondern aufnimmt, und zwar unabhängig davon, ob es sichtbares Sonnenlicht oder unsichtbare Wärmestrahlung aus der Atmosphäre ist.
Oje. Also die HS haben Sie nicht verstanden. Ich hatte den Eindruck, Sie waren mal gebildeter, Ihr Unwissen ist sehr flexibel. Passen Sie Ihr Unwissen/Irrtum Ihrer Laune an?
Bei Ihrem Autobeispiel besagt der 1. HS, dass beide Autos zusammen mehr Sprit verbraucht haben als das schnellere alleine. Und der 2. HS findet dort keine Anwendung, da ein Autorennen i.a. kein stochastischer Prozeß ist. Was sollen denn die Autos überhaupt in der Atmosphäre darstellen, die Strahlungen? Und wieso sollte die Temperatur ein Maß für Geschwindigkeitsrekorde sein? Das ist alles totaler Quatsch! Lassen Sie diese Analogien. Sie beweisen nur, dass Sie für den physikalischen Vorgang in der Atmosphäre überhaupt keine korrekte Vorstellung entwickeln können.
Heinemann
Sie mißverstehen den Begriff „Summe“, da er deutsch mehrdeutig ist!
Wenn ich sage, auf einem Parkplatz stehen in Summe 5 Autos, handelt es sich um 5 einzelne voneinander vollkommen unabhängige und gleichzeitig vorhandene Autos. Genau so ist es mit Energien. Es können in einem betrachteten System Energien der verschiedensten Erscheinungsformen (Strahlung, Wärme, chemische, elektrische, potentielle Energie, usw.) gleichzeitig vorhanden sein. Das bedeutet Summe. Und die „Erhaltung“ bedeutet, daß jede einzelne dieser Erscheinungsformen erhalten bleibt. Es bedeutet aber nicht, daß eine theoretisch mögliche mathematische Addition der Joule-Beträge all dieser unterschiedlichen Energieformen eine sinnvolle und vor allem tatsächlich vorhandene gemeinsame Resultierende bewirken!
Ihre Physik klingt stark nach Baumschulphysik!
Herr strasser,
Ok. Vorhanden ja.
Falsch!!!! Die einzelnen Energieformen bleiben nicht einzeln erhalten!! Ein reibungsfrei pendelndes Pendel erhält seine Energiesumme, es hat Bewegungsenergie und Lageenergie. Und die Energie ist hier die Summe aus Lage- und Bewegungsenergie (es hat noch mehr Energien, aber die sollen sich nicht ändern). Nur die bleibt konstant (= erhalten). Dabei wird während des Pendelns periodisch Bewegungsenergie in Lageenergie umgewandelt und umgekehrt. Wäre die Lageenergie (also einzeln) konstant stünde es konstant in einer bestimmten Höhe, wäre die Bewegungsenergie konstant, hätte es konstant Geschwindigkeit. Beides trifft nicht zu. Also beweist das Beispiel, dass Ihre Behauptung falsch ist. Energieformen sind wandelbar, machen Sie auch selber täglich, wenn Sie mit elektrischer Energie Wasser erwärmen. Oder Ihr Verdautes beim Treppensteigen teilweise in Lageenergie umwandeln.
Was ich Ihnen da nun beibringen musste, lernt man tatsächlich schon in jeder Baumschule. Sie wissen ja gar nichts! sie haben das gut versteckt, ich dachte bislang, Sie würden sich nur so anstellen. Sie haben sich damit uninteressant gemacht
Heinemann
„Ein reibungsfrei pendelndes Pendel erhält seine Energiesumme, es hat Bewegungsenergie und Lageenergie.“
Damit bestätigen sie meine Ansicht, daß die Energie in jedem Teilsystem individuell erhalten bleibt. Gäbe es daneben noch einen Kondensator mit elektrischer Energie und eine Metallkugel mit thermischer Energie, gäbe es keine Interaktion zwischen diesen drei Energieträgern, weil sie vollkommen unabhängig nebeneinander existieren. Für jede davon gilt einzeln der Erhaltungssatz.
14:24
Sie stellen sich wohl absichtlich xxxxxx oder wissen sich nicht anders zu helfen, als Sinnverdrehungen vorzunehmen? Mir geht es um die Frage, wie müßte Strahlungsenergie beschaffen sein, um sie addieren zu können? Wie stellen sie sich vor, daß diffuse Strahlungen sich summieren und welche Resultierende hätte diese summierte Wirkung?
Bei IPCC wird ganz explizit von „Nettostrahlungsfluß“ gesprochen: „net downward radiative flux at the tropopause“. Man muß also eine Vorstellung haben, wie man diffuse Strahlungen der verschiedensten Wellenlängen am Ort der Tropopause in einen Nettofluß umrechnet. Nebenbei müßte man auch exakt definieren wie Tropopause definiert ist (-45°C im Polbereich und -75°C am Äquator)! Wie geht das?
Irrtum. Ich habe damit klargemacht, dass Ihre Ansicht falsch ist, lesen Sie nochmal genau und komplett. Ihr Teilsystem hier ist das Pendel (es gibt nur einen Teil) und das wechselt die Energieformen.
Damit gibt es die von Ihnen postulierte Erhaltung der einzelnen Energieform nicht, Ihre Behauptung ist damit widerlegt.
Die Alltagsbeispiele helfen auch. Im übrigen lernt man das in der Unter- Mittelstufe jeder weiterführenden Schule.
Ohne Interaktion, besser ohne Energieaustausch zwischen (Teil)systemen bleibt die Energie in jedem Teilsystem erhalten. Das stimmt. Aber was hat das mit der Strahlungsenergie zu tun, die auf die Erde trifft und dort absorbiert wird? Sie haben eine Erhaltung der Strahlungsenergie und Nicht-Addierbarkeit mit anderen Energieformen postuliert! Das ist falsch.
Energie zu sein, reicht. Und dass es sich bei Strahlungsenergie um Energie handelt, sagt das Wort schon.
Was für eine „Resultierende“? Die gibt es bei vektoriellen physikalischen Größen wie Kräften. Die Energie ist aber ein Skalar, also eine reelle (und damit addierbare) Zahl.
Natürlich hält die transportierte Strahlungsenergie von der Richtung der Strshlung ab. Ich habe das bereits erklärt. Bei elektromagnetischen Wellen geht der Leistungsfluß in Richtung des Poyntingvektors, der Ausbreitungsrichtung der Welle. Der Leistungsfluss in W/m2 durch eine von der Welle bestrahlte Fläche ist gegeben durch das Skalarprodukt aus Poyntingvektor mal Flächennormalenvektor. Das gilt allgemein, also auch für diffuse, nicht-parallele Strahlungsrichtungen.
Ja, logisch hat man das, wie sonst würde der IPCC es behaupten können?
Wie exakt bräuchte man dies und wieso an der Tropopause? Welchen Nettofluß meinen Sie überhaupt?
Heinemann 17:49
Difficile est satiram non scribere …
Heinemann
Strahlungsleistungen addieren sich, behaupten sie also (17:32).
Die Strahlung, die von der Sonne kommt, ist in Erdentfernung zunächst grob eine parallele Strahlung. Durch den Rayleigh-Effekt wird ein Teil davon diffus, sonst wäre es in vielen Innenräumen bei Tag sehr dunkel.
Die Strahlung, die von der Erde abgestrahlt wird, ist innerhalb der Atmosphäre immer diffus, weil jeder Punkt der Oberfläche kugelförmig abstrahlt und auch alle Molekül- und Tröpfchenstrahler in der Atmosphäre das kugelförmig tun. Wobei zusätzlich gilt, jede Einzelstrahlung verliert mit dem Quadrat des Abstands an Leistung, weil sie sich eben kugelförmig in den Raum ausbreitet.
Was also wollen sie konkret addieren? Es existiert von keinen zwei Punkten der Oberfläche die Möglichkeit, daß sich Strahlen exakt decken könnten, alle stehen zueinander in verschieden großen Winkeln.
Auch aus diesem Grund ist die IPCC-Behauptung eines „Nettostrahlungsflusses“ beim RF absurd!
Der 1. HS besagt lediglich, daß all diese Strahlungen im betrachteten System erhalten bleiben, er besagt nicht, daß irgendwelche mathematischen Summen zu bilden sind! Nach welchen Regeln auch? Welchen Sinn sollte es haben, windschiefe oder gar windschief entgegengesetzte Strahlenleistungen zu addieren? Noch dazu, wenn es gleichzeitig eine Unzahl verschiedenster Wellenlängen von UV über sichtbar bis infrarot und weiter bis in den GHz-Bereich gibt?
Sie sollten überlegen, die Uni zu klagen, die ihnen diese groteske Additionsvorstellung vermittelt hat, sofern das tatsächlich der Fall wäre …
Energien addieren sich, siehe Energiesatz. Wenn die Leistungen zeitlich konstant sind, folgt dies auch mathematisch für die Leistungen.
Das ist nicht der Rayleigh-Effekt, sondern die Ausbreitung der Kugelwelle. Die Leistungsdichte nimmt mit den Quadrat des Abstandes ab, weil die Gesamtleistung ja konstant bleibt.
Punkte können auch keine Energie aufnehmen. Sie müssen ein Volumen betrachten, in das Strahlungsenergie rein- und rausgeht und summieren diese über eine Zeitspanne auf (wenn rein positiv, so raus negativ gezählt). Die Geometrie muss natürlich beachtet werden, also die Richtung der Strahlung gegen die Begrenzungsflächen des Volumens.
Bei KT reicht die Betrachtung der Flächen, denn es geht ja nur um die stationäre Bilanz an Grenzflächen von angrenzenden Volumina. Netto ist wie gesagt rein minus raus.
Herr Heinemann,
sie sagen:
Die Leistungen sind vielleicht als konstant zu betrachten, sie sind aber nicht gleich. Und es gibt kein Gesetz das vorschreibt, das die Leistungen konstant oder gleich sein muessen.
Die Leistungszufuhr zum System erfolgt auf der Tagseite, (siehe Beitrag Herr Mueller). Die Leistung ist hoeher als die Abstrahlleistung, weil diese von der doppelten Flaeche kommt. KT ignoriert diesen Fakt.
Warum argumentieren sie in bezueglich Rayleigh-Effekt und der angenommenen Paralellitaet der Sonnenstrahlung, die sie in allen wissenschafltichen Arbeiten und Schulbuechers so findenmit dem Abstandsgesetz? Das eine hat mit dem anderen nichts zu tun.
An welcher Stelle betrachten KT das Volumen? Alles was da steht ist auch Flaechen bezogen. Aber sie haben recht Punkte oder Flaechen haben keine Waerme, weil ihnen das Attribut Masse fehlt, das wiederum nur mit einem Volumen in Zusammenhang gebracht werden kann.
Netto Strahlung ist der Waermefluss. An der Systemgrenze Oberflaeche zur Atmosphaere fliest die Waerme in Richtung Atmosphaere. Die Atmosphaere fuehrt also der Oberflaeche keine Waerme zu.
Werner Schulz schrieb am 14. Dezember 2021 um 3:10
Die Zahlen in Kiel/Trenberth 2009 sind gemittelt über mehrere Jahre. In der Zeit hat sich die Erde ettliche Male um sich selbst gedreht und auch die Pole sind mehrmals durch ihren Tag-/Nachzyklus gegangen. Damit spielt der Tag-/Nachzyklus keine Rolle mehr, der fällt durch das Mitteln raus.
(Angenommen das KT Diagramm würde zweigeteilt dargestellt werden und eine Darstellung für die Tag- und eine für die Nachtseite haben
… Dann käme der nächste und würde auf die Achsneigung und damit Polartag/-nacht zeigen oder auf die Winkelabhängigkeit der Einstrahlung und man bräuchte x*y*z Darstellungen (x – Zeit, y – Ort, z – Punkt auf der Umlaufbahn um die Sonne) …)
Allgemein, Energie ist Leistung summiert über die Zeit. Aus dem Energiesatz folgt also, dass die Summe (=netto) der Leistungen, die in und aus einem Volumen über eine Zeitspanne einfließen (negativ gezählt) die Energieänderung im Volumen in der Zeitspanne ergibt. Der Rest Ihrer Fragen war oben bereits vorweg beantwortet.
Herr Mueller,
es geht um die Leistung. Da braucht man nicht ueber Jahre mitteln, da die Leistungsangabe seine eigenen Zeit mitbringt.
Ein Watt ist gleich ein Joule pro Sekunde.
1W= 1J/1s
KT arbeitet mit Leistungen und nicht mit Energie.
Aber das wussten sie schon oder?
Herr Heinemann,
sehr abenteuerlich wie sie argumentieren, wo sie vorgeben Physik studiert zu haben.
Ich wiederhole, es gibt kein Gesetz das fordert, vorschreibt oder vorgibt das Leistungen gleich sein muessen.
Bitte zitieren sie das Gesetz wenn sie meinen es gaebe es.
@Werner Schulz
Zitat: Die Leistungen sind vielleicht als konstant zu betrachten, sie sind aber nicht gleich. Und es gibt kein Gesetz das vorschreibt, das die Leistungen konstant oder gleich sein muessen.
Das ist richtig.
+ Leistung P -> Prozessgröße – entspricht einer Wirkung, die in einem Zeitraum bewirkte Energieänderung.
+ Energie E -> Zustandsgröße – entspricht einem Potential.
Energie kann somit nicht mit einer Leistung gleichgesetzt werden.
Man kann die Leistung P als energetisch-analoge Größe betrachten, dabei gilt für ein System nach dem Erhaltungssatz der Energie für die Energieänderung Pi = dEi/dt und Pa = dEa/dt, damit kann die Energiebilanz wie folgt forumliert werden: Pi = Pa -> dEi/dt = dEa/dt. Entscheidend ist also der Zeitraum, in der die Energieänderung stattfindet.
Mfg
Werner Holtz
Wie komeen Sie auf diese Behauptung? Nochmal zurück zum Text und wiederholt lesen. Ihnen ist die Logik des Konditionalsatzes klar? Ist aber auch egal, nehmen Sie die Verallgemeinerung, die ich ist auch genannt habe,
Danke Herr Holtz,
Fuer die Physikinteressierten sollte man hier auch anmerken, das das dt nicht gleich der Aufsummierung von Zeit entspricht, so wie es Herr Heinemann hier vorgibt oder Herr Mueller meint, durch eine jaehrliche Mittelung angeben zu koennen.
Im vorliegenden Problem kommt noch eine weitere entscheidende Groesse vor, die Flaeche. Immerhin wird die Energiebilanz anhand der Strahlstaerke in W/m2 angegeben und nicht zum Beispiel in J/m2.
Die Abstrahlflaeche ist doppelt so gross wie die Einstrahlflaeche. Deshalb darf man von einem Faktor 2 ausgehen der die entsprechenden Leistungen voneinander unterscheidet.
Dazu darf man auch empfehlen sich den Unterschied zwischen „Solar Irradiance“ und „Insolation“ anzuschauen.
mfg
Werner Schulz
Hier wird erwähnt dass indirekte solare Effekte [insbesondere Wolken] eine Anomalie der Sonneneinstrahlung um einen Faktor von bis zu 3-7 verstärken können. Damit dürfte CO2 (das dazu unter Wolken kaum einen zusätzlichen Strahlungsantrieb (!) liefern kann – was Frau Prof. Curry leider nicht bekannt ist) tatsächlich nur etwa 25% des seit vorindustriell beobachteten transienten Temperaturanstiegs für die Bestimmung der CO2-Klimasensitivität aus der Beobachtung bewirkt haben.
Offenbar ohne es zu bemerken, widerspricht sie dem ECS-Wert „IPCC/2“, der fälschlich auf ihrer Annahme von etwa 63% CO2-Anteil beruhte und etwa um den Faktor 2,5 zu hoch ist. Dieser Gleichgewichtswert für CO2-Verdoppelung (Equilibrium Climate Sensitivity) berechnet sich ganz einfach aus der transienten Beobachtung von 1K (all inclusive) mit deltaT/0,7•0,25=ECS•ln(410/280)/ln(2) zu 0,65 Grad.
Zitat: Der IPCC AR6 räumt eine viel größere Bandbreite von Schätzungen der Veränderungen der TSI in den letzten Jahrhunderten ein und stellt fest, dass die TSI zwischen dem Maunder-Minimum (1645-1715) und der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts um 0,7-2,7 W/m² gestiegen ist …
Völlig absurder Wertebereich für die normierte TSI (Solarkonstante).
Um 1750 gab es noch keine Messinstrumente, deshalb sind das ungefähre Werte der Solarkonstante aus Proxy-Daten.
Die Werte der Solarkonstante S und der sphärischen Albedo A für die Messungen zwischen 1978 – 2016 von den Missionen ist:
+ 1978-1993, Solar Maximum Mission (SMM/ACRIM1) – Orbit 510 km: S = 1367,51 ± 0,65 W/m² und A = 0,298
+ 1984-2003, Earth Radiation Budget Satellite (ERBS, UARS/ACRIM2) – Orbit 580 km: S = 1365,4 ± 0,6 W/m² und A = 0,296
+ 2003, Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE/TIM, ACRIM3) – Orbit 645 km: S = 1361,3 ± 0,4 W/m² und A = 0,29
Ich wollte mal eine Fotokopie der Angaben laut „Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften“ eingefügen, aber der Editor von EIKE hat das nicht drauf, ein Bild einzufügen, deshalb sind wahrscheinlich meine zwei Postings ins Nirwana verschwunden.
„Messungen der Solarkonstante sind seit Konstruktion des Pyrheliometer durch Pouillet im Jahre 1837 fortgesetzt ausgeführt worden, und zwar mit immer mehr verbesserten Aktinometern.“
Die TSI Variabilität liegt im Bereich von bis zu ±2,25 W/m² im 11-Jahres-Zyklus der Sonne, wenn man nur die „Sunspot Number“ und „Solar Activity“ betrachtet. Man kann Schwankungen in der normierten TSI (Solarkonstante) von bis zu 6 W/m² innerhalb einer Dekade haben, das konnte man aus Proxy-Daten vom Spörer- und Maunder-Minimum bzw. der kleinen Eiszeit ableiten. Dieses Verhalten der großen TSI Variabilität ist reproduzierbar, sowohl für das Spörer- und Maunder-Minimum als auch vor dem 15. Jahrhundert und bis zur Gegenwart. Die Messreihe von C.G. Abbot, F.E. Fowle und L.B. Aldrich mit dem Ergebnis für die Jahre 1902 bis 1912 von S = 1,933 cal/(min·cm²) = 1348,8 W/m² und für die Jahre 1912 bis 1920 von S = 1,946 cal/(min·cm²) = 1357,9 W/m² (Umrechnung: 1 cal/(min·cm²) = 697,8 W/m²) zeigt ein ähnliches Verhalten.
Messungen findet man auch bei R.Emden – Thermodynamik der Himmelskörper.
Mfg
Werner Holtz
Eine hilfreiche Erklärung, wie es zu den unterschiedlichen Bewertungen des solaren Klima-Antriebs gekommen ist. Spannend bleibt in jedem Fall, was die gemessenen globalen Temperaturen tatsächlich machen werden.
Der ganze CO2-Spuk würde sich deutlich entspannen, wenn der Anstieg des CO2 in der Atmosphäre nicht weiter als bis ca. 520 ppm gehen wird, wie u.a. von Roy Spencer ausgerechnet wurde. Dazu müsste die Mauna-Loa-CO2-Kurve jetzt bald ihren Wendepunkt erreichen…
Strahlungsantrieb von 2,7 W/m² oder ähnlich wird behauptet. Was soll ein „Strahlungsantrieb“ aber überhaupt sein?
IPCC definiert so:
„Radiative Forcing (RF) ist die Änderung des abwärts gerichteten Nettostrahlungsflusses an der Tropopause (seit 1750), nachdem die Stratosphärentemperaturen wieder ins Strahlungsgleichgewicht gebracht wurden, während die Oberflächen- und Troposphärentemperaturen und Zustandsvariablen wie Wasserdampf und Wolkenbedeckung auf den ungestörten Werten gehalten werden.“
[Anthropogenic and Natural Radiative Forcing, Chapter 8: Box 8.1, S 665]
Jemand sollte mir bitte einmal erklären, was das genau heißen soll? Was soll eine Nettostrahlung sein? An der Tropopause gibt es genau eine Strahlung nach unten, nämlich die von der Sonne. Oder kennt wer eine weitere? Warum sollte sich die seit 1750 verändert haben? Und wie war sie 1750 konkret? Wie stellt man sich weiters vor, die anderen Parameter „ungestört“ zu halten? Ungestört wovon? In solchen Systemen hängt doch alles von allem ab, da muß alles gemeinsam im Gleichgewicht sein.
Ich finde, diese Definition ist ein schöner Beleg für das absurde Verständnis, das hier behauptet und beworben wird. Kann wer erklärend unterstützen?
stefan strasser schrieb am 30. November 2021 um 23:25
Nettostrahlung ist die Differenz aus eingestrahlter und abgestrahlter Energie. Dass man die Richtung angibt, liegt evtl. daran, dass man ein eindeutiges Vorzeichen haben will – ist die Nettostrahlung positiv, geht mehr rein als raus und das System erwärmt sich, ist sie negativ, kühlt sich das System ab.
Z.B. weil sich die Intensität der Sonnenstrahlung verändert hat, weil die Wolkenbedeckung und damit das Albedo sich verändert haben oder weil die Atmosphäre weniger Infrarotstrahlung rausläßt.
Man hält bei Berechnungen Dinge wie Oberflächentemperatur, Lufttemperatur, Waserdampfgehalt, Wolken, … in der Troposphäre konstant, statt sie auf den veränderten Strahlungsfluss reagieren zu lassen.
Man will mit der Berechnng erst mal rausbekommen, wie stark der „Impuls“ ist, der das System aus dem Gleichgewicht bringt. Dass es sich in einen neuen Gleichgewichtszustand begeben wird, weil sich die Dinge verändern, ist eigentlich klar …
„IPCC definiert so:
Radiative Forcing (RF) ist die Änderung des abwärts gerichteten Nettostrahlungsflusses an der Tropopause (seit 1750), nachdem die Stratosphärentemperaturen wieder ins Strahlungsgleichgewicht gebracht wurden, während die Oberflächen- und Troposphärentemperaturen und Zustandsvariablen wie Wasserdampf und Wolkenbedeckung auf den ungestörten Werten gehalten werden.“
Zu dieser Definition kann man nur Neu-Deutsch sagen: „Bytes sind geduldig“. Belastbare Messungen der absorbierten solaren Einstrahlung und der emittierten langwelligen Abstrahlung der Erde gibt es erst in der Satelliten-Ära. Ist jemand anderer Meinung, bitte Quellen angeben.
@ Müller
Das ist absolut unphysikalisch! Es gibt keine „Nettostrahlung“, die sich physikalisch aus verschiedenen Strahlungen zusammensetzt und eine Resultierende bildet! Weder in der selben Richtung noch in unterschiedlichen Richtungen. Jede einzelne Strahlung ist separat und eindeutig identifizierbar individuell vorhanden.
Wenn man behauptet, heute kommen an der Tropopause nach unten gerichtet um 2,7 W/m² mehr an als 1750, dann müßte man erst einmal wissen, was 1750 kam. Woher weiß man das? Und zweitens hieße es, heute würden oberhalb der Tropopause um 2,7 W/m² weniger absorbiert/reflektiert als 1750, gleichbleibende Sonnenleistung angenommen. Mir ist nicht bekannt, daß an der Tropopause am selben Ort jemand vergleichende Leistungsmessungen 1750 und z. B. 2020 gemacht hat?
Zugestrahlte Leistung und abgestrahlte Leistung existiert gleichzeitig nebeneinander, haben auch vollkommen unterschiedliche Wellenlängen und Vorzeichen. Die bilden keine „Nettostrahlung“!
Hr. Müller, glauben sie wirklich, was sie schreiben oder wollen sie nur Provokation?
Die Wissenschaft behauptet doch, ToA würde im eingeschwungenen Zustand ein Durchstrahlungs-Gleichgewicht zwischen hinein und heraus gestrahlter Energie herrschen. Wenn das der Fall wäre, an der Tropopause aber nicht, hieße das, irgendwo zwischen Tropopause und ToA entsteht Energie, weil dann die an der Tropopause gemessene abgehende Leistung um 2,7 W/m² zu gering ist, ToA ist das Gleichgewicht aber wieder da? Wie soll das möglich sein? Für mich überlebt die IPCC RF-Definition keine Energiebilanzkontrollrechnung über alles.
Wenn tatsächlich „Tausende Wissenschaftler im Konsens“ diesen Schwachsinn glauben, belegt das einmal mehr: „Naturwissenschaft ist der Glaube an die Unwissenheit der Experten.“ [Richard P. Feynman 1966]
Das glaubt der Ihnen nie. Der sucht stattdessen weiter das Sandkorn im Auge, statt den Balken zu sehen.
stefan strasser schrieb am 1. Dezember 2021 um 15:06
Sie wollten eine Erklärung des Begriffes „radiative forcing“. Ich gĺaube durchaus, dass ich das halbwegs so wiedergegeben habe, wie es in der Literatur verwendet wird.
Ich habe nicht geschrieben, dass es eine Art „neuer Strahlung wäre“, die sich aus verschiedenen Strahlungen zusammensetzt. Ich habe geschrieben, dass es eine Differenz zwischen ein- und ausgehender Energie ist – einfach eine Rechengröße um zu beschreiben, ob dem System insgesamt mehr Energie zufliesst und es sich damit erwärmt oder ob es mehr Energie abgibt und sich damit abkühlt.
Aber Sie müssen mir da nicht glauben, Sie können selber nachlesen, oder Herrn Lüdecke fragen, oder könnte sich nochmal Happers Vortrag anhören oder sein Papier lesen, oder bei Roy Spencer nachlesen („ΔF = the change in radiative forcing (imposed energy imbalance on the climate system at top of atmosphere)”, oder oder oder…
Müller
Der englische Originaltext aus IPCC AR 5, Chapter 8, S 665 lautet:
“RF is defined, as it was in AR4, as the change in net downward radiative flux at the tropopause after allowing for stratospheric temperatures to readjust to radiative equilibrium, while holding surface and tropospheric temperatures and state variables such as water vapor and cloud cover fixed at the unperturbed values.”
https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf
Was kann man unter „net downward radiative flux at the tropopause“ anders verstehen als „abwärts gerichteter Nettostrahlungsfluß an der Tropopause“?
IPCC stellt also die Behauptung auf, es gäbe einen Nettostrahlungsfluß nach unten! Ich sage lediglich, das ist eine unphysikalische Behauptung!
Wenn man entsprechende Energien heranzieht, sieht die Sache ganz anders aus. Es muß eine ausgeglichene Energiebilanz geben. In diese gehen aber integral nicht nur die abwärts und aufwärts gerichteten Strahlungsenergien ein, sondern auch jene, welche die Strömungen von Wasser und Luft verursachen, welche als „Abarbeiten“ von Energie wirken. Weil tatsächlich riesige Massen an Wasser bzw. Luft an neue Orte verfrachtet werden, also ein Teil der thermischen Energie unumkehrbar in Energie der Lage umgewandelt wird. Aus diesem Grund kann es keine Energieäquivalenz zwischen Zu- und Abstrahlung geben.
All das in Betracht ziehend, frage ich mich, was ist die eigentliche Aussage der IPCC RF-Definition? Das ist es, was mich bewegt!
stefan strasser schrieb am 2. Dezember 2021 um 14:44
Sie machen hier wieder den Fehler, nur einen Satz anzusehen, den nicht zu verstehen und dann falsch zu interpretieren. Sie könnten einfach nach Texten suchen, die das näher erläutern. Z.B. am Anfang des Textes im AR5:
Da sehen Sie das „net“ definiert ist als runter minus rauf. Und da im AR5 der Begriff wie im AR4 verwendet wird, könnten Sie z.B. dort nachsehen. Dort würden Sie dann z.B. folgenden Text finden:
Sie finden das von mir geschriebene, wenn Sie nicht nur selektiv kucken.
Müller
„This radiative balance controls the Earth’s surface temperature.“
Die Oberflächentemperatur hängt nicht nur von Strahlung ab, schon garnicht von einem Strahlungsgleichgewicht, weil es kein Strahlungsgleichgewicht gibt. Es gibt nur energetische Gleichgewichte!
Wäre es nämlich so, müßte ein Oberflächenquadratmeter auf Meereshöhe die selbe Temperatur haben, wie einer knapp daneben in 3000 m Seehöhe, beide beziehen die selbe Zustrahlung, trotzdem ist die Temperatur unterschiedlich. Ozeane bekommen überhaupt nur max. ca. 31°C Oberflächentemperatur, also viel weniger, als z. B. Wüstensand bei gleicher äquatorialer Bestrahlung.
„… RF refers to an instantaneous change in net (down minus up) radiative flux (shortwave plus longwave; in W m–2) …“
Es gibt keinen Nettostrahlungsfluß, der sich aus „down minus up“ zusammensetzt! Man kann nur die jeweiligen Energiebeträge vergleichen, zwischen denen es aber kein Gleichgewicht geben muß, siehe Stichwort Strömungen 2. Dezember 2021 um 14:44.
Nebenbei ist es absurd, zu fordern, man soll sich vergleichend durch mehrere viele Tausend Seiten umfassende Dokumente analysieren, um sich ein Bild aus unterschiedlichen unphysikalischen Beschreibungen herauszuvermuten. Darf ich fragen, welchen Beruf sie ausüben?
Herr Krüger vergisst auch das „convective equilibrium“ welches die Temperatur der Atomsphäre dominiert.
Zitat:
Quelle: Warum sich das Klima ändert von Bernd Fleischmann.
D.h. dass das Modell des Strahlungsgleichgewichtes unphysikalische Ergebnisse liefert, musst bereits der spätere Nobelpreisträger Manabe
Admin schrieb am 3. Dezember 2021 um 9:27
Wie kommen Sie darauf, dass ich das vergessen hätte? Ich weiss, dass bei einem reinen Strahlungsgleichgewicht in einer Atmosphäre mit infrarotaktiven Gasen zu hohe Oberflächentemperaturen rauskommen und man Konvektion in der Troposphäre berücksichtigen muss, um auf die realen Temperaturen zu kommen. Happer beschrieb in einer seiner Antworten (siehe Konferenzvideo bei 13299 Sekunden) auch nochmal das Zusammenspiel von Konvektion und Strahlung: radiative convective equilibrium führt dazu, dass sich bei einer Verdoppelung des CO2-Gehaltes nach Einstellen des neuen Gleichgewichtes die Temperatur am Boden um etwas mehr als 1 Grad erwärmt und die Stratosphäre um 8 Grad abkühlt …
Ihr vermeintlicher Widerspruch existiert nicht.
Jedes heutige der Klimadiskussion beisteuernde Klimamodell hat die Konvektion implementiert und zeigt den daraus folgenden fast linearen Temperaturverlauf in der Modelltroposphäre.
Jedes heutige der Klimadiskussion beisteuernde Klimamodell benutzt kein Strahlungsgleichgwicht am Boden oder in der Atmosphäre. Die Behauptung, es sei so, ist einfach falsch! Das Strahlungsgleichgewicht besteht ausschliesslich am Oberrand der Atmosphäre und stellt sich von selbst ein.
Dies sind simple, nachlesbare Fakten. Jede Diskussion, die diese nicht zugrunde legen, geht von falschen Voraussetzungen aus und ist daher sinnlos.
„Das Strahlungsgleichgewicht besteht ausschliesslich am Oberrand der Atmosphäre und stellt sich von selbst ein.“
Auch so eine Behauptung, die völliges Unverständnis vermuten läßt!
Herr Mueller,
beim Mars kommt trotz strahlungsaktiver Gase und entsprechend Ihrer Annahme eines Strahlungsgleichgewichtes nicht zu erhoehten Temperaturen. Zumindestens duerfte kein Unterschied zur Venus bestehen.
Worauf fuehren sie diesen Unterschied zurueck?
Herr Heinemann,
sie behaupten das Gleichgewicht stellt sich ganz alleine ein.
Woher weiss die atmosphaerische Oberkannte was das Gleichgewicht sein muss?
Und wo ist eigentlich diese Oberkante, die sie bisher hoehenmaessig nicht bestimmen konnten. Dafuer hat sie sehr interessante Eigenschaften.
Falls sie dieses automatische Gleichgewicht so funktioniert wie sie denken, wie kann es dann zu einer Erwaermung oder Abkuehlung kommen?
stefan strasser schrieb am 3. Dezember 2021 um 0:57
Und wie sieht das energetische Gleichgewicht am Oberrand der Atmosphäre (oder oberhalb der Troposphäre) Ihrer Meinung nach aus?
Genau das macht man, wenn man die Differenz bildet. Man erhält dann neben der Information kleiner, gleich oder größer auch noch die Information um wieviel kleiner oder größer der reinkommende Strahlungsfluss bzw Energiebetrag ist.
Sie wollten wissen, was die Definition des radiative forcing bedeutet. Und da ist es Ihrer Meinung nach zuviel, sich nicht nur den einen Satz, sondern den ganzen Punkt durchzulesen? Im AR5 sind das ganze 6 Seiten (664-669), im AR4 ganze 5 (133-137) und die Definition als Differenz steht 2. Satz des Kapitels. (jeweils die englische Version).
Ja. Aber welche Rolle spielt das? Dass es sinnvoll ist, den kompletten Text zu einem Thema zu lesen (6 Seiten), wenn man einen Begriff/Sachverhalt/Vorgang/… verstehen will, sollte man bereits als 10.-klässler wissen …
Müller
„Man erhält dann neben der Information kleiner, gleich oder größer auch noch die Information um wieviel kleiner oder größer der reinkommende Strahlungsfluss bzw Energiebetrag ist.“
Der unten ankommende Strahlungsfluß unterliegt einem sich immer wiederholenden 365 Tagezyklus und ist tagsüber positiv und in der Nacht negativ. An den Polen ist er ca. 1/2 Jahr positiv und 1/2 Jahr negativ. Das ist Folge der Rotationsbewegung der Erde und der geneigten Erdachse.
Es kann also nicht die Einstrahlung in Abhängigleit von Gasen variieren, was durch positive Werte suggeriert wird, sondern nur die Abstrahlung. Die Abstrahlungsenergie ToA muß aber geringer sein, weil erstens ein Teil für Strömungsarbeit abgezweigt wird und zweitens sich Strahlung grob mit dem Quadrat der Entfernung verringert, was in dem Zusatz „sr“ (Steradiant) ausgedrückt wird. So wie auf gerader Linie von der Sonne „nur“ 1368 W/qm in Erdentfernung ankommen, kommt ToA an einem gewissen Ort nur ein Bruchteil der exakt senkrecht unterhalb abgestrahlten Energie durch. Der Rest geht kugelfürmig in alle Richtungen. Nur das Integral über diese sich mit Lichtgeschwindigkeit vergrößernde Kugeloberfläche würde dem originalen Abstrahlwert zu einem gewissen Zeitpunkt entsprechen. Man kann das schön mit der Hand über einer glühenden Herdplatte testen. Knapp darüber ist es sehr heiß, schon wenige cm weiter weg, ist von der Hitze nur mehr wenig da und mit 1/2 m Abstand spürt man überhaupt nichts mehr. Der Großteil wird also zu diffuser ungerichteter Strahlung, ist also auch deswegen nicht 1:1 mit der quasiparallelen Sonnenstrahlung vergleichbar.
stefan strasser schrieb am 4. Dezember 2021 um 0:58
Die Energieflussbilanzen beziehen sich auf das gesamte System Erde/Atmosphäre. Es stellt also die gesamte von der Sonne auf der Erde eintreffende Energie und die gesamte von Erdoberfläche und Atmosphäre abgestrahlte Energie gegenüber. Da spielt also der Tag/Nachzyklus keine Rolle – die Sonnenenergie wirkt immer auf eine Hälfte der Erdkugel und die Abstrahlung stammt immer von der gesamten Erdoberfläche und Atmosphäre.
Es ist aber schön zu sehen, dass Sie jetzt anscheinend doch akzeptieren, dass man diese Differenz bilden kann …
Es ist schoen das sie diesen Fakt endlich einsehen. Diese Wirkung der Sonne auf immer nur eine Haelfte der Erde nennt sich uebrigens TAG.
Insofern haben Tag und Nacht doch schon eine Bedeutung!
Werner Schulz schrieb am 5. Dezember 2021 um 10:38
Ein klassischer Werner, einfach mal eine unbelegte, falsche Behauptung in den Raum stellen. Ich habe Ihnen diesebezüglich zugestimmt, seit Sie das erste mal diese Betrachtung auf science-skeptical in den Raum gestellt haben – das war vor mehr als 5 Jahren. Aber die Betrachtung von Tag/Nacht ändert nichs an der Energiemenge, die der Erde zufliesst. Die ist unabhängig von der Betrachtung ohne Albedo immer etwa
*** QuickLaTeX cannot compile formula: \[\pi r^2 S = \frac{1}{2] 4\pi r^2 \frac{S}{2} = 4\pi r^2 \frac{S}{4}\] *** Error message: File ended while scanning use of \frac . Emergency stop.mit S – Einstrahlung von der Sonne und r – Radius der Erde (Kreisfläche, gemittelt über beschienene Halbkugel, gemittelt über ganze Kugel).
Es hat lediglich Auswirkung auf die entstehende Temperaturverteilung, siehe G&T 170K (nichtrotierende Erde im lokalen Strahlungsgleichgewicht), Kramm 218K (rotierende Erde mit Berücksichtigung der lokalen Einstrahlung und Energiefluss in den Boden) oder 255K bei Gleichverteilung der Temperatur … Alles kleiner als die beobachteten 288K.
Das behauptet auch niemand. Es gilt, die nur auf der Halbkugel eingestrahlte Energiemenge wird immer nur auf der Ganzkugel abgestrahlt. Jeder der etwas anderes behauptet übersieht, das die Sonne nur tagsüber scheint.
Durch die Einstrahlung auf die Halbkugel verdoppelt sich aber der Energiefluss pro Flächeneinheit. Und das hat die Wirkung dass die Temperaturgenese nur auf der Sonnenseite erfolgt.Kiehl/Trenberth liegen daher mit ihrem Energieflussdiagramm nicht nur in dieser Hinsicht falsch. Ebenso wie sie nur einen aufsteigenden Konvektionsfluss kennen, der hat aber zwangsläufig einen herabfallenden Konvektionsfluss als Pendant, weil sonst ein Vakuum entstünde. Aber das ist ein anderes Thema.
Eigentlich jeden Tag zu sehen.
Herr Mueller,
wie immer nichts neues von Ihnen.
Sie sagen Energiemenge, aber die Diskussion geht um W/m2.
Bisher waren sie der Meinung, das fuer die Einstrahlung ein Wert von 240 W/m2 gilt. Das entspricht einer Energieverteilung ueber der gesamten Oberflaeche. Das steht im Gegensatz dazu, das sie nun endlich akzeptieren, das die Energie auf der Tagseite ankommt. Die dazugehoerige Angabe in W/m2 ist 480.
mfg Werner
Zitat: G&T 170K (nichtrotierende Erde im lokalen Strahlungsgleichgewicht), Kramm 218K (rotierende Erde mit Berücksichtigung der lokalen Einstrahlung und Energiefluss in den Boden) oder 255K bei Gleichverteilung der Temperatur
Alle genannten Modelle widersprechen dem Erhaltungsatz der Energie.
Siehe: https://www.cristos-vournas.com/
Man kann die Betrachtung vom Christos J. Vournas auch mittels einen Rotations-Ansatz beschreiben.
Dieser Rotations-Ansatz nimmt zwei Grenzfälle für einen rotierenden energetisch passiven sphärischen Himmelskörper ohne Atmosphäre zur Abschätzung der Effektivtemperatur der Oberfläche an, wobei der erste Fall einen sehr langsam rotierenden Himmelskörper HK1 und der zweite Fall, einen sehr schnell rotierenden Himmelskörper HK2 beschreibt.
1.Fall (sehr langsam): Thermisches Gleichgewicht – Die zum Mutterstern abgewandte Hemisphäre trägt im vernachlässigbaren Umfang zum Energieaustausch mit der Umgebung bei. Man erhält die Energiebilanz:
2π∙ε∙σ∙TeffHK14 = π∙σ∙TeffStern4∙(1-A)∙(r(Radius Stern)/d(Abstand Stern-HK))²
Nach Umformung der Energiebilanz der Gleichung ergibt sich für die Effektivtemperatur:
TeffHK1 = TeffStern∙[(1-A)/2∙ε]1/4∙√(r(Radius Stern)/d(Abstand Stern-HK))
2.Fall (sehr schnell): Thermisches Gleichgewicht – Die zum Mutterstern abgewandte Hemisphäre trägt im (fast) gleichen Umfang zum Energieaustausch mit der Umgebung bei. Man erhält die Energiebilanz:
4π∙ε∙σ∙TeffHK24 = π∙σ∙TeffStern4∙(1-A)∙(r(Radius Stern)/d(Abstand Stern-HK))²
Nach Umformung der Energiebilanz der Gleichung ergibt sich für die Effektivtemperatur:
TeffHK2 = TeffStern∙[(1-A)/4∙ε]1/4∙√(r(Radius Stern)/d(Abstand Stern-HK))
Für die langsame Rotation ergibt sich folglich eine hohe Temperaturdifferenz und für die schnelle Rotation, eine geringe Temperaturdifferenz zwischen Tag- und Nacht-Hemisphäre im eingeschwungenen Zustand vom System. Die Erde ist weder ein sehr schnell noch ein sehr langsam rotierender Himmelskörper, sondern liegt in etwa dazwischen, folglich liegt die Effektivtemperatur der Oberfläche ungefähr zwischen diesen Grenzfällen Teffsfc ≈ [TeffHK1 + TeffHK2]/2. Der Erdmond ist ein moderat langsam rotierender Himmelskörper, deshalb wird die Effektivtemperatur der Oberfläche von der zum Mutterstern zugewandten Hemisphäre dominiert, und es ergibt sich ungefähr eine Effektivtemperatur der Oberfläche von Teffsfc ≈ TeffHK1/2.
Für die atmosphärenlose Erde mit A = 0,3, ε = 0,96, TeffStern = 5780 K, r(Radius Stern) = 6,96342·108 m und d(Abstand Stern-HK) = 1,496·1011 m erhält man somit eine Effektivtemperatur der Oberfläche von rund Teffsfc(erde) ≈ 282 K. Bei der realitätsnäheren Betrachtung einer atmosphärenlosen Erde mit einer Albedo A = 0,11 (wie Erdmond) würde man eine Effektivtemperatur der Oberfläche von ungefähr Teffsfc(erde) ≈ 300 K erhalten.
Diese Betrachtung über den Rotations-Ansatz reicht bereits aus, um den so genannten „atmosphärischen Treibhauseffekt“ ad absurdum zu führen. Zudem zeigt dieser Ansatz, dass das Dämpfungsverhalten aufgrund der unterschiedlichen Rotationsperiode vom Erdmond und der Erde verschieden ist und nicht vernachlässig werden darf, wie beim statischen Ansatz. Aus diesem Grund ist auch ein Vergleich der beiden Himmelskörper Erde und Erdmond nur unter Kenntnis vom Dämpfungsverhalten möglich.
Mfg, Werner Holtz
Ja, aber das wird ja auch nicht behauptet. Das „Netto“ bezieht sich ausschließlich auf die Energie, die hin- und hergeht. Diese läßt sich selbstverständlich subtrahieren. Genauso wie msn bei Ein- und Ausgaben einen Nettobetrag bildet. Bei der Energiebilanz ist es nichts anderes. Daher ist Ihre Behauptung ohne existenzielle Grundlage und damit sinnlos.
„Das „Netto“ bezieht sich ausschließlich auf die Energie, die hin- und hergeht.“
Die Frage ist, ob die eingestrahlte Energie auch absorbiert wird und damit einen Einfluß auf die Temperatur des Bodens ausübt oder eben nicht.
Es gibt keine Absorptionsautomatik. Die Eingangstrahlung muß in der Lage sein die Schwingungsamplituden der Bodenmasse zu erhöhen. Dafür gibt es bestimmte Voraussetzungen. Insofern ist der Einwand Herrn Strassers durchaus berechtigt
Herr keks,
Ich schrieb bereits:
Die Absorption von Strahlung ist eine mikroskopische Eigenschaft der absorbierenden Materie. Für den den hier betrachteten Fall niedriger Anregungsleistungen und Temperaturen (kein Plasma, keine Laserdichten) hängt der Absorptionsgrad nicht von der Temperatur des Absorbers ab. D.h. ob er nun 250 oder 300 K hat, ist egal, er absorbiert gleich viel.
Sie vertreten die Vorstellung, dass die Absorption sprunghaft aufhöre, wenn der Absorber eine von Ihnen beliebig definierte „Schwellentemperatur“ überschritten hätte. Aber Ihren Effekt gibt es nicht.
„Die Absorption von Strahlung ist eine mikroskopische Eigenschaft der absorbierenden Materie.“
Das ist doch keine physikale Erklärung!
Im thermischen Bereich haben wir es mit Masse-Feder Schwingern zu tun.
Die Temperatur ist proportional der Amplitude der Schwingung in der Eigenfrequenz. Überlegen Sie sich, unter welchen Voraussetzungen die Amplitude der Schwingung erhöht werden kann.
Heinemann
Sie sind offenbar der Meinung, wenn zwei Strahlungen nebeneinander existieren, eine davon mit z. B. 200 W/qm und spektraler Mittenfrequenz x und die andere mit 5 W/qm und spektraler Mittenfrequenz y, dann ist die thermische Gesamtwirkung so, wie eine mit 205 W/qm bei welcher spektralen Mittenfrequenz?
Nach welcher Physik sollte das so sein?
Ich habe noch gelernt, wenn ein heißer Heizkörper Wärme abstrahlt und ich daneben einen Eisblock lege, der natürlich auch Wärme abstrahlt, daß dann die Gesamtwärmewirkung nicht höher ist, als mit dem heißen Heizkörper alleine.
keks/strasser
Wenn das die Frage ist, warum wird sie dann nicht so gestellt, sondern falsch?
Der Boden absorbiert langwellige wie kurzwellige Strahlung, die langwellige fast 100%, die kurzwellige nur partiell.
Das ist Physik, der Bilanzbegriff „Netto“ erklärt da nichts.
Was soll das sein? Die Absorption ergibt sich aus den Eigenschaften der Materie, resonant auf Strahlung mit bestimmten Wellenlängen zu sein, da es Schwingungszustände in der Materie mit derselben Frequenz wie die Strahlungswelle gibt.
Eine Voraussetzung dafür steht oben.
Für die „Nettoamplitude“ müssen Sie natürlich noch die Abstrahlung der Materie berücksichtigen. Aber das ändert an der Absorption nichts.
Das ist doch nun klar. Die Strahlungsleistung beträgt 200+5 =205 W/qm und ist die Mischung beider Strahlungsarten. Die Strahlungen ändern sich nicht, nur weil sie koexistieren!!! Daher gibt es keine „neue spektrale Mittenfrequenz“. Es passiert ja auch nichts mit dem Licht, wenn Sie sich in der Sonne und gleichzeitig mit einem Wärmestrahler trocknen. Oder wollen Sie etwa das Gegenteil behaupten?
„Der Boden absorbiert langwellige wie kurzwellige Strahlung, die langwellige fast 100%, die kurzwellige nur partiell.“
Jo!
Was passiert da unter welchen Voraussetzungen?
„Das „Netto“ bezieht sich ausschließlich auf die Energie, die hin- und hergeht.“ Das Problem bei dieser Bilanzierung ist dass die Erde viele Energiespeicher aufweist. Der Energie-Erhaltungssatz gilt also nicht kurzzeitig. Berechnen Sie einmal die Korrelation zwischen dem Strahlungsungleichgewicht der Erde TOA und der Wärmeaufnahme der Ozeane.
Heinemann 12:52
Wo haben sie Physik gelernt?
Mathematisch kann man alles addieren oder subtrahieren. Hier geht es aber um die Frage einer Wärmewirkung! Und da gilt zusätzlich der 2. HS, der verhindert, daß wie oben genannt, ein heißer Heizkörper und ein Eisblock gemeinsam mehr Wärme liefern, als nur der Heizkörper alleine, obwohl natürlich beide abstrahlen.
Nach ihrer Theorie könnte man mit Tausenden mittelhellen LEDs einen Superscheinwerfer bauen, glauben sie das wirklich?
stefan strasser am 5. Dezember 2021 um 13:25
Wo haben sie Physik gelernt?
an zwei Universitäten (Abschluß und PhD)
Und warum verwechseln Sie dann dies beides? Sie behaupten, die Addition von Strahlungsenergien wäre „verboten“, weil dies gegen den 2. HS verstieße. Merken Sie nicht, dass Sie damit gegen den 1. HS zugunsten des 2. HS verstoßen? Beide HS gelten gleichzeitig, Sie bekommen dies nicht hin, weil Sie überhaupt nict auf die reihe bekommen, dass die Strahlungsenergie keine Eigenschaft ist, die die Entropie der Strahlung kennzeichnet. Die ist aber für den 2. HS relevant.
Natürlich liefert jede zusätzliche Substanz mehr Wärmeenergie (auch ein Eisblock hat Wärmeenergie), es gibt ja keine Materie mit negativer absoluter Temperatur, also „Antiwärmeenergie“. Reflektieren Sie erstmal Ihr Geschreibe.
„Wo haben sie Physik gelernt?“
Hat er nicht – Ihr Verdacht ist unbegründet!
Herr Heineman, die Ausbildung ist für alle kostenlos, für einige auch umsonst!
Sie werden nie begreifen, dass bei den Wärmeprozessen auf Erden die Strahlung eine untergeordnete Rolle spielt, und wenn man bei der Betrachtung sich nur auf die Strahlung beschränkt, weil man den Testnicht beherrscht, sich nur etwas selbst vormacht.
Zweitens können Sie nicht nur anhand der Kontobewegungen den Kontostand bestimmen, dazu brauchen Sie den Anfangsbestand. Genau so können Sie nicht die Temperatur als Maß der vorhandenen Energiemenge anhand von Strahlengleichungen, also Zu und Abfuhr, ohne Rücksicht der auf Erden gespeicherten Energie, bestimmen.
Selbst Ihre Strahlungbetrachtungen sind für Personen, die Thermodynamik beherrschen, mindestens seltsam. Auch der Energieaustausch durch Strahlung muss der Gesetze der Thermodynamik entsprechen.
Ihre Ausführungen können nicht ernst genommen werden.
Keine Ahnung, was da Ihr Problem ist oder was Sie unter einem Superscheinwerfer verstehen und was das, selbst wenn Sie das wüßten, mit Ihrem anderen Problem zu tun hätte.
Jedenfalls addieren sich die Lumen von 1000 LEDs zum Tausendfachen einer davon (wenn alle gleich hell sind).
Heinemann, 15:41
Sie versuchen sich wieder einmal im Verdrehen von Bedeutungen. Ich versuche es nochmals in einfacher Sprache.
Wenn eine starke Strahlung und eine schwache Strahlung gleichzeitig vorhanden sind, dann existieren natürlich aus Sicht des 1. HS beide. Der 1. HS sagt aber nicht aus, daß es einen additiven Effekt gibt, sondern nur, daß eben beide vorhanden sind!
Es führt die stärkere Strahlung am bestrahlten Objekt zu höherer Temperatur, als dies bei der geringeren Strahlung alleine der Fall wäre. Strahlen sie mit beiden gleichzeitig, bestimmt die stärkere das Ergebnis, weil für die schwächere eine geringere Temperatur der Fall wäre und Wärme daher nicht von Kühler nach Wärmer fließen kann und daher auch die resultierende Temperatur nicht erhöht wird.
Logisch vergleichbar mit einem starken und einem schwachen Auto. Wenn beide lossprinten, wird immer das stärkere vorne sein und als erstes das Ziel erreichen. Das schließt nicht aus, daß es das schwache Auto überhaupt gibt (1. HS) und auch nicht, daß auch dieses einmal ins Ziel kommt (2. HS). Es wäre allerdings eine sinnlose Rechnung, die PS der beiden Autos zu addieren, um eine theoretische Bestzeit eines theoretischen Autos zu bestimmen.
Herr Heinemann,
es ist aber auch absolut ausgeschlossen, das sie bei mehr Ausgaben als Einnahmen, den Kontostand erhoehen koennen.
Die Atmosphaere fuehrt der Oberflaeche keine Waerme zu.