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Kohlenstoff und Carbonate

Bild rechts: Coccolithophore. Quelle

Auf der Grundlage meiner Erfahrung und meines Wissens habe ich eine Reihe von Beiträgen geschrieben über das, was ich als erstaunliche Reaktions- und Anpassungsfähigkeit der im Ozean lebenden Lebensformen ansehe. Ich habe wiederholt gesagt, dass die geringe Neutralisierung der Ozeane infolge eines höheren atmosphärischen CO2-Gehaltes bedeutungslos ist und dass den ozeanischen Lebensformen eine solche Änderung nichts ausmachen würde.

Daher habe ich laut gelacht, als mir die jüngste Studie im Magazin Science unter die Augen kam, in der es um Coccolithophores [Kieselalgen?] ging. Das sind Kalk bildende Pflanzen, welche die schönsten und komplexesten Skelette aus Kalziumkarbonat bilden, welches sie dem Meerwasser entnehmen.

Der Studie zufolge hat die Anzahl der Coccolithophores im Nordatlantik während der letzten Jahre um das Zehnfache zugenommen. Mit anderen Worten, anstatt Coccolithophores in 2% des Planktons in den Schleppnetzen zu finden, findet man jetzt 20%. Man führte eine multivariable Analyse durch und kam zu dem Ergebnis, dass die Zunahme von CO2 der Hauptgrund für die Zunahme der Coccolithophores-Vielfalt sei. Die Studie trägt den Titel „Multidecadal increase in North Atlantic coccolithophores and the potential role of rising CO2” und findet sich hier hinter einer Zahlschranke.

Diese Studie ist bedeutsam, weil der Zustand der Ozeane eines der größten Themen der reihenweise scheiternden Klimauntergangs-Propheten ist. Die Alarmisten behaupten, dass die leichte Neutralisierung des Ozeans es den Kalk bildenden Organismen schwerer macht, ihre Kalzium-Skelette zu bilden. Allerdings zeigt die Studie, dass dies für die Coccolithophores nicht gilt. Aus dem Magazin:

Durchführung eines Säure-Tests

Kalk bildende maritime Organismen werden allgemein größere Schwierigkeiten haben, ihre Karbonat-Skelette zu bilden und zu erhalten, da eine steigende Konzentration des atmosphärischen CO2-Gehaltes die Ozeane versauern lässt. Nichtsdestotrotz werden einige Typen von Organismen stärker geschädigt als andere, und einige können sogar von dem höheren CO2-Niveau profitieren. Coccolithophores sind hierfür ein Beispiel, weil deren photosynthetisches Vermögen stark Kohlenstoff-limitiert ist. Rivero-Calle et al. zeigen, dass die Vielfalt von Coccolithophores im Nordatlantik bis zu 20% während der letzten 50 Jahre zugenommen hat. Folglich könnte diese wichtige Phytoplankton-Gruppe sich an eine Zukunft mit höherem CO2-Gehalt anpassen.

Abstract

Da anthropogene CO2-Emissionen die Ozeane versauern lassen, wird allgemein erwartet, dass Kalk bildende Lebensformen negativ beeinflusst werden. Allerdings zeigen wir mittels Daten des Continuous Plankton Recorder, dass das Vorkommen von Coccolithophores im Nordatlantik von etwa 2% auf über 20% zugenommen hat, im Zeitraum von 1965 bis 2010. Wir haben bestimmte Modelle [nämlich random forest models] angewendet, um über 20 mögliche Umwelttreiber dieser Änderung zu untersuchen. Wir finden, dass CO2 und die Atlantische Multidekadische Oszillation die besten Prädiktoren waren. Dies führt uns zu der Hypothese, dass ein höheres CO2-Niveau das Wachstum fördern könnte. Eine Sichtung 41 unabhängiger Laborstudien stützt unsere Hypothese. Unsere Studie zeigt eine langfristige Zunahme der Coccolithophores im Maßstab von Ozeanbecken. Sie zeigt, dass steigendes CO2 und steigende Temperatur das Wachstum dieser Phytoplankton-Gruppe beschleunigt hat, was wichtig ist für den Kohlenstoff-Kreislauf.

Ich habe schon immer gesagt und sage es auch jetzt wieder: Hinsichtlich des Ozeans habe ich eine Faustregel:

In den Ozeanen dirigiert nicht die Chemie das Leben – stattdessen dirigiert das Leben die Chemie!

Und diese Faustregel hat eine logische Konsequenz:

Das Leben ist raffiniert – und wird einen Weg finden, auch durch Steine zu wachsen!

Dies ist ein perfektes Beispiel. Leben hat die Gewohnheit, chemische Reaktionen in unerwartete Richtungen zu lenken, und das mit einem Tempo, dass nirgendwo außerhalb lebender Kreaturen angetroffen wird. Trotz der chemischen Realität gestiegenen CO2-Gehaltes, was den Ausfall von CaCO3 schwieriger macht, widmen die Coccolithophores dem Umstand nur geringe Aufmerksamkeit, wie steil der energetische Hügel ist. Sie wachsen einfach, und in diesem Falle sogar schneller denn je.

Ich finde das sehr wichtig, weil die Coccolithophores der Studie zufolge verantwortlich gemacht werden für etwa die Hälfte allen ausfallenden Kalziumkarbonates (CaCO3) in den Ozeanen. Die Hälfte. Das ist viel.

Folgt man nun dieser Kette von Auswirkungen zum nächsten logischen Schritt, hatt die Rate, mit der CO2 aus dem Ozean als CaCO3 herausgefiltert wird, Auswirkungen auf den Grad der Neutralisierung des Ozeans infolge des gestiegenen atmosphärischen CO2-Gehaltes.

In Anlehnung an Mark Twain lautet meine Schlussfolgerung, dass die Gerüchte über den Tod der Ozeane durch mehr CO2 gewaltig übertrieben sind.

Link: http://wattsupwiththat.com/2016/01/30/carbon-and-carbonate/

Übersetzt von Chris Frey EIKE




Der Höhepunkt der Temperatur-Narretei

Er hat die Arbeit wiederholt, die Tom Wigley für den IPCC-Bericht zuvor gemacht hatte. Es gibt ein vereinfachtes Klimamodell mit der Bezeichnung „MAGICC“, das vom IPCC extensiv verwendet wird. Man kann es laufen lassen, um die Ergebnisse jedweder vom IPCC verwendeter Klimamodelle nachzubilden, einschließlich deren Mittelwerte, indem man einfach nur die MAGICC-Eingangsgrößen verändert. Dies überlässt es uns herauszufinden, wie viel Abkühlung wir erwarten können durch eine Vielfalt von Maßnahmen der Reduktion von CO2.
Das Abstract der Studie sagt (Hervorhebung von mir):
Dieser Artikel untersucht den Einfluss wesentlicher Vorhaben der Klimapolitik auf die Temperaturabnahme, die bis 2030 eingeführt werden sollen, und zwar mittels des Standardmodells MAGICC. Selbst unter der optimistischen Annahme, dass die vorgeschlagenen Emissionsreduktionen im Laufe dieses Jahrhunderts erreicht werden, sind die Auswirkungen allgemein gering.
Die US-Klimapolitik, so sie unter optimistischen Umständen vollständig erreicht und im gesamten Jahrhundert durchgeführt werden würde, wird die globale Temperatur bis 2100 um 0,013°C reduzieren.
● Die gesamten US-Versprechungen für die COP21-Konferenz in Paris, die sog. Intended Nationally Determined Contribution (INDC) werden den Temperaturanstieg um 0,031°C verringern.
● Die 20-20-Politik der EU hat eine Auswirkung von 0,026°C, die EU-INDCs von 0,053°C und China INCDs 0,048°C.
● Die gesamte Klimapolitik der USA, Chinas, der EU und dem Rest der Welt, implementiert zu Anfang dieses Jahrhunderts und verlängert über das gesamte Jahrhundert, werden den globalen Temperaturanstieg voraussichtlich um 0,17°C reduzieren.
Diese Abschätzungen der Auswirkungen sind stabil gegen unterschiedliche Kalibrierungen der Klimasensitivität, dem Kohlenstoff-Recycling und unterschiedlichen Klimaszenarien. Die gegenwärtigen Versprechungen bzgl. der Klimapolitik werden kaum etwas dazu beitragen, das Klima zu stabilisieren, und die Auswirkungen dieser Politik werden noch viele Jahrzehnte lang gar nicht erkennbar sein.
Man beachte, dass diese Zahlen in allen Fällen optimistisch sind, wird doch davon ausgegangen, dass die vorgeschlagenen Reduktionen der CO2-Emissionen nach 2030 weitergehen bis zum Ende dieses Jahrhunderts.
Von besonderem Interesse für mich war die Auswirkung des Krieges gegen die Kohle von Präsident Obama oder, wie es auch genannt wird, des Clean Power Planes (USCPP). Selbst falls wir den implementieren könnten und dann annehmen, dass wir dem bis zum Jahr 2100 folgen, wird die Reduktion des Temperaturanstiegs insgesamt auf 0,013°C geschätzt.
Nun, das ist etwas mehr als ein Hundertstel Grad Celsius. Das Problem: Niemand hat wirklich Zugang zur Abschätzung, wie gering jene Reduktion der Temperatur tatsächlich ist, weil wir nichts haben, mit dem wir sie vergleichen können. Selbst Fieberthermometer messen nur auf ein Zehntelgrad genau. Ich erinnere mich an die alte Faustregel, wie stark sich die Luft abkühlt, wenn man auf einen Berg klettert. Jedermann weiß, dass es kühler wird, je höher man kommt. Die Rate, mit der sich trockene Luft mit zunehmender Höhe abkühlt, nennt man die „Trockenadiabate“. Die Faustregel sagt, dass die Temperatur pro 100 Meter Höhengewinn um 1°C abnimmt.
Nun ist ein normaler Mensch etwa 170 cm groß, einige größer, andere kleiner. Dies bedeutet, dass bei sonst gleichen Bedingungen die Temperatur in Höhe des Kopfes um 0,017°C niedriger ist als an den Füßen. Und wie hieß es oben? Die „Auswirkung des USCPP ist eine Reduktion des Temperaturanstiegs um 0,013°C bis zum Jahr 2100…“
Das bedeutet: nachdem man Milliarden Dollar ausgegeben, wertvolle Kraftwerke zerstört und unsere Energieoptionen reduziert hatte, was uns noch abhängiger werden lässt von Öl aus dem Nahen Osten, ist alles, was wir tun, die Temperatur an unseren Füßen abzukühlen auf die Temperatur in Höhe unserer Köpfe… Ich ströme über vor Dankbarkeit für so eine überwältigende Erkenntnis.
Jetzt mal ernsthaft. Die Gesamtsumme der gesamten Umstrukturierung der US-Energieerzeugung wird die Luft an unseren Füßen genauso kühl machen wie an unseren Köpfen.
Nun sagen die Befürworter dieser Politik an diesem Punkt etwas wie „ja, aber dies ist ja nur der erste Schritt. Wartet nur, bis andere Nationen so begeistert sein werden über den Schaden,, den wir unserer eigenen Wirtschaft zufügen, dass sie alle unterschreiben und das Gleiche tun wollen“. Natürlich sind sie dabei nicht ehrlich, aber es ist ihr Glaube, dass falls die USA stupide werden, jeder dessen Führung folgt. Ich glaube das nicht eine Minute lang, egal was sie SAGEN, wenn sie zu der Party kommen, aber nehmen wir mal einen Moment lang an, dass das Märchen wahr ist.
Das hat Lomborg nämlich auch berechnet. Er verwendete MAGICC, um den kombinierte Auswirkung der CO2-Versprechungen der ganzen Welt zu berechnen, und die Antwort lautet 0,17°C Abkühlung bis zum Jahr 2100 im optimistischen Szenario, dass nicht nur jeder seine versprochenen Reduktionen erreicht, sondern diese auch noch von 2030 bis 2100 laufen lässt.
Und die Zahl für das, was Lomborg das „pessimistische“ Szenario nennt, was aber genauer das „realistische“ Szenario genannt werden sollte, beträgt eine Reduktion der Erwärmung um 0,05°C.
Und dies wiederum ist äquivalent zum Temperaturunterschied, den man antrifft, wenn man 5 Meter einen Hügel hinauf läuft. Man stelle sich vor, jemand sagt: „Es ist so heiß hier. Ich denke, ich gehe mal 5 Meter den Hügel hinauf, wo es um fünf Hundertstel Grad kühler ist…“
In jedem Falle sind die MAGICC-Ergebnisse die vom IPCC Verwendeten, und da haben wir es. Falls alles, was die Politiker in Paris versprechen, tatsächlich eingehalten wird, wird sich bis zum Jahr 2100 eine Differenz von fünf bis sieben Hundertstel Grad ergeben … zu einem astronomischen Preis, Milliarden über Milliarden Dollar global.
Seufz… ein astronomisch hoher Preis für eine unmessbar geringe Abkühlung. Wahnsinnig brillant. Dies ist es, was dieser Tage durchgeht als der Gipfel „verantwortungsbewusster“ Wissenschaft bzgl. Klima – aber für mich ist es einfach der Höhepunkt der Temperatur-Narretei.
Link: http://wattsupwiththat.com/2015/11/10/the-height-of-temperature-folly/
Übersetzt von Chris Frey EIKE




Tiefenrausch – warum Korallen die „Versauerung“ gut überleben!

Aus diesem Grunde auch bin ich besonders hellhörig hinsichtlich der behaupteten Auswirkungen, die ein gestiegener CO2-Gehalt auf die Riffe haben soll. Die Hinzufügung von CO2 in die Atmosphäre neutralisiert das natürlicherweise alkalische Meerwasser ein wenig. (Man beachte: während man gewöhnlich die Änderung des pH-Wertes durch zunehmenden CO2-Gehalt „Versauerung“ des Ozeans nennt, dann ist das nichts als die Terminologie der Alarmisten. Da zusätzliches CO2 den Ozean neutraler macht, kann es den Ozean nicht „versauern“. Zumindest die englische Sprache wird allgemein verstanden: etwas kann nicht gleichzeitig neutralisieren und „sauer“ sein).
Während etwa der letzten fünf Jahre sage ich, dass die leichte Neutralisierung des Ozeans durch die fortgesetzte CO2-Zunahme für die Korallenriffe keinen Unterschied bedeutet. Im Besonderen habe ich darauf hingewiesen, dass sich der pH über Korallenriffen um einen ganzen Punkt ändern kann im Verlauf einer der Gezeiten. Ich habe auch die Tatsache angesprochen, dass Korallenriffe oftmals eine CO2-Quelle sind und folglich das Riff selbst den pH-Wert des Wassers senkt (neutralisiert, fälschlich als „versauern“ bekannt). Meiner Ansicht nach machen es diese Tatsachen sehr unwahrscheinlich, dass eine geringe Neutralisierung des Ozeans für die Korallenriffe einen wesentlichen Unterschied macht.
Da ich diese Trommel seit fünf Jahren gerührt habe, war ich froh über einen Artikel auf Phys.org mit dem Titel Increase in acidity may not be harmful to coral reefs after all. Darin wird eine Studie (hinter einer Zahlschranke) besprochen mit dem Titel Shifts in coral reef biogeochemistry and resulting acidification linked to offshore productivity.
Der Beitrag auf Phys.org ist sehr eindeutig in seiner Aussage (Hervorhebung von mir):
Um besser zu verstehen, was mit den Korallenriffen geschehen könnte, falls zusätzliches CO2 seinen Weg in die Ozeane findet, installierten die Forscher Beobachtungssysteme entlang eines Korallenriffes vor Bermuda – die Messungen dieser Sensoren wurden fünf Jahre lang aufgezeichnet (von 2007 bis 2012). Das Team hatte auch Zugang zu Daten einer Messstation der Ozean-Chemie in einer Entfernung von etwa 80 km von ihrem Messort. Die kombinierten Daten zeigten eine eindeutige Perspektive der Korallen-Aktivität.
Bei der Auswertung dieser Daten bemerkten die Forscher, dass Spitzenwerte von Phytoplankton-Blühen in den Jahren 2010 und noch einmal 2011 aufgetreten waren – dieses Blühen sorgte für mehr Nährstoffe als gewöhnlich für die Korallen. Die Korallen reagierten darauf mit Wachstum, was dazu führte, dass sie mehr alkalische Karbonate aus dem umgebenden Wasser zogen, so dass dieses saurer wurde. Die vermehrte Nahrungsaufnahme führte auch dazu, dass die Korallen mehr CO2 in das Wasser emittierten. Die Folge war eine starke Zunahme der Versauerung – auf Niveaus, die höher lagen als die prophezeiten Niveaus der Zukunft infolge menschlicher Emissionen – und doch blühten die Korallen immer weiter.
Diese Ergebnisse stehen in scharfem Kontrast zu der vorherrschenden Ansicht, dass eine zunehmende Versauerung schädlich für die Korallen ist – was im Exzess bis zu deren Absterben geht. Aber die von den Forschern mittels dieser neuen Bemühungen entdeckten Niveaus zeigen, dass dies nicht im Mindesten der Fall ist, was die Theorien hinsichtlich der Auswirkungen eines höheren CO2-Niveaus und höherer Temperaturen auf die Ozeane zerschlägt. Ein anderes Team in Westaustralien gab bekannt, dass die Ergebnisse dieses neuen Teams mit jenen aus einer kleinen Studie übereinstimmen, die sie gewonnen haben mittels der Positionierung einiger Kisten um einige Korallen, in denen sie das Kohlendioxid auffingen. Es zeigte sich kein anders gearteter Effekt.
Mann! Tatsächliche Messungen des pH-Wertes an echten Korallenriffen … ein wirklich neues Verfahren in diesen Tagen endlos modellierter „könnte“ oder „vielleicht“ …
Alles, was ich wieder einmal sagen kann ist: WUWT ist wegweisend!
Link: http://wattsupwiththat.com/2015/11/10/rapture-of-the-deeps/
Übersetzt von Chris Frey EIKE




Ist das Klima chaotisch?

Wie das so geht bei derartigen Untersuchungen, wurde das Thema unserer Diskussion und Untersuchung bald zu einer größeren und noch interessantesten Frage – welcher der vielen natürlichen Datensätze (Temperatur, Regenmenge, Ausbrüche, Druck usw.) und/oder korrespondierende Klimamodelle sind chaotisch?
Natürlich muss ich mit der offensichtlichen Frage anfangen: was ist mit „chaotisch“ gemeint? Ein chaotisches System ist eines, in dem ähnliche Ausgangsbedingungen exponentiell entweder konvergieren oder divergieren. Ein Beispiel ist die Meeresoberfläche. Falls man zwei versiegelte leere Flaschen von einem Schiff mitten in einem Ozean ins Wasser wirft, je eine auf jeder Seite des Schiffes, werden sie mit der Zeit auseinanderdriften. Dieser Vorgang wird zunächst langsam ablaufen, dann aber schneller und immer schneller, wenn die Flaschen nämlich von verschiedenen Strömungen und Winden in verschiedenen Gebieten erfasst werden.
Ob ein Datesatz chaotisch ist oder nicht, wird allgemein mit Hilfe des Lyapunov-Exponenten [?] festgestellt. Dabei handelt es sich um eine Maßzahl des „Dehnungsfaktors“ [stretching factor]. In unserem Beispiel mit den Ozeanen misst der Dehnungsfaktor, wie schnell sich die beiden Punkte mit der Zeit auseinander bewegen. In einem chaotischen Datensatz nimmt der Dehnungsfaktor allgemein mit der Zeit zu oder ab. In nicht-chaotischen Datensätzen andererseits bleibt der Dehnungsfaktor mit der Zeit konstant. Die folgende Abbildung zeigt die „Lyanupov-Kurven“ der Evolution des Dehnungsfaktors mit der Zeit bei einigen natürlichen und berechneten Datensätzen.

Abbildung 1: Lyanupov-Kurven für einige Datensätze. Alle Datensätze sind vor der Analyse trendbereinigt und standardisiert worden.
Nun habe ich vier Arten von Datensätzen graphisch dargestellt, gekennzeichnet durch die vier Farben. Der erste Typ (rot), meist überdeckt von den blauen Linien, zeigt eine Auswahl von vier verschiedenen Zufalls-Datensätzen – normal, gleichmäßig, eine Poisson-Verteilung [?] und ein hoher Hurst-Exponent, teils Gauss’sche Zufallszahlen. Im Grunde liegen die Lyanupov-Kurven von Datensätzen mit Zufallszahlen ziemlich genau übereinander. Beginnend am Zeitpunkt 0 erreichen sie sehr schnell ihren maximalen Wert und verharren dann dabei. Wie zu erwarten war gibt es in den Zufallsdaten keinen Trend des Dehnungsfaktors mit der Zeit.
[Dieser Abschnitt enthält einige Fachbegriffe, die ich noch nie gehört habe. Um sicherzustellen, dass die Übersetzung korrekt ist, folgt hier das Original: Now, I’ve graphed four types of datasets above, indicated by the four colors. The first type, shown in red and mostly obscured by the blue lines, shows four different varieties of random numbers—normal, uniform, poisson, and high Hurst exponent fractional Gaussian random numbers. Basically the Lyapunov curves of the random number datasets are all plotting right on top of each other. Starting from time = 0, they climb rapidly to their maximum value and then just stay there. As we would expect from random data, there’s no trend in the stretching factor over time.]
Die nächste Gruppe in blau zeigt die Lyanupov-Kurven für ein halbes Dutzend klimabezogener Datensätze, nämlich:
● HadCRUT4 monatliche mittlere Lufttemperatur 1850 bis 2015
● Jährlichen Minimal-Wasserstand im Nil 622 bis 1284 [ Annual Nilometer Minimum River Height]
● Monatliche Gezeiten in Stockholm 1801 bis 2001
● Tägliche Maximum-Temperatur der Aufzeichnung in Central England 1878 bis 2015
● Tägliche mittlere Temperatur in Armagh, Irland, 1865 bis 2001
● Jährliche mittlere Durchflussmenge des Nils in m³ pro Sekunde, 1870 bis 1944
Wie man sieht, sind hinsichtlich der Lyanupov-Analyse alle sechs dieser klimabezogenen Datensätze (blaue Linien) nicht unterscheidbar von den vier Zufallsdatensätzen (rote Linien), welche wiederum untereinander ununterscheidbar sind. Keiner zeigt irgendwelche Spuren chaotischen Verhaltens.
Eine weitere Gruppe von Datensätzen, und zwar jene unten in gelben Farben, unterscheiden sich ziemlich von den Zufalls- und den Beobachtungs-Datensätzen. Bei ihnen handelt es sich um einige chaotische Datensätze. Man beachte, dass sie alle eines gemeinsam haben – wie oben erwähnt, nimmt die Entfernung voneinander (bestimmt nach dem „Dehnungsfaktor“) mit der Zeit zu. Die Rate des Auseinanderdriftens erreicht einfach nicht einen höchsten Punkt und bleibt dort, wie es bei den anderen beiden Datensätzen der Fall war. Die Rate des Auseinanderdriftens in chaotischen Datensätzen nimmt mit der Zeit unverändert weiter zu.
Schließlich sind noch ein paar andere Datensätze in violett gezeigt. Diese zeigen Beobachtungen von Phänomenen, die man gewöhnlich als „Treiber“ [forcings] betrachtet. Eine davon zeigt die Änderungen der Sonnenaktivität mit den täglichen Sonnenflecken als Proxy für die Aktivität von 1880 bis 2005. Die andere ist die jährliche optische Tiefe [Dichte?] von Aerosolen von 800 bis 2000, welche normalerweise eine Funktion vulkanischer Aktivität ist und aus Eisbohrkernen berechnet wurde. Komischerweise liegen diese beiden Datensätze irgendwo zwischen den Zufalls-Beobachtungen oben und den chaotischen Datensätzen unten. Zusätzlich zeigen beide eine signifikante Variation des Dehnungsfaktors mit der Zeit. Die Sonnenflecken zeigen einen leichten, wenngleich signifikanten Anstieg. Die optische Tiefe der Aerosole geht zurück, und es sieht so aus, als würde sie danach wieder steigen. Es scheint also, dass diese beiden Datensätze schwach chaotisch sind.
Diese Ergebnisse waren für mich sehr überraschend. Ich habe lange gedacht, ohne dies nachzuprüfen, dass das Klima chaotisch ist … allerdings zeigt diese Analyse, dass zumindest jene sechs Beobachtungs-Datensätze, die ich oben analysiert habe, nicht im Mindesten chaotisch sind. Aber was weiß ich schon … ich bin von gestern.
Gibt es überhaupt irgendwelche Klima-Datensätze, die chaotisch sind, und sei es auch nur schwach chaotisch? Ich denke schon. Es scheint, dass die Wassertemperatur tropischer Ozeane leicht chaotisch ist … aber dieser Frage werde ich im nächsten Beitrag nachgehen, in dem es um den Gedanken von Dan Hughes geht hinsichtlich der Hurst-Analyse, um zwischen chaotischen und nicht-chaotischen Datensätzen zu unterscheiden.
CODE: To calculate the Lyapunov exponent I’ve used the lyap_k function from the R package tseriesChaos. Here are the functions I used to make Figure 1:

Link: http://wattsupwiththat.com/2015/10/22/is-the-climate-chaotic/
Übersetzt von Chris Frey EIKE
Anmerkungen von Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke:
Der Aufsatz von Willis Eschenbach verwirrt, denn ihm sind unsere nachfolgend aufgeführten Arbeiten, die alle den Hurst-Exponenten als maßgebende Größe berücksichtigen, eigentlich bekannt, wurden aber weder erwähnt noch berücksichtigt. Zumindest bei einer Blogdiskussion (Judith Curry) über eine dieser Arbeiten war Eschenbach sogar mit dabei, ohne allerdings dabei tiefere Kenntnis über autokorrelierte Zeitreihen an den Tag zu legen, was seinen Aufsatz in WUWT verständlicher macht. Ich hatte in einem E-Mail-Verkehr mit ihm damals versucht, ihm die Grundzüge der DFA-Analyse zu erklären. Ob mit Erfolg, weiß ich nicht. (US-Kollegen haben oft die für mich oft befremdliche Art, wenn sie an einer Information interessiert sind, unglaublich nett und höflich um diese zu bitten und zu kommunizieren. Ist das Thema abgeschlossen oder kann man die Info nicht zufriedenstellend erbringen, wird der Austausch dann kommentarlos und abrupt abgebrochen, kein Dankeschön, nichts).
Der Blog "kalte Sonne" und die ersten beiden der unten aufgeführten Publikationen belegen, dass das Klima sehr wohl maßgebende zyklische Eigenschaften auf Zeitskalen von mehreren 100.000 Jahren (Milankovitch) bis zumindest herunter von 200 Jahren (de Vries / Suess Zyklus) aufweist. Chaotische Eigenschaften hat es überdies. Das Klima ist anscheinend beides, geforscht wird heute, wie sich die Anteile auswirken bzw. wie stark sie sind.

H.-J. Lüdecke, A. Hempelmann, and C.O. Weiss: Paleoclimate forcing by the solar de Vries / Suess cycle, Clim. Past Discuss 11, 279-305, 2015
http://www.clim-past-discuss.net/11/279/2015/cpd-11-279-2015.pdf

H.-J. Lüdecke, A. Hempelmann, and C.O. Weiss: Multi-periodic climate dynamics: spectral analysis of long-term instrumental and proxy temperature records,
Clim.
Past. 9, 447-452 (2013), http://www.clim-past.net/9/447/2013/cp-9-447-2013.pdf 

H.-J. Lüdecke, R. Link, F.-K. Ewert: How Natural is the Recent Centennial Warming? An Analysis of 2249 Surface Temperature Records, Int. J. Mod. Phys. C, Vol. 22, No. 10 (2011), http://www.eike-klima-energie.eu/uploads/media/How_natural.pdf
Bei einem Vergleich von natürlichen Zeitreihen mit den Ergebnissen aus Klimamodellen auf der Basis von Hurst Exponenten kann kaum Sinnvolles herauskommen. Für eine Hurst-Analysyse (mindestens 500 Datenpunkte) sind Messdaten erforderlich – Temperaturzeitreihen in aller Regel – aber auch Niederschlagsreihen. Solche Messdaten sind stets zufällig + autokorreliert. Nebenbei: Niederschlagsdaten sind nach bisherigen Untersuchungen nicht autokorreliert, also offenbar rein zufällig, hier.
Die Eigenschaft "zufällig + autokorreliert" weisen aber in aller Regel die Ergebnisse von Klimamodellen nicht auf, weil die Algorithmen in Klimamodellen den Hurst-Exponenten H auf unnatürliche Werte weit über 1 treiben (Natürliche Temperaturzeitreihen liegen um 0,5 < H < 0,9, der Wert H = 1 entspricht schon rotem Rauschen usw. Eine Zeitreihe mit H > 1 entfernt sich mit zunehmender Zeit beliebig weit vom Ausgangswert, ist also chaotisch, offenbar liefert hier auch der Ljyapunov Exponent ein ähnliches Werkzeug wie die Autokorrelationsanalyse DFA).
Jeder Algorithmus erhöht den Hurst-Exponent unnatürlich und verfälscht ihn, und Klimamodelle enthalten nun einmal Algorithmen. Man kann es auch von folgender Seite sehen: Es ist nicht einfach, zufällige Zeitreihen mit einer vorgegebenen Autokorrelation künstlich zu erzeugen. Ich bezweifle stark, dass es Zeitreihen von Klimamodellen gibt, die zufällige Ergebnisse liefern und dabei realistische Autokorrelationswerte (H < 1) aufweisen. Aber man weiß ja nie was den "Modellieren" noch so alles einfällt. Ein Vergleich von Messdaten mit Klimamodellergebnissen, der auf unterschiedliche Autokorrelation (Hurst-Exponenten) abzielt, erscheint mir daher sinnlos. Man vergleicht Äpfel mit Birnen.
Die physikalische Ursache für die Autokorrelation von realen Temperaturzeitreihen ist übrigens unbekannt. Es könnten in den Reihen steckende Zyklen sein, es kann aber auch etwas anderes sein. Um Zyklen zu entdecken oder gar näher zu analysieren ist die Autokorrelationsanalyse (DFA) leider nicht geeignet. Sie ist aber für vieles andere geeignet (s.o. unsere Arbeiten), näheres dazu würde hier zu weit führen.




Moderne wissenschaftliche Legenden

Nach meinen Erfahrungen bei der Bekämpfung dieser Legenden braucht es für jede Legende das Äquivalent zu einem Speer aus Eichenholz, der durch deren Herz gestoßen wird auf einer einsamen Straßenkreuzung um Mitternacht.
Zufällig habe ich heute über Methan nachgedacht. Dieses Gas soll vermeintlich das Untergangs-Gas schlechthin vor allen anderen Triebhausgasen sein, viele Male stärker als CO2. Mache reden über Dinge wie die „Methan-Zeitbombe“, die irgendwo ticken soll und die uns alle nach Thermageddon blasen wird oder zumindest ins Klimatorium … der vermeintliche Fundort dieses explosiven Zeugs hat sich mit der Zeit geändert…
Also habe ich mal gegoogelt nach „Methan viele Male stärker als CO2“. Dabei zeigten sich an vorderster Stelle die folgenden sechs Ergebnisse, von Nr. 1 abwärts:
EPA: 20 mal so stark
EDF: 84 mal so stark
thinkprogress: 34 mal so stark
onegreenplanet: 100 mal so stark
psehealthyenergy: 20 mal so stark
global-warming-forecasts: 72 mal so stark
In diesen Zahlen erkennt man die initiale Bestätigung, dass der Methan-Alarmismus in Wirklichkeit eine moderne wissenschaftliche Legende ist … eine der roten Flaggen für derartige Legenden ist, dass niemand die genaue Zahl kennt, aber – Himmel, jeder ist absolut sicher, dass sie wirklich, wirklich groß und wirklich,wirklich schlecht für uns ist.
Also fragte ich mich … Das IPCC sagt, dass die Änderung der atmosphärischen Absorption bei einer Verdoppelung des CO2-Gehaltes eine Zunahme um 3,7 W/m² ist. Wie viel Änderung würde aus einer Verdoppelung des Methan-Gehaltes folgen?
Um diese Frage zu beantworten klickte ich mich auf die wundersame MODTRAN site. Unter Verwendung der heutigen Werte für CO2 (~400 ppmv) und Methan (~1,81 ppmv) ergibt sich eine Ausstrahlung [upwelling radiation] von 287,5 W/m².
Dann habe ich den Methangehalt auf 3,62 ppmv verdoppelt, die Berechnungen noch einmal durchgeführt und bekam 286,7 W/m², die von der Obergrenze der Atmosphäre TOA emittiert werden …

…was bedeutet, dass falls sich aus irgendwelchen Gründen während der nächsten 100 Jahre der Methangehalt verdoppelt, der Gesamteffekt eine Zunahme der atmosphärischen Absorption um 0,8 W/m² wäre . Weniger als ein Viertel des Effektes einer CO2-Verdoppelung … schau an, schau an. Das soll das fürchterliche Methan sein, elf mal so stark wie CO2? Weniger als ein Watt pro Verdoppelung?
Also wollte ich natürlich meine Berechnungen noch einmal durchgehen. Zu diesem Zweck verwendete ich die Formeln des IPCC bei der Berechnung der Änderung des Antriebs durch eine gegebene Änderung des Methan-Gehaltes. Diese Formeln finden sich hier, siehe Tabelle 6.2. Ich möchte Sie nicht mit den Berechnungen langweilen, aber sie zeigen: falls sich das atmosphärische Methan-Niveau vom gegenwärtigen Niveau von 1,81 ppmv auf 3,62 ppmv verdoppeln würde, würde der Antrieb um 0,54 W/m² zunehmen. Ein wenig geringer als die 0,8 W/m² von MODTRAN, aber von gleicher Größenordnung, deutlich unter 1 Watt pro Quadratmeter …
Etwas langsamer zum besseren Verständnis. FALLS sich die Methan-Konzentration im nächsten Jahrhundert verdoppeln würde, würden wir eine Zunahme des Antriebs von
Einem halben
Watt pro Quadratmeter
pro Jahrhundert
erwarten.
Und nun … wie wahrscheinlich ist es, dass sich der Methan-Gehalt innerhalb von 100 Jahren verdoppeln wird? Um dies zu beantworten können wir auf die jüngsten Änderungen des Methan-Niveaus schauen. Die jüngsten gemessenen Daten zeigen Folgendes:

Abbildung 1. Quelle: NOAA/ESRL
Eine Verdoppelung des heutigen Niveaus (1810 ppbv oder 1,81 ppmv) wären weitere 1810 ppbv. Wie man sieht, hat der Methan-Gehalt schneller bis etwa zum Jahr 1992 zugenommen, danach etwa linear mit einer geringeren Rate. Die Aufzeichnungsperiode macht etwa ein Drittel eines Jahrhundert aus (36 Jahre). Während dieser Zeit erfolgte eine Zunahme um etwa 250 ppbv. Dies bedeutet, dass im nächsten Jahrhundert bei einem „Business-as-Usual“-Szenario eine Zunahme um etwa das Dreifache erwarten können, oder 750 ppbv. Dies ist weit entfernt von einer Verdoppelung, welche 1810 ppbv betragen würde.
Und der verstärkte Antrieb durch jene 750 ppbv? Nun … es ist ein läppisches Viertel von einem Watt pro Quadratmeter. Aber noch einmal langsamer. Unter einem „Business-as-Usual“-Szenario würden wir eine Zunahme des Antriebs durch Methan erwarten von
Einem Viertel
von einem Watt pro Quadratmeter
pro Jahrhundert.
Was ist, wenn die Anreicherungs-Rate aus dem Ruder läuft und das Methan anfängt, mit dem Dreifachen der gegenwärtigen Rate zuzunehmen? Das wäre zusätzlich 2250 ppbv pro Jahrhundert, welche zu einem zusätzlichen Antrieb von … zwei Dritteln eines einsamen Watts pro Quadratmeter führen würde. MODTRAN zeigt einen etwas höheren Wert, aber immer noch unter 1 W/m². Mickrig!
Und wie groß ist die Wahrscheinlichkeit einer so hohen Rate, dreimal so hoch wie die gegenwärtige Rate von 750 ppbv pro Jahrhundert? Sehr gering. Das erkennt man durch die Betrachtung der letzten 1000 Jahre bzgl. des Methan-Niveaus. Man beachte, dass hier keine globalen Werte stehen wie in Abbildung 1. Da es einen Methan-Gradienten vom Nord- zum Südpol gibt, sind die Werte aus der Antarktis um einiges geringer als in Abbildung 1. Allerdings sind wir am Trend interessiert, der global überall der Gleiche sein dürfte:


Abbildung 2. Quelle: NASA GISS
Von 1900 bis 2000, welches im vorigen Jahrtausend das Jahrhundert mit der schnellsten Zunahme des atmosphärischen Methan-Gehaltes war, stieg die Konzentration um etwa 800 ppbv, ein wenig stärker als die jüngste Zunahme von 750 ppbv pro Jahrhundert (Abbildung 1). Es zeigt sich also keine Beschleunigung der Zunahme-Rate von Methan. Im Gegenteil zeigt sich eher eine Verlangsamung, zeigen doch die letzten beiden Jahrzehnte der Aufzeichnung lediglich eine Zunahme von etwa 400 ppbv. Und tatsächlich ist meine „Business-as-Usual“-Schätzung etwa so hoch wie der Rekord-Anstieg während der letzten eintausend Jahre.
Als Ergebnis denke ich, dass es kaum Aussichten gibt, dass sich die Zunahme des Methan-Gehaltes während der kommenden 100 Jahre verdoppelt, geschweige denn verdreifacht … und selbst bei der sehr unwahrscheinlichen Verdreifachung läge die Zunahme des Strahlungsantriebs immer noch unter 1 W/m² pro Jahrhundert. Nicht pro Jahrzehnt. Pro Jahrhundert.
Ich sage also, das ist kein Gas zum Fürchten. Das ist nichts weiter als ein kümmerliches Beispiel eines Chicken-Little-Gases [?]; ein Lachgas, wenn man so will. Für jeden, der hinsichtlich Methan besorgt ist, sind das gute Nachrichten. Man kann aufhören, sich Sorgen zu machen. Selbst eine extreme Zunahme von Methan über 100 Jahre würde nur einen trivialen Unterschied ausmachen bei dem Strahlungsantrieb. Der Gedanke, dass Methan eine Hauptfigur im Temperaturspiel ist, ist eine moderne wissenschaftliche Legende.
Postskriptum: Ja, ich weiß um die Behauptungen von Einigen, denen zufolge Methan einige starke Rückkopplungen aufweist. Und ja, ich habe diese betrachtet. Eine lautet, dass steigende Temperatur auch einen zunehmenden Methangehalt bedeutet, weil Methan ein Nebenprodukt des Lebens ist, und Leben liebt Wärme. Mehr Wärme = mehr Leben = mehr Verfall = mehr Methan. Die Relation kann man hier einsehen.
Das Problem jener Rückkopplung ist aber: welche Zunahme der Methan-Emissionen auch immer die jüngste globale Temperaturzunahme bewirkt haben könnte, ist bereits in beiden obigen Graphiken enthalten, Abbildungen 1 und 2. Also ist diese Rückkopplung bereits berücksichtigt in der vorhergesagten Zunahme von 750 ppbv pro Jahrhundert.
Die zweite Rückkopplung ist der Tatsache geschuldet, dass Methan nur etwa zehn Jahre lang in der Atmosphäre verbleibt. Danach zerfällt es folgendermaßen (vereinfacht):
CH4 ==> CO2 + 2H2O
Wenn also das CH4 verschwunden ist, verbleiben zwei unterschiedliche Treibhausgase, Kohlendioxid und Wasserdampf. Oh, wie ängstigend!
Aber das Problem mit jener Rückkopplung ist, dass die Zahlen bzgl. Methan so klein sind. Die atmosphärischen Niveaus der drei Gase sind etwa Folgende:
Methan: 1,8 ppmv
CO2: 400 ppmv
Wasserdampf: 6400 ppmv.
Nun dauert die Umwandlungszeit von Methan in der Atmosphäre größenordnungsmäßig zehn Jahre. Dies bedeutet, dass jedes Jahr ein Zehntel Methan umgewandelt wird oder 0,18 ppmv pro Jahrzehnt, d. h. 0,02 ppmv pro Jahr.
Dies bedeutet, dass die Menge des zu CO2 und H2O zerfallenden Methans das CO2-Niveau jedes Jahr um etwa 0,02 ppmv zunehmen lässt (oder 2 ppmv pro Jahrhundert). Der Wasserdampfgehalt nimmt doppelt so viel zu oder um etwa 0,04 ppmv … bedeutungslos gering.
Link: http://wattsupwiththat.com/2015/10/11/scientific-urban-legends/
Übersetzt von Chris Frey EIKE