Der sich abzeichnende Thermostat

geschrieben von Chris Frey | 5. Mai 2021

Abstract

Das aktuelle Paradigma der Klimawissenschaft besagt, dass die langfristige Änderung der globalen Temperatur durch eine Konstante namens „Klimasensitivität“ multipliziert mit der Änderung der abwärts gerichteten Strahlung, genannt „Strahlungsantrieb“, gegeben ist. Trotz über vierzigjähriger Untersuchungen hat sich die Unsicherheit des Wertes der Klimasensitivität jedoch nur vergrößert.¹ Dieser Mangel an jeglichem Fortschritt bei der Bestimmung des zentralsten Wertes im aktuellen Paradigma deutet stark darauf hin, dass das Paradigma selbst falsch ist, dass es keine genaue Beschreibung der Realität darstellt. Hier schlage ich ein anderes Klimaparadigma vor, das besagt, dass eine Vielzahl von auftretenden Klimaphänomenen zusammenwirken, um die Oberflächentemperatur in engen Grenzen zu halten. Dies erklärt die ungewöhnliche thermische Stabilität des Klimasystems.

Übersicht

Mehrere Autoren haben das Klimasystem als eine Wärmekraftmaschine analysiert. Hier ist die Beschreibung von Reis und Bejan:

Die Erde mit ihrem solaren Wärmeeintrag, ihrer Wärmeabstrahlung und den Schwingungen der atmosphärischen und ozeanischen Zirkulation ist eine Wärmekraftmaschine ohne Welle: ihre maximierte (aber nicht ideale) mechanische Leistung kann nicht an ein extraterrestrisches System abgegeben werden. Stattdessen ist der Erdmotor dazu bestimmt, die gesamte von ihm erzeugte mechanische Leistung durch Luft- und Wasserreibung und andere Irreversibilitäten (z. B. Wärmelecks über endliches ∆T) zu zerstreuen. Er tut dies, indem er sich so schnell wie möglich „in seiner Bremse dreht“ (daher die Winde und Meeresströmungen, die auf einfachsten Wegen verlaufen).²

Einer der ungewöhnlichsten und im Allgemeinen nicht beachteten Aspekte bei der Betrachtung der Wärmekraftmaschine ist ihre verblüffende Stabilität. Im Laufe des 20. Jahrhunderts schwankte die globale durchschnittliche Oberflächentemperatur um weniger als ein Kelvin. Das ist eine Schwankung von ± 0,2 %. In Anbetracht der Tatsache, dass das System eine variable Menge an einfallender Energie zurückweist, wobei die Schwankungen größtenteils durch nichts Handfesteres als Wolken gesteuert werden, ist dies ein höchst überraschender Grad an Stabilität.

Dies wiederum spricht stark für einen globalen Thermo-Regulations-Mechanismus. Die Stabilität kann nicht auf einfacher thermischer Trägheit beruhen, da die hemisphärischen Landtemperaturen im Laufe des Jahres um ~ 20 K und die hemisphärischen Meerestemperaturen um ~ 5 K variieren.

Emergenz*
[*Es lässt sich keine befriedigende Übersetzung für diesen Terminus finden. Er wird daher im Folgenden beibehalten. Der Vergleich des Titels im Original und in dieser Übersetzung macht klar, was gemeint ist. – A. d. Übers.]

Es gibt keine allgemein akzeptierte Definition von Emergenz. Im Jahr 1874 schlug Lewes die folgende Definition vor: „Emergenz: Theorie, nach der die Kombination von Entitäten einer bestimmten Ebene eine Entität einer höheren Ebene hervorbringt, deren Eigenschaften völlig neu sind“.³
Für die Zwecke dieses Artikels werde ich emergente Klimaphänomene funktional und anhand eines Beispiels definieren.

Emergente Klimaphänomene entstehen spontan, oft beim Überschreiten einer thermischen oder anderen Schwelle. Man Betrachte die tägliche Entwicklung des tropischen Kumuluswolkenfeldes.

Beim Überschreiten einer Temperaturschwelle können aus einem klaren Himmel in kurzer Zeit Hunderte von einzelnen Kumuluswolken entstehen.

Sie haben eine Entstehungszeit und eine begrenzte Lebensdauer. Staubteufel bilden sich spontan zu einem bestimmten Zeitpunkt, bestehen eine Zeit lang und lösen sich dann auf und verschwinden.
Sie bilden ein separates Ganzes, das sich von der Umgebung unterscheidet. Tropische Gewitter sind von klarer Luft umgeben.

Sie sind oft beweglich und bewegen sich auf unvorhersehbare Weise. Infolgedessen haben tropische Wirbelstürme „Vorhersagekegel“ dafür, wohin sie möglicherweise als nächstes ziehen werden, anstatt genau vorhersehbar zu sein.

Sie sind oft mit Phasenänderungen in den entsprechenden Flüssigkeiten verbunden. Konvektive Wolkenentstehung beinhaltet eine Phasenänderung von Wasser.

Einmal vorhanden, können sie unterhalb der für ihre Entstehung notwendigen Schwelle bestehen bleiben. Die Rayleigh-Benard-Zirkulation erfordert eine bestimmte Temperaturdifferenz, um zu entstehen, aber wenn sie einmal existiert, kann die Zirkulation bei einer kleineren Temperaturdifferenz bestehen bleiben.

Es handelt sich um Strömungssysteme, die weit vom Gleichgewicht entfernt sind. Als solche müssen sie sich gemäß dem Konstruktionsgesetz4 weiterentwickeln und mutieren, um zu überleben.

Sie sind nicht einfach vorhersehbar, da sie ganz andere Eigenschaften haben als das Medium, aus dem sie hervorgehen. Wenn Sie irgendwo leben würden, wo es nie Wolken gibt, würden Sie wahrscheinlich nicht vorhersagen, dass plötzlich ein riesiges weißes Objekt Hunderte von Metern über Ihrem Kopf auftauchen könnte.

Beispiele für natürliche emergente Phänomene, mit denen wir vertraut sind, sind das Verhalten von Vogelschwärmen, Wirbel aller Art, Termitenhügel, Bewusstsein und sogar das Leben selbst. Bekannte emergente Klimaphänomene sind Gewitter, Tornados, die Rayleigh-Bénard-Zirkulation der Atmosphäre und des Ozeans, Wolken, Zyklone, El Ninos und Staubteufelchen.

Ein einfaches Beispiel

Um zu erklären, wie emergente Phänomene die Temperatur der Erdoberfläche thermoregulieren, betrachten wir das kleine „Staubteufelchen“. Wenn die Sonne im Sommer ein Feld aufheizt, ist die Temperaturänderung eine ziemlich lineare Funktion des Antriebs, hier der abwärts gerichteten Sonnenstrahlung. Dies steht im Einklang mit dem aktuellen Paradigma. Aber wenn der heißeste Teil des Feldes eine bestimmte Temperatur in Bezug auf die darüber liegende atmosphärische Temperatur erreicht, taucht aus klarem Himmel ein Staubteufelchen auf. Dieser kühlt die Oberfläche auf mehrere Arten ab. Erstens bewegt er warme Oberflächenluft nach oben in die untere Troposphäre. Zweitens erhöht er die fühlbare Wärmeübertragung, die eine ungefähr lineare Funktion der Windgeschwindigkeit über der Oberfläche ist. Drittens erhöht sie die Verdunstung, was wiederum eine ungefähr lineare Funktion der Windgeschwindigkeit über der Oberfläche ist.

An diesem Punkt bricht das derzeitige Paradigma, dass die Temperaturänderung eine lineare Funktion der Änderung des Antriebs ist, vollständig zusammen. Wenn die Sonne die Oberfläche weiter bestrahlt, erhalten wir statt einer höheren Temperatur mehr Staubteufel. Dies setzt eine Obergrenze für die Oberflächentemperatur. Man beachte, dass diese Obergrenze nicht eine Funktion des Antriebs ist. Der Schwellenwert ist Temperatur-basiert, nicht Antriebs-basiert. Folglich wird sie nicht von Dingen wie einer veränderten Sonneneinstrahlung oder Variationen der Treibhausgase beeinflusst.

Ein vollständiges Beispiel

Die Schwerstarbeit des thermo-regulatorischen Systems wird jedoch nicht von Staubteufeln geleistet. Sie wird durch Variationen des Zeitpunkts und der Stärke des täglichen Auftretens tropischer Kumulusfelder und der darauf folgenden tropischen Gewitter, insbesondere über dem Ozean, erreicht. Dabei handelt es sich um das Zusammenspiel mehrerer verschiedener emergenter Phänomene.

Hier kommt der Ablauf von Tag und Nacht im tropischen Ozean ins Spiel. Der tropische Ozean ist der Ort, an dem der Großteil der Sonnenenergie in die riesige Wärmemaschine, die wir Klima nennen, eintritt. Infolgedessen befinden sich dort auch die wichtigsten thermostatischen Mechanismen.

Abbildung 1: Tägliche emergente Phänomene der tropischen Ozeane

Wie im Paneel „Early Morning“ zu sehen, weist die Atmosphäre in der Morgendämmerung mehrere Schichten auf, wobei die kühlste Luft der Oberfläche am nächsten ist. Die nächtliche, emergente Rayleigh-Bénard-Umwälzung des Ozeans geht zu Ende. Die Sonne ist frei, um den Ozean zu erwärmen. Die Luft nahe der Oberfläche wirbelt willkürlich.

Während die Sonne den Ozean weiter aufheizt, entsteht gegen zehn oder elf Uhr morgens ein neues Zirkulationsmuster, welches die zufällige atmosphärische Verwirbelung ersetzt. Sobald eine kritische Temperaturschwelle überschritten wird, bilden sich überall lokale Zirkulationszellen vom Rayleigh-Bénard-Typ. Dies ist der erste emergente Übergang von der zufälligen Zirkulation zur Rayleigh-Bénard-Zirkulation. Diese Zellen transportieren sowohl Wärme als auch Wasserdampf nach oben.

Am späten Vormittag ist die Rayleigh-Bénard-Zirkulation typischerweise stark genug, um den Wasserdampf bis zum lokalen Lifting Condensation Level (LCL) anzuheben. In dieser Höhe kondensiert der Wasserdampf zu Wolken, wie im Paneel „Late Morning“ gezeigt.

Diese flächendeckende Verschiebung zu einem organisierten Zirkulationsmuster ist weder eine Änderung der Rückkopplung, noch steht sie in Zusammenhang mit einem Antrieb. Es handelt sich um ein selbstorganisiertes, emergentes Phänomen. Es ist schwellenbasiert, was bedeutet, dass es spontan auftritt, wenn eine bestimmte Schwelle überschritten wird. In den feuchten Tropen gibt es viel Wasserdampf, so dass die Hauptvariable für den Schwellenwert die Temperatur ist. Außerdem ist zu beachten, dass es in Tafel 2 zwei verschiedene Phänomene gibt – die Rayleigh-Bénard-Zirkulation, die vor der Cumulusbildung entsteht, und die durch die völlig getrennte Entstehung der Wolken verstärkt wird. Wir haben es nun auch mit zwei Zustandsänderungen zu tun, mit der Verdunstung an der Oberfläche und der Kondensation und Wiederverdunstung in der Höhe.

Unter diesem neuen Regime der Cumulus-Zirkulation am späten Vormittag findet viel weniger Oberflächenerwärmung statt. Ein Teil des Sonnenlichts wird zurück in den Weltraum reflektiert, so dass zunächst weniger Energie in das System gelangt. Dann erhöht der zunehmende Oberflächenwind aufgrund des Cumulus-basierten Zirkulationsmusters die Verdunstung, wodurch die Oberflächenerwärmung noch weiter reduziert wird, indem die latente Wärme nach oben in die aufsteigende Kondensationsebene transportiert wird.

Entscheidend sind hier der Zeitpunkt und die Stärke des Auftretens. Wenn der Ozean etwas wärmer ist, setzt das neue Zirkulationsregime früher am Morgen ein und verringert die gesamte Tageserwärmung. Ist der Ozean hingegen kühler als üblich, hält der klare Morgenhimmel bis spät in den Tag hinein an und ermöglicht eine verstärkte Erwärmung. Die Systemtemperatur wird also sowohl vor Überhitzung als auch vor übermäßiger Abkühlung durch den Zeitpunkt des Einsetzens des Regimewechsels reguliert.

Man betrachte das Phänomen „Klimasensitivität“ in diesem System, die die Empfindlichkeit der Oberflächentemperatur auf den Antrieb ist. Der solare Antrieb nimmt ständig zu, wenn die Sonne höher am Himmel steht. Morgens vor dem Einsetzen der Kumuluszirkulation kommt die Sonne durch die klare Atmosphäre und erwärmt die Oberfläche schnell. Daher ist die thermische Reaktion groß und die Klimasensitivität hoch.

Nach dem Einsetzen der Cumulus-Zirkulation wird jedoch ein Großteil des Sonnenlichts zurück in den Weltraum reflektiert. Es bleibt weniger Sonnenlicht übrig, um den Ozean zu erwärmen. Zusätzlich zur reduzierten Sonneneinstrahlung kommt es zu einer verstärkten Verdunstungs-Abkühlung. Im Vergleich zum Morgen ist die Klimasensitivität deutlich geringer.

Wir haben hier also zwei Situationen mit sehr unterschiedlichen Klimasensitivitäten. Am frühen Morgen ist die Klimasensitivität hoch, und die Temperatur steigt mit der zunehmenden Sonneneinstrahlung schnell an. Am späten Vormittag kommt es zu einem Regimewechsel hin zu einer Situation mit viel geringerer Klimaempfindlichkeit. Das Hinzufügen von zusätzlicher Sonnenenergie erhöht die Temperatur nicht mehr annähernd so schnell wie zuvor.

Irgendwann am Nachmittag besteht eine gute Chance, dass das Cumulus-Zirkulationsmuster nicht ausreicht, um den weiteren Anstieg der Oberflächentemperatur zu stoppen. Wenn die Temperatur einen bestimmten höheren Schwellenwert überschreitet, wie im Paneel „Late Afternoon“ gezeigt, findet ein weiterer vollständiger Regimewechsel statt. Dieser beinhaltet die spontane Entstehung von unabhängig voneinander beweglichen Wärmekraftmaschinen, die Gewitter genannt werden.

Gewitter sind Wärmekraftmaschinen mit zwei Brennstoffen. Sie werden mit Luft niedriger Dichte betrieben. Diese Luft steigt auf und kondensiert die Feuchtigkeit aus. Die Kondensation setzt Wärme frei, die die Luft wieder erwärmt, die bis weit nach oben in die Troposphäre aufsteigt.

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie die Gewitter die Luft mit niedriger Dichte erhalten. Einer ist die Erwärmung der Luft. So entsteht ein Gewitter als ein von der Sonne angetriebenes Phänomen, das aus mächtigen Kumuluswolken entsteht. Die Sonne und die Treibhausgasstrahlung erwärmen zusammen die Oberfläche, die dann die Luft erwärmt. Die Luft mit geringer Dichte steigt nach oben. Wenn diese Zirkulation stark genug wird, bilden sich Gewitter. Sobald das Gewitter begonnen hat, wird der zweite Treibstoff hinzugefügt – Wasserdampf. Je mehr Wasserdampf sich in der Luft befindet, desto leichter wird sie. Das Gewitter erzeugt starke Winde um seine Basis. Die Verdunstung ist proportional zur Windgeschwindigkeit, so dass die lokale Verdunstung stark zunimmt. Dadurch wird die Luft leichter und steigt schneller auf, wodurch das Gewitter stärker wird, was wiederum die Windgeschwindigkeit um die Gewitterbasis erhöht. Ein Gewitter ist ein regeneratives System, ähnlich wie ein Feuer, bei dem ein Teil der Energie verwendet wird, um einen Blasebalg anzutreiben, damit das Feuer noch heißer brennt. Ist es einmal entfacht, ist es viel schwieriger zu stoppen. Dies verleiht Gewittern eine einzigartige Fähigkeit, die in keinem der Klimamodelle dargestellt ist. Ein Gewitter ist in der Lage, die Oberflächentemperatur weit unter die Auslösetemperatur zu drücken, die nötig war, um das Gewitter in Gang zu setzen. Das Gewitter kann bis in den Abend hinein laufen, oft sogar bis weit in die Nacht hinein, dank der Kombination aus thermischen und Verdunstungs-Energiequellen.

Gewitter fungieren als Wärmeleitbahnen, die warme Luft schnell von der Oberfläche zum Kondensationsniveau transportieren, wo sich die Feuchtigkeit in Wolken und Regen verwandelt, und von dort in die obere Atmosphäre, ohne mit den dazwischenliegenden Treibhausgasen zu interagieren. Die Luft und die in ihr enthaltene Energie werden im Inneren des aufsteigenden Gewitterturms versteckt in die obere Troposphäre transportiert, ohne auf dem Weg dorthin von Treibhausgasen absorbiert oder behindert zu werden. Gewitter kühlen die Oberfläche auch auf eine Vielzahl anderer Arten, indem sie eine Kombination aus einem Standard-Kältekreislauf mit Wasser als Arbeitsmedium plus von oben zurückfließendem kaltem Wasser, klarer Umgebungsluft, die eine größere aufsteigende Oberflächenstrahlung ermöglicht, windgetriebener Verdunstung, Sprühnebel, der die Verdunstungsfläche vergrößert, Albedo-Änderungen und kalter, nach unten gerichteter, mitgerissener Luft nutzen.

Wie beim Einsetzen der Cumulus-Zirkulation tritt das Einsetzen von Gewittern früher an Tagen auf, an denen es wärmer ist, und es tritt später (und manchmal gar nicht) an Tagen auf, die kühler sind als üblich. Auch hier gibt es keine Möglichkeit, eine durchschnittliche Klimasensitivität zuzuordnen. Je wärmer es wird, desto weniger erwärmt jedes zusätzliche Watt pro Meter die Oberfläche.

Sobald die Sonne untergeht, zerfallen zuerst die Kumuluswolken und dann die Gewitter und lösen sich auf. In Paneel 4 zeigt sich ein letztes und wiederum anderes Regime. Das Hauptmerkmal dieses Regimes ist, dass der Ozean während dieser Zeit die allgemeine Menge an Energie abstrahlt, die während aller anderen Teile des Tages absorbiert wurde.

Während der Nacht empfängt die Oberfläche immer noch Energie von den Treibhausgasen [?]. Dies hat den Effekt, dass das Einsetzen der ozeanischen Umwälzung verzögert und die Abkühlungsrate verringert wird. Man beachte, dass die ozeanische Umwälzung wieder die entstehende Rayleigh-Bénard-Zirkulation ist. Da es weniger Wolken gibt, kann der Ozean freier in den Weltraum abstrahlen. Darüber hinaus bringt die Umwälzung des Ozeans ständig neues Wasser an die Oberfläche, das abstrahlt und abkühlt. Dies erhöht den Wärmeübergang über die Grenzfläche. Wie bei den vorherigen Schwellenwerten ist der Zeitpunkt dieses endgültigen Übergangs temperaturabhängig. Sobald ein kritischer Schwellenwert überschritten ist, setzt die ozeanische Umwälzung ein. Die Schichtung wird durch Zirkulation ersetzt, die neues Wasser zum Abstrahlen, Abkühlen und Absinken bringt. Auf diese Weise wird Wärme abgeführt, nicht nur von der Oberfläche wie tagsüber, sondern vom gesamten Körper der oberen Schicht des Ozeans.

Prognosen

Eine Theorie ist nur so gut wie ihre Prognosen. Aus den obigen theoretischen Überlegungen können wir Folgendes vorhersagen:

Prognose 1: In warmen Gebieten des Ozeans wirken Wolken kühlend auf die Oberfläche, in kalten Gebieten wirken sie wärmend auf die Oberfläche. Dies wird oberhalb einer Temperaturschwelle bei den wärmsten Temperaturen am stärksten ausgeprägt sein.

Beweise, die die erste Prognose bestätigen:

Abbildung 2. Streudiagramm, Meeresoberflächentemperatur (SST) versus Strahlungseffekt der Oberflächenwolke. Je negativer die Daten sind, desto stärker ist die Abkühlung.

Wie prognostiziert, erwärmen die Wolken die Oberfläche, wenn sie kalt ist, und kühlen sie, wenn sie warm ist, wobei der Effekt oberhalb von etwa 26°C – 27°C sehr ausgeprägt ist.

Prognose 2: Im tropischen Ozean, wiederum oberhalb einer bestimmten Temperaturschwelle, werden Gewitter mit steigender Temperatur sehr schnell zunehmen.

Beweise, die die zweite Prognose bestätigen:

Da es immer viel Wasser über dem tropischen Ozean gibt und viel Sonnenschein, um sie anzutreiben, werden thermisch angetriebene tropische Gewitter eine Funktion von wenig mehr als der Temperatur sein.

Abbildung 3. Höhe der Wolkenobergrenze als Indikator für hoch reichende konvektive Gewitter im Vergleich zur Temperatur der Meeresoberfläche.

Wie bei Wolken im Allgemeinen gibt es eine klare Temperaturschwelle bei etwa 26°C – 27°C, mit einem fast vertikalen Anstieg der Gewitter oberhalb dieser Schwelle. Dies setzt dem Temperaturanstieg eine sehr starke Grenze.

Prognose 3:. Vorübergehende Abnahmen des solaren Antriebs, wie z.B. durch Eruptionen, werden durch eine erhöhte Sonneneinstrahlung infolge einer verspäteten und selteneren Bildung tropischer Gewitter kompensiert. Das bedeutet, dass nach einer anfänglichen Abnahme die eingehende Sonneneinstrahlung über den Ausgangswert vor der Eruption steigt, bis der Status quo ante wiederhergestellt ist.

Belege zur Validierung der dritten Prognose

Was die dritte Prognose betrifft, so löst meine Theorie das folgende Pinatubo-Rätsel von Soden et al.⁵:

„Ab 1994 werden zusätzliche Anomalien in den Satellitenbeobachtungen der von der Atmosphäre absorbierten Sonnenstrahlung deutlich, die nichts mit dem Ausbruch des Mount Pinatubo zu tun haben und daher in den Modellsimulationen nicht reproduziert werden. Es wird angenommen, dass diese Anomalien von dekadischen Veränderungen in der tropischen Zirkulation Mitte bis Ende der 1990er Jahre herrühren [siehe J. Chenet al., Science 295, 838 (2002); und B.A. Wielicki et al., Science 295, 841 (2002)], aber ihr Wahrheitsgehalt bleibt Gegenstand von Debatten. Wenn sie real sind, impliziert ihr Fehlen in den Modellsimulationen, dass Diskrepanzen zwischen den beobachteten und den modellsimulierten Temperaturanomalien, die durch die thermische Trägheit des Klimasystems um 1 bis 2 Jahre verzögert werden, bis Mitte der 1990er Jahre auftreten könnten.“

Abbildung 4: Abbildung 1 aus Soden mit Original-Inschrift

Dies ist jedoch ein vorhersehbares Ergebnis der emergenten Thermostat-Theorie. Hier ist die Änderung der unteren atmosphärischen Temperatur zusammen mit den ERBS-Daten von Soden:

Abbildung 5. ERBE absorbierte Sonnenenergie (oberes Feld in Abbildung 4) und UAH untere troposphärische Temperatur (TLT). Beide Datensätze enthalten eine Lowess-Glättung.

Wie von der Theorie vorhergesagt, steigt die absorbierte Sonnenenergie über die Basislinie, bis die Temperatur der unteren Troposphäre zu ihrem Wert vor dem Ausbruch zurückkehrt. An diesem Punkt hört die erhöhte Aufnahme von Sonnenenergie auf und das System befindet sich wieder in seinem stationären Zustand.

Prognose 4: Die „Klimasensitivität“ ist bei weitem keine Konstante, sondern wird sich als eine Funktion der Temperatur herausstellen.

Beweise, die die vierte Prognose bestätigen.

Die folgende Abbildung 6 zeigt die Beziehung zwischen der Nettoabwärtsstrahlung an der Oberfläche und der Oberflächentemperatur in einem Raster von 1° Breitengrad und 1° Längengrad für jede Zelle:

Abbildung 6. Streudiagramm, CERES-Nettoabstrahlung der Oberfläche (kurzwellig plus langwellig) im Vergleich zur globalen Oberflächentemperatur von Berkeley Earth. Die Steigung der Lowess-Glättung an jedem Punkt ist die „Klimasensitivität“ bei dieser Temperatur, in °C pro W/m².

Die enge Korrelation zwischen der Oberflächentemperatur und der abwärts gerichteten Strahlung bestätigt, dass es sich um eine gültige Langzeitbeziehung handelt. Dies gilt insbesondere, wenn man bedenkt, dass die beiden betrachteten Variablen aus völlig unterschiedlichen und nicht miteinander verbundenen Datensätzen stammen.

Man beachte, dass die „Klimasensitivität“ tatsächlich eine Funktion der Temperatur ist, und dass die Klimasensitivität bei den höchsten Temperaturen negativ wird. Es ist auch erwähnenswert, dass fast nirgendwo auf dem Planeten die langfristige Durchschnittstemperatur über 30°C liegt. Dies ist ein weiterer Beweis für die Existenz starker thermo-regulatorischer Mechanismen, die die durchschnittliche Erwärmung der Oberfläche effektiv begrenzen.

Prognose 5: In einigen Gebieten wird die Temperatur nicht durch die abwärts gerichtete Oberflächenstrahlung gesteuert, sondern die Oberflächenstrahlung wird durch die Temperatur gesteuert.

Beweise zur Bestätigung der fünften Prognose

Abbildung 7 unten zeigt die Korrelation zwischen der abwärts gerichteten Oberflächenstrahlung (kurzwellige plus langwellige Strahlung) und der Oberflächentemperatur. Wie erwartet, ist die Korrelation über den meisten Landmassen positiv – wenn die Einstrahlung zunimmt, steigt auch die Oberflächentemperatur.

Abbildung 7. Korrelation zwischen den monatlichen Oberflächentemperaturen und der monatlichen abwärts gerichteten Oberflächenstrahlung. Saisonale Schwankungen wurden aus beiden Datensätzen entfernt.

Über weite Bereiche des tropischen Ozeans sind die Temperatur und die Einstrahlung jedoch negativ korreliert. Da eine abnehmende Einstrahlung die Oberflächentemperatur nicht erhöhen kann, ist die einzig mögliche Schlussfolgerung, dass in diesen Gebieten die steigende Temperatur die Anzahl und Art der darüber liegenden Wolken so verändert, dass die Einstrahlung abnimmt.

CONCLUSIONS

1) Das derzeitige Klimaparadigma, das besagt, dass Änderungen der globalen Oberflächentemperatur langfristig eine einfache lineare Funktion von Änderungen des Antriebs (Einstrahlung) sind, ist falsch. Dies zeigt sich an der Unfähigkeit der Forscher, die Unsicherheit des zentralen Wertes des Paradigmas, also der „Klimasensitivität“, einzugrenzen, trotz vierzigjähriger Untersuchungen, Millionen von Dollar, Milliarden von Computerzyklen und Millionen von Arbeitsstunden, die bzgl. dieses Problems aufgewendet worden waren. Es wird auch durch die obigen Grafiken demonstriert, die zeigen, dass die „Klimasensitivität“ keineswegs eine Konstante ist, sondern eine Funktion der Temperatur.

2) Ein höchst merkwürdiger Aspekt des Klimasystems ist seine erstaunliche Stabilität. Trotz der Unterstützung einer Temperatur, die um Dutzende Grad über der des Mondes liegt, durch nichts stabiler als evaneszenten Wolken, trotz Vulkanausbrüchen, trotz Änderungen in CO₂ und anderer GHG-Antriebe, trotz großer Schwankungen in Aerosolen und schwarzen Kohlenstoff variierte die Temperatur über das 20. Jahrhundert um nur ±0,2%.

3) Diese erstaunliche Stabilität impliziert und erfordert in der Tat die Existenz eines sehr starken Thermo-Regulationssystems.

4) Meine Theorie ist, dass die Thermoregulation durch eine Vielzahl von interagierenden emergenten Phänomenen bereitgestellt wird. Dazu gehören die Rayleigh-Benard-Zirkulation des Ozeans und der Atmosphäre, Staubteufelchen, tropische, thermisch angetriebene Kumuluswolkenfelder, Gewitter, Sturmböen, Wirbelstürme, Tornados, die La-Nina-Pumpe, die tropisches warmes Wasser zu den Polen bewegt und kühles darunter liegendes Wasser freilegt, und die großen Veränderungen in der Ozeanzirkulation, die mit der pazifischen dekadischen Oszillation, der nordatlantischen Oszillation und anderen ozeanischen Zyklen einhergehen.

5) Dies impliziert, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Temperaturen aufgrund von CO₂-Variationen, Vulkanen oder anderen sich ändernden Einflüssen stark von ihrem derzeitigen Zustand abweichen. Die Schwellenwerte für die verschiedenen Phänomene sind temperaturbasiert, nicht antriebsbasiert. Daher werden Variationen des Forcings sie nicht stark beeinflussen. Es stellt sich jedoch auch eine neue Frage: Was verursacht eine langsame thermische Drift in thermoregulierten Systemen?

REFERENCES

1 Knutti, R., Rugenstein, M. & Hegerl, G. Beyond equilibrium climate sensitivity. Nature Geosci 10, 727–736 (2017). https://doi.org/10.1038/ngeo3017

2 Lewes, G. H. (1874) in Emergence, Dictionnaire de la langue philosophique, Foulquié.

3 Reis, A. H., Bejan, A, Constructal theory of global circulation and climate, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 49, Issues 11–12, 2006, Pages 1857-1875, https://doi.org/10.1016

4 Bejan, A, Reis, A. Heitor, Thermodynamic optimization of global circulation and climate, International Journal of Energy Research, Vol. 29, Is. 4, https://doi.org/10.1002/er.1058

5 Brian J. Soden et al., Global Cooling After the Eruption of Mount Pinatubo: A Test of Climate Feedback by Water Vapor,Science 26 Apr 2002, Vol. 296, Issue 5568, pp. 727-730, DOI: 10.1126/science.296.5568.727

Anyhow, that’s what I have to date. There are few references, because AFAIK nobody else is considering the idea that emergent phenomena act as a global thermostat. Anyone who knows of other references that might be relevant, please mention them.

Finally, any suggestions as to which journal might be willing to publish such a heretical view of climate science would be much appreciated.

Link: https://wattsupwiththat.com/2021/04/28/a-request-for-real-peer-review/

Übersetzt von Chris Frey EIKE

Wieder einmal: Gescheiterte Klima-Prophezeiungen

geschrieben von Chris Frey | 5. Mai 2021

Es gibt jetzt eine Menge neuerer aktiver Kommentatoren hier, ein gutes Zeichen für Anthony und Charles. Sie haben vielleicht nicht tief in den umfangreichen WUWT-Archiven gegraben. Eine Möglichkeit, ihren Dialog über das große Bild zu gestalten, ist, sich einige der grundlegendsten gescheiterten Vorhersagen der Klima-Alarmisten anzusehen und warum sie gescheitert sind. Hier sind neun von meinen eigenen GROSSEN, gruppiert nach drei Ursprüngen.

Modelle

● Es gibt einen modellierten tropischen Troposphären-Hotspot. ABER, wie John Christy vor dem Kongress im Jahr 2016 aufzeigte, ist dieser in der Realität nicht existent. Die Klimamodelle überbewerten die Erwärmung der tropischen Troposphäre um etwa das Dreifache. Der plausibelste Grund ist Eschenbachs Hypothese der aufkommenden Phänomene, insbesondere Gewitter. Diese waschen Feuchtigkeit aus, können aber nicht modelliert, sondern nur parametrisiert werden. (Details in einem lange zurückliegenden Beitrag, ‚The trouble with climate models‚ [in deutscher Übersetzung beim EIKE hier]). Aus Beobachtungen heraus modellierte CMIP5 etwa die Hälfte der tropischen Niederschläge, die ARGO beobachtet, durch Änderungen des Salzgehalts der Thermokline. Es stimmt also.

● Modelle passen Anomalien ausreichend an, um mit Beobachtungen übereinzustimmen. Eigentlich ist das nur halb wahr, denn die erforderlichen Modellparameter werden so lange abgestimmt, bis sie stimmen. Die Täuschung liegt in der Verwendung von Modellanomalien. In Wirklichkeit wichen die CMIP5-Modelle in Bezug auf die absolute Temperatur im Jahr 2000 (früh in ihrer Abstimmungsperiode) um ~4C vom beobachteten globalen Durchschnitt von ~15,5C ab.

Fast keine waren nahe an der beobachteten Realität – fast alle waren viel zu warm. Anomalien verbergen diesen grundlegenden Vorhersagefehler des Klimamodells.

● Modelle sagen zuverlässig eine ‚Gleichgewichts-Klimaempfindlichkeit‘ (ECS) von etwa 3C voraus. Wiederum halb wahr. Sie tun es alle, aber nicht „zuverlässig“. Beobachtete ECS unter Verwendung von Energiebudget- (und anderen) Methoden zeigen konsistent etwa 1,6-1,7C, etwa die Hälfte der modellierten. Das ist eine große Sache, da die ganze alarmistische Untergangsstimmung von einem hohen ECS (oder seinem nahen Verwandten TCR) abhängt. Bei 1,6 gibt es überhaupt kein Klimaproblem. Bei 3 gibt es vielleicht eines, vielleicht auch nicht. Die Diskrepanz zwischen Modell und Beobachtung ist so groß, dass der AR5 es abgelehnt hat, eine zentrale Schätzung des ECS zu erstellen, eine peinliche Unterlassung.

Fortsetzung

● Der Meeresspiegelanstieg wird sich beschleunigen. Aber das ist nicht der Fall, basierend auf langen Aufzeichnungen differentieller GPS-korrigierter Gezeitenpegel, von denen es jetzt etwa 70 gibt. Der Grund dafür ist, dass wir ähnliche Bedingungen wie im letzten Eem-Interglazial erleben (das Holozän ist jetzt laut Paläoproxy- und Eiskernaufzeichnungen etwa 1 °C kälter), währenddessen die geologischen Beweise auf einen maximalen Eem-Meeresspiegelanstieg (SLR) von etwa 2,2 mm/Jahr hindeuten – genau das, was wir jetzt beobachten, mit Abschluss, von den langen Aufzeichnungen der Gezeitenpegel im letzten Jahrhundert. Es gibt keine SLR-Beschleunigung.

● Die Ernteerträge werden ausfallen und die Menschen werden verhungern. Dies war das Thema meines ersten Beitrags hier vor langer Zeit. Die schreckliche NRDC-Vorhersage an den Kongress basierte auf zwei Unwahrheiten. Erstens stellten sie die „schlechteste“ Vorhersage als die Norm dar. Zweitens war das „schlimmste“ Papier, auf das sie sich für Mais stützten, selbst grundlegend fehlerhaft (ob absichtlich oder aus Inkompetenz, darüber kann man streiten). Es handelte sich um eine umfangreiche statistische Analyse der US-Maiserträge im Laufe der Zeit, und zwar auf der Ebene der einzelnen US-Bezirke für alle wichtigen Mais produzierenden Staaten. Sie behauptete zu zeigen, dass vorübergehende Temperaturen über x die Maiserträge dauerhaft um y reduzierten. AUSSER, ihre multivariate Regressionsanalyse ließ einen wichtigen kovarianten Term aus, Temperatur x Wasser. Die Logik der Auslassung war, dass Temperatur und Wasser meteorologisch nicht korreliert sind. Richtig. Der Fehler in ihrer Argumentation war, dass Mais WIRKLICH wichtig ist, und ihre y-Variable war der Maisertrag. Der ausgelassene Term verfälscht ihre Analyse, wie (nachdem die Autoren unter Alarmisten berühmt wurden und dann dummerweise ihre nun berühmten Maisdaten in grafischer Form veröffentlichten) durch einfache visuelle Inspektion und ein wenig Logik leicht ersichtlich wurde. Keine fortgeschrittene Statistik erforderlich. Schlussfolgerung: BOGUS.

● Eisbären werden aussterben, weil das arktische Sommereis irgendwann verschwinden wird (die Vorhersage, wann das sein wird, variiert, aber Wadkins war ein führender Alarmist, der bereits dreimal bewiesen hat, dass er falsch liegt). Wie Dr. Susan Crawford schon mehrfach betont hat, ist die gesamte wissenschaftliche Aussterbeprämisse falsch. Eisbären nehmen etwa 80% ihrer jährlichen Kalorienzufuhr während der Robbenfangsaison im Frühjahr auf. In der Tat ist zu dickes Eis im Frühjahr, nicht zu dünnes, ein Problem für Robben und dann für Bären. Sie sind zur Nahrungsaufnahme überhaupt nicht auf das Sommereis angewiesen. Sie kommen an Land und ernähren sich dann im Sommer wie ihre nahen Verwandten, die Braunbären (Grizzlybären), opportunistisch von Eiern aus Vogelnestern, Beeren, Aas wie angeschwemmten toten Walen und Walrossen, vielleicht sogar von einem gelegentlichen unglücklichen Karibu-Kitz.

Lösungen

● „Erneuerbare“ Energien und der Green New Deal (GND). AOC und Konsorten haben offensichtlich keine Ahnung von Elektrotechnik. Das Netz soll zuverlässig sein. Erstens sind „erneuerbare“ Energien (Wind, Sonne) intermittierend. Daher brauchen sie bei jeder signifikanten Verbreitung ein Backup, ein großer Kostenfaktor, der von den stets subventionierten (weil unwirtschaftlichen) „erneuerbaren“ Energien nicht getragen wird. Zweitens erfordert das Netz Frequenzstabilität, auch bekannt als Netzträgheit. „Erneuerbare“ Energien sind asynchron, liefern also keine. Große rotierende konventionelle Generatoren, die mit Kohle, Erdgas oder Kernkraft betrieben werden, liefern automatisch Trägheit. Es gibt eine Lösung, die als Synchronkondensator bezeichnet wird (im Wesentlichen eine große, sich drehende, aber nicht angetriebene Generatormasse), aber auch für diese leisten die „erneuerbaren“ Energien keinen Beitrag, also werden keine hinzugefügt.

● EVs werden das „Kohlenstoff“-Problem der Benzin-/Diesel-Emissionen lösen. Sie benötigen große Mengen an Kobalt und Lithium (Hydroxid oder Karbonat). Von beidem haben wir nicht genug, und die Aussichten, die Situation in den nächsten Jahrzehnten durch neue Minen zu verbessern, sind bei der vom GND gewünschten Verbreitung von Elektrofahrzeugen gleich null. Lithium ist das 33. am häufigsten vorkommende Element der Erde, Kobalt das 31. Die Aussichten sind auf lange Sicht NICHT gut. Im Vergleich zur Häufigkeit in der Erdkruste (allein) liegt Aluminium auf Platz 3, Eisen auf Platz 4 und Kohlenstoff auf Platz 17. Übersetzung: Cola-Dosen und Flugzeuge, Stahl was auch immer, und „Kohlenstoff“-Treibstoffe haben wir. EV-Batterien, nicht so sehr. Ignoriert man die Dominanz Chinas bzgl. der Seltenen Erden kommt die Umweltvergiftung ist Spiel, nicht der Überfluss. Die USA haben ein sehr großes Vorkommen an der Grenze zwischen Kalifornien und Nevada in der Mountain-Pass-Mine, die jetzt im Besitz von China ist. Das Kostenproblem ist nicht das Erz, sondern die Folgen der Umweltaufbereitung. China kümmert das nicht. Uns schon. Vorteil China.

● EVs werden eine große Investition in das Stromnetz erfordern. T&D plus Erzeugung. Eine grobe Schätzung ist das Doppelte, um Benzin und Diesel zu verdrängen. Das ist weder im Zeitrahmen von Biden/.GND möglich, noch auch nur annähernd wirtschaftlich. Das Versprechen von Unmöglichem mag sich gut anhören, endet aber in der Realität immer schlecht

Link: https://wattsupwiththat.com/2021/04/26/failed-climate-predictions/

Übersetzt von Chris Frey EIKE

Abkühlung oder Erwärmung – aber immer das gleiche Rezept dagegen

geschrieben von Chris Frey | 5. Mai 2021

Leonard Nimoy (Spock) präsentierte diese Story in Videos wie diesem:

Während ich an der Universität von Wisconsin an meinem BS und MS mit meiner Masterarbeit zum Thema „Explosive Redevelopment In East Coast Cyclones“ arbeitete, gaben die Wissenschaftler der Verbrennung fossiler Brennstoffe und dem vom Menschen eingeführten Feinstaub die Schuld an der Abkühlung, der wie ein „menschlicher Vulkan“ wirkte und genau wie diese die Sonnenstrahlen reflektierten und Abkühlung bringen würde, was die natürlichen Kräfte verstärkte.

Die Lösung sah man in der Beseitigung der Schadstoffe und schon damals in der Suche nach Alternativen zu fossilen Brennstoffen. Der zweite Zielfokus während des arabischen Ölembargos von 1973 führte zu Engpässen und Preissteigerungen, aber erneuerbare Energien waren damals noch nicht reif für die Grundlast und, wie das Texas-Debakel zeigte, sind auch heute noch nicht zuverlässig für die Bereitstellung der Grundlast und werden zu steigenden Energiepreisen und lebensbedrohlichen Stromausfällen führen.

Dann änderte sich die Phase des Pazifiks

Aber nach der großen pazifischen Klimaverschiebung Ende der 1970er Jahre kam es zu einer Erwärmung, da stärkere, länger anhaltende El Ninos, die eine globale Erwärmung hervorrufen, plötzlich gegenüber den La Ninas bevorzugt wurden, deren Dominanz zuvor zu der Abkühlung geführt hatte.

Ab 1988 reifte in so Manchem der Gedanke, dass diese neue Phase die goldene Gelegenheit sein könnte, die Kontrolle über unsere Energiepolitik zu übernehmen und die Medienberichterstattung umzulenken.

Showtime

1988 orchestrierten die Demokraten eine Anhörung, die vom damaligen Senator Al Gore inszeniert wurde und bei der der Senator Tim Wirth (später Leiter der UN-Stiftung – siehe Chris Horners Red Hot Lies) den NASA-Wissenschaftler James Hansen vorstellte, der seinen Eiszeit-Hut gegen einen eintauschte, der für die von Menschen verursachte globale Erwärmung warb.

Die NYT berichtete:

Senator Timothy E. Wirth, der Demokrat aus Colorado, der heute die Anhörung leitete, sagte:

„So wie ich es lese, sind die wissenschaftlichen Beweise zwingend: Das globale Klima verändert sich, während die Erdatmosphäre wärmer wird. Jetzt muss der Kongress damit beginnen, darüber nachzudenken, wie wir diesen Erwärmungstrend verlangsamen oder aufhalten können und wie wir mit den Veränderungen, die vielleicht schon unvermeidlich sind, umgehen können.“

New York Times 1988

Wie der inszenierte Link zeigt, hatte Tim noch andere Gründe, diesen Weg zu gehen:

„Wir müssen das Problem der globalen Erwärmung angehen. Selbst wenn die Theorie der globalen Erwärmung falsch ist, werden wir das Richtige tun, in Bezug auf die Wirtschafts- und Umweltpolitik.“

Timothy Wirth zitiert in Science Under Siege von Michael Fumento, 1993

Die Politiker und Medien begannen bei diesem Treffen ihren 30 Jahre andauernden Angriff auf fossile Brennstoffe und unsere Lebensweise. Genährt durch eine plötzliche Flut von Fördergeldern, sprangen viele Leute aus den verschiedensten Disziplinen als selbsternannte Klimatologen, Umweltwissenschaftler und Modellierer an Bord.

An beiden Enden des Warm- und Kaltzyklus war der Feind also derselbe – Menschen und fossile Brennstoffe.

[Hervorhebung vom Übersetzer]

Beachten Sie die Abflachung seit den späten 1990er Jahren. Ich vermute, wenn eine Abkühlung eintritt, weil sich die Ozeane in der zweiten Schwächephase der Sonne nacheinander abkühlen, werden die Führer und Medien einen Weg finden, die Leichtgläubigen davon zu überzeugen, dass es ihre eigene Schuld war.

Siehe hier eine von mehreren Studien zum Thema neues Grand Solar Minimum, das gerade begonnen haben könnte.

Link: http://icecap.us/index.php/go/new-and-cool/man_attribution_to_natural_change_but_always_the_same_remedy/

Übersetzt von Chris Frey EIKE

Wolken und globale Erwärmung

geschrieben von Chris Frey | 5. Mai 2021

Willis schrieb den Beitrag als Antwort auf eine Studie von Paulo Ceppi und Kollegen über Wolkenrückkopplung in globalen Klimamodellen (Ceppi, Brient, Zelinka, & Hartmann, 2017). Wir werden diese Studie als Ceppi17 bezeichnen. Ich habe mir in den letzten Tagen die Zeit genommen, Willis‘ Beitrag und Ceppis Studie zu verstehen und Folgendes herausgefunden; lassen Sie mich in den Kommentaren wissen, was Sie denken.

In Ceppi17, N = F + λΔT. N ist das Ungleichgewicht des Energieflusses an der Oberseite der Atmosphäre, F ist ein Forcing in W/m² aufgrund eines plötzlichen Anstiegs der Treibhausgase. Die hypothetische Situation, die in dem Papier verwendet wurde, war eine sofortige Vervierfachung des CO₂, bezogen auf vorindustrielle Bedingungen. Dann berechneten sie ein hypothetisches F. „λ“ ist die Wolkenrückkopplung und ΔT ist die gesamte globale Temperaturänderung, die erforderlich ist, um das Gleichgewicht wiederherzustellen, oder ein N von Null. Ihre Rückkopplungszahlen können aufgrund des unplausiblen Szenarios nicht mit Daten dupliziert werden. Hier sind zwei weitere Versionen der Gleichung als Referenz.

ΔT = (N-F)/ λ or λ = (N-F)/ ΔT

Was ist N? N ist ein Kräfteungleichgewicht zwischen eingehender (oder abwärts gerichteter) Strahlung und ausgehender Strahlung an der Obergrenze der Atmosphäre, die wir mit den CERES-Satelliten definieren werden. N ist positiv, wenn die abwärts gerichtete Kraft größer ist (Erwärmung) und negativ, wenn die abgehende Strahlung größer ist (Abkühlung). Die Erde befindet sich im Gleichgewicht, wenn die Rückkopplung, N und F gleich Null sind. Eine positive Rückkopplung (λ) führt zur Erwärmung und zu einem größeren Ungleichgewicht (N). Je höher die Rückkopplung ist, desto größer ist die Erwärmung. Ist die Rückkopplung negativ, kommt es zu einer Abkühlung oder langsameren Erwärmung.

„CRE“ ist der Wolken-Strahlungseffekt oder die Differenz zwischen dem Strahlungsfluss bei klarem Himmel und dem gesamten Himmel am Satelliten (TOA). Wolken reflektieren die eintreffende kurzwellige Sonnenstrahlung (SW), so dass bei Vorhandensein von Wolken mehr SW zum Satelliten aufsteigt, im Durchschnitt beträgt der Anstieg etwa -45 W/m². Dies ist eine negative Zahl, weil es bedeutet, dass mehr Strahlung die Erde verlässt, ein kühlender Effekt. Wolken blockieren auch einen Teil der von der Erdoberfläche ausgehenden langwelligen Infrarotstrahlung (LW), im Durchschnitt etwa 27 W/m², eine positive Zahl, da es sich um Energie handelt, die von der Erde zurückgehalten wird oder weniger Energie, die den Satelliten erreicht, ein wärmender Einfluss. Die Differenz beträgt -18 W/m², was bedeutet, dass die Wolken insgesamt die Erde kühlen.

Man würde denken, dass sich die Erde umso schneller abkühlt, je mehr Wolken vorhanden sind, aber so einfach ist es nicht. Einige Wolken, insbesondere niedrige Wolken und Kumuluswolken, neigen dazu, tagsüber mehr Energie zu reflektieren als sie nachts einfangen. Hoch liegende Wolken, wie Zirruswolken, neigen dazu, solare SW-Energie durchzulassen und fangen viel aufsteigende LW-Energie ein, daher haben sie einen wärmenden Effekt. Der Wolkentyp spielt also eine Rolle.

Abbildung 1. CRE in W/m². Negative Werte (schwarz, grau und blau) bedeuten Abkühlung. Daten von https://ceres.larc.nasa.gov/data/

Abbildung 1 ist eine Karte des durchschnittlichen TOA (Obergrenze der Atmosphäre) Wolken-Strahlungs-Ungleichgewichts (CRE) bei den CERES-Satelliten. Die blauen Farben bedeuten ein negatives Energie-Ungleichgewicht oder eine Abkühlung der CRE. Die Karte ist ein Durchschnitt der monatlichen CERES-Daten von 2001 bis 2019. Die abgebildete CERES-Variable ist „toa_cre_net_mon“ oder der „Top of The Atmosphere Cloud Radiative Effects Net Flux“. Der Effekt ist überall negativ (oder kühlend), außer über Wüsten und den polaren Landregionen. Dies sind Gebiete, in denen die Wolken dazu neigen, die Infrarotstrahlung der Oberfläche und der unteren Atmosphäre einzufangen und gleichzeitig die kurzwellige Sonnenstrahlung zur Oberfläche durchzulassen.

Der Punkt, an dem sich die wärmenden und kühlenden Effekte der Wolken in der Farbskala von Abbildung 1 treffen, ist dort, wo das hellste Blau auf das hellste Gelb trifft. Genau bei Null ist der Punkt, an dem die eingehende Energie gleich der ausgehenden Energie ist, in Bezug auf die Wolken. Mit Ausnahme der Sahara, des Nahen Ostens, Westchinas, Teilen Südostasiens, Indonesiens, Nordaustraliens, des Südwestens der USA und Mexikos kühlen die Wolken also die Erde ab. Die dunkleren Gebiete in Abbildung 1 haben mehr anhaltende Wolken.

Abbildung 2 hat hellere Farben für Wolken und dunklere Farben für klaren Himmel. So ist der hellere Streifen in der Nähe des Äquators, sowohl im Pazifik als auch im Atlantik, in Abbildung 2 weiß, im Gegensatz zu Abbildung 1. Dies ist die intertropische Konvergenzzone (ITCZ), in der die Passatwinde der nördlichen und südlichen Hemisphäre zusammenlaufen. Hier ist die Verdunstung von Meerwasser am größten. Da Wasserdampf eine geringere Dichte als trockene Luft hat, handelt es sich um eine Zone mit schnell aufsteigender feuchter Luft und häufigem Regen und Gewitter. Sie ist fast immer bewölkt. Die ITCZ folgt dem Zenitpunkt der Sonne und die kühlende Wirkung der Wolken in dieser Zone ist sehr hoch.

Die maximale Wolkenabkühlung bzw. die negativsten CRE-Werte befinden sich in den kleinen weißen Flecken in der Mitte der schwarzen Flecken vor dem südlichen Peru und im südöstlichen China, nördlich von Vietnam. Diese CRE-Werte sind sehr negativ (extrem kühlend) und liegen außerhalb der Skala. Abbildung 1 korreliert einigermaßen gut mit dem Wolkenanteil in Abbildung 2 bzw. den helleren Farben in Abbildung 3, mit Ausnahme der Polkappen.

Abbildung 2. CERES-Wolkenanteil in Prozent. Dunklere Farben bedeuten weniger Bewölkung, hellere Farben bedeuten mehr Wolken.

Abbildung 3 ist die blaue NASA-Murmel mit Eis und Wolken in einer Mercator-Projektion dargestellt. Beachten Sie die Ähnlichkeit mit Abbildung 2, außer an den Polen.

Abbildung 3. Darstellung der NASA mit Eis und Wolken.

Abbildung 4 zeigt die gleichen Daten, die CERES EBAF 4.1-Variable „toa_cre_net_mon“, als jährliche globale Mittelwerte. EBAF bedeutet „energy balanced and filled“. Wie Norman Loeb und Kollegen (NASA Langley Research Center) erklären, ist das Energie-Ungleichgewicht der Erde so winzig, zwischen 0,5 und 1 W/m², dass es nur 0,15% der gesamten ein- und ausgehenden Strahlung ausmacht. Die Zahl, nach der wir suchen, ist also die Differenz zwischen zwei großen Zahlen und liegt kaum über der Unsicherheit der Satellitenmessungen.

Die Kalibrierungsunsicherheit bei der CERES SW-Messung beträgt 1 % und 0,75 % für die LW. Somit ist die ausgehende LW nur auf ±2 W/m² bekannt. Es gibt viele andere Fehlerquellen, und wie Loeb, et al. erklären, beträgt das Netto-Ungleichgewicht aus den Standard-CERES-Datenprodukten nur ~4,3 W/m², nicht viel größer als der erwartete Fehler. Aufgrund der groben Auflösung des CERES-Instruments gibt es viele fehlende Gitterzellen in dem Eins-zu-Eins-Gitter für Breiten- und Längengrade, das zur Erstellung der Karten in den Abbildungen 1 und 2 verwendet wird. Um diese Probleme zu umgehen, verwenden Loeb und Kollegen einen komplexen Algorithmus, um fehlende Werte aufzufüllen und die SW- und LW-TOA-Flüsse innerhalb ihrer Unsicherheitsbereiche anzupassen, um Inkonsistenzen zwischen dem globalen Netto-TOA-Energiefluss und der Wärmespeicherung im System Erde-Atmosphäre zu beseitigen (Loeb, et al., 2018).

Abbildung 4. Der flächengewichtete durchschnittliche monatliche TOA CRE (Cloud-Radiative Effect) des CERES von 2001 bis 2019. Daten von der NASA.

Der CRE- oder der Wolkenstrahlungs-Ungleichgewichtswert variiert stark von Jahr zu Jahr, der Durchschnittswert über die 19 Jahre beträgt -19,1 W/m², das liegt sehr nahe am Wert von Ceppi et al. von -18 W/m² (Ceppi, Brient, Zelinka, & Hartmann, 2017). Dies deutet darauf hin, dass die Gesamtwolkenbedeckung der Hauptfaktor ist, sie ist unten in Abbildung 5 dargestellt. Wie zu erwarten, nimmt der Kühleffekt ab, wenn der Wolkenanteil sinkt, und die CRE wird weniger negativ. Wenn der Wolkenanteil steigt, nimmt der Kühleffekt zu.

Abbildung 5. CERES Durchschnittlicher monatlicher Wolkenanteil, Variable cldarea_total_daynight_mon.

In Ceppi17 impliziert ein positiverer Rückkopplungsparameter (λ) eine Erwärmung. Da sie mit Modellen arbeiten, können sie λ berechnen, indem sie den berechneten Antrieb, der erforderlich ist, um das ursprüngliche erzwungene Energieungleichgewicht aufgrund von Wolken auszugleichen, durch die resultierende Temperaturänderung (ΔT) teilen. Abbildung 6 zeigt die globale Rückkopplung von Ceppi17 aufgrund von Wolken.

Abbildung 6. Der globale Wolken-Rückkopplungs-Parameter von Ceppi17, die Einheiten sind W/m²/K.

Die Einheiten sind W/m²/K, wobei K (Kelvin) Grad C der Erwärmung oder Abkühlung aufgrund von Wolken über die Zeit, die zum Erreichen des Gleichgewichts benötigt wird, ist. Abbildung 6 ist die Wolkenrückkopplung und nicht das Gleiche wie CRE, aber laut Ceppi17 ist die Wolkenrückkopplung tendenziell positiv und es deutet darauf hin, dass die Wolken langfristig die Erde erwärmen und nicht abkühlen. Dies brachte Willis dazu, das ganze Papier in Frage zu stellen. Er weist darauf hin, dass Abbildung 6 eine Darstellung der Modellausgabe ist und Abbildung 1 Daten sind. Die Daten in Abbildung 1 sind massiert und sie sind nahe am Rande der Unsicherheit, aber es sind Daten.

Ceppi17 hat Glück, dass wir ihre Rückkopplungsparameter nicht aus realen Daten ableiten können, denn wenn wir das könnten, würde die Karte vermutlich ganz anders aussehen als in Abbildung 6. Einer der Orte, an dem die Wolken die Oberfläche am meisten abkühlen, liegt zum Beispiel vor der Küste Perus, wie wird daraus ein Gebiet mit einer positiven Rückkopplung? Der andere ist der Südosten Chinas, OK, dort wird es ein wenig blau, aber nichts von dem, was uns die tatsächlichen Daten zeigen. Die sehr bewölkte ITCZ ist ein sehr heißes Gebiet in Abbildung 6, wie machen sie das?

Ich stimme mit Willis überein, diese ganze Idee, dass Wolken eine positive (wärmende) Rückkopplung sind, macht keinen Sinn. Das Schlimmste daran ist, dass fast jedes Modell eine positive Wolkenrückkopplung verwendet. Die Wolkenrückkopplung ist die größte Komponente der modellberechneten ECS (die Temperatursensitivität aufgrund einer Verdopplung der CO₂-Konzentration), welche das IPCC bevorzugt. Wie wir wissen, können Wolken nicht modelliert werden, sondern müssen parametrisiert werden (der schicke Modellierungsbegriff für „angenommen“). Wie Steve Koonin in seinem demnächst erscheinenden Buch „Unsettled“ berichtet, haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts ihr Klimamodell durch Anpassung der Wolkenrückkopplungen auf einen ECS von etwa 3°C eingestellt. Er fügt hinzu: „Talk about cooking the books.“ (Koonin, 2021, S. 93). [Etwa: Sprecht über das Frisieren der Bücher!]

Ceppi17 berichtet, dass die Wolkenrückkopplung „bei weitem die größte Quelle für die Streuung zwischen den Modellen bei der Gleichgewichts-Klimasensitivität (ECS) ist.“ Sie weisen auch darauf hin, dass die Wolkenrückkopplung stark mit der aus den Modellen abgeleiteten ECS korreliert ist und liefern uns die Daten, die in Abbildung 7 dargestellt sind.

Abbildung 7. Modellierte Wolkenrückkopplung (λ) aufgetragen gegen modellgeleitetes ECS. Daten aus (Ceppi, Brient, Zelinka, & Hartmann, 2017).

Oops! Wolken können nicht modelliert werden, Modelle gehen davon aus, dass ihre Wolken einen Erwärmungseffekt haben, CERES sagt, dass Wolken einen Nettokühleffekt haben, einen großen Nettokühleffekt von -18 W/m². Die Modelle sagen, dass der gesamte menschliche Einfluss auf das Klima seit Beginn des Industriezeitalters 2,3 (1,1 bis 3,3) W/m² beträgt (IPCC, 2013, S. 661), was den Wolkeneinfluss von -18 W/m² relativiert. Beachten Sie, dass die Variabilität in Abbildung 4 größer ist als 2,3 W/m². Wie viel der ECS von Modellen ist auf ihre Annahme zurückzuführen, dass Wolken eine Nettoerwärmung sind? Wie viel ist auf ihre Annahme zurückzuführen, dass ECS 3 W/m² beträgt? So viele Fragen.

Willis Eschenbach kindly reviewed this post for me and provided valuable input.

References

Ceppi, P., Brient, F., Zelinka, M., & Hartmann, D. (2017, July). Cloud feedback mechanisms and their representation in global climate models. WIRES Climate Change, 8(4). Retrieved from https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/wcc.465

IPCC. (2013). In T. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. Allen, J. Boschung, . . . P. Midgley, Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press. Retrieved from https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_SPM_FINAL.pdf

Koonin, S. E. (2021). Unsettled: What Climate Science Tells us, What it doesn’t, and why it matters. Dallas, Texas, USA: BenBella. Retrieved from https://www.amazon.com/dp/B08JQKQGD5/ref=dp-kindle-redirect?_encoding=UTF8&btkr=1

Loeb, N. G., Doelling, D., Wang, H., Su, W., Nguyen, C., Corbett, J., & Liang, L. (2018). Clouds and the Earth’s Radiant Energy System (CERES) Energy Balanced and Filled (EBAF) Top-of-Atmosphere (TOA) Edition-4.0 Data Product. Journal of Climate, 31(2). Retrieved from https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/31/2/jcli-d-17-0208.1.xml

Link: https://andymaypetrophysicist.com/2021/04/28/clouds-and-global-warming/

Übersetzt von Chris Frey EIKE

Kältereport Nr. 6

geschrieben von Chris Frey | 5. Mai 2021

Historische Frost- und Schnee-Ereignisse im Mittleren Westen und dem Osten der USA

27. April: Auf den tödlichen Februar-Frost in Nordamerika folgte Ende April ein brutaler arktischer Sturm. Das Ergebnis waren Schäden in Millionenhöhe in den wichtigsten Anbauregionen der USA, nicht zuletzt in den Weinbergen des Landes.

Link: https://electroverse.net/midwest-and-eastern-vineyards-hit-by-historic-snow-and-freeze-events/

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Eisiger polarer Griff in Neuseeland – Eisausdehnung um die Antarktis nach wie vor über dem Mittel der Jahre 1979 bis 1990

28. April: Der Winter hält früh Einzug in Neuseeland, vor allem auf der Südinsel, wo die Temperaturen weit unter dem Durchschnitt liegen und sogar ein wenig Schnee außerhalb der Saison gefallen ist.

Ein mitternächtlicher Schneesturm bescherte dem Porters Alpine Resort in der Nähe von Castle Hill am Dienstagmorgen eine ordentliche Portion Schnee, während Teile des Landesinneren von Canterbury und Otago bei Temperaturen um den Gefrierpunkt erwachten, die bis auf -3,2 Grad sanken.

Am Mittwochmorgen sank die Temperatur noch weiter, da eine antarktische Luftmasse das Regiment übernahm.

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Link: https://electroverse.net/polar-chill-grips-new-zealand-antarctic-sea-ice-extent-average/

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Historischer Frühjahrs-Frost schädigt die Getreide-Ernte in der EU und den USA

29. April: Das sich verschärfende Große Sonnenminimum bereitet Sorgen um die Versorgung mit Getreide und treibt die aktuelle Preisspirale an. An den globalen Getreidemärkten wurden beträchtliche Preissteigerungen verzeichnet: Die Maispreise in Chicago stiegen in der vergangenen Woche um 18 Prozent und diejenigen für britischen Futterweizen legten in den letzten 12 Tagen um 17 Prozent zu.

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Link: https://electroverse.net/historic-spring-freeze-impacts-eu-and-us-grain-crops/

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Rekord-Frühjahrsschneefälle im zentralen Russland – außerordentlich kalter April auf der Krim

30.April: Nach einem historisch kalten und rekordverdächtig schneereichen Winter haben Teile Russlands – namentlich Sibirien – endlich ein wenig Frühlingswärme erlebt; oder besser gesagt, sie hatten es, bevor in dieser Woche die Arktis zurückkehrte.

„Nach den letzten warmen Tagen gab es einen Hauch von Kälte“, wie hmn.ru es ausdrückt – das erscheint aber untertrieben, da die Übersetzung durcheinandergeraten zu sein scheint. Die letzte Aprilwoche in und um die Region Moskau war nicht nur kühl, sondern es herrschten Bedingungen wie im tiefsten Winter, mit den dazu passenden beträchtlichen Schneemengen.

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Schnee in den Regionen Moskau und Tula, Russland: gestern fiel bis zu 20 cm Schnee (Plavsk 20 cm, Kasira 17 cm) und bis zu 5 cm Schnee südlich von Moskau (Flughafen Domodevo)

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Extrem kalter April auf der Halbinsel Krim

Auch auf der nahe gelegenen Halbinsel Krim herrschte sehr kaltes Wetter

30.April: Während des gesamten Monats April hat die Temperatur in Simferopol nie die 20°C-Marke überschritten – ein historischer Vorgang. Und das vergangene Jahr war „sehr ähnlich“, heißt es in einem anderen hmn.ru-Artikel. Auch 2020 lagen die Thermometerwerte häufiger unter als über der Klimanorm – ein weiteres Beispiel für die „Verlängerung des Winters“, wie es in Zeiten geringer Sonnenaktivität zu erwarten ist.

Link: https://electroverse.net/central-russia-sees-record-spring-snow-as-crimea-suffers-exceptionally-cold-april/

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Teile des südlichen Afrikas von frühem Schneefall betroffen, mit starkem Schneegestöber auf dem Weg nach SA

1. Mai: Wie vorhergesagt, war die abgeschottete südafrikanische Nation Lesotho am Freitag, den 30. April, von „riesigen Flächen“ mit Schnee bedeckt, nachdem das Bergkönigreich „so etwas wie einen Schneesturm“ erlebt hatte, heißt es auf thesouthafrican.com.

„AfriSki mountain resort in Lesotho begrüßte seinen ersten größeren Schneefall für den Winter“, berichtet The South African in einem aktuellen YouTube-Video (hier verlinkt); allerdings ist dies eine etwas ungenaue Aussage, da der „Winter“ in S. Hanf offiziell erst am 21. Juni beginnt. Darüber hinaus sind diese „Zentimeter“ auch einige der frühesten in den Aufzeichnungen, die im April gefallen sind – eine Tatsache, die in dem Bericht nicht erwähnt wird.

Link: https://electroverse.net/southern-africa-hit-by-early-season-snow/ [mit vielen Bildern und Videos!]

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„Unzeitgemäßer Schneefall“ in den Bergen Süd-Koreas – sogar die NOAA-Daten enthüllen signifikante Abkühlung

2.Mai: Ungewöhnliche Schneefälle bedeckten die Bergregionen der Gangwon-Provinz östlich von Seoul am letzten Tag des Aprils, einer Zeit, die bei den Südkoreanern normalerweise für ihre sommerliche Wärme bekannt ist, berichtet yna.co.kr.

Am späten Donnerstag, den 29. April, verwandelte sich starker Regen in schweren Schnee in den Gangwon-Bergen, die bis zu 1.300 m über den Meeresspiegel ansteigen, und am frühen Freitagmorgen hatten sich mehr als 15 cm der globalen Erwärmung auf und um den Gipfel des Mount Seorak angesammelt, so die Beamten des dortigen Nationalparks.

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Link: https://electroverse.net/snowy-south-korea-as-noaa-reveal-cooling/

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wird fortgesetzt …

Zusammengestellt und übersetzt von Chris Frey EIKE