Diese Frage haben sich sicher schon viele gestellt und überrascht feststellen müssen, dass die genaue Antwort gar nicht so einfach erhältlich ist. Die gängigen physikalischen Lehrbücher behandeln ihn in der Regel nicht, und man muss sich schon um die Atmosphärenphysik und die Klimafachliteratur bemühen, um Auskunft zu erhalten. Diese Auskunft gibt es. Allerdings ist der Recherche-Aufwand für den Einzelnen, der sich nicht gerade fachlich mit diesem Thema befasst, kaum zumutbar.
Aus diesem Grunde haben wir den Versuch unternommen, den Treibhauseffekt nach dem heutigen fachlichen Stand komprimiert und verständlich zu erklären. Leider hat sich dafür ein wenig Physik und Mathematik als unabdingbar erwiesen. Wir bitten hierfür um Entschuldigung. Der Berichtstext ist wegen besserer Lesbarkeit der Formeln im angefügten pdf-Dokument enthalten.
Die Autoren
Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke (EIKE-Pressesprecher)
Dr. Rainer Link (EIKE)
Related Files
#240
Wenn die Eingangsgrößen nicht stimmen, muss man sich mit einem FEM-Modell nicht weiter befassen.
Dann hat sich alles erledigt!
Asche über mein Haupt,
ich habe mich vor lauter Aufregung bei der arithmetischen Mitteltemperatur des Mondes verrechnet. Diese beträgt natürlich 250K (-23°C).
… der Mond ist heiß
Gerechnete Werte mit einer Solarkonstante von 1368K
Schwarzer Körper ohne Albedo
höchste Temperatur: 394K (+121°C)
mittlere Strahlungstemp. Tagseite: 331K (+58°C)
mittlere Strahlungstemp. Nachtseite: 3K (-270°C)
mittlere Strahlungstemp. gesamt: 278K (+5°C)
tiefste Temperatur: 3K (-270°C)
Schwarzer Körper mit Albedo von 0,11
höchste Temperatur: 383K (+110°C)
mittlere Strahlungstemp. Tagseite: 322K (+49°C)
mittlere Strahlungstemp. Nachtseite: 3K (-270°C)
mittlere Strahlungstemp. gesamt: 271K (-2°C)
tiefste Temperatur: 3K (-270°C)
Meßwerte bzw. aus Meßwerten abgeleitete Werte des realen Mondes
höchste Temperatur: 396K (+123°C)
mittlere Temperatur Tagseite: 380K (+107°C)
mittlere Temperatur Nachtseite: 120K (-153°C)
mittlere Strahlungstemp. gesamt: 320K (+47°C)
arithmetische Mitteltemp.: 225K (-48°C)
tiefste Temperatur: 40K (-233°C)
Der einzige passende Wert, der im Rahmen der Meß- und Rechengenauigkeit stimmt, ist die Höchsttemperatur, wobei diese aber nur für den schwarzen Körper ohne Albedo gilt.
Der Mond ist mein Zeuge …
… lautet die zugegebenermaßen etwas reißerische Kopfzeile dieses Forumbeitrags. Ich habe sorgfältig mehrere Quellen mit Angaben zu gemessenen Mondtemperaturen durchforstet und miteinander verglichen. Hier die wesentlichen Quellen:
Mondkurzdarstellung der NASA
http://tinyurl.com/lnva8z
Die aktuelle Monderkundung durch die NASA
http://tinyurl.com/6ggh7z
und das zur thermografischen Kartographierung verwendete Diviner Instrument
http://diviner.ucla.edu/
Eine sehr informative, privat betriebene Webseite
http://tinyurl.com/7v69w
Mein ursprünglicher Einwand betraf die von mir aus eigenen Schlußfolgerungen angezweifelte Behauptung, dass die atmosphärenlose Erde eine Durchschnittstemperatur von 255K habe. Mit der gleichen zugrundeliegenden Methodik hat der Mond nach derzeitiger Meinung der etablierten Physik eine theoretische Strahlungsgleichgewichts-temperatur von ungefähr 271K (-2°C). Dieser Wert läßt sich meines Erachtens mit den real gemessenen Mondtemperaturen nicht in Einklang bringen. Ganz im Gegenteil deuten die Temperaturen sogar auf eine wesentlich höhere mittlere Strahlungs-temperatur hin als sie ein ideeller schwarzer Körper hätte.
Eine zusammenfassende Gegenüberstellung der theoretischen zu den gemessenen Werten folgt …
Der Mond ist mein Zeuge …
… lautet die zugegebenermaßen etwas reißerische Kopfzeile dieses Forumbeitrags. Ich habe sorgfältig mehrere Quellen mit Angaben zu gemessenen Mondtemperaturen durchforstet und miteinander verglichen. Hier die wesentlichen Quellen:
Mondkurzdarstellung der NASA
http://tinyurl.com/lnva8z
Die aktuelle Monderkundung durch die NASA
http://tinyurl.com/6ggh7z
und das zur thermografischen Kartographierung verwendete Diviner Instrument
http://diviner.ucla.edu/
Eine sehr informative, privat betriebene Webseite
http://tinyurl.com/7v69w
Mein ursprünglicher Einwand betraf die von mir aus eigenen Schlußfolgerungen angezweifelte Behauptung, dass die atmosphärenlose Erde eine Durchschnittstemperatur von 255K habe. Mit der gleichen zugrundeliegenden Methodik hat der Mond nach derzeitiger Meinung der etablierten Physik eine theoretische Strahlungsgleichgewichts-temperatur von ungefähr 271K (-2°C). Dieser Wert läßt sich meines Erachtens mit den real gemessenen Mondtemperaturen nicht in Einklang bringen. Ganz im Gegenteil deuten die Temperaturen sogar auf eine wesentlich höhere mittlere Strahlungstemperatur hin als sie ein ideeller schwarzer Körper hätte.
Eine zusammenfassende Gegenüberstellung der theoretischen zu den gemessenen Werten folgt noch …
#234:Baecker
immer noch ad hominem, immer noch hilflos,
immer noch falsch.
Wasser erwärmt nicht!
Vielen Dank für den Kommentar und den Link. Die in dem beschriebenen, sehr interessanten Verfahren gemessenen Temperaturen weichen deutlich von meiner optimistisch ausgeführten Abschätzung ab. Insbesondere liegt die bei Vollmond auf der Tagseite gemessene Durchschnittstemperatur mit 236K (-37°C) irritierend niedrig (ein schwarzer Körper hätte 331K). Sofern ich das im Link beschriebene Messverfahren inhaltlich richtig verstanden habe, handelt es sich dabei um ein integrierendes Verfahren, welches bei jedem Messvorgang letztlich einen momentanen Mitteltemperaturwert der Mondscheibe liefert. Das bedeutet die Messapparatur nimmt die Mondhalbkugel, wie jeder irdische Beobachter, nur als Scheibe wahr und ordnet dieser Scheibe eine Temperatur zu. Das führt mich zu der Frage: Wie komme ich rechnerisch von der mittleren Mondscheibentemperatur zu der tatsächlichen mittleren Temperatur der Mondhalbkugel? Dieses geometrische Rätsel hat mich sehr beschäftigt und erinnert mich ein wenig an den Versuch aus der Form eines Schattenwurfs auf die Gestalt des schattenwerfenden Objektes schließen zu wollen. Bisher konnte ich in nur einem einzigen Fall zu einer Lösung gelangen, nämlich dann, wenn die Oberfläche der Halbkugel an jedem Punkt die gleiche Temperatur besitzt. Sofern ich mich nicht beim Herleiten und Lösen des Integrals vertan habe, müßte dann die Strahlungsintensität der Scheibe zwei Drittel der Intensität dieser Halbkugel entsprechen. Um meine grundsätzlichen Überlegung zu validieren, wäre es schön eine real gemessene Scheibentemperatur eines Himmelskörpers zu haben, der diese Randbedingung erfüllt. Die Sonne sollte so ein Körper sein und deren Scheibentemperatur müßte dann ausgehend von 5780K Schalentemperatur ca. 5220K betragen. Kann das irgendjemand bestätigen oder habe ich mich jetzt hoffnungslos verrannt? Sofern mein Gedankengang prinzipiell richtig ist, bedeutet es zumindest, das die Scheibentemperatur von 213K bei Halbmond nicht 1:1 der tatsächlichen Mondtemperatur entspricht.
zu #227
Die mittlere Mondtemperatur aus nur 2 Stützwerten (Minimum und Maximum) herzuleiten halte ich ohne zusätzliche Annahmen zur Temperaturverteilung für eine gewagte Rechenaufgabe, der ich mich mal Stellen möchte. Zunächst sehe ich die 2 Temperaturen als Repräsentanten entsprechender Strahlungsintensitäten, aus denen ich mit Hilfe einer äquivalenten Betrachtung des Mondes als schwarzer Körper auf die mittlere Strahlungstemperatur (Bodentemperatur) zu schließen versuche. Der Mond befindet sich quasi im selben Abstand zur Sonne wie die Erde, also hätte er, wäre er ein schwarzer Körper, eine mittlere Oberflächentemperatur von 278K. Seine Höchsttemperatur auf der Tagseite betrüge 394K (121°C). Die komplette Nachtseite wäre dem 3K kalten Weltraum zugewandt und würde dessen Temperatur annehmen, also 3K (-270°C). Der arithmetische Mittelwert dieser beiden Extrema ergibt, wie man durch selberrechnen nachvollziehen kann, keine 278K, weshalb das arithmetische Mittel zur Bestimmung der mittleren Bodentemperatur auch nichts taugt. Allerdings gibt es einen Rechnenweg mit dem man aus diesen Extrema die 278K des schwarzen Körpers korrekt ermitteln kann und mit eben diesem Rechenweg versuche ich nun die mittlere Mondoberflächentemperatur auch am realen Mond zu schätzen. So erhalte ich 285K (+12°C) als die niedrigste Annahme für die mittlere Mondoberflächentemperatur. Es ist deshalb die niedrigste Temperaturvermutung weil ich bei dieser Betrachtung die Nachtseite als gleichmäßig -160°C kalt betrachte. Ich bin über dieses Ergebnis selbst erstaunt, liegt es doch zufällig ziemlich Nahe an den realen 288K der Erde. Bevor jetzt jemand kommt und sagt das sei alles völlig daneben, der möge Bedenken, daß der reale Mond auf der Tagseite verblüffenderweise eine um 9 Grad höhere Spitzentemperatur aufweist als ein äquivalenter schwarzer Körper und auf der Nachtseite sogar mindestens sagenhafte 110°C wärmer ist als ein entsprechend schwarzer Körper. Da erscheint es mir stimmig, daß meine geschätzte mittlere Mondtemperatur auch über der Mitteltemperatur des schwarzen Körpers liegt. Leider nennt Wikipedia nicht die Quelle für die vorgeblichen 218K Mondmitteltemperatur und so vermag ich nicht zu beurteilen ob dies ein rein rechnerischer Wert ist oder ob der Wert aus einer umfassenden satellitengestützten Temperaturmeßreihe gemittelt wurde und wenn ja, wie?
Paul,
blicken Sie durch Ihren Unsinn eigentlich selber noch durch?
Treibhausgase wie Wasserdampf bewirken eine bodennah hoehere Temperatur und oberhalb eine tiefere. Wassertropfen streuen das Licht und fuehren zu einer erhoehten Albedo. Soweit die physik.
#232: NicoBaecker sagt:“Lieber Paul, #230
Multipler Schwachsinn“
Das kann man nicht durchgehen lassen beckerlein, wer persönlich wird hat immer Probleme mit den Argumenten.
Also Sie beziehen den Vorwurf auf #230,
dann antworten Sie gefälligst auf #230 und wechseln Sie nicht das Tema, son bekommen Sie noch zusätzlich den Roten Hering (http://tinyurl.com/6cjxlq4)
Also, Sie wollen hartnäckig dabei bleiben, dass Wasser die Erdtemperatur erhöht?
Und der Beweis soll ein akademischer Titel sein???
Nun Baecker,
ich geb mir immer noch große Mühe mit Ihnen, obwohl Sie sehr unbeherrscht und unwillig geantwortet haben, also, haben Sie sich schon mal ein Foto der Erde aus dem Weltall angesehen,
unseren blauen Planet.
Und was denken Sie dabei, wenn Sie die vielen weißen Flecken sehen, die den Blick zur Erde versperren (Wolken)
Könnte man das nicht Albedo nennen?
Also bilanzmäßig ein Abkühleffekt???
Lieber Paul, #230
Multipler Schwachsinn. In den Lehrbüchern wie auch in Klimamodellen werden alle wichtigen Energieübertragungsprozesse in der Atmosphäre, Ozean, Kryosphäre und feste Erde behandelt. Dazu gehört die Konvektion, der Austausch latenter Wärme, die horizontalen Energieflüsse in Luft und Ozean, und eben die Strahlung. CO2 spielt dabei quantitativ nicht sich wichtigste Rolle, aber eben auch keine vernachlässigbare. Die Reduktion der Abstrahlung an der TAO um 30W/m2 bei 250 W/m2 quantifiziert diese Rolle. Und wenn Sie nun mit dem Spurengas-Argument kontern wollen, so laufen Sie definitiv auf Kindergartenniveau!
Außerdem ignorieren Sie meine Darstellung in http://tinyurl.com/6adeq8r. Dort habe ich die Energieflüsse quantifiziert. Kann ich Ihnen inzwischen aber nicht übel nehmen, Sie schämen sich eben, weil sie’s nicht verstehen und sich hier zu weit aus dem Fenster gelegt haben.
Am Tage erwärnmt sich nach Ihrem Paulschen Saharamodell die Sahara aufgrund des Überwiegens der Sonneneinstrahlung gegenüber der Wärmeabstrahlung. Wenn Sie über minimale mathematische Kenntnisse verfügen würden, sähen Sie dies auch an der Rechnung, die ich in #63 dort präsentierte.
„Freilich ist es meiner Aufmerksamkeit nicht entgangen, dass auch einige Klimaalarmisten das Wasser zum Treibhausgas dazurechhnen.
Das ist dann aber schlicht Quatsch, ja es gibt auch akademisch verbrämten Schwachsinn, wie kann man ein kühlendes Gas „Treibhausgas“ nennen.“
Sie werden es mir als Akademiker nachsehen, dass Sie sich mit diesem Satz aus dem Rennen um eine Diskussion auf akademischen Niveau kicken.
Denn mit so einem esoterischen Mumpitz hätten Sie zumindest in naturwissenschaftlich-techhnischen Disziplinen keinen Abschluß bekommen.
#229
NB, sehen Sie, welche Mühe ich mir mit Ihnen mache, bitte bei Ihrer „Mathematik“ die Atmosphäre (ohne Ihre „Treibhausgase“) und die Ozeane nicht unterschlagen! siehe #228
Ich weis nicht, in welchem Lehrbuch die Erde keine Atmosphäre wie der Mond haben soll.
zu #230
„Klimaalarmisten beschränkt sich ja auf das bischen CO2. “
nun, das war in der Tat etwas ungenau,
ich hätte schreiben sollen:
Die Klimaallarmisten beschränken sich auf den winzigen Anteil – man kann ihn äußerst schwierig berechnen – also den winzigen vom Menschen (antropogen) verursachten Anteil des winzigen Anteil 0,04% des Spurengases CO2, das trotz der geringen Menge essentiell für das Leben auf der Erde ist, da werden Sie mir als „Wissenschaftler“ sicher zustimmen, gut für die Erde, dass es etwas angestiegen ist.
Mit der Rolle des Wassers, sowohl im Ozean als auch in der Luft, sowohl flüssig, als auch als Eis oder gasförmig beschäftigen sich auch nornmale Wissenschaftler.
Und diese normalen Wissenschaftler sind sich einig, dass dieses Wasser natürlich einen kühlenden Effekt hat, dazu muss man eigentlich nicht unbedingt studiert haben. Ich empfehle dem Zweifler, einfach mal den nassen Finger in die Luft zu halten, dann kann man den Kühleffekt und die HORIZONTALE KONVEKTION, die Sie immer unterschlagen wollen, direkt fühlen.
Freilich ist es meiner Aufmerksamkeit nicht entgangen, dass auch einige Klimaalarmisten das Wasser zum Treibhausgas dazurechhnen.
Das ist dann aber schlicht Quatsch, ja es gibt auch akademisch verbrämten Schwachsinn, wie kann man ein kühlendes Gas „Treibhausgas“ nennen.
Das schaffewn nur solche Experten wie Sie, die meinen in der Sahara würde die Sonnenbesrahlung am Tag zur Abkühlung führen, wenn das Treibhausgas Wasser fehlen würde, obwohl die Luft dort heute schon knochentrocken ist und die Temperatur höher ist als am Äquator.
Das ist schlicht Kindergartenniveau, akademisch verbrämt.
#228: Dr.Paul Die Behauptung der
„Klimaalarmisten beschränkt sich ja auf das bischen CO2. “
Schwachsinn, gucken Sie in ein Lehrbuch, wenn Sie meine Beiträge oben schon ignorieren.
Ich habe unmissverständlich aufgelistet, welche Prozesse die Temperatur in Atmosphäre und oberflächennahe Schichten bestimmen, und dies ist nicht nur CO2 alleine!
#227
(130-160)/2 = -15
stimmt doch erstaunlich gut trotz der einfachen rechnung, wie kommen Sie auf -55?
#227
Hallo Statiker,
der Vergleich mit dem Mond ist gut.
Der Unterschied ist aber nicht das bischen CO2 (0,04%),
sondern riesige energiespeichernde Ozeane und eine Atmosphäre von einer Dicke, die schon vom Druck her über der Erde eine gewisse Temperatur bekommt.
Die Behauptung der Klimaalarmisten beschränkt sich ja auf das bischen CO2.
In den Ozeanen wird Wärme gespeichert und vertikal und HORIZONTAL verteilt (Meeresströmungen). Ebenso in der Athmosphäre KONVEKTION. Das verhindert sowohl ein so starkes Ansteigen der Temperatur am Tag, wie ohne Athmosphäre und Ozeane und natürlich eine entsprechend geringere Abkühlung nachts. Sowohl die horizontale Wärmeausbreitung als auch die FEHLENDE Abstrahlung der von der Erde erwärmten Atmosphäre erhöhen die Durchschnittstemperatur.
Also ganz vereinfacht ist die Erdatmosphäre OHNE STRAHLUNGSFÄHIGE TREIBHAUSGASE so etwas wie ein Wintermantel für die Erdoberfläche. Sie nimmt Wärme von der Erde (nicht von der Sonne) auf, kann sie aber in den Weltraum nicht abstrahlen.
Die „Treibhausgase“ insbesondere das Wasser haben dagegen einen in der Bilanz mehr kühlenden Effekt, denn sie strahlen in den Weltraum ab, nicht nur Rückstrahlung von der Erde sondern auch Sonnenlicht, das dann die Erde erst gar nicht erreicht, was jedes Kind versteht wenn sich Wolken vor die Sonne schieben.
Die Klimaallarmisten sind Schwindler.
Aus Wikipedia:
„Aufgrund der langsamen Rotation des Mondes und seiner nur äußerst dünnen Gashülle gibt es auf der Mondoberfläche zwischen der Tag- und der Nachtseite sehr große Temperaturunterschiede. Am Tag erreicht die Temperatur eine Höhe von bis zu etwa 130 °C und fällt in der Nacht bis auf etwa -160 °C ab. Als Durchschnittstemperatur ergeben sich 218 K = -55 °C.“
Wieso sollen sich dann für die Erde -18°C ohne Gashülle ergeben???
An die Autoren von „Der Treibhauseffekt, wie funktioniert er?“
Mein Posting #224 rief bisher leider keine Reaktionen hervor und ich sehe gerade, dass hier manchmal sogar die Autoren selbst mitlesen. Darum möchte ich nochmals meinen Einwand zu der auch in ihrer Treibhausdarstellung wiedergegebenen Behauptung, die Erde ohne Atmosphäre sei ein Eisplanet mit -18°C Bodentemperatur, vorbringen. Diese Behauptung findet sich merkwürdigerweise in allen mir bekannten Erklärungen zum Thema Treibhauseffekt. Eine atmosphärenlose Erde gedacht als schwarzer Strahler hätte eine Bodentemperatur von 278K, darüber dürfte Einigkeit bestehen. Die gern verwendeten 255K basieren auf einer unzulässigerweise verwendeten Schwarzkörperstrahlungsgleichung unter Hinzunahme einer Albedo von 30%, doch schwarze Körper besitzen definitionsgemäß keine Albedo. Opake Körper wie die Erde können aber durchaus als graue Körper aufgefasst werden, die dann unabhängig von ihrer Albedo die selbe Temperatur haben wie der ideale schwarze Körper, im Falle der Erde also 278K. Die gern zitierten 255K sind meinens Erachtens physikalisch unhaltbar.
Werte Autoren des Eingangsbeitrages
Zitat aus dem Eingangsdokument:
„Die dabei auf die Moleküle der Treibhausgase übertragene Energie verbleibt fast vollständig als Wärme in der Atmosphäre und trägt somit zu ihrer Temperaturerhöhung bei. Im Detail wird dabei die Schwingungsenergie eines angeregten
Teibhausgasmoleküls durch Stöße auf die Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle der Atmosphäre übertragen.“
Daran ist zu zweifeln. Die Molekularbewegungen im Inneren eines Moleküls, die nichts mit der repräsentierten Temperatur des Moleküls zu tun hat, und die Bewegung des Moleküls als Geasmtheit an sich, welche die Temperatur repräsentiert, sind zwei völlig verschiedene, energetische Systeme, die in keinem Zusammenhang stehen.
Der Mechanismus des Energieaustausches ist grundlegend unterschiedlich.
Molekularbewegung:quantisiert, zeitliche Zufallsverteilung des Auftretens der Quantabgabe, Energieaustausch nur über Quanten möglich, Abstrahlungsrichtung in alle Richtungen gleichwahrscheinlich.
Bewegung des Moleküls:kontinuierliche Energieabgabe, Energieaustausch durch Stoß
Vielleicht können die Autorem des Beitrages den Vorgang des Energieaustausches zwischen einem System das quantenmechanisch zu betrachten ist (Molekularschwingung) und einem System das mechanisch (Bewegung des Moleküls an sich) zu betrachten ist, etwas genauer erläutern. Der eingangs erwähnte Ablauf ist so nicht möglich. Die Gasmoleküle geben den absorbierten IR-Quant auch wieder als IR-Quant ab.
Mit freundlichen Grüßen
Holger Burowski
#213: Günter Heß sagt:
„Die meisten Literaturstellen machen es sich einfach und wählen als Albedo der Erde 0.3 und als Emissionsgrad 1“.
Mit der Wahl dieser Parameter begeht man meines Erachtens allerdings einen fundamentalen Fehler bei der Herleitung der theoretischen mittleren Oberflächentemperatur, denn wegen des Kirchhoffschen Gesetzes müssen die Albedo und der Emissionsgrad in Summe den Wert 1 ergeben. Welcher Körper auch immer eine Albedo von 0,3 und einen Emissionsgrad von 1 hätte, er befände sich nicht im Strahlungsgleichgewicht, was ja als Grundvorraussetzung zur Herleitung dienen soll. In der physikalischen Literatur existiert auch der Begriff des grauen Strahlers, der in der Beschreibung seines Strahlungsverhaltens unserer Erde eigentlich ziemlich gerecht wird. Es ist mir als physikalisch interessierter Laie völlig schleierhaft warum niemand den grauen Strahler für die Herleitung benutzen möchte. Jedenfalls führt der graue Strahler zum gleichen Rechenergebnis wie der perfekte schwarze Strahler, nämlich zu 278K!
Grauer Strahler siehe hier:
http://tinyurl.com/6zbgoj2
Lieber Herr UB,
Sie schreiben:
„Werden sie als Abstrahlungstemperatur gemessen (Satelliten) (oder mit der Stefan-Bolzmann-Gleichung berechnet), wie Sie das formulieren, dann frage ich mich, wieso eine Differenz aus der Oberflächentemperatur der Erde in 2m Höhe und der Strahlungstemperatur aus durchschnittlich 6000 m Höhe gebildet wird.“
Das liegt nur daran, dass die Temperatur in dieser Höhe die abgestrahlte Intensität der Erde parametrisiert. Es ist nur ein charakteristischer Parameter für das Erdsystem, der gemessen und berechnet werden kann. So wie der Wärmeübertragungskoeffizient. Man benutzt Parameter oder Koeffizienten in den Naturwissenschaften. Die definitionen sind veröffentlicht.
Da steckt das Modell dahinter, dass die Erde im Mittel aus dieser Höhe ausstrahlt. Mikroskopisch ist das anders.
Worüber wir hier diskutieren sind in der Regel zwei qualitative Erklärungsmodelle die empirisch benutzt werden, um diese „Temperaturdifferenz“ zwischen effektiver Strahlungstemperatur und Oberflächentemperatur empirisch anzufitten.
Ein Modell benutzt die Emissionshöhe, das andere die mittlere optische Dichte. Ich habe bei Eike dazu schon ausführlicher geschrieben.
Das ist aber doch keine Theorie, sondern nur ein Erklärungsmodell bzw. eine empirische Fitfunktion. Kein Wissenschaftler kann seriös aus einem der beiden Erklärungsmodelle quantitativ den Beitrag von CO2 oder eines anderen Treibhausgases abschätzen.
Sowohl Emissionshöhe, als auch optische Dichte sind für jede Wellenlänge und jede Zusammensetzung der Atmosphäre anders. Die Theorie der Klimaforschung steckt in den Differentialgleichungen, die den Computermodellen zugrunde liegen, nich in den einfachen Erklärungsmodellen.
Die Treibhausgase verändern die Emissionshöhe bzw. die optische Dichte an ihren charakteristischen Spektrallinien und damit den Emissionsgrad der Atmosphäre. Das Emissionsspektrum der Erde kann man messen. Mehr ist das nicht. Die Abstrahlung der Erde ist bei jeder Wellenlänge das Produkt aus Planckfunktion mal spektraler Emissionsgrad. Darüber integriert gibt die gesamte ausstrahlung.
Setzt man den Emissionsgrad gleich Eins in der Leistungsbilanz ergibt sich immer die effektive Strahlungstemperatur. Die effektive Strahlungstemperatur ist deshalb keine thermodynamische Temperatur sondern parametrisiert nur die abgestrahlte Intensität. Je kleiner der Emissionsgrad ist, desto höher ist im stationären Zustand bei konstanter Einstrahlung die tatsächliche Temperatur im Vergleich zur gemessenen effektiven Strahlungstemperatur. Da aber Festkörper in der Regel einen höheren Emissionsgrad haben als Gase und die Planckfunktion umso höher ist je höher die Temperatur ist, strahlt die Erde weniger ab, wenn sie aufgrund der Zusammensetzung aus der Atmosphäre abstrahlen kann.
Das ist jetzt aber eigentlich keine Klimaforschung, sondern klassische Physik der Wärmeübertragung.
Wenn ich ihre Ausführungen lese, glaube ich nicht, dass Sie das bezweifeln.
Ich selbst stehe den quantitativen Bestimmungen des Beitrags von CO2 aufgrund der anthropogenen Emission an der Erderwärmung des 20. Jahrhunderts skeptisch gegenüber: Wobei es nicht viele Paper gibt, die wirklich quantitativ Stellung beziehen.
Quantitativ kommt man aber nur mit einem Experiment oder der Simulation weiter. Im Experiment leben wir. Leider ist die Versuchsdauer vermutlich > 100 Jahre, deshalb benutzen die Klimaforscher die Simulation.
Ich habe meine Beiträge oben geschrieben, weil diese einfachen Erklärungsmodelle angezweifelt wurden. Ich denke damit lassen sich kritische Fragen sehr leicht in die esoterische Ecke stellen. Das finde ich schade, weil es eine fruchtbare Diskussion eher behindert und von der zentralen quantitativen Frage ablenkt.
Sie haben völlig Recht, der Begriff Treibhauseffekt ist vielleicht schlecht gewählt, aber das hat man häufig in den Naturwissenschaften, weil man bei der Namensgebung immer weniger darüber weiß, als nach 50 Jahren.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#219: UB sagt am Donnerstag, 04.03.2010, 13:07
„… neben dem Albedo … z.B. auch die Wirkung der Wolken, die Wirkung von Aerosolen, …“ das ist doch genau das Albedo
„… die Wärmespeicherung, die Rotationsdauer … …“ diese Größen sind bestimmend dafür, wieviel die Durchschnittstemperatur unter den -18°C liegt.
„D.h., die Wirkung der Treibhausgase bewirkt doch nicht die Temperaturdifferenz von 33°C sondern nur einen (unbekannten) Bruchteil davon.“ Unzutreffend, diese Einflüsse sind dafür verantwortlich wieviel der Treibhauseffekt größer als die 33K ist.
MfG
#220: UB sagt:
„auf Seite 2 des Artikels wird vom „Gleichgewicht von Einstrahlung =
Abstrahlung“ gesprochen und wenig später für die Abstrahlung der Wert von 235 W/m² errechnet. Dies ist dann lt. genanntem Gleichgewicht auch die durchschnittliche Einstrahlung durch die Sonne. Das bedeutet, dass bei dieser Betrachtung stets 235 W Sonnenstrahlung auf jeden Quadratmeter der Erdoberfläche treffen.“
Das ist eine sehr eigenwillige Fehlinterpretation Ihrerseits. Es wird doch vorab sehr deutlich beschrieben, was auf der linken Seite angesetzt wird. Oder mal andersrum gefragt: Wie würde denn Ihrer Meinung nach eine Gleichung ausssehen, die nicht zu diesem Missverständnis führt?
„PS: Für wen war die Jacke dann gedacht? :)“
Naja, wenn Sie das hier ne Weile verfolgen, werden Sie schon bemerken, wem diese Jacke passen würde. Ich will da keine Vorurteile bei Ihnen wecken …
#217
Sehr geehrter Herr Müller,
auf Seite 2 des Artikels wird vom „Gleichgewicht von Einstrahlung =
Abstrahlung“ gesprochen und wenig später für die Abstrahlung der Wert von 235 W/m² errechnet. Dies ist dann lt. genanntem Gleichgewicht auch die durchschnittliche Einstrahlung durch die Sonne. Das bedeutet, dass bei dieser Betrachtung stets 235 W Sonnenstrahlung auf jeden Quadratmeter der Erdoberfläche treffen.
Dies ist natürlich auf der realen Erde anders, denn es gibt Tag und Nacht. Am Tag treffen durchschnittlich 470 W/m² Sonnenstrahlung ein und in der Nacht 0 W/m². Und dies hat, wie Sie dann auch richtig bemerkten, einen Einfluss auf die reale Oberflächentemperatur.
Diese Modellvorstellung (gleichmäßige Sonneneinstrahlung von 235 W/m²) können sie nun unterschiedlich interpretieren. Ich habe gesagt, dass nach dieser Modellvorstellung die Sonne gleichmäßig von allen Seiten auf die Erde scheint. Man kann auch sagen, dass die Erdrotation unendlich schnell ist. Da wären wir dann wieder bei der Betrachtung, ob denn nicht die -18°C nur ein oberer Grenzwert sind.
MfG
UB
PS: Für wen war die Jacke dann gedacht? 🙂
#213
Sehr geehrter Herr Heß,
bevor ich zum eigentlichen Problem komme, ein Wort zu „AGW-Gläubige“. Ich will keinen beleidigen sondern damit nur die erschreckend große Gruppe von Mitbürgern zusammenfassen, die an den AGW glauben aber kaum etwas wissen. So ermittelte eine repräsentative Umfrage vor einigen Jahren, das über 50% der Deutschen Angst davor hatten, dass in den folgenden 12 Monaten die Klimakatastrophe über Deutschland hereinbrechen könne …
Das eigentliche Problem ist doch offensichtlich, dass es unterschiedliche Vorstellungen zum Begriff „Treibhauseffekt“ gibt (Ist es nun rein der „Effekt“ = 33° Temperaturdifferenz oder auch das Wirken der Treibhausgase?).
Sie verstehen darunter die Differenz der tatsächlichen Oberflächentemperatur mit der effektiven Abstrahlungstemperatur. Dabei kann man die effektive Abstrahlungstemperatur messen oder mit der Stefan-Bolzmann-Gleichung berechnen (die Übereinstimmung beider Verfahren halte ich für ausreichend). Diese Differenz beträgt auf der Erde 33°C. Bis hierher gibt’s wohl keine Probleme, nun fangen sie aber m.E. nach an.
Warum heißt diese Temperaturdifferenz „Treibhauseffekt“? Meines Wissens nach doch daher, weil dann dieser gesamte Temperaturunterschied dem Wirken der Treibhausgase zugesprochen wird. Und genau das ist m. E. nach falsch, da es neben den Treibhausgasen noch weitere Komponenten gibt, die die Temperatur auf der Oberfläche beeinflussen. Dies ist neben dem Albedo (der als einziges in der Stefan-Bolzmann-Gleichung berücksichtigt wird) z.B. auch die Wirkung der Wolken, die Wirkung von Aerosolen, die Wärmespeicherung, die Rotationsdauer … . D.h., die Wirkung der Treibhausgase bewirkt doch nicht die Temperaturdifferenz von 33°C sondern nur einen (unbekannten) Bruchteil davon.
Dann gibt es noch ein zweites Problem – die Bestimmung der -18°C.
Werden sie als Abstrahlungstemperatur gemessen (Satelliten) (oder mit der Stefan-Bolzmann-Gleichung berechnet), wie Sie das formulieren, dann frage ich mich, wieso eine Differenz aus der Oberflächentemperatur der Erde in 2m Höhe und der Strahlungstemperatur aus durchschnittlich 6000 m Höhe gebildet wird. Das dann die Oberflächentemperatur größer ist als die Abstrahlungstemperatur ergibt sich schon aus der Luftdichte (hat Dr. Thüne doch Recht?).
Die andere Variante ist, dass mit der Stefan-Bolzmann-Gleichung die „theoretische Oberflächentemperatur ohne Atmosphäre“ berechnet wird – also die gleiche Rechnung anders zugeordnet. Die Stefan-Bolzmann-Gleichung gilt aber nur für das Modell eines Schwarzen Körpers. Die Erde aus dem Weltall betrachtet ist annähernd ein Schwarzer Körper, so dass man die Abstrahlungstemperatur gut berechnen kann. Die Erdoberfläche innerhalb des Systems Erde ist aber kein solcher Schwarzer Körper (siehe #211). Damit ist es auch hier falsch, die 33°C allein dem Wirken der Treibhausgase anzulasten.
Um auf Ihren Beitrag zurückzukommen, kann man den von Ihnen definierten „planetaren Treibhauseffekt“ somit nicht allein auf das Wirken der Treibhausgase zurückführen. Es ist kein „Treibhauseffekt“ sondern vielleicht ein „Klimaeffekt“?!
Und um auf den ursprünglichen Artikel (Überschrift: „Der Treibhauseffekt – und wie funktioniert er?“) zurückzukommen: Wenn der „Treibhauseffekt“ erklärt wird, erwarte ich, dass auch das Wirken der Treibhausgase erklärt wird und begründet wird, warum die Treibhausgase die gesamte Temperaturdifferenz von 33°C verursachen sollen. Nur dann habe ich die Frage „Wie funktioniert er?“ geklärt. Das ist im Artikel aber nicht geschehen. Und m.E. geht es auch nicht.
PS: Bitte entschuldigen Sie, dass ich das von Ihnen zitierte Lehrbuch aus dem Gedächtnis irrtümlicher Weise der Theoretischen Physik zugeordnet habe.
#217: UB sagt:
[zitat]
Sehr geehrter Herr Müller,
Sie schreiben in #211 bezüglich der Tag-Nacht-Problematik bei der Durchschnittstemperatur der Erde:
„Ob das der Grund ist, warum nur eine Halbkugel/Kreis für die Berechnung der auf die Erde auftreffende könnende Sonnenenergie verwendet wird? Nein, bestimmt nicht, da gibt es garantiert keinen Zusammenhang …“
Da haben Sie natürlich (ungewollt?) völlig Recht!
[/zitat]
Prof. Lüdecke bescheibt in seinem Artikel folgende Situation: Es kommt Energie in Form von (kurzwelligen) Sonnenstrahlen auf der Erde an und es wird Energie in Form von (langwelliger) Infrarotstrahlung abgegeben. Die Energie der Sonnenstrahlung entspricht der auf einer Kreisfläche (mit dem Radius der Erde) auftreffenden Sonnenstrahlen, abgestrahlt wird die Energie von der gesamten Erdoberfläche – es wird also eine Kugel angesetzt.
Und dann kommen Sie mit folgender Anmerkung:
#211: UB sagt:
„- Die Sonne strahlt nicht gleichzeitig von allen Seiten auf die Erde (Es gibt Tag und Nacht – wer hätte das gedacht!).“
An welcher Stelle hat Prof Lüdecke etwas in der Richtung gesagt, dass die Sonne auf die gesamte Erde strahlen würde? Er hat im Gegenteil, wie Sie selber nochmal bestätigen, aus genau dem Grund einen Kreis angesetzt.
Wenn Sie eigentlich etwas anderes sagen wollten, z.B. dass Tag/Nacht auch einen Einfluss auf die Temperatur aht, hätten Sie das vielleicht gleich etwas deutlicher ausführen sollen, dann wäre es nicht zu diesem Mißverständnis gekommen.
#217: UB sagt:
„Zum zweiten Teil Ihrer Ausführungen muss ich fragen, woraus Sie schließen, dass ich das Vorhandensein des Treibhauseffekts negiere. Ich argumentiere dagegen, dass die Treibhausgase eine Erwärmung von 33°C bewirken.“
Da ich nicht gesagt habe, dass Sie den Treibhauseffekt negieren, müssen Sie sich diese Jacke auch nicht anziehen 🙂
Sehr geehrter Herr Müller,
Sie schreiben in #211 bezüglich der Tag-Nacht-Problematik bei der Durchschnittstemperatur der Erde:
„Ob das der Grund ist, warum nur eine Halbkugel/Kreis für die Berechnung der auf die Erde auftreffende könnende Sonnenenergie verwendet wird? Nein, bestimmt nicht, da gibt es garantiert keinen Zusammenhang …“
Da haben Sie natürlich (ungewollt?) völlig Recht! Zwischen dem Vorhandensein von Tag und Nacht (also die Rotation der Erde bezüglich der Sonne) und der Benutzung einer Halbkugel (Kreis) für die auftreffende Sonnenstrahlung in der Stefan-Bolzmann-Gleichung gibt es wirklich keinerlei Zusammenhang! Es wird deshalb die Oberfläche eines Kreises für die auftreffende Sonnenstrahlung genutzt, weil die Erde eine Kugel ist. Mit Rotation hat das nichts zu tun! Schauen Sie sich mal aus einiger Entfernung einen Ball an. Sie schauen scheinbar auf einen Kreis (und in Wirklichkeit auf eine Halbkugel) – egal ob der Ball rotiert oder nicht.
Sie schreiben weiter: „Wollen Sie damit andeuten, dass die für die Erde berechneten -18°C analog zum Mond auch nur eine Obergrenze sein kann, die Temperatur also auch noch niedriger liegen könnte?“
Diese Frage ist ja höchst interessant wobei natürlich zu beachten ist, dass die -18°C eine berechnete und keine reale Größe ist. Die Frage, ob es noch kälter sein könnte, ist da natürlich unwichtig. Ob diese -18°C bezüglich der Berechnung mit der Stefan-Bolzmann-Gleichung eine Obergrenze darstellt betrifft wieder die obige Tag-Nacht-Problematik. Berücksichtigt man die Rotation, haben Sie mit dieser Vermutung u.U. Recht. Inwiefern ein solcher Grenzwert aber eine reale Bedeutung hat, ist dann die Frage. Die niedrige reale Durchschnittstemperatur des Mondes ließe sich dann mit der geringen Rotationsgeschwindigkeit erklären.
Zum zweiten Teil Ihrer Ausführungen muss ich fragen, woraus Sie schließen, dass ich das Vorhandensein des Treibhauseffekts negiere. Ich argumentiere dagegen, dass die Treibhausgase eine Erwärmung von 33°C bewirken.
MfG
UB
Die -18°C sind unrealistisch hoch. Die Voraussetzung dafür ist eine gleichmäßige Verteilung der absorbierten Wärme. Das ist aber unrealistisch. Mit der realistischen ungleichmäßigen Wärmeverteilung sinkt die Durchschnittstemperatur gewaltig – und der Mond zeigt das dadurch, daß die mittlere Temperatur auf -55°C fällt.
Der Treibhauseffekt ist also nicht nur 33K, sondern sogar 70K.
Ein Teil des Treibhauseffektes ist auch eine gewisse Einebnung der Temperaturunterschiede durch horizontale Luftströmungen.
MfG
#214: Michael Weber sagt:
„@Marwin Müller
Was soll das Halbzitat von Herrn Prof.Lüdecke? Wie Sie selber von ihm direkt hören können,sagt er in dem Video zwar, daß der Treibhauseffekt als solcher existiert,aber das er viel zu schwach ist um klimarelevant zu sein.“
Vielleicht sollten Sie ihm nochmal genau zuhören und auch noch mal gucken, worauf ich reagiert habe. Ich habe auf UB reagiert, der den natürlichen Treibhauseffekt, so wie ihn Prof. Lüdecke dargestellt hat, in Abrede gestellt hat. Die von mir zitierten Äußerungen von Prof. Lüdecke bezogen sich direkt auf die Existenz des natürlichen Treibhauseffektes und waren teilweise Reaktionen auf Äußerungen, die ihn verneint haben.
Und was das „zu schwach um klimarelevant zu sein“ angeht, sollten Sie wirklich nochmal genau zuhören. Oder finden Sie eine 33°C höhere Temperatur etwa irrelevant? Und wenn Sie nochmal genau zugehört haben und verstanden haben, an welcher Stelle Prof. Lüdecke den Effekt von CO2 für zu gering hält, dann können wir das ja nochmal aufgreifen.
„Und mit CO2 kriegen die Wärmesteuerung nicht gebacken,sonst wäre es jetzt nicht so kalt.“
Wann war es denn global gesehen kalt? Oder verwechseln Sie jetzt den wetterbedingten Zustrom arktischer Kaltluft nach Europa mit Klima? Schauen Sie sich doch mal ein Anonaliebild von Januar/Februar an, dann sehen Sie deutlich, dass es zwar in Europa und an der Ostküste der Staaten drastisch kalt war, aber in der Arktis und an der Westküste schön warm. Die Organisatoren der Winterspiele hätte sicher gern etwas von unserer Kälte gehabt, statt sich mit der „Wärme“ rumzuärgern ….
@Marwin Müller
Was soll das Halbzitat von Herrn Prof.Lüdecke? Wie Sie selber von ihm direkt hören können,sagt er in dem Video zwar, daß der Treibhauseffekt als solcher existiert,aber das er viel zu schwach ist um klimarelevant zu sein. Nicht jedes Kätzchen ist ein reissender Tiger.Und mit einem Gummihammer kriegt man keinen Nagel in die Wand.obwohl er doch „Hammer“ heisst.
Und mit CO2 kriegen die Wärmesteuerung nicht gebacken,sonst wäre es jetzt nicht so kalt.Die Natur widerlegt Sie gerade.Das ist die Strafe
für unkorrektes Zitieren.
Michael Weber
Lieber Herr UB,
Sie schreiben:
„Im Endeffekt wird der Treibhauseffekt sowohl von Prof. Lüdecke und Dr. Link als auch von der Fraktion der AGW-Gläubigen bis hin zum im Forum zitierten Lehrbuch für Theoretische Physik so dargestellt, dass die Erde als Schwarzer Körper -18°C warm wäre und der Unterschied zur realen Durchschnittstemperatur von +15°C ist halt der Treibhauseffekt von 33°C. Eine solche „Erklärung“ des Treibhauseffekts ist völlig albern.“
Sie verwechseln das.
Der planetare „Treibhauseffekt“ ist nicht die Erklärung. Der planetare „Treibhauseffekt“ ist schlichtweg die experimentelle Beobachtung, dass die Oberflächentemperatur eines Planeten mit Atmosphäre höher ist als die effektive Strahlungstemperatur. Wobei beides Messgrößen sind, die von den Planetologen für Erde, Venus und Mars gemessen sind und regelmäßig gemessen werden.
Zu mindestens das von mir zitierte Lehrbuch ist ein Lehrbuch für Experimentalphysik (Lehrbuch für Experimentalphysik Bergmann und Schaefer Band VII Erde und Planeten) und beschreibt den planetaren „Treibhauseffekt“, wie ich es dargestellt habe. So ist der planetare „Treibhauseffekt“ eben in der Planetologie definiert. Ihre Definition in dem obigen Zitat weicht davon ab. Ist das ihre Interpretation oder haben Sie ein Zitat.
Das kann man Herrn Lüdecke sicher vorwerfen, dass er den planetaren „Treibhauseffekt“ nicht ausreichend klar definiert hat und als Beobachtung gekennzeichnet hat. Im Übrigen wird umgangssprachlich der Effekt, also die Wirkung oder Beobachtung häufig mit dem Erklärungsmodell gleichgesetzt und verwechselt. Der Effekt ist die beobachtete Wirkung und nicht das „Wirken“.
Herr Lüdecke hat also zunächst Recht, wenn er schreibt, dass der planetare „Treibhauseffekt“ Realität, gemessene Realität ist. Er ist genauso gemessene Realität, wie die von der Erde oder von einem Satelliten aus gemessene effektive Strahlungstemperatur der Sonne oder der Venus. Die stellen sie ja auch nicht in Abrede, oder? Können sie natürlich, aber dann bezeichnen Sie bitte nicht ihre Mitmenschen als „Gläubige“. Denn das ist ein „ad hominem“ Argument und disqualifiziert in meinen Augen denjenigen der es verwendet, sonst niemanden.
Sie haben aber Recht, wenn man die 255 K als hypothetische Oberflächentemperatur ohne Atmosphäre annimmt. Das ist willkürlich und hängt von der Albedo und dem Emissionsgrad des Planeten ab, die man wählt. Die meisten Literaturstellen machen es sich einfach und wählen als Albedo der Erde 0.3 und als Emissionsgrad 1. In der Realität hängt der Emissionsgrad, aber von der lokalen Topographie und den lokalen Materialeigenschaften ab. Das gilt auch für den Mond.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#211: UB sagt:
„- Die Sonne strahlt nicht gleichzeitig von allen Seiten auf die Erde (Es gibt Tag und Nacht – wer hätte das gedacht!).“
Ob das der Grund ist, warum nur eine Halbkugel/Kreis für die Berechnung der auf die Erde auftreffende könnende Sonnenenergie verwendet wird? Nein, bestimmt nicht, da gibt es garantiert keinen Zusammenhang … Das haben die Autoren bestimmt wirklich übersehen. Tag und Nacht, was ist das?
„Die „theoretische Oberflächentemperatur“ des Mondes beträgt (s.o.) etwa -2°C, die reale Durchschnittstemperatur liegt bei -55°C.“
Wollen Sie damit andeuten, dass die für die Erde berechneten -18°C analog zum Mond auch nur eine Obergrenze sein kann, die Temperatur also auch noch niedriger liegen könnte?
Prof. Lüdecke sollte wohl sein Statement bezüglich der allgemeinen Akzeptanz des natürlichen Treibhauseffektes nochmal überdenken.
„Der Treibhauseffekt ist Realität(!), niemand bestreitet dies ernsthaft, auch nicht die kritischen Klimafachleute in den zahlreichen Manifesten.“
Nagut, er schränkte das auf Klimafachleute ein.
„Im Grunde genommen jeder Oberschüler kann das verstehen …“
Hmmm …
„Die Wirkung von CO2 ist Konsenz unter allen, auch den ‚Klimarealisten‘ …“
Das Publikum bei EIKE hat anscheinend auch ettliche Nichtrealisten zu bieten.
Aber das kannman ja überdenken und das nächste mal etwas vorsichtiger formulieren.
Hallo EIKE
Vielleicht ist Ihnen ja aufgefallen, dass sie gleich in den ersten 6 Kommentaren von NB, NF und Marvin Müller überschwänglich gelobt wurden. Das sollte Sie stutzig machen! (Wenn mich meine Gegner loben, muss ich etwas falsch gemacht haben!). G. Heß schreibt dann auch in #11 auf, wo der Haken liegt: „…ich finde es gut, dass Sie hier einmal das grundlegende Modell beschreiben.“ Prof. Lüdecke und Dr. Link haben in ihrem Artikel genau das Modell des Treibhauseffekts beschrieben, auf dass die These von der vom Menschen verursachten Erwärmung (= Klimakatastrophe) aufbaut.
Doch wenn im Artikel die Erklärung des Treibhauseffekts mit den Worten endet: „Die Differenz des real gemessenen Mittelwerts der Bodentemperatur zur oben berechneten Bodentemperatur ohne Atmosphäre, also 15 – (-18) = 33 °C, wird durch die Treibhausgase der Erdatmosphäre verursacht und von der Klimaforschung als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet.“, dann sind hier (und nicht nur hier) die Autoren auf dem Holzweg. Sie haben nicht den Treibhauseffekt erklärt, sondern versucht, seine Größe zu berechnen. (Das ist schade, denn auch mit einer physikalisch richtigen Erklärung des Treibhauseffekts kann man die These von der menschgemachten Erwärmung widerlegen.)
Im Endeffekt wird der Treibhauseffekt sowohl von Prof. Lüdecke und Dr. Link als auch von der Fraktion der AGW-Gläubigen bis hin zum im Forum zitierten Lehrbuch für Theoretische Physik so dargestellt, dass die Erde als Schwarzer Körper -18°C warm wäre und der Unterschied zur realen Durchschnittstemperatur von +15°C ist halt der Treibhauseffekt von 33°C. Eine solche „Erklärung“ des Treibhauseffekts ist völlig albern. Nicht nur dass hier ja nichts „erklärt“ wird, auch die Idee, die Temperaturdifferenz von 33°C allein den Treibhausgasen zuzuschreiben, ist wissenschaftlich unsinnig. Für die Berechnung der „theoretischen Erdoberflächentemperatur“ von -18°C wird ein extrem vereinfachtes Modell der Erde benutzt. Sie wird als Schwarzer Körper betrachtet. Nun liegt der Unterschied zwischen einem Schwarzen Körper und der Erde nicht nur darin, dass auf der Erde Treibhausgase existieren. Das benutzte Modell von der Bestrahlung eines Schwarzen Körpers beinhaltet auch andere Unterschiede zur Erde, die sich auf den Wärmehaushalt auswirken, wie z.B.:
– Die Erde ist keine Scheibe. (Bevor hier N.B. oder NF lamentieren. In Naturwissenschaften ist es z.B. (außer bei Betrachtungen zum AWG)üblich, Berechnungen mit Fehlerbetrachtungen zu versehen. Und dann ist es (z.B. bezüglich des Albedos oder der Absorbtion von Sonnenstrahlen in der Atmosphäre) schon ein Unterschied, ob die Sonne auf eine Halbkugel oder eine Kreisfläche scheint.)
– Die Erde ist zu 70% mit Wasser bedeckt. Wasser ist ein sehr guter Wärmespeicher.
– Die Erde hat nicht die Masse Null wie ein Schwarzer Körper.
– Die Sonne strahlt nicht gleichzeitig von allen Seiten auf die Erde (Es gibt Tag und Nacht – wer hätte das gedacht!).
– Die Atmosphäre besteht nahezu vollständig aus Stickstoff und Sauerstoff, welche an der Wärmeübertragung (auch am sog. Treibhauseffekt!) beteiligt sind.
– Es gibt für eine Wärmeübertragung nicht nur Wärmestrahlung, sondern auch andere Effekte wie z.B. Wärmeleitung.
Diese Aufzählung ist keineswegs vollständig (Die Erde könnte man auch als natürlichen Gegenentwurf zum Schwarzen Körper bezeichnen.).
All diese Unterschiede spielen in den Betrachtungen zum Treibhauseffekt keine Rolle – oder anders ausgedrückt: Alle Unterschiede werden als „Treibhauseffekt“ zusammengefasst!
Da fragt man sich, welchen Sinn ein solch einfaches Modell der Erde denn hat. Die Antwort ist sehr einfach. Mit solchen Modellen kann man bestimmte Erscheinungen erklären, wie in diesem Beispiel, dass mehr Treibhausgase zu einer Temperaturerhöhung der Troposphäre führen. Man kann mit einem solch einfachen Modell aber nicht erklären, wie groß eine solche Erwärmung ist, denn dazu müsste man alle Unterschiede (außer den Treibhausgasen) zwischen einem Schwarzen Körper und der realen Erde berücksichtigen! Einfache Modelle dienen also zur Erklärung einzelner Effekte, man kann von ihnen aber nicht direkt auf die Realität schließen.
Die Aussage, dass die 33°C Unterschied der Treibhauseffekt wären, ist nicht nur wegen des benutzten Modells unsinnig, auch die Berechnung der -18°C ist falsch! Wenn ich ein Modell ohne jede Atmosphäre benutze, dann gibt es auch keine Wolken. Ohne Wolken ist der in die Berechnung der -18°C einfließende Albedo aber mit Sicherheit nicht 30% sondern wesentlich geringer, d.h. diese „theoretische Erdoberflächentemperatur“ müsste deutlich über -18°C liegen. Unter der Annahme, dass die Erde ohne Atmosphäre, Wolken und Wasser einen ähnlichen Albedo wie der Mond besitzen müsste (?10%), ergibt sich eine „theoretische Oberflächentemperatur“ von nur noch -2°C. Für den Treibhauseffekt bleiben nur noch 17°C übrig!
Eine andere Möglichkeit zur Berechnung der „theoretischen Oberflächentemperatur“ wäre, den Albedo völlig außen vor zu lassen. Dann läge die „theoretische Oberflächentemperatur“ der Erde bei 5°C und der Unterschied zur realen Oberflächentemperatur wäre 10°C. Mit diesem Unterschied kann man aber nichts anfangen (also genau so viel wie mit den 33°C!).
Und da wir gerade bei anderen Himmelskörpern sind. Im Forum wurde dazu auch angemerkt, dass dieser Treibhauseffekt ja auch auf Mars und Venus so schön zu beobachten ist. Auch hier wurde vom „grundlegenden Modell“ ausgegangen, dass der Treibhauseffekt der Temperaturunterschied zwischen „theoretischer Oberflächentemperatur“ und realer Oberflächentemperatur wäre. Wie hoffentlich allen Akteuren in diesem Forum bekannt ist, reicht es aber zu Widerlegung einer These aus, wenn ein Gegenbeispiel gefunden wird. Dann betrachten wir mal den Mond etwas genauer. Hier existiert keine Atmosphäre und demnach auch nicht der alles beherrschende Treibhauseffekt. Hier müsste demnach die „theoretische Oberflächentemperatur“ gut mit der realen Durchschnittstemperatur übereinstimmen. Die „theoretische Oberflächentemperatur“ des Mondes beträgt (s.o.) etwa -2°C, die reale Durchschnittstemperatur liegt bei -55°C. Vielleicht kann ja einer der Hauptakteure in diesem Forum (NB oder NF oder…) einmal mit Hilfe des nicht vorhandenen Treibhauseffekts (denn etwas anderes gibt es ja nicht) erklären, wie dieser Temperaturunterschied zustande kommt.
PS: Das Gute am Artikel von Prof. Lüdecke und Dr. Link ist, dass sie zeigen, dass man auch mit dem üblichen (aber falschen) Modell vom Treibhauseffekt zu völlig anderen Schlussfolgerungen kommen kann.
Diese Erkenntnis ist aber nicht neu. Auch z.B. bei Prof. Rahmstorf (PIK oder KLIMALOUNGE) oder den Ausführungen des MPI Hamburg zum Treibhauseffekt findet man regelmäßig viele schöne und einfach formulierte Beispiele dafür, dass sich diese Wissenschaftler selbst widerlegen.
PS2: Zur aktuellen Diskussion sagt Herr Heß in #210 eigentlich alles. Mit Hilfe der Entropie das Wärmesystem Erde genauer erklären zu wollen, ist derzeit wohl nicht möglich.
In #207 trifft JH den Nagel auf dem Kopf. Wenn NB den Unterschied zwischen einem geschlossenen und einem abgeschlossenen System nicht kennt, sollte er/sie sich aus einer Diskussion zur Entropie wohl eher raushalten.
Lieber Herr NB,
sollten sie auch bitte nur als Hinweise verstehen. Die Entropie ist so ähnlich wie Quantenmechanik, wer glaubt sie zu verstehen ist meistens auf dem Holzweg. Das Thema ist auch gerade im Nichtgleichgewichtsfall erfrischend offen.
Und hier in diesem abgelegenen Teil von Eike scheinen wir ja jetzt diskutieren zu können, ohne dass jemand meint wir würden mit unserer fachlichen Diskussion von der wichtigeren höheren Politik ablenken.
Offen heißt: Energie und Materieaustausch. Geschlossen Energieaustausch, Abgeschlossen: kein Austausch von Energie und Materie.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Grosser,
eine gute Wahl den Bergmann Schaefer zu kaufen.
Ich freue mich auf eine weitere Diskussion.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Mueller,
ich verstehe die Gleichung (dS = (1-r)Q(1/T erde – 1/T sonne), komme aber mit der Art wie Sie sie anwenden nicht ganz klar.
Die Entropie ist ja zunächst auch eine Zustandsfunktion, die als natürliche Variablen die innere Energie U, das Volumen V und die Stoffmenge N hat. Das heißt für gegebenene Prozesse liegt aufgrund der Änderung dieser natürlichen Variablen die Entropieänderung des Erdsystems fest. Da U eine Funktion von T,V und N ist, kann man S auch als Funktion von T,V und N schreiben. Halten wir nun V und N fest, dann legt die Temperaturänderung während des Prozesses über die Änderung der inneren Energie die Entropieänderung fest. Das Integral über TdS entspricht dann der Summe aus zu oder abgeführten Wärme + T*Entropieproduktionsterm. Den Zusammenhang, dass die Entropieänderung die Temperatur sinken läßt, sehe ich so unmittelbar nicht, da fehlt mir ein Argument.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
zu # 206
Herr/Frau NB: Die Frage ist nicht Ihr Ernst!!!!
Lieber Herr Heß,
danke für die Hinweise.
„Das gilt für abgeschlosssene, geschlossene und offene Systeme gleichermaßen.“
Was ist denn der Unterschied zwischen einem abgeschlossenen und einem geschlossenen System?
Heißt „geschlossen“ kein Energieaustausch mit der Umgebung und
„abgeschlossen“ kein Energie- und Stoffaustausch mit der Umgebung?
Liebe Herrn NB & Hess
Ich beziehe mich nur auf das Gesamtsytem.
Die Erde erhält die Energie Q von der Sonne (T sonne = 5800 K)
Die gesamte Energie wird wieder abgestrahlt und zwar zu etwa
1/3 direkt reflektiert. 2/3 dieser Energie unterliegen zahlreichen
Wandlungsprozessen von Verdampfung über Photosynthese bis
zum menschlichen Energiebedarf bevor sie als Wärmestrahlung die
Erde verlassen. Bei diesen Wandlungsprozessen entsteht Entropie,
die ebenfalls von der Erde entfernt wird. Dieser Vorgang ist
zusammenfassend beschrieben in der Entropieflussgleichung:
dS = (1-r)Q(1/T erde – 1/T sonne). Der Entropiefluss ist also
gleich 0, wenn T sonne = T erde (oder r=1) oder positiv, wenn
T erde kleiner als T sonne. Sind die Sonnenfaktoren Q und T sonne
konstant, besteht somit ein direkter Zusammenhang zwischen der
Erdtemperatur und dem Entropiefluss (konst. r angenommen).
Das bedeutet z.B., wenn infolge eines „Treibhauseffektes“ T erde
steigt, muss dieser den Entropiefluss senken, umgekehrt wird bei
erhöhter Entropieerzeugung, entstanden durch Wandlungsprozesse
im System, die Temperatur sinken. Wenn also CO2 Ursache für den
„Treibhauseffekt“ ist, wirkt es temperatursteigernd, wenn es
Ursache für erhöhte Entropieerzeugung durch Wandlungsprozesse
im System ist, wirkt es temperatursenkend.
Lieber Herr NB,
mein Satz aus #202 ist nicht ganz korrekt:
„Generell sagt der 2. Hauptsatz ja, dass die Entropieänderung dSi für einen gegebenen Prozess innerhalb des Systems immer größer oder gleich Null ist. Das gilt für abgeschlosssene, geschlossene und offene Systeme gleichermaßen. Die Entropieänderung dSu mit der Umgebung kann kleiner oder größer Null sein.“
Muss ich besser formulieren als
„Generell sagt der 2. Hauptsatz ja, dass die Entropieproduktion dSi für einen gegebenen Prozess innerhalb des Systems immer größer oder gleich Null ist. Das gilt für abgeschlosssene, geschlossene und offene Systeme gleichermaßen. Der Entropieaustausch mit der Umgebung kann kleiner oder größer Null sein“
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Sehr geehrter Herr Link,
vielen Dank die Aufklärung des Sachverhalts in Ihrer Antwort #193.
@ Herr Heß, die Venus als Wärmekraftmaschine muß ich mal selbst bei Gelegenheit überdenken, ich fange jetzt an Bergmann & Schäfer zu lesen, das Buch ist eingetroffen.
Herzlichst
L. Grosser
Lieber Herr NB,
sie müßten eigentlich spezifizieren, wo die Entropie abnimmt.
Generell sagt der 2. Hauptsatz ja, dass die Entropieänderung dSi für einen gegebenen Prozess innerhalb des Systems immer größer oder gleich Null ist. Das gilt für abgeschlosssene, geschlossene und offene Systeme gleichermaßen.
Die Entropieänderung dSu mit der Umgebung kann kleiner oder größer Null sein.
Die gesamte Entropieänderung dSg ist wieder größer oder gleich Null.
Wie gesagt, die Gleichsetzung Entropieabnahme und Ordnung hinkt. Es sind irreversible Prozesse, die fernab vom Gleichgewicht Energie umwandeln, die in der Natur Ordnung erzeugen. Damit geht Entropieproduktion einher.
Da die Entropie eine Zustandsgröße ist, gilt für ein System, auch für ein lebendes System, im stationären Zustand, wenn sich also die Zustandsvariablen nicht ändern, dass sich die Entropie nicht ändert.
Die Entropie ist auch eine extensive Zustandsgröße, sie skaliert mit Masse und Volumen. Betrachten wir ein Lebewesen als System. Wenn das Lebewesen wächst nimmt es also Materie auf und baut es in seine Struktur ein. Das heißt die Entropie des Lebewesens steigt und die Entropie der Umgebung nimmt ab. Ist das Lebewesen ausgewachsen ist es dann eher ein stationärer Zustand. Aber die Entropieänderung in Umgebung plus System ist immer größer oder gleich Null.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr NB,
Setzen Sie die z.B.für einen Menschen zum Leben notwendige Energiemenge von
ca. 1000 kWh/a , die mittlere Körpertemperatur (310K) und die Umgebungstemperatur
(288K) in die Entropieflussgleichung ein, erhalten Sie einen positiven Entropiefluss
zunächst an die Umgebung.
Lieber Herr Mueller,
„Weil es sich um Energiewandlungsprozesse handelt, wie Herr Hess ausführlich
dargestellt hat. Dabei entsteht Entropie, die aus dem System entfernt werden muss.“
Aber durch den Aufbau lebender Systeme wird Entropie trotz Energieumwandlung reduziert.
Lieber Herr NB,
„wieso sollte die Entstehung von Leben die Entropie steigen lassen?“
Weil es sich um Energiewandlungsprozesse handelt, wie Herr Hess ausführlich
dargestellt hat. Dabei entsteht Entropie, die aus dem System entfernt werden
muss.
Lieber Herr Hess,
„…dass der Entropieproduktionsterm die Temperatur senkt. Eher im Gegenteil, er steigert die Temperatur im System, wenn die Entropie nicht exportiert werden kann.“
Auf das Gesamtsystem bezogen erhöht sich aber der Entropiefluss, da die Entropie
exportiert werden muss. In der Entropieflussgleichung erhöht sich also der Betrag für dS,
das bedeutet Temperaturminderung. Eine Temperatursteigerung träte ein, „wenn die Entropie nicht exportiert werden kann.“ Das passiert nur, wenn Prozesse im System den Entropie-
export „behindern“. Ein solcher Prozess wäre der „Treibhauseffekt“.
Lieber Herr NB, lieber Herr Mueller
Ich versuche mal mit meinen Worten zu sagen, was ich glaube, dass Herr Mueller meint.
Wenn wir mal ein Lebewesen wie eine Pflanze betrachten als Analogie, dann passiert folgendes.
Die Pflanze absorbiert Photonen aus dem Sonnenspektrum mit dem Entropiebetrag q/6000 J/K. Das ist jetzt im Prinzip chemische Energie, die benutzt werden kann Ordnung zu schaffen, das heißt Strukturen aufzubauen. In der Photosynthese wird über mehrere Stufen diese Anregungsenergie in chemisch-physikalischen Reaktionen dafür genutzt.
Diese Reaktionskette ist aber eine irreversible Reaktionskette, dabei wird also Entropie dSirr produziert.
Die Pflanze gibt einen Entropiebeitrag an die Umgebung ab, etwa q/300 J/K. Im stationären Zustand des Lebens gilt: dSirr + q (1/6000 – 1/300) J/K = 0. dSirr ist also wie es sich gehört größer Null.
Das ganze kann man nun als Flüsse schreiben mit einem Punkt über S bzw. q , dann ist dSirr mit Punkt der Entropieproduktionsstrom und der rechte Term der Entropietransportstrom.
Man kann es vielleicht so ausdrücken: Ordnung entsteht durch Aufwenden von Energie bzw. durch Arbeit, dabei wird Entropie produziert, die abgeführt werden muss, damit das Lebewesen überlebt.
Die saloppe Gleichsetzung von Entropie und Unordnung ist immer etwas verkürzt.
Was ich aber nicht sehe Herr Mueller ist, dass der Entropieproduktionsterm die Temperatur senkt. Eher im Gegenteil, er steigert die Temperatur im System, wenn die Entropie nicht exportiert werden kann.
Wenn wir nun Herrn Muellers Modell zur Erde ansehen, sind wir bei einer Gaia-ähnlichen Hypothese.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Mueller
wieso sollte die Entstehung von Leben die Entropie steigen lassen? Meiner Meinung nach wird die Entropie dadurch abgesenkt.
Unabhängig davon muss die Entropie bei Änderungen nicht erhalten, also kompensiert werden, worauf Ihre Argumentation jedoch anscheinend beruht.
Lieber Herr Hess,
in #195 sagen Sie: „Energie mit hoher Entropie wird ans Weltall exportiert.“ Dieser Entropieexport erfolgt
gem. der Entropieflussgleichung z.B für die Erde: dS = Q(1-r)(1/T erde – 1/T sonne). Die Erde unterscheidet
sich von anderen Planeten dadurch, dass Bedingungen für die Existenz von Leben herrschen. Da Planeten in
etwa gleicher Entfernung zur Sonne diese Bedingungen nicht erfüllen (Mond), liegt der Unterschied in der
Beschaffenheit, also auch der „unterschiedlichen Randbedingungen und Zusammensetzung der Atmosphären.“
Aus diesen Unterschieden folgen somit die Werte für den Entropiefluss dS der jeweiligen Planeten. Daraus
kann man folgern, dass dieser Wert nur in einem bestimmten Bereich die für Leben notwendigen Bedingungen
erfüllt. Entropie entsteht bei der Wandlung von Energie also auch bei der Wandlung von Sonnenenergie in
biologisches Wachstum (Leben). Diese zusätzliche Entropie erhöht somit den Betrag für dS, was nach der
Gleichung die Erdtemperatur mindert. Der „Treibhauseffekt“ dagegen wirkt temperatursteigernd, d.h. die
veränderte Zusammensetzung der Atmosphäre sollte den Entropiefluss dS senken.
Geht man davon aus, dass CO2 in beiden Fällen eine wichtige Rolle spielt, wirkt der CO2-Gehalt in der
Atmosphäre zum einen dS-steigernd, da biologisches Wachstum fördernd, zum anderen durch den „Treibhauseffekt“
dS-senkend, wobei die Effekte jeweils nach oben begrenzt sind (optimaler Wert, Sättigung).
Dies macht nur Sinn, wenn die Effekte zeitversetzt auftreten, also ein später einsetzendes biologisches
Wachstum den zuvor eingetretenen „Treibhauseffekt“ bremst. Da das System Erde seit hunderten Millionen Jahren
funktioniert, sprich Leben produziert, spricht meiner Meinung nach einiges dafür, dass es sich um Steuer-
mechanismen handelt, die für die Einhaltung der notwendigen Bedingungen sorgen, also den Wert für den
Entropiefluss dS im erforderlichen Bereich halten, womöglich sogar optimieren.
Lieber Herr Grosser,
ihre Beispiele hinken.
Die Sonne führt der Venus pro Zeiteinheit Energie mit niedriger Entropie zu. Aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen Sonne und Erde kann diese prinzipiell zu 95% als Arbeit genutzt werden. Energie mit hoher Entropie wird ans Weltall exportiert.
Die Venus ist also eher eine Wärmekraftmaschine die zwischen zwei Reservoiren mit großem Temperaturunterschieden arbeitet. Durch die Umwandlung von potentieller Energie in kinetische Energie wird der adiabatische Temperaturgradient zwischen Oberfläche und Emissionshöhe aufrechterhalten. Die Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmt die“Emissionshöhe“. Der adiabatische Temperaturgradient den Unterschied zwischen Oberflächentemperatur und effektiver Strahlungstemperatur an der „Emissionshöhe“. Das ist der planetare „Treibhauseffekt“.
Für die Erde gilt das gleiche Prinzip. Selbstverständlich gibt es aber Unterschiede aufgrund unterschiedlicher Randbedingungen und Zusammensetzung der Atmosphären.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Das Beispiel hinkt. Trotz begrenzter Leistung, würde der Heizfaden eine höhere Temperatur annehmen, weil er seine Energie nicht abführen kann.
mfG
M.L.
Sehr geehrter Herr Limburg,
ohne Zweifel wird der Heizfaden ein wenig heißer, weil die Kühlleistung durch nachströmende kalte Luft unterbunden wird, aber ich wollte mit diesem Beispiel darauf hinweisen, daß sich die Temperatur in einem isolierten System zu zufügen von Energie nicht BELIEBIG erhöhen läßt. Aber danke für den Hinweis.
Wenn Strom in einem sehr heißen Draht fließt (Heizspirale), dann kann dieser Strom unter Umständen diesen Draht nicht noch weiter erhitzen, obwohl der selbe Strom, mit der selben Leistung einen kalten Draht zu erwärmen vermag. Es ist wie mit der Addition von Schalldrücken, wenn ich zu einem Lautsprecher mit 90dB, einen mit 85dB dazu stelle, so wird das Ergebnis dadurch nicht wirklich lauter, obwohl mehr Energie aufgewendet wird.
Anders verhält es sich bei phasengekoppelten Schwingungen, da genügt tatsächlich die stetige Zugabe winziger Energieportionen, um ein System in die Resonanzkatastrophe zu führen. Aber bei Wärme handelt es sich nicht so einen Prozeß, es sei denn, man würde mit einem Laser einzelne Moleküle in ihrer Schwingungspahase so anregen, dann würde es sehr wohl immer heißer in einem geschlossenem System werden können.
MfG
Grosser
Zu #192
Leider sind in dem Papier von D. Hebert zwei grobe Fehler enthalten.
a) Die Strahlungstemperatur nach Stephan Boltzmann S = epsilon * sigma * T^4 ist auf den Halbraum bezogen. Hebert rechnet mit einem Faktor 2 falsch. Siehe Herleitung S-B.
b) Hebert, leider auch viele andere, vergessen, dass man die Rückstrahlung nicht beliebig erhöhen kann, denn wenn man z. B. 100 W/m2 zur Rückstrahlung addiert, muss man auch die Abstrahlung aus der Atmosphäre und die erhöhte direkte Abstrahlung der IR Strahlung der Erdoberfläche durch das offene Strahlungsfenster berücksichtigen. Denn die Gesamtbilanz Sonneneinstrahlung und Erdabstrahlung ins Weltall muss natürlich wieder stimmen.
Insofern sind dies zwei unsinnige Argumente!
Noch eine Anmerkung zur Abb. 6 in der Abhandlung von Lüdecke/Link:
Eine ähnliche Grafik mit nur wenig modifizierten Einzelwerten findet sich z.B. in (ROEDEL, 2000).
Der solare Input (342 W/mE2) verteilt sich auf die Albedo (31 %), die Heizung der Erdoberfläche (49 %) und ca. 20 % der Einstrahlung tragen zur Heizung der Atmosphäre bei. Weitere 102 W/mE2 gelangen als fühlbare und latente Wärme vom Erdboden aus in die Atmosphäre. Die verbleibenden 66 W/mE2 tragen zur Wärmestrahlung des Erdbodens bei. Die IR-Abstrahlung der oberen Troposphäre (235 W/mE2 = Input – Albedo) entspricht der Strahlungsgleichgewichtstem-peratur der Erde (.StrT = 255 K), die sich aus der Beziehung von Stefan und Boltzmann (Gl. 4)
9
P/A = ? T4 (4)
mit ? = 5,67·10-8 W/m2·K4 (streng gültig für „schwarze“ Strahler) berechnen lässt.
Um die tatsächliche mittlere Temperatur der Erdoberfläche (T = 288 K = 15 oC) begründen zu können, braucht man nach Gl. 4 am Erdboden eine Leistungsdichte von 390 W/mE2. Diese „erzeugt“ man, indem man eine Gegenstrahlung aus der unteren Troposphäre von 324 W/mE2 ein-führt, zu der die an der Oberfläche der Erde von der solaren Einstrahlung verbliebenen 66 W/mE2 zu addieren sind.
Die Begründung dieser „Gegenstrahlung“ führt zu Widersprüchen:
a. Die Gesamtabstrahlung der Troposphäre ergibt sich incl. Gegenstrahlung zu 519 W/m2. Die zugehörige Strahlungstemperatur beträgt nach Gl.4 309 K (+36 oC). Die mittlere Temperatur der Troposphäre liegt aber bei nur –20 oC in den Tropen und –30 oC in den Polargebieten (ROEDEL, 2000, S. 76).
b. Erhöht man die Strahlungsleistung des Erdbodens und der Gegenstrahlung um gleiche Beträge, so kann man leicht auch höhere Erdtemperaturen „einstellen“, z.B. mögen jeweils 100 W/m2 addiert werden: Dann stehen am Erdboden 490 W/m2 zur Verfügung. Daraus ergäbe sich ein Anstieg der Temperatur der bodennahen Luft auf 305 K (+32 oC) ohne jegliche Netto-Energiezufuhr!!
aus Der Atmosphären-Effekt
D. Hebert, TU Bergakademie Freiberg
Meine Herren,
„der Energieinhalt eines Systems ändert sich wenn dem System über die Systemgrenze mehr Energie zugeführt wird, als das System über die Systemgrenze abführt“
Verzeihen Sie mir, wenn ich wieder meine Thermoskanne anfüge, dabei bin ich gar nicht so ein Kaffeetrinker.
Wir führen einem lauwarmen Kaffee in einer Thermoskanne Energie zu, indem wir eine Heizspirale von außen mit 100W Leistung versorgen. Einen Thermostat gibt es nicht, lediglich eine Strombegrenzung für eben jene 100W Leistung.
Der Kaffee kann seine Wärme nicht nach außen abgeben, weder durch Strahlung noch durch Leitung. Dann müßte doch die Thermoskanne irgendwann expolidieren?
Vielleicht sind 100W für dieses Beispiel zu viel, nehmen wir 10W, was immer noch um Größenordnungen mehr ist, als an Leistung an die Umwelt abgegeben wird. Kann der Kaffee heißer werden, als die Heizspirale, die ja immerzu mit Energie versorgt wird?
Nehmen wir einmal an, mit 10W würde die Heizspirale 50°C heiß werden. Klar ist, daß auch der Kaffee dann nicht heißer werden kann, als 50°C, gell?
Jetzt nehmen wir aber statt einer Heizspirale, eine Glühlampe, eine mit 99W Leistung, die mit 100W sind ja jetzt von der EU verboten. Nehmen wir weiterhin an, der Glaskolben würde nach einer bestimmten Zeit 50°C heiß werden. Wie heiß kann der Kaffee werden?
Der Glühfaden in der Lampe sei 5900°C heiß (tatsächlich weniger als die Hälfte, er habe mal die Temperatur der Sonne – es ist ja nur ein Gedankenexperiment). Jetzt strahlt doch die Sonnenenergie in der Thermoskanne unaufhörlich, ohne daß dabei Energie die Thermoskanne verlassen kann. Wird denn der Kaffee jetzt wirklich heißer als 50°C?
Oder wird vielleicht der Glaskolben heißer als 50°C werden, weil er in der Thermoskanne ist?
Können wir die Temperatur der Thermoskanne wirklich auf 5900°C bringen, vorausgesetzt, sie hielte diese Temperatur aus? Sicher nicht.
Die Temperatur eines Systems ändert sich also nicht zwingend, wenn ich von außen Energie zufüge, es muß sich zusätzlich um Energie eines höheren Potentials handeln, die Wärmeflußdichte ist entscheidend und nicht nur die Energiemenge. Wenn ich einen Backofen (gut isoliert) auf 200°C stelle und zusätzlich einen Wasserkocher (100°C, 2000W) in den Ofen stelle, so wird es ja trotzdem nicht über 200°C warm im Ofen (warning: don’t try this at home!).
Und das ist im übertragenem Sinne die Situation auf der Venus, ein Backofen mit max. 330°C (mehr gibt die „Heizspirale“ nicht her) und eine Sonne in Form eines Wasserkochers (vergleichsweise) oder besser noch der Vergleich mit einer 675W Glühlampe. Wieso wird der Backofen 460°C heiß? Immer noch ungelöst….
Eine genaue IR-Spektrum Karte der Venus habe ich nicht parat, aber es gibt natürlich auch hier wie bei der Erde sogenannte „Fenster“ durch die durchsichtig sind, hier ein Text aus dem Internet:
„Für die Temperaturmessungen der Oberfläche nutzen wir von den 120 Spektralkanälen von VIRTIS gerade einmal drei. Aber diese atmosphärischen Fenster sind die einzige Möglichkeit, etwas über die Oberfläche der Venus zu lernen“, sagt Jörn Helbert. „Wir sind die Ersten, die aus einer Umlaufbahn der Venus durch diese Fenster blicken“, sagt Helbert. Die Temperaturmessungen der Oberfläche erfolgen in den Wellenlängen 1,02µm, 1,10µm und 1,18µm. In diesen spektralen Fenstern dringt die vom Boden der Venus abgestrahlte Hitze nach außen und kann von VIRTIS aus der Umlaufbahn aufgezeichnet werden.
Es ist ja unbestritten, daß über die Systemgrenze mehr Energie zur Venus gelangt, als sie abführt, aber das kann man doch nicht mit einer Temeraturerhöhung gleichsetzen, denn Strahlung ist doch überhaupt nicht äquivalent mit einer Temperatur. Umgekehrt gilt der Satz, eine Temperatur ist äquivalent einer bestimmten Strahlung – aber der Satz gilt nur in diese eine Richtung!
Wie gesagt, mit dem Treibhauseffekt der Erde hat das Szenario auf der Venus nichts zu tun, es ist gänzlich anders gelagert.
Herzlichst
Grosser
Lieber Herr Grosser,
der Energieinhalt eines Systems ändert sich wenn dem System über die Systemgrenze mehr Energie zugeführt wird, als das System über die Systemgrenze abführt. Das heißt wenn netto Energie ins Sysztem transportiert wird. Das ist die Formulierung des Energieerhaltungssatzes wie er für die Erde oder die Venus gilt. Entscheidend ist nur die Systemgrenze. Der Raum zwischen Oberfläche und Wolken ist innerhalb des Systems und der Energ8ietransport in diesem Raum erhöht den Energieinhaltes des Systems nicht.
Im stationären Zustand, wenn dem Planetensystem genausoviel Energie pro Zeiteinheit zugeführt wird wie es abführt, ändert sich der Energieinhalt des Systems nicht und die Temperatur auch nicht.
Erwärmung findet statt, wenn eine Differenz zwischen zugeführter und abgeführter Energie besteht.
Was sie betrachten ist der stationäre Zustand
Ausserdem betrachten sie eine hypothetische reine Oberfläche deren Wärmekapazität gegen Null geht. Ein realer Planet und eine Atmosphäre haben aber eine endliche Wärmekapazität. Es hat vermutlich lange gedauert bis sich die Venus auf den heutigen Zustand abgekühlt hat.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Die Luft steigt weder auf, noch sinkt sie stärker als die Vertikalzirkulation, da die der Temperaturgradient gerade der Grenzwert ist.
Die Strahlungsintensität nach unten nimmt zu, weil zu der (geringer werdenden) Solarstrahlung noch die Eigenstrahlung der warmen Atmosphäre kommt.
Die Kurzfassung des Treibhauseffektes – besonders mit der Erklärung der Wirkung einer Konzentrationsänderung der Treibhausgase:
Die Atmosphäre ist geschichtet – im Wesentlichen in zwei Schichten: unten die Troposphäre mit Vertikalzirkulation, in der ein durchschnittlicher Temperaturgradient von ca. 6,5K/km existiert (Erde, Venus ähnlich) wegen der annähernd adiabatischen Vertikalzirkulation und der Temperaturgradient wird durch die Strahlungseigenschaften der Treibhausgase und deren Konzentration nur unwesentlich beeinflußt. Oben die Stratosphäre, wo eine Vertikalzirkulation vernachlässigbar ist und die Temperatur durch die Energebilanz bestimmt wird. Die Strahlungsbilanz wird mit der Strahlungstransportgleichung bestimmt.
Wesentlich für den Treibhauseffekt ist die Frage: wodurch ist die Lage und die Eigenschaften der Trennhöhe (bzw. der Druck dieses Übergangs) bestimmt? Die Frage ist einfach zu beantworten, wenn man von den Randbedingungen der Stratosphäre ausgeht. Aus dem Weltall (d.h. von oben) kommt fast keine Infrarotstrahlung und von unten kommt eine Strahlungsintensität, die deutlich über der Intensität liegt, die eine Schwarzkörperstrahlung mit Stratosphärentemperatur hat, weil die Strahlung aus bedeutend wärmeren Bereichen kommt. Als Folge dieser Randbedingungen nimmt innerhalb des Höhenverlaufs der Stratosphäre die Aufwärtsintensität ab (die Absorption überwiegt) und die Abwärtsintensität nimmt zu (die Emission überwiegt). Im ganzen Höhenverlauf der Stratosphäre ist nach Einstellung der Stationarität der Temperaturverlauf so, daß sich Absorption und Emission kompensieren (bzw. sich im Tagesverlauf weitgehend kompensieren).
Diese Tatsachen bestimmen den Temperaturverlauf in der Stratosphäre: Nach unten steigt die Temperatur an – und zwar immer schneller. Mit einer zunehmenden Temperatur steigt auch der Gradient der Temperatur an – und wenn der Gradient genügend groß wird, wird die Luftschichtung instabil. Instabile Luftschichtung bedeutet Vertikalzirkulation – und das ist das Kennzeichen der Troposphäre.
Da die Verhältnisse in der Stratosphäre durch die Stärke der Strahlungswirkung bestimmt wird, muß die Dicke der Stratosphäre von der Konzentration der Treibhausgase abhängen – zunehmende Konzentration bedeutet Druckabnahme der Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre. Dieser Sachverhalt wird auch beobachtet.
MfG
Sehr geehrter Herr Grosser,
die aufgeheizte obere Venusatmosphäre treibt es natürlich zunächst nach oben. Das Absinken erfolgt auf der Nachtseite, wo die Triebfeder für das Ansteigen fehlt.
Es stimmt, dass die Schwefelsäurewolken ziemlich viel Sonnenlicht reflektieren. Im Infraroten sieht es aber anders aus, und ich denke, auch im UV-Bereich gibt es einige Möglichkeiten zur Absorption. Ich gehe davon aus, dass die Venus-Albedo über den gesamten Spektralbereich deutlich kleiner als 74 % ist. Auf der Venus Express-Mission sollte ja u.a. die UV-Albedo bestimmt werden. Leider konnte ich bisher noch keinen Wert in Erfahrung bringen.
Gruß
Dr. F.
Sehr geehrter Herr Heß,
die 2,5kW/m² beziehen sich auf eine Fläche (schwarz’scher Strahler) mit einer Temperatur von 460°C, also der Venusboden in guter Näherung. Denn wenn irgendetwas diesen Boden auf diese Temperatur erwärmen soll, dann muß – in Strahlung ausgedrückt – mindestens diese Leistung erbracht werden, sonst würde niemals diese Temperatur erreicht werden, unabhängig nach welcher Zeit – natürlich dauert es eine Zeit, bis die Erwärmung stattfindet, aber die Temperatur wird ja nach einer gewissen Zeit ihr Maximum erreichen und von da ab nicht mehr weiter steigen können, ohne daß die Strahlungsleistung erhöht werden würde.
Deshalb ist bei dieser Betrachtung die Zeit außen vor gelassen.
Natürlich haben Sie recht, daß es sicherlich nicht Strahlung (allein) ist, die den Venusboden erhitzt, denn wie ich vorgerechnet habe, reicht schon die Sonnenstrahlung dafür nicht aus (675W/m² an der Wolkenschicht der Venus/ am Boden noch viel weniger)
Und wenn die Lufthülle einen Beitrag zur Erwärmung des Bodens beitragen soll, dann muß man fragen, woher diese ihre Energie bezieht.
Vielen Dank für die Berechnug der Abkühlung nach 58 Tagen, 4 K sind ein eindrucksvoller Wert, das zeigt, die Venusatmophäre ist ein viel besserer Wärmespeicher als eine Thermoskanne!
Aber auch in eine Thermoskanne muß ich zuvor heißen Kaffee eingefüllt haben, er wird nicht von alleine warm und so sehe ich das mit einer planetaren Atmosphäre auch.
Wenn der Kaffee nur 70°C hat, wird er in einer Thermoskanne keine 90°C annehmen.
Auf der Erde ist der Fall anders gelagert, hier ist es eindeutig der Erdboden, der genügend Energie von der Sonne bekommt, um warm zu werden (bis +60°C) und die Atmosphäre bestimmt letztlich mit, wie stark der Erdboden wieder gekühlt wird.
Bei der Venus scheint es umgekehrt zu sein. Der Boden ist vielleicht kalt und entzieht der Atmosphäre womöglich noch Energie und die Venusatmosphäre allein schafft es irgendwie bis zum Boden, u.a. durch die Erwärmung von Schwefeltröpfchen und durch adiabatische Kompression auf dem Weg zum Venusboden fast 500°C heiß zu werden.
Aber das ist nich ganz logisch, denn heiße Luft sinkt ja nicht ab und kühlere steigt nicht auf, d.h. das Temeraturprofil vs. Atm.Druck müßte signifikant nichtlinear verlaufen – tut es nach Messungen von Venussonden aber nicht.
Sie sagen:
„Das ist der Trugschluss, sie beschränken ihr Modell auf die reine Strahlungsbilanz zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt.“
Ja, es ist wirklich ein ganz bestimmter Zeitpunkt, nämlich der Zeitpunkt wo die maximale Energie in das System hineinfließt. Und das Paradoxe ist, daß noch mehr Energie rauskommt, jedenfalls im Raum zwischen Venusboden und Wolkenschicht und zwar über alle Zeiten (mit nur 4 K Variation, wie Sie selbst ausgerechnet haben).
Übrigens ist die sog. Solarkonstante der Venus 1,9 Mal so groß, wie die der Erde, das entspricht etwa 2,6kW/m². D.h. wenn dieVenus alle von der Sonne ankommende Strahlung in Wärme umwandeln könnte und pech schwarz wäre, dann hätte sie tatsächlich eine Temperatur von ca. 460°C.
Alle anderen Annahmen ohne weitere Energiequelle würden den Energieerhaltungssatz verletzten.
…ich muß los, weiteres dann später
Herzlichst
Grosser
Lieber Herr E.U. Mueller,
Ich finde die Diskussion interessant. Danke dafür. Das Erdsystem ist fernab von einem Gleichgewicht, so dass es aus entropischer Sicht viele stationäre Zustände gibt. Ein Prinzip, wie „Minimum- Entropie- Produktion“ bei gleichgewichtsnahen System existiert ja eigentlich nicht. Ihren Regelmechanismus habe ich deshalb noch nicht verstanden.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Grosser
Sie schreiben:
„Wie funktioniert der atmosphärische Treibhauseffekt wirklich? Für mich jedenfalls immer noch ungelöst, jedenfalls dann, wenn ein Körper wärmer wird, als äquivalent die Strahlungsleistung der Sonne ist (der Teil, der absorbiert wird beträgt ca. 675W/m²)“
Das ist der Trugschluss, sie beschränken ihr Modell auf die reine Strahlungsbilanz zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt.
Entscheidend für die Erwärmung eines Planeten ist das zeitliche Integral über die Strahlungsbilanz und nicht die Strahlungsbilanz zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie müssen ausgehend von einem stationären Zustand in der Vergangenheit über die Zeit integrieren.
Das Modell muss aber den Temperatur und Dichtegradienten in der Atmosphöäre sowie die optischen Eigenschaften enthalten, etc. enthalten, wie von Herrn Lüdecke beschrieben.
Das Erdsystem ist weit weg von einem thermischen Gleichgewicht mit der Sonne und es ist kein schwarzer Körper, sondern ein Planet mit einer Atmosphäre. Wie groß die abgestrahlte Leistung diese Planeten ist, wird von seinem Emissionsgrad und seiner Temperatur bestimmt. Wie groß die eingestrahlte Leistung ist bestimmt die Sonne. Da der Emissionsgrad eines Planeten kleiner als 1 ist und die Eindringtiefe für sichtbares Licht größer als die Ausdringtiefe für Infrarotlicht > 5 µm ist, wird die Strahlungsbilanz erst ausgeglichen, wenn die Planetenoberfläche wärmer ist als die eines äquivalenten schwarzen Körpers.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Grosser,
Danke für die Aufklärung zur Wärmestrahlung.
Als Abschätzung: Die Zeitkonstante von 36 Jahren, die ich oben angegeben habe, ist für den Venusdruck von 90 bar gerechnet. Das heißt ein oberflächennahes Venusluftpaket mit einer Temperatur von 750 K bräuchte nach dem hypothetischen Abschalten der Sonne durch Strahlung 36 Jahre, um auf 1/e abzukühlen. Damit ergeben sich für 58 Tage etwa 4K. In höheren Schichten ist die Zeitkonstante aufgrund des niedrigeren Druckes kleiner. Allerdings gleicht die Konvektion etwaige Unterschiede auch sehr schnell aus.
Sand und CO2 zum Beispiel haben etwa die gleich spezifische Wärmekapazität, um Herrn Ebels Aussage auch mit einem Beispiel zu belegen. Die Dichte von CO2 ist aber auch bei 90 bar deutlich kleiner als die von Sand.
Wie haben sie denn ihre 2500 W/m2 ausgerechnet? Wie lange hat den die Erwärmung gedauert? Würde mich interessieren, so dass ich es nachvollziehen kann.
Der beobachtete planetare „Treibhauseffekt“ wird natürlich maßgeblich durch die gesamte Zusammensetzung der Atmosphäre beeinflusst.
Die Schwefelsäurewolken spielen auf der Venus eine große Rolle. Wie groß der quantitative Beitrag des CO2 auf der Venus ist, muss man genauso ausrechnen wie in der Erdatmosphäre. Wir beide versuchen in einem groben eher qualitativen Modell quantitative Abschätzungen zu machen. Das ist sehr gut und dient dem Verständnis. Diese Abschätzungen sind mit einem Riesenfehler behaftet, da sie ja andere Beiträge vernachlässigen oder als konstant annehmen. Aus diesen Abschätzungen dann abzuleiten, dass ein Faktor überhaupt nichts damit zu tun hat ist von vorneherein nicht möglich und bedeutet das einfache Modell zu überfrachten.
Deshalb ist auch die Diskussion, dass ein Einfluss des CO2 auf den planetaren „Treibhauseffekt“ überhaupt nicht existiert im Grunde von vornherein zweifelhaft. Jede Änderung der Zusammensetzung einer Atmosphäre hat einen Einfluss auf den planetaren „Treibhauseffekt“. Man kann aber trefflich darüber diskutieren wie groß dieser Einfluss ist oder ob er durch einen anderen Faktor kompensiert wird. Qualitativ aber besteht der Einfluss.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Herr Dr. Fischer,
die Schwefelwolken refelektieren 74% des Sonnenlichts und ein kleinerer Teil wird auch sicher absorbiert, ein Aufheizen dieser Schicht ist schon vorstellbar, aber quantitativ reicht das nach meinen Überlegungen nicht (die Wolken haben Temperaturen von -100 bis +100°C) und wie um alles in der Welt gelangt wärmere Luft zum Boden? Sie müßte nach oben steigen. In den höheren Schichten der Venus herrschen ja auch Minusgrade, wie bei der Erde auch, d.h. durch Druckabnahme mit der Höhe findet eine Abkühlung statt, je wärmer die Luft desto schneller sollte sie aufsteigen, kühlere sinkt entsprechend ab.
Zu den Anm. von Ebel:
„Die Wärme wird im Kreislauf geführt, der Strahlung aus der Venusatmosphäre steht ja eine fast gleichgroße Einstrahlung von der Erdoberfläche gegenüber.“
Das erklärt ja noch nicht den Ursprung der Wärme (es sei denn, sie käme tatsächlich aus dem Inneren der Venus), was ist die Quelle?
„Ohne die Kühle der Umgebung funktioniert auch eine Solarzelle nicht.“
Das ist richtig, war auch nur ironisch gemeint.
Nochmal zusammengefaßt:
– wenig Sonneneinstrahlung
– daher vielleicht nachts genauso warm wie am Tag (?), weil kaum einen Unterschied macht ob die Sonne scheint oder nicht (kaum vorstellbar!)
– woher kommt die hohe Temperatur, wenn die Sonne nur mit 2% ihres Lichtes den Venusboden zu erwärmen vermag (gleiches gilt im Prinzip auch für die untere Atmosphäre, sofern sie überhaupt Sonnenlicht absorbieren kann) Oder anders gefragt, durch was könnte sich die Atmospähre aufheizen, wenn nicht durch den Boden (Wolken erreichen ja max. „nur“ 120°C)?
– die Rotationsgeschwindigkeit der Venus scheint für die Temp. keine Rolle zu spielen, sie könnte auch stehen, d.h. immer die selbe Seite zur Sonne zeigen. Dennoch nimmt die Venus ja insgesamt weniger Sonnenlicht auf (Absorbtion) als die Erde.
Warum ist sie dennoch wärmer? Wie kommt eine Wärmequelle von 2,5kW/m² zustande? Durch Meteoriteneinschläge?
– Wie funktioniert der atmosphärische Treibhauseffekt wirklich? Für mich jedenfalls immer noch ungelöst, jedenfalls dann, wenn ein Körper wärmer wird, als äquivalent die Strahlungsleistung der Sonne ist (der Teil, der absorbiert wird beträgt ca. 675W/m²)
– Meines erachtens kann auch die Erde nie wärmer werden, als daß die auf einer Fläche (Region) mehr als 1367W/m² abstrahlen würde (was ca. 400°C bei einer pech schwarzen Erde entspräche, bzw. 360°C, weil die Erde im Mittel 34% des Sonnenlichts reflektiert).
Daraus folgt, daß die Venus nie über ca. 300°C warm werden könnte (durch Sonnenstrahlung)
Herzlichst
L. Grosser
Lieber Herr Grosser,
Sie schreiben:
„Mir geht es vor allem darum, über zu erklären, wie die hohe Temperatur auf der Venus zustande kommt. Meines erachtens ist es nur durch die Sonne als Quelle (inkl. Planetenatmosphäre) so nicht erklärbar.“
Um das zu erklären möchte ich der Einfachheit halber annehmen dass die Venus als Energiequelle immer die gleiche Leistung an der Venusbahn einstrahlt. Aufgrund der hohen Albedo der Venus erhält das Venussystem eine konstante Leistung eingestrahlt gemäß einer effektiven Strahlungstemperatur von 227 K. Bleibt nun die Zusammensetzung der Atmosphäre und der Planetenoberfläche unverändert, so ist ein stationärer Zustand eingestellt, der eine 500K heißere Planetenoberfläche aufrechterhält. Das heißt die Sonne erhält diesen stationären Zustand aufrecht, da die Einstrahlung durch die Sonne der Ausstrahlung des Planeten entspricht. Die Ausstrahlung des Planeten ist die Summe aus der Ausstrahlung der Atmosphäre in der Höhe und der durch die Atmosphäre transmittierten Ausstrahlung der Oberfläche. Erwärmung eines Planetensystems geschieht dann wenn die eingestrahlte Leistung (Einstrahlung) größer als die ausgestrahlte Leistung (Ausstrahlung) ist. Abkühlung eines Planetensystems geschieht dann wenn die eingestrahlte Leistung (Einstrahlung) kleiner als die ausgestrahlte Leistung (Ausstrahlung) ist.
Der stationäre Zustand den wir jetzt beobachten kann nun prinzipiell auf zwei Wegen erreicht werden.
Erstens, Oberfläche und Atmosphäre waren in der Vergangenheit kälter. Das bedeutet die gesamte Ausstrahlung war kleiner als die Einstrahlung durch die Sonne. Oberfläche und Atmosphäre erwärmen sich als Folge, solange bis diese Leistungsbilanz wieder ausgeglichen ist. Da wir von einer Leistungsbilanz sprechen legt die zeitliche Entwicklung dieser Differenz fest, wie lange es dauert.
Zweitens, Oberfläche und Atmosphäre waren in der Vergangenheit wärmer. Das bedeutet die gesamte Ausstrahlung war größer als die Einstrahlung durch die Sonne. Oberfläche und Atmosphäre kühlen sich als Folge solange ab, bis diese Leistungsbilanz ausgeglichen ist. Da wir von einer Leistungsbilanz sprechen legt die zeitliche Entwicklung dieser Differenz fest, wie lange es dauert.
Das heißt die konstante Leistung von der Sonne reicht aus. Es genügt im Prinzip eine kleine Differenz in der Leistungsbilanz. Dauert halt dann entsprechend lange bis sich der stationäre Zustand einstellt.
Welchen zeitlichen Verlauf die Vergangenheit genommen hat, lässt sich im stationären Zustand nicht mehr ermitteln oder berechnen. Auch nicht wie lange es gedauert hat.
Testen können Sie das doch an ihrem Herd oder Mikrowellenherd, ob man bei konstant eingebrachter Leistung erwärmen kann.
Ein Vorgang zu dem Herr Ermecke schreibt:
„Ein Temperaturanstieg ist nur möglich, wenn die Heizleistung ansteigt und so die steigende Kühlung ausgleicht.“
Denken sie mal über diesen Satz beim Kochen nach.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#179: Grosser sagt am Donnerstag, 18.02.2010, 09:50
„Es sind etwas über 2,5 kW pro Quadratmeter. Und diese Leistung muß die Lufthülle Tag & Nacht (im Mittel) auf den festen Teil des Planeten abstrahlen“ „denn das ist ja nur die Wärmestrahlung der Lufthülle. Und das kann ich eben nicht nachvollziehen, wo soll diese Energie herkommen?“
Die Wärme wird im Kreislauf geführt, der Strahlung aus der Venusatmosphäre steht ja eine fast gleichgroße Einstrahlung von der Erdoberfläche gegenüber.
„- da würden Solarzellen sogar Nachts funktionieren,“
Nein – da steht der II. HS dagegen. Ohne die Kühle der Umgebung funktioniert auch eine Solarzelle nicht.
„Hat eigentlich die Venusatmophäre eine höhere Wärmekapazität als der Boden?“ Kaum. Die Wärmekapazität pro kg hat für alle Stoffe einen relativ kleinen Unterschiedsbereich.
„Können sie ausrechnen, um wieviel Grad die Venus nachts (58 Tage) abkühlen müßte, mit dem von Ihnen vorgeschlagenen Modell?“ Da sowieso unten nur noch wenig Sonne ankommt und so viel Wärme im Kreislauf geführt wird, ist die Unterschied zwischen Strahlungsmaximum Tag (Kreislauf + Solarstrahlung) und Strahlungsminimum Nacht (nur Kreislauf) nicht groß.
MfG
Sehr geehrter Herr Grosser,
die Venus wird weitgehend „von oben“ geheizt. Meines Wissens sind die dortigen Schwefelsäure-Wolken der Hauptabsorber. Die dort absorbierte Energie gelangt durch Absinkprozesse nach unten.
Gruß
Dr. F.
Sehr geehrter Herr Heß,
Sie fragten:
Was meinen Sie mit:
„Wärmestrahlung kann auch in chemische Energie oder in Bewegungsenergie umgewandelt werden“
Damit meine ich, daß die von der Sonne auf einen Planeten auftreffende Strahlungsenergie u.a. auch in Wind (Bewegung von Luftmassen) und z.B. wie im Falle der Erde durch die Photosynthese ein Teil der Energie in chem. Umwandlungsprozesse eingeht und diese Energien nicht wieder in Form von Strahlung zurückgewandelt werden.
Dieser Teil wird „verschlukt, ohne in Wärme umgewandelt worden zu sein.
Hat eigentlich die Venusatmophäre eine höhere Wärmekapazität als der Boden? Das kann ich mir fast nicht vorstellen, aber ich habe es nicht nachgerechnet. Ich gehe davon aus, daß das Festgestein eines Planeten die Lufthülle erwärmt und nicht die Lufthülle das Festgestein des Planeten Venus (anteilsmäßig).
Was ich ausgerechnet habe ist die Strahlungsleistung, die nötig wäre, um die Venus auf die gemessene Temperatur zu bringen. Es sind etwas über 2,5 kW pro Quadratmeter. Und diese Leistung muß die Lufthülle Tag & Nacht (im Mittel) auf den festen Teil des Planeten abstrahlen – da würden Solarzellen sogar Nachts funktionieren, denn das ist ja nur die Wärmestrahlung der Lufthülle. Und das kann ich eben nicht nachvollziehen, wo soll diese Energie herkommen?
Und das zumal CO2 nur bei 4,3 und 15µm strahlt….? Oder hat es gar nicht mit dem CO2 zu tun, was ja auch plausibel wäre, sondern nur mit den Schwefeltröpfchen (Breitbandstrahler?) in der Venusatmosphäre – aber wie kommt dann diese hohe thermische Energie unterhalb dieser Wolkenschicht zu stande? Anhand des Temperaturprofils in der Höhe sieht man diese Wolkenschicht auf der Venus nicht, man sieht lediglich den Druckgradienten repräsentiert.
Mir geht es vor allem darum, über zu erklären, wie die hohe Temperatur auf der Venus zustande kommt. Meines erachtens ist es nur durch die Sonne als Quelle (inkl. Planetenatmosphäre) so nicht erklärbar.
Können sie ausrechnen, um wieviel Grad die Venus nachts (58 Tage) abkühlen müßte, mit dem von Ihnen vorgeschlagenen Modell? Nach den Messungen dürften es nicht mehr als 20 K sein, andere Werte sind mir zumindest nicht bekannt.
Wenn ich etwas Zeit finde werde ich selbst mal versuchen, aus den bekannten Größen diesen Wert auszurechenen.
Herzlichst
L. Grosser
Lieber Herr Hess,
Sie sagen:“Man kann mit der Entropie eine Zustandsgleichung für das System formulieren, die immer auch die Zusammensetzung als Zustandsvariable enthält…“ So war es gemeint, das System ist in dem Falle Erde incl. Atmosphäre. Analog enthält die genannte Entropieflussgleichung die Informationen über die entsprechenden Vorgänge im System. Ganz allgemein gesagt wandelt dieses System Sonnenenergie in biologisches Wachstum.
Wie bei allen Energiewandelprozessen entsteht dabei Entropie, die aus dem System entfernt werden muss. Nehmen wir an, die zugeführte Sonnenenergie erhöht sich einem Zyklus folgend, wird die Temperatur steigen.
Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre erhöht sich, was bei derzeitigen Verhältnissen zu einem vermehrten biologischen Wachstum führt, somit zu vermehrten Energiewandelprozessen und damit zusätzlich erzeugter Entropie. Gem. der Entropieflussgleichung wirkt das temperaturmindernd, während der Treibhauseffekt die Temperatur steigen lässt. Da der Wert dS in dieser Gleichung die Informationen über die Vorgänge im System enthält, sorgt der Treibhauseffekt somit für eine Verringerung des Entropieflusses. Wie das im Detail innerhalb des Systems
funktioniert, darüber diskutiert man hier, ich sehe das gesamte System. Betrachtet man CO2 in der Atmosphäre als ein Steuerungselement sind also bezogen auf den Einfluss auf die Temperatur zwei Richtungen möglich, demnach bestimmen Größe der Effekte und deren Reaktionszeiten die Richtung. Da es weitere Steuerungselemente gibt, bezweifle ich, dass man anhand der Untersuchung eines Effektes eines dieser Elemente die gesamte Steuerung des Systems erklären kann.
#94: besso sagte am Donnerstag, 04.02.2010 in Reaktion auf #76:
„habe eben beide Links gelesen. Kann jedoch nichts finden, was den Aussagen von Ermecke widerspricht. Bitte erklären Sie KONKRET welche Rahmenbedingung bzw. Annahmen Sie anzweifeln.“
Anscheinend haben Sie nicht gründlich genug gelesen, da in den Links ausführlich dargestellt wird, was ich an Ermeckes Report auszusetzen habe. Ganz kurz nochmal: Ermecke verneint Kiehl&Trenberth (1997) bezüglich der 77% IR-Abstrahlung vom Erdboden und behauptet, es wären nur 8%. Dann zeigt er aber eine Sattelitenmessung, die einen Anteil > 50% IR-Strahlung vom Boden aufzeigt. Diese 50% sind mit Trenberth zu erklären (ein Teil wird absorbiert), aber nicht mit Ermeckes These, bei der es ja maximal 8% sein könnten.
„Meines Erachtens wird dort einfach und verständlich erklärt, das ein wie auch immer gearteter Treibhauseffekt solange nicht existieren kann, solange die Atmosphäre ein Strahlungfenster hat. Jede Erwärmung der Oberfläche führt zwangsläufig zu einer zusätzlichen Energieabfuhr aus dem geschlossenen System Erde/Atmosphäre, wie hoch diese im Detail sein mag spielt dabei keine Rolle. Und jede zusätzliche Energieabfuhr muß von irgendwoher gespeist werden.“
Das ist eine clevere Argumentation von Ermecke – zumindest greift sie bei Ihnen. Was er meiner Meinung nach dabei ignoriert: Die Treibhausgase haben einen Einfluss auf das atmosphärische Fenster. Der Effekt ist in dem Artikel von Prof. Lüdecke gut dargestellt. Vor allem, da Sie „wie auch immer gearteter Treibhauseffekt“ schreiben. Stellen Sie sich den Graphen im Papier mal ohne die Einschnitte der Treibhausgase vor. Die abzustrahlende Energie entspricht der Fläche des Diagramms. Ohne die Einschnitte würde das zu einer flacher verlaufenden Kurve und damit zu einer geringeren entsprechenden Temperatur der Erdoberfläche führen. Das ist IMHO auch der Grund, warum Ermecke die IR-Abstrahlung der Erde kleinredet. Wenn die sowieso total gering ist, dann spielt auch das atmospherische Fenster keine große Rolle …
Lieber Herr Müller,
ich glaube wir reden aneinander vorbei. Ich verstehe sie noch nicht.
sie schreiben:
„Das System hat aber durchaus die Wahl, diese Prozesse zu forcieren oder zu drosseln.“
Können Sie das genauer sagen, was sie mit System und Energiewandelprozesse meinen.
Ich hatte an das Erdsystem gedacht.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Grosser,
sie schreiben:
„Wie kann es sein, daß eine Gashülle überhaupt heißer werden kann, als ein Steinbrocken, der dem Sonnenlicht ausgesetzt ist?“
Wieso denn nicht? Das hängt doch bei konstanter Einstrahlung von der Wärmekapazität und dem Absorptionskoeffizienten ab.
Sie schreiben:
„ Der Stein könnte nur über Strahlung seine Energie an das Weltall abgeben, während der selbe Stein in einer Gashülle zusätzlich Wärme über Leitung abgeben würde.“
Wie oben gesagt bleibt dadurch die Energie im System. Entscheidend ist, was das Gesamtsystem abstrahlt.
Sie schreiben:
„Nur das Spektrum der absorbierten Wärmeenergie wird erst in einer größeren Höhe abgegeben, aber es wird dennoch abgestrahlt, wenn auch zeitverzögert. Und dieser Effekt soll eine Erwärmung des Steinbrockens“
Es wird nicht ein Steinbrocken erwärmt. Es wird das gesamt Planetensystem erwärmt, da in der größeren Höhe aufgrund der niedrigeren Temperatur ein Spektrum niedrigerer Intensität oder Gesamtleistung abgestrahlt wird. Was bewirkt das denn ihrer Meinung nach?
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Grosser,
sie schreiben:
„Sie selbst schreiben ja, daß ein Abkühlen der Venus druch Strahlungsprozesse 36 Jahre dauern würde, während es mit konvektiven Prozessen nur 35 Tage dauern würde, das ist etwas mehr als eine halbe Venusnacht. Allein an diesem Zahlenbeispiel wird doch deutlich, daß Strahlung für die Planetentemperatur fast unerheblich ist, maßgeblich ist offensichtich die Kühlung durch Konvektion.“
Sie verwechseln das. Wenn Erwärmen oder Abkühlen lange dauert heißt das ja nicht, dass die zugeführte oder abgeführte Energiemenge klein war, sondern nur, dass die Wärmekapazität groß ist.
Das Verhältnis der beiden Zeitkonstanten ist entscheidend für den Energieausgleich im System.
Die kleinere von beiden zeigt den dominierenden Prozess an.
Für den Energieaustausch zwischen System und Weltall ist sowieso nur die Zeitkonstante für Strahlung entscheidend, da es dafür nur diesen Prozess gibt.
Das Verhältnis bedeutet, dass eine bestimmte Temperaturerhöhung die durch Strahlung in 36 Jahren zustande kommt in 35 Tagen durch Konvektion ausgeglichen ist. Bildlich gesprochen: Temperaturunterschiede in der Atmosphäre der venus kommen gar nicht erst auf. Die Konvektion ist einfach schneller.
Dadurch beobachtet man zwischen Äquator und Pol, Tag und Nachtseite auf der Venus kaum Temperaturunterschiede.
Die Tatsache dass die Zeitkonstanten groß sind sagt jetzt nichts darüber aus, wie groß die Temperatur des Planeten ist, sondern nur wie lange es dauert bis sich ein stationärer Zustand einstellt. Die Zeitkostanten sagen nur dass es entsprechend lange dauert eine bestimmte Temperaturdifferenz auszugleichen, aber auch dass es entsprechen lange dauert die Temperatur zu erhöhen oder zu erniedrigen. Aber die Sonne als Energiequelle hatte ja auch lange Zeit dazu. Die generellen Verhältnisse haben sich ja weder in 1 Monat noch in 40 Jahren eingestellt. Der Unterschied zwischen zugeführter Energie durch die Sonne und abgeführter Energie aus den höheren atmosphärenschichten und der transmittierte Emission der Oberfläche integriert über eine lange Zeit, die ich nicht kenne, hat diese Verhältnisse bewirkt.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Grosser,
zu ihrem #172 auch einige Anmerkungen.
Die effektive Strahlungstemperatur eines Planeten beschreibt im Grunde nur die gemessene abgestrahlte Intensität und damit die Energie die der Planet ans Weltall abgibt. Die Planetologen messen einfach das komplette Spektrum und ermitteln daraus die effektive Strahlungstemperatur.
Welche Temperatur man mit einem Thermometer messen würde, hängt von der Zusammensetzung der äußeren Schicht bis zur Ausdringtiefe der jeweiligen Wellenlänge ab. Diese Zusammensetzung bestimmt den Emissionsgrad. Ich würde mal annehmen, dass die Planetologen heutzutage für die jeweilige Zusammensetzung korrigieren können und ganz gute Genauigkeiten erreichen.
Aber was hat ihr Einwurf mit dem planetaren „Treibhauseffekt“ zu tun. Da beobachtet man, dass die Oberflächentemperatur größer ist als die effektive Strahlungstemperatur und das ist sie ja alle Mal.
Wenn die Strahlungsbilanz immer ausgeglichen wäre, würde es nicht wärmer oder kälter werden. Es erwartet aber auch niemand, dass die Strahlungsbilanz immer ausgeglichen ist.
Was meinen Sie mit:
„Wärmestrahlung kann auch in chemische Energie oder in Bewegungsenergie umgewandelt werden“
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Noch eine Anmerkung zur effektiven Strahlungstemperatur ( Erde von 255 K ); Wärmestrahlung ist Energietransport – mehr nicht. Welche Temperatur daraus resultiert hängt von vielen verschiednen Faktoren ab, denn Wärmestrahlung kann auch in chemische Energie oder in Bewegungsenergie umgewandelt werden, damit soll gesagt werden, daß es nicht nötig ist, zu erwarten, eine ausgeglichene Strahlungsbilanz zu erhalten, auch nicht über lange zeitliche Mittelungen.
MfG
L. Grosser
Sehr geehrter Herr Heß,
Sie schrieben – und das ist interessant und bemerkenswert:
Wie kommen Sie darauf? Die effektive Strahlungstemperatur der Venus beträgt 227 K. Sie ist niedriger als die der Erde von 255 K und die Venus ist näher an der Sonne. Die Venus strahlt weniger ab als die Erde.
Gut, der Wert von 227 K für die Venus war mir nicht bekannt, aber das kann man leicht verstehen; eine Thermoskanne mit heißem Kaffee darin ist ja außen auch entsprechend kälter und hier wird ja auch die IR-Strahlung des heißen Kaffees daran gehindert, die Außenwand des Behälters zu durchdringen.
Und dennoch strahlt der Venusboden thermische Energie entsprechend 750 K ab, obwohl der Venusboden zum größten Teil durch Wolken vom Sonnenlicht abgeschattet ist.
Jetzt ist aber der Venusboden nicht wie im Falle einer Thermoskanne mit einem Vakuum von der Außenwelt getrennt, sondern mit einer dichten Atmosphäre verbunden und hier frage ich mich jetzt, wie kann es sein, daß eine im Mittel 227 K kalte obere Luftschicht Energie zu einer 750 K heißen Oberfläche transportiert, denn das UV Licht der Sonne wird ja schon viel weiter oben vollständig absorbiert, somit müßte auch der Venusboden kälter als auf der Erde sein, trotz der größeren Sonnennähe.
Sie selbst schreiben ja, daß ein Abkühlen der Venus druch Strahlungsprozesse 36 Jahre dauern würde, während es mit konvektiven Prozessen nur 35 Tage dauern würde, das ist etwas mehr als eine halbe Venusnacht. Allein an diesem Zahlenbeispiel wird doch deutlich, daß Strahlung für die Planetentemperatur fast unerheblich ist, maßgeblich ist offensichtich die Kühlung durch Konvektion. Was verhindert auf der Venus den Prozeß der Kühlung durch Konvektion? Gut, die Grenze zum Weltall hintert die Konvektion daran, für weitere Abkühlung zu sorgen, weil es hier wieder nur über Miniportionen von Strahlung gelingt.
Das ist alles nachvollziehbar, nur offen bleibt für mich nach wie vor die Frage, woher die hohe Temperatur der Venusoberfläche überhaupt stammt. Denn Kaffee in einer Thermoskanne kann ja auch nicht heißer werden, bestensfalls bleibt die Temperatur konstant.
Mal angenommen, man buddelt ein ganz tiefes Loch in die Erde, so daß unten schließlich 90 bar Luftdruck herrschen. Welche Temperatur hat man dann unten in diesem Loch? Spielt es eine Rolle, ob das Sonnenlicht senkrecht in dieses Loch scheint oder ist es unerheblich?
Was ändert sich, wenn man die Luft thermisch von dem umliegenden Gestein trennt?
Zusammengefaßt kann ich resümieren, daß ich mir einen atmosphärischen Treibhauseffekt vorstellen kann, der einen Abkühlungsprozeß verlangsamt, aber keinen, der zu einer Temperaturerhöhung führt, welche das Potential der einstrahlenden Quelle übersteigt.
Wie kann es sein, daß eine Gashülle überhaupt heißer werden kann, als ein Steinbrocken, der dem Sonnenlicht ausgesetzt ist? Der Stein könnte nur über Strahlung seine Energie an das Weltall abgeben, während der selbe Stein in einer Gashülle zusätzlich Wärme über Leitung abgeben würde. Selbst wenn dieses Gas ein schmales Band der Wärmestrahlung absorbieren würde, wäre es für alle anderen Frequenzen durchsichtig und es macht bei diesen Frequenzen für den Stein keinen Unterschied, ob sie Strahlung hier durch ein Medium geht bevor es den Weltraum erreicht oder nicht. Nur das Spektrum der absobierten Wärmeenergie wird erst in einer größeren Höhe abgegeben, aber es wird dennoch abgestrahlt, wenn auch zeitverzögert. Und dieser Effekt soll eine Erwärmung des Steinbrockens bewirken? Unvorstellbar.
Freundliche Grüße
L. Grosser
Lieber Herr Hess
“ Ein System hat ja nicht die Wahl, ob es die Entropie erhöhen will.“
Das System erzeugt durch verschiedenste Energiewandelprozesse zusätzliche
Entropie, die gleichzeitig mit der Energieabstrahlung wieder von der
Erde entfernt wird. Das System hat aber durchaus die Wahl, diese Prozesse
zu forcieren oder zu drosseln.
Lieber Herr Ebel,
sie haben mit ihrer Anmerkung Recht und wichtige Punkte zur Entropie genannt.
Was ich jetzt schreibe, wissen sie sicher, aber ich wollte es trotzdem gerne hier verdeutlichen.
Die Entropie ist immer eine extensive Zustandsgröße für ein System, ob makroskopisch oder mikroskopisch. Insofern springt die reine „Wahrscheinlichkeitsinterpretation“ auch häufig zu kurz.
Mikroskopisch: Die Entropie besitzt ja dann genau einen Wert, wenn das System quantenmechanisch beschrieben wird. Da dann die Zahl (Omega) der dem System zugänglichen Zustände bekannt ist. Aus dem mikroskopischen Aufbau des Systems lässt sich dann die Entropie nach S = k * ln (Omega) berechnen.
Makroskopisch: Die Entropie eines Systems ändert sich durch Wärmefluss über die Systemgrenze, durch Materialfluss über die Systemgrenze oder durch Entropieproduktion wenn irreversible Prozesse im System ablaufen. Die erzeugte Entropie bei irreversiblen Prozessen ist immer positiv. Mit einem Wärmestrom über die Systemgrenze geht immer ein Entropiestrom über die Systemgrenze einher. Die zugehörige intensive Größe ist die thermodynamische Temperatur an der Systemgrenze, wo die Wärme übergeht. Das haben sie vermutlich mit ähnelt der Energie gemeint.
Makroskopisch und klassisch gesehen ist sie nur bis auf eine additive Konstante bekannt.
Die Entropie eines Systems beschreibt also die Zahl der zugänglichen Zustände für das System und ist eine extensive Zustandsgröße.
Über sie lassen sich Aussagen zu Prozessen machen. Sie haben Recht, wir folgern daraus dass wir bestimmte Prozesse bisher nicht beobachten konnten nur, dass wir sie auch in Zukunft nicht beobachten werden.
Die Entropie sagt aber auch etwas über die „Qualität“ von Energie aus. Mit Energie niedriger Entropie kann man viel Arbeit verrichten beziehungsweise viel „Ordnung“ schaffen. Mit Energie hoher Entropie kann man wenig Arbeit verrichten bzw. wenig „Ordnung“ schaffen.
Insofern „begrenzt“ die Entropie des Sonnenlichts wie viel „Arbeit“ dem Leben zur Verfügung steht.
Herr Müller hatte so glaube ich deshalb eher an diese makroskopische Anwendung der Entropie gedacht. Betrachtet man die Erde als System ist das sicher erlaubt. Man kann mit der Entropie eine Zustandsgleichung für das System formulieren, die immer auch die Zusammensetzung als Zustandsvariable enthält, wie Herr Müller richtig bemerkt hat. Eine vollständige Beschreibung eines Systems enthält immer auch die Entropie.
Die Bilanz auch für interne Prozesse im Einzelnen aufzustellen ist keine leichte Aufgabe.
Wenn man die Entropie in der Beschreibung der globalen Energiebilanz der Erde weg lässt, dann mit dem Wissen im Hinterkopf, dass die Sonne ausreichend Energie mit hoher „Qualität“, das heißt niedriger Entropie bereitstellt.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Müller,
sie haben völlig Recht. Der Entropiefluss, das heißt die niederentropische Energie von der Sonne ermöglicht das Leben auf der Erde. Ordnungsprozesse, welche auch immer, leben davon, dass sie Entropie „exportieren“ können. Irgendwo begrenzt also der Entropiefluss die Menge der Ordnungsprozesse. Was sie in diesem Zusammenhang mit Reaktion des Systems meinen, ist mir aus ihren Ausführungen noch nicht klar geworden. Selbstverständlich kann CO2 durch verschiedene Prozesse in die Atmosphäre gelangen, aber alle diese Prozesse erhöhen zunächst die Entropie. Ein System hat ja nicht die Wahl, ob es die Entropie erhöhen will.
Können sie das vielleicht nochmal genauer sagen.
Bei den „erneuerbaren Energien“ sollte man auf jeden Fall berücksichtigen, dass ein enormer Flächenbedarf erforderlich ist, aufgrund der geringen Energiedichte. Bäume oder organisches Material zu verbrennen halte ich für überhaupt kein Konzept. Ein Baum ist ein Lebewesen und enthält deshalb neben Kohlenstoff auf jeden Fall Chlor und das ein oder andere Metall, dass er durch seine Wurzeln aufnimmt. Das heißt es finden eine Menge chemische Reaktionen beim Verbrennen statt, über die vermutlich niemand etwas schreibt, weil es ja „Bio“ ist. Von der Feinstaub Belastung ganz zu schweigen. Vielleicht kriegt man das in großen Kraftwerken auf die Reihe, aber dezentral ist das eine Umweltsauerei, meiner Meinung nach. Obwohl ich selbstverständlich Holzfeuer mag. Als Naturwissenschaftler und Befürworter von effizientem Umweltschutz bewerte ich sie anders.
Entropisch gesehen ist von den fossilen Energien sicher Methan das Günstigste, da Wasser als Verbrennungsprodukt leicht kondensiert.
Aber jetzt schweife ich ab, das Forum geht über den Treibhauseffekt. Können Sie auch da die Verbindung ihres Arguments nochmal klarstellen.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Sehr geehrter Herr Müller,
Sie haben offensichtlich eine ganz falsche Vorstellung von Entropie. Die Entropie ist eine Wahrscheinlichkeitsgröße (wie die Lottozahlen), die nur makroskopisch den Eindruck einer Größe ähnlich der Energie macht, weil so viele Zustände möglich sind. Die Verletzung der Entropiezunahme ist nicht ausgeschlossen, sondern nur sehr unwahrscheinlich. Im mikroskopischen Bereich sind nur wenige Wahrscheinlichkeitszustände möglich, deshalb ist da die Entropie eine sehr ungeeignete Größe, z.B. weil mit nur wenigen Teilchen schon gar keine Temperatur definiert ist.
Die maximale Entropie bei der Abstrahlung der absorbierten Solarstrahlung wird schon deshalb nicht erreicht weil weder die Erde ideal schwarz ist, noch die Temperaturen absolut gleich sind. Von der Sonne kommt wegen der hohen Temperatur die Solarstrahlung mit wenig Entropie.
Der zweite Hauptsatz sagt nur aus, das keine Vorgänge denkbar sind, die die Entropie verringern und in Verbindung mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz, daß kein Vorgang denkbar ist, der eine größere Entropie liefert als die, die den ca. -18°C entspricht. Eine Steuerungsfunktion hat die Entropie schon gar nicht – sie ist nur eine beschreibende Größe.
MfG
Lieber Herr Hess,
Ich frage mich schon seit längerem, ob es sinnvoll ist, die zahlreichen einzelnen
Vorgänge in einem solch komplizierten System quantitativ zu untersuchen, ohne zu
erklären, wie das Gesamtsystem funktioniert. Ein System aus Planet und Atmosphäre
lässt sich doch mit einer einfachen Formel beschreiben: S (Entropie) = Q (Energie)/
T (Temperatur). Q ist dann die Antriebsenergie der Sonne, T der gemessene Zustand
also beinhaltet S eine Aussage über die Beschaffenheit (stoffliche Zusammensetzung)
des Systems. Bei unserer Erde versetzt die besondere Konstellation dieser drei
Werte das System in die Lage, Sonnenenergie in andere Energieformen (Leben) zu
wandeln, wobei zusätzliche Entropie dS entsteht, die abgeführt werden muss:
Entropiefluss dS = Q x (1-r) x (1/T erde – 1/T sonne). Der Zweck des Systems ist
also die Produktion von Leben ,was nur unter bestimmten Vorraussetzungen möglich
ist, also wird das System bestrebt sein, diese Vorraussetzungen zu optimieren.
Es muss also Möglichkeiten haben, auf Einflüsse von außen oder innen zu reagieren.
Äußere Einflüsse wirken direkt auf Q (Sonnenzyklen) oder indirekt auf dS (z.B.
Wolkenbildung ), innere Einflüsse wie Vulkanausbrüche nur auf dS. Es ist bekannt,
dass das System nur innerhalb eines bestimmten Temperaturintervalls funktioniert,
d.h. mit sinkenden Temperaturen nimmt die Produktion von dS immer weiter ab und
umgekehrt, folglich gibt es eine(n) optimale Temperatur(bereich). Aus der 2. Formel
ergeben sich grundsätzlich zwei Reaktionsmöglichkeiten. 1. direkte Regulierung der
Antriebsenergie über r (Rückstrahlung) 2. Veränderung von dS über den Zustand des
Systems. Erfolgt die Steuerung über den Wasser- und CO2- Haushalt, erkennt man die
Kopplung der Reaktionen. Beispiel: Q sonne steigt – T steigt , Reaktion bei T über
optimal: Erhöhen von r oder dS. Letzteres hieße Steigerung der Produktion (Wachstum)
oder Veränderung des Zustandes (der Atmosphäre) und damit des Entropieflusses.
Auf CO2 und Wasser bezogen bedeutet das für T+ : Erhöhung des C02 und Wassergehaltes
in der Atmosphäre und damit drei Wirkungen durch Erhöhung von r (T-), biol.Wachstum
(T-) und den „Treibhauseffekt“, der dS im System hält (T+). Fragt sich also wie groß
die jeweiligen Anteile sind, wie sind die Reaktionszeiten und wo die optimale Konstellation.
Zweites Beispiel: Erhöhung von dS durch Energieerzeugung (Kraftwerke), also ein
Einfluss innerhalb des Systems durch den Menschen. Neben der Änderung von r gibt es
hier grundsätzlich zwei Reaktionsmöglichkeiten, die zusätzlich erzeugte Entropie wird
abgeführt oder im System gehalten durch Veränderung der Atmosphäre. Das heisst, die
Erhöhung des Co2 Gehaltes kann sowohl Produkt der Energieerzeugung als auch eine
Reaktion des Systems sein. Allein diese natürlich sehr vereinfachte Darstellung zeigt
z.B., dass der direkte Einfluss auf das System hier in der Erzeugung von dS besteht und
nicht in der von CO2. Um den Einfluss zu vermindern, wäre also die erzeugte Entropie zu
minimieren. Gerade hier bewirken aber „erneuerbare Energieen“ wegen des sehr niedrigen
Nutzungsgrades das Gegenteil, erforderlich wäre somit eher eine besonders effektive
Energieerzeugung.
Lieber Herr Grosser,
noch einige Ergänzungen. Sie schreiben:
„Mal angenommen, auf der Venus wäre die Wärmestrahlung tatsächlich irgendwie gefangen, müßte dann nicht die Wärme um so mehr über die Konvektion abgeführt werden?“
Entscheidend ist wie Energie mit dem Weltall ausgetauscht wird. Ans Weltall kann ein Planet nur über Strahlung Energie abführen. Geringe Masseverluste spielen keine Rolle.
Sie fragen:
„Wie stellen Sie sich den Einfluß der optischen Dichte vor?“
So wie Herr Lüdecke im Artikel. Ich sag es nochmal etwas anders.
Zunächst einmal ist es wichtig die optische Dichte der Atmosphären von Venus, Erde oder Mars zu spezifizieren. Das heißt wir haben Atmosphären die im sichtbaren Wellenlängenbereich und Nahem Infrarot bis etwa 2 µm transparenter sind als im Wellenlängenbereich größer 2 µm.
Damit ist die Eindringtiefe für Sonnenlicht in diese Atmosphären im Mittel höher als die Ausdringtiefe von Wärmestrahlung des Planeten und seiner Atmosphäre. Eine optische Dichte größer Null im Wellenlängenbereich größer 5 µm erlaubt den gesamten Planetensystem aus höheren Atmosphärenschichten Energie abzustrahlen. Im Grunde ist nicht die Absorption entscheidend, was man bei der optischen Dichte vermuten könnte, sondern die Abstrahlung. IR-aktive Gase stellen in der Atmosphäre besetzbare Energiezustände zur Verfügung. Das veringert die Ausdringtiefe für die entsprechende Strahlung. Wie die Energie an die Emissionshöhe kommt, ob durch Strahlung oder Konvektion ist nicht relevant.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Grosser,
Sie schreiben:
„In der unteren Troposphäre gibt es dort kaum eine (horizontale) Luftbewegung, während in der oberen Troposphäre (ab 120km Höhe) enorme Windgeschwindigkeiten herrschen, aber hier zugleich auch ein Temperaturunterschied von +40°C und -170°C bei Tag/Nacht. In dieser Höhe benötigt die Luft nur 4 Tage um die Venus einmal zu umrunden. Demnach kann ein Luftaustausch zwischen Tag und Nachseite auf der Venus in Bodennähe sicher ausgeschlossen werden (Windgeschwindigkeiten < 5m/s).“ Die Temperaturverhältnisse auf der Venus haben sich ja über längere Zeiten eingestellt. Es kommt deshalb nicht auf den absoluten Wert der Windgeschwindigkeit an, sondern auf das Verhältnis der Zeitkonstanten für die beiden Prozesse. Die Zeitkonstante für Erwärmung oder Abkühlung durch Strahlungsprozess beträgt auf Venus aufgrund der hohen Dichte und damit der absoluten Wärmekapazität 36 Jahre, während die Zeitkonstante für dynamische konvektive Prozesse 35 Tage beträgt. Auf der Erde ist das Verhältnis 18 Tage zu 7 Tage und auf dem Mars 4 Stunden zu 10 Tagen. Die Zeitkonstante kann man einfach aus den bekannten Messdaten der Atmosphären berechnen. Das ist ja unabhängig davon wo die Energiequelle sitzt. Für mich klärt das deshalb schon ausreichend, warum die Temperaturunterschiede auf der Venus am geringsten sind. Wenn ich so von hier auf die Venus schaue spricht sicher auch nichts gegen eine interne Energiequelle. Ja es könnten auch die Messergebnisse falsch sein Aber ich bin ein experimenteller Naturwissenschaftler, ich hätte gerne Belege in Form von Messdaten. Dass die Astrophysiker eine effektive Strahlungstemperatur experimentell bestimmen können wissen wir. Ich könnte mir zwar auch vorstellen, dass die Mariner-Sonden die Temperatur der Oberfläche vielleicht um 100°C falsch gemessen haben, gehe aber davon aus, dass es nicht 500°C waren. Ich bin auch ein Fan von Ockham’s Razor. Für mich ist deshalb eine hypothetische interne Energiequelle nur eine zusätzliche Annahme die durch kein Experiment belegt sind. Sie schreiben: „Nach Berechnungen kann die Venus diese hohe Temperatur nicht von der Sonne erhalten und selbst wenn die Venus sich nicht abkühlen könnte, so kann man ausschließen, daß sie sich durch ihre eigene Wärmeabstrahlung noch mehr erwärmt.“ Wie und mit welchem Fehler wurde das denn berechnet, würde mich interessieren, können sie das zitieren? Wie kann sich denn ein Körper durch die eigene Wärmeabstrahlung erwärmen? Sie schreiben: „Vom Jupiter wissen wir, daß er mehr Strahlung abgibt, als er von der Sonne erhält, für die Venus gilt das offensichtlich gewissermaßen auch.“ Wie kommen Sie darauf? Die effektive Strahlungstemperatur der Venus beträgt 227 K. Sie ist niedriger als die der Erde von 255 K und die Venus ist näher an der Sonne. Die Venus strahlt weniger ab als die Erde. Mit freundlichen Grüßen Günter Heß
Lieber Herr OW,
nun ist Strahlung ja kein thermodynamisches Potential. Deshalb bedeutet mein Hinweis nur, dass in der Klimaforschung mit „Strahlungsgleichgewicht“ der Erde ein stationärer Zustand bezeichnet wird, der durch – Einstrahlung gleich Ausstrahlung – gekennzeichnet ist. Dieser ausbalancierte „Zustand“ ist auch nur näherungsweise erfüllt, +/- einige Watt/m2. Ich finde den Begriff „Strahlungsgleichgewicht“ missverständlich ja. Mir fällt aber im Deutschen kein besseres Wort ein, und ich akzeptiere eben die Bezeichnung der Klimaforschung bzw. der Physik der Atmosphäre. Ist ja häufig so, dass in verschiedenen Fachgebieten Begriffe etwas anders definiert werden. Man sollte die Fachgbegriffe dann auch kennen, deshalb mein Hinweis. Vielleicht kennen Sie ja einen besseren Begriff. Im Übrigen, wenn sie zwei verschieden heiße Klötze auf eine Waage legen und die Waage mit Gewichten ausbalancieren, spricht man ja auch vom Kräftegleichgewicht. Auch da sind die beiden Klötze nicht im thermodynamischen Gleichgewicht. Das Wort Gleichgewicht muss man immer mit einer weiteren Bezeichnung beschreiben, sonst redet man unscharf und aneinander vorbei.
Sie haben völlig Recht „Strahlungsgleichgewicht“ ist kein thermodynamisches Gleichgewicht und bezieht sich nicht auf einen thermodynamischen Gleichgewichtszustand, sondern auf einen stationären Zustand an der Systemgrenze. Das ist ein Unterschied. Ja, die Erde ist ein offenes System fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht, auch das hat mit „Strahlungsgleichgewicht“ nichts zu tun.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Sehr geehrter Herr Heß,
vielen Dank für Ihre Darstellung und den Tip von Bergmann Schaefer.
Wie stellen Sie sich den Einfluß der optischen Dichte vor? Meinen Sie, daß das Sonnenlicht durch einen Linseneffekt stärker gebündelt auf die Erdoberfläche, bzw. Venusoberfläche auftrifft, als wenn keine Atmosphäre vorhanden wäre?
Bleiben wir doch noch einmal bei der Venus. In der unteren Troposphäre gibt es dort kaum eine (horizontale) Luftbewegung, während in der oberen Troposphäre (ab 120km Höhe) enorme Windgeschwindigkeiten herrschen, aber hier zugleich auch ein Temperaturunterschied von +40°C und -170°C bei Tag/Nacht. In dieser Höhe benötigt die Luft nur 4 Tage um die Venus einmal zu umrunden.
Demnach kann ein Luftaustausch zwischen Tag und Nachseite auf der Venus in Bodennähe sicher ausgeschlossen werden (Windgeschwindigkeiten < 5m/s). Im übrigen bin ich der Meinung, daß gerade eine dichtere Atmosphäre doch aufgrund ihrer höheren Wärmekapazität sogar noch besser die Wärme von Planetenoberflächen abtransportieren können müßte, d.h. je dichter die Atmosphäre desto größer die Kühlleistung. Was spricht dagegen? CO2 ist außerdem ein Strahler, d.h. hier wird nicht nur über Konvektion gekühlt, sondern auch über Strahlungsprozesse, somit müßte sich eine CO2 Atmosphäre besonders schnell abkühlen. Zwar ist es richtig, daß die Bilanz, ob nun CO2 mehr absorbiert als emittiert Temperaturabhängig ist, aber bedenken muß man auch, daß die Strahlungsleistung mit der 4. Potenz der Temeratur zunimmt. Mal angenommen, auf der Venus wäre die Wärmestrahlung tatsächlich irgendwie gefangen, müßte dann nicht die Wärme um so mehr über die Konvektion abgeführt werden? Schließlich gibt es einen Temperaturunterschied von über 630°C in der Höhe - im Falle der Venus. Ich finde die Temperaturunterschiede auf dem Mars (Äquator/Polregion - Tag/Nacht) jetzt nicht so verschieden (+27/-126°C) im Vergleich zur Erde (+58/-88°C), vor allem, wenn man bedenkt, daß die Marsatmoshäre nur 6 mbar Druck aufweist. Also grob gesagt hat der Mars 165 Mal weniger, die Venus 90 Mal mehr Luftdruck auf dem Nullnivaeu. So sollte doch auf dem Mars der Unterschied signifikanter als auf der Venus ausfallen? Das Gegenteil ist der Fall: ca. +440/+480°C für die Venus. Nun, das fällt mir jedenfalls erstmal auf und da frage ich doch nach einer möglichen Erklärung. Die Venusoberfläche besteht zu 85% aus vulkanischem Gestein, was spricht dagegen, als Quelle für die hohe Temperatur auf der Venus, den Planeten selbst anzunehmen, bzw. das Innere des Planeten? Das wäre dann gar kein Treibhauseffekt. Nach Berechnungen kann die Venus diese hohe Temperatur nicht von der Sonne erhalten und selbst wenn die Venus sich nicht abkühlen könnte, so kann man ausschließen, daß sie sich durch ihre eigene Wärmeabstrahlung noch mehr erwärmt. Vom Jupiter wissen wir, daß er mehr Strahlung abgibt, als er von der Sonne erhält, für die Venus gilt das offensichtlich gewissermaßen auch. Vielleicht sind auch schlicht die Meßergebisse von der Venus falsch, auch eine Option, die man zumindest nicht ganz ausschließen sollte. Freundliche Grüße L. Grosser
Herr Heß,
was Boltzmann damit ausdrücken wollte, ist die einfache Schlussfolgerung, das es in der Realität KEINEN Gleichgewichtszustand gibt. Der Gleichgewichtszustand ist nur eine „freie“ Definition. Zudem sind alle realen Vorgänge nicht stationär. Wenn die Entropieproduktion gleich null ist und alle Kräfte verschwinden, dann herrscht Gleichgewicht. Deshalb sind alle thermodymanischen Größen zeitunabhängig.
Grüße
Ottmar
Lieber Herr Grosser,
sind ja eine Menge fragen. Ob ich darauf jetzt im Einzelnen Antworten habe weiß ich nicht, aber ich sage mal was mir einfällt.
Zunächst noch einmal ein paar experimentelle Beobachtungen zu den unterschieden Venus, Erde, Mars.
Der Mars zeigt einen sehr deutlichen Temperaturgradienten zwischen Äquator und Pol und einen ausgeprägten Unterschied zwischen Tag und Nachtseite, die Venus zeigt kaum einen Temperaturgradienten zwischen Äquator und Pol und kaum einen Unterschied zwischen Tag und Nachtseite. Die Erde liegt im Verhalten dazwischen.
Das wird üblicherweise erklärt mit dem Verhältnis der Geschwindigkeiten der beiden Prozesse durch die in Atmosphären Temperaturunterschiede durch Energietransport ausgeglichen werde.
Auf dem Mars aufgrund der geringen optischen Dichte und des geringen Druckes dominieren Strahlungsprozesse und wir beobachten im wesentlichen eine Temperatur gemäß der Breitengradabhängigen Sonneneinstrahlung. Er zeigt den kleinsten Treibhauseffekt.
Auf der Venus aufgrund der hohen optischen Dichte und des hohen Druckes dominieren Konvektionsprozesse und horizontale Strömungsprozesse und wir beobachten fast keinen Unterschied zwischen Äquator und Pol und zwischen Tag und Nachtseite.
Die Venus zeigt den größten Treibhauseffekt.
Wie gesagt die Erde liegt dazwischen. Das kann man ja zur Zeit sehen, wenn arktische Luft über Mitteleuropa dominiert. Dreht der Wind haben wir hier warme Luft aus Richtung Äquator. Auf der Venus ist dieser Austausch so effizient, dass praktisch immer Ausgleich herrscht.
Da der Mond ja keine Atmosphäre hat haben wir nur Strahlung von der Sonne oder keine.
Dieses Verhältnis von Strahlungs- und dynamischen Prozessen wird nun von den Klimamodellen simuliert.
Meine Lieblingsformulierung zum Treibhauseffekt ist die folgende:
Die optischen Eigenschaften der Atmosphären der terrestrischen Planeten erlauben es zunächst im Zusammenwirken mit der Schwerkraft, den dynamischen Prozessen in der Atmosphäre, der Rotation und der Sonne, dass die mittlere Oberflächentemperatur der Planeten höher liegt als die mittlere effektive Strahlungstemperatur.
Qualitativ ist der Treibhauseffekt ja beobachtet, ob jetzt jemand die qualitative Erklärung die Herr Lüdecke gegeben hat glaubt oder nicht. Die Sonne hatte ja eine lange Zeit, um die relativ zur effektiven Strahlungstemperatur hohen Oberflächentemperaturen im Zusammenspiel mit den Atmosphären einzustellen. Vielleicht reicht es deshalb, das nur 2% Strahlung bei der Venus unten ankommt, vielleicht bewirken es auch die schnellen Ausgleichsprozesse.
Falls Sie mehr wissen wollen empfehle ich Ihnen Bergmann Schaefer Lehrbuch der Experimentalphysik Band VII Erde und Planeten. In den Bergmann Schaefer kommt eigentlich Wissen aus der Physik nur sehr konservativ und es kommen immer mehrere Autoren zu Wort. Der Treibhauseffekt ist von drei verschiedenen Autoren beschrieben, in den Teilbereichen Meteorologie, Klimatologie und Planetenatmosphären.
Ihre Frage:
„…es wäre doch viel interessanter einmal zu fragen, ob denn dieser Treibhauseffekt – wenn er denn einen Effekt bewirkt – dieses vorzugsweise am Tage oder eher in der Nacht tut, also der sonnenabgewandten Seite unseres Planeten.“ wird genau von der Klimaforschung untersucht. Wenn ich das richtig verstanden habe sieht man in den Wetterstationen, dass im 20. Jahrhundert die Nachttemperaturen und die Wintertemperaturen stärker gestiegen sind.
Ich selbst stehe der quantitativen Bestimmung des Einflusses von CO2 im 20. Jahrhundert skeptisch gegenüber, aufgrund der mangelnden wissenschaftlichen Kenntnis über die Entwicklung der Wolkenbedeckung. Ich habe auch viele qualitative Gegenargumente durchgedacht zum Denkmodell das Herr Lüdecke beschrieben hat und für mich keine stichhaltiges qualitatives Gegenargument gefunden. Meistens wurden nur schlechte Erklärungen widerlegt. Für die Argumente vom Herrn Besso und Herrn Wehlan reicht mein physikalisches Grundwissen leider nicht, die habe ich nicht verstanden. Offen ist meines Erachtens nur wie groß der Einfluss des CO2 quantitativ ist. Na ja nur meine Meinung. Wie gesagt versuchen sie den Bergmann Schaefer, es lohnt sich.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr OW,
Auch nur eine Anmerkung. Der Begriff „Strahlungsgleichgewicht“ beschreibt nur einen stationären Zustand für den eingestrahlte Energie ist gleich ausgestrahlte Energie gilt. Es hat nichts zu tun mit thermodynamischen oder thermischen Gleichgewicht über das Ludwig Boltzmann spricht.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Besso,
Sie schreiben:
„was wollen Sie mit Ihrem Post sagen?
Sie schrieben in #133:
„Die Abfuhr der Wärme erfolgt über Wärmeleitung in tiefere Atom/Molekülschichten und gleichzeitiger Erhöhung der Abstrahlung. Es würde also s o f o r t und nicht nach einer „Zeitlang“ die Abstrahlung der Erdoberfläche erhöht.“
Um die Temperatur eines Systems zu erhöhen, muss man entweder über die Systemgrenze Netto Energie zuführen oder innerhalb des Systems Energie umwandeln. Ich wollte Ihnen mit meinem Post nur gerne sagen, dass das auch für die das gesamte Erdsystem gilt. Alle internen Energieumwandlungen im Erdsystem sind näherungsweise vernachlässigbar und die Erde tauscht näherungsweise nur durch Strahlung Energie mit dem Weltall aus.
Deshalb wird die Erde nur erwärmt, wenn über eine bestimmte Zeitdauer die eingestrahlte Energie größer als die ausgestrahlte Energie ist. Da die Erde als System eine Wärmekapazität besitzt ist eine Temperaturerhöhung immer zeitverzögert. Das Analoge gilt für eine Abkühlung. Die Zeitkonstante, die in der Klimaforschung für die Erwärmung der Erde diskutiert werden, habe ich Ihnen zitiert.
Ihr Satz: „Es würde also s o f o r t und nicht nach einer „Zeitlang“ die Abstrahlung der Erdoberfläche erhöht.“ ist physikalisch falsch, da eine Erwärmung, die die Abstrahlung von Wärmestrahlung erhöht, eine endliche Wärmekapazität voraussetzt.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#155: besso sagt am Mittwoch, 10.02.2010, 16:34
„Sie erwärmen die in Relation warme Erdoberfläche zu Lasten der in Relation kalten Stratosphäre.
Hierfür muß zwingend Arbeit aufgewendet werden.
(Siehe erster und zeiter Hauptsatz der Thermodynamik)
Ansonsten haben Sie das Perpetuum Mobile entdeckt!“
Erstens erwärme nicht ich die Erdoberfläche, sondern die Sonne und zweitens ist die Aufwendung von Arbeit überhaupt kein Problem – die Sonne liefert genug.
MfG
#144: Wehlan
Hallo Herr Wehlan,
so ist das halt mit dem „Glauben“.
Stellen Sie sich vor Sie hätten die „unbefleckte Empfängnis“ g e l e u g n e t um sagen wir das Jahr 1200 rum…
„Dabei ist die Beweislast ganz klar. Ein Effekt, der in keinem Physikbuch steht, muss von denen bewiesen werden, die ihn vertreten. Es ist absolut unredlich, von anderen zu verlangen, den Effekt zu widerlegen“
Sehe ich auch so, aber mittlerweile solls Physikbücher geben, in denen der Treibhauseffekt als athmosphärisches Strahlungsphänomen vorkommt.
Aber keine Angst, die Politiker, die uns den Mist eingebrockt haben rudern eh schon zurück.
Die Story ist: wir brave und gutgläubige und besorgte und gewissenhafte und entschlossen handelnde Politiker sind von den Wissenschaftlern betrogen worden. Oder warum darf die Presse jetzt über Climategate etc. berichten? Das Volk wird langsam vorbereitet…
Was wirklich ärgerlich ist, ist die Tatsache daß
durch offizielle Vertreter von Eicke (!!!!) der Schmarren auch noch verbreitet wird. Da zeigt sich, daß ein Studium der Metereologie kein allzu dickes Brett sein kann…
Grüße
besso
#139: Ebel
Sehr geehrter Herr Ebel,
„Das „sofort“ stimmt nicht. Sofort strömt die Wärme in die Tiefe – deswegen kommt es im ersten Moment nicht zu einer Erhöhung der Temperatur.“
Damit Wärme in die „Tiefe“ strömen kann, muß die Grenzschicht erst mal wärmer geworden sein. Und damit strahlt sie auch mehr ab…
„Das ist doch der Treibhauseffekt. Durch die Erhöhung der Oberflächentemperatur entsteht tatsächlich eine erhöhte Abstrahlung, von der ein Teil durch das Strahlungsfenster entweicht. Gleichzeitig nimmt die Stratosphärentemperatur ab, so daß aus der Stratosphäre weniger Strahlung ins Weltall entweicht. Die Gesamtsumme der Entweichen ist konstant.“
Sie erwärmen die in Relation warme Erdoberfläche zu Lasten der in Relation kalten Stratosphäre.
Hierfür muß zwingend Arbeit aufgewendet werden.
(Siehe erster und zeiter Hauptsatz der Thermodynamik)
Ansonsten haben Sie das Perpetuum Mobile entdeckt!
Grüße
besso
#136: Günter Heß
“ die Erwärmung des Erdsystems wird bestimmt durch die Energiebilanz an der Systemgrenze. Die Zeitdauer in der sich das Erdsystem als Ganzes durch eine nicht ausgeglichene Energiebilanz erwärmt oder abkühlt hängt, von der Wärmekapazität der Erde oder der betrachteten Schicht ab, die erwärmt wird.
Selbstverständlich erwärmt sich eine Schicht, wie die Stratosphäre , mit geringer Wärmekapazität schnell. Eine 100 m dicke erdumspannende Wasserschicht mit großer Wärmekapazität aber langsam.
Welche Wärmekapazität man ansetzen muss, um die Klimasensitivität der Erde bei Verdopplung von CO2 zu berechnen ist heftig umstritten. Da ich darüber zu wenig weis, habe ich die Zeitdauer offen gelassen.
Untersuchungen dazu variieren stark:
Stephen E. Schwartz gibt zum Beispiel 5 +/- 2 Jahre an. Scaffetta et al. geben 8.5 +/- 2 Jahre an. Foster et al. geben 30 Jahre oder mehr an.
Dass sich instantan ein neuer stationärer Zustand verdoppeltfür das Erdsystem einstellt, wenn man die CO2-Konzentration verdoppelt, wie sie in #133 schreiben, wird meines Wissens nicht diskutiert.“
Sehr geehreter Herr Heß,
was wollen Sie mit Ihrem Post sagen?
Das diskutierte Modell zeigt doch, daß es keine Klimasensivität, welcher Art auch immer geben kann.
Jede zusätzliche Erwärmung der Erdoberfläche würde zu Energieverlust aus dem System wegen des Strahlungsfensters führen.
Damit würde es im System kälter…
MfG
besso
#149: Horst Stricker sagt am Dienstag, 09.02.2010, 02:12
„Ozon ja bedeutend schwerer ist als Luft,also unweigerlich “nach unten” sinken würde.“
Sie akzeptieren einfach nicht, was ich (#104: Ebel) als allgemein bekannte Physik schon am Freitag, 05.02.2010, 10:27 schrieb.
Wenn das Ozon nicht zerfallen würde, würde es zwar auch nach oben und unten diffundieren, so daß die ganze Atmosphäre fast gleichmäßig Ozon enthalten würde, wobei in ruhender!!! Luft die Konzentration unten etwas höher wäre als oben weil Ozon ein Molekulargewicht von 48 hat im Gegensatz zum Luftdurchschnitt von ca. 29. Bei nicht ruhender Luft wäre ohne Zerfall die Konzentration konstant. Wegen des Zerfalls ist eben in der Nähe der Erzeugung die Konzentration am höchsten.
MfG
Eine kleine Anmerkung zum „Strahlungsgleichgewicht“ von einem bekannten Wissenschaftler.
Ludwig Boltzmann hat schon 1905 klargestellt:
„…Dagegen herrscht zwischen Sonne und Erde eine kolossale Temperaturdifferenz; zwischen diesen beiden Körpern ist daher die Energie durchaus nicht der Wahrscheinlichkeitsgesetze gemäß verteilt. Der in dem Streben nach größerer Wahrscheinlichkeit begründete Temperaturausgleich zwischen beiden Körpern dauert wegen ihrer enormen Entfernung und Größe Jahrmillionen…“
Das bedeutet, dass es seit Bestehen der Erde NIE „Strahlungsgleichgewicht“ gegeben hat, und es dieses erst dann geben wird, wenn die Sonne erlischt.
Sehr geehrte Damen und Herren,
ich lese hier zahlreiche Argumentationen über die Funktionsweise des atmosphärischen Treibhauseffekts, leider wird hier immer von sehr statischen Bedingungen, Gleichgewichtszuständen und Durchschnittzuständen ausgegangen, dabei leben wir doch auf einem rotierenden Planeten und es wäre doch viel interesanter einmal zu fragen, ob denn dieser Treibhauseffekt – wenn er denn einen Effekt bewirkt – dieses vorzugsweise am Tage oder eher in der Nacht tut, also der sonnenabgewandten Seite unseres Planeten.
Die Venus hat eine 95% CO2 Atmospähre und eine Nacht dauert dort ca. 58 Tage, es bliebe also Zeit genug, um sich abzukühlen, doch warum passiert dieses auf der Venus nicht?
Wer von Ihnen kann erklären oder hat eine Idee, warum die Oberflächentemperatur der Venus, bzw. der unteren Atmophäre Tag und Nacht gleich ist? Sogar an den Polen herrschen die selben Temperaturen wie am Äquator, nämlich ca. 460°C.
Obwohl nur 2% des Sonnenlichts überhaupt die Venusoberfläche erreichen, ist es dort viel heißer als auf der Erde. Auch auf dem Mode ist ja viel heißer, obwohl er den selben Abstand zur Sonne hat, wie die Erde (ist das wirklich nur durch den anderen Albedo zu erklären?).
Warum wird es Nachts auf der Erde kälter, wird es denn durch zusätzliches CO2 weniger schnell kalt?
Durch die Beschäftigung mit solchen dynamischen Systemvorstellungen kommen wir doch den Kernfragen noch viel näher – meine ich zumindest.
Ich bin gespannt, ob jemand von Ihnen dazu etwas weiß.
MfG
Grosser
@Wehlan #145
Lieber Herr Wehlan,
Sie schreiben:
„ich habe geschrieben, dass die IR-aktiven Gase mehr Abstrahlung ermöglichen.“
Das ist richtig, IR-aktive Gase ermöglichen mehr Abstrahlung der Atmosphäre verglichen mit einer transparenten Atmosphäre. Sie müssen schon sagen gegen was Sie vergleichen. Die entscheidende Frage ist ja, was bewirken die IR-aktiven Gase im Gesamtsystem Erde plus Atmosphäre.
Sie schreiben ausserdem:
„Wenn es keine IR-aktiven Gase und kein Wasser gäbe, wüsste ich nicht wie die Erde die Wärme, die sie an die Atmosphäre abgibt, ins Weltall transportiert.“
Die Erde kann immer über die Oberfläche durch Strahlung Energie ans Weltall abgeben. Der Energieaustausch zwischen Oberfläche und Atmosphäre fände ja auch über Stöße, turbulente Strömung und Konvektion statt.
Wie ich oben schon beschrieben habe ist die Abstrahlung eines Atmosphärenvolumens das Produkt aus Emissionsgrad und der Planckfunktion.
Die IR-aktiven Gase erhöhen den Emissionsgrad der Atmosphäre. Eine transparente Atmosphäre hat auch den Emissionsgrad Null. Insofern ermöglichen die IR-aktiven Gase erst die Abstrahlung der Atmosphäre. Die durch die Atmosphäre abgestrahlte Energiemenge, die das Erdsystem verlässt, ist der Emissionsgrad multipliziert mit dem temperaturabhängigen Wert der Planckfunktion an der jeweiligen Emissionshöhe. Um die gesamte Abstrahlung des Erdsystems zu erhalten, müssen sie nun die Abstrahlung der Oberfläche bei der Temperatur Ts durch das IR-Fenster dazu addieren. Diese Summe ist kleiner als die Abstrahlung einer Oberfläche mit der Temperatur Ts durch eine transparente Atmosphäre. Verglichen dazu erniedrigen die IR-aktiven Gase also die gesamte Abstrahlung des gesamten Erdsystems.
Oder anders ausgedrückt mit Treibhausgasen in der Atmosphäre strahlt die Erde erst bei höherer Oberflächentemperatur die gleiche Energiemenge wieder ab, die sie von der Sonne eingestrahlt bekommt.
Oder nochmals anders ausgedrückt. Ohne Treibhausgase in der Atmosphäre hat die Erde bei gleicher Sonneneinstrahlung eine niedrigere Oberflächentemperatur.
Es gibt einige äquivalente Formulierungen.
Vergleicht man aber wie Sie nur die Abstrahlung einer transparenten und einer semitransparenten Atmosphäre, dann erhöhen die IR-aktiven Gase die Abstrahlung der Atmosphäre, da die Abstrahlung einer transparenten Atmosphäre aufgrund des Emissionsgrades Null auch Null ist. Der Emissionsgrad einer semitransparenten Atmosphäre mit IR-aktiven Gasen ist größer Null.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#140: Wehlan
Sehr geerter Herr Wehlan,
recht herzlichen Dank für Ihre Antwort. Es war nur so eine Überlegung von mir( ich bin nur interessierter Laie) daß es was nützen könnte wenn man auch diesen evtl. Prozess analysieren würde. Leider findet man in den entsprechenden Fachbücher so gut wie gar nichts darüber. Diese Gedankengänge über die Entstehung des O2 habe ich nach Gesprächen mit befreundeten Pysikern(Forschungszentrum Karlsruhe u.Max Planck Inst.)
Es war zumindest für mich einleuchtend, wie sich die Ozonschicht in dieser Höhe bildet,da ja am ehesten die Aufspaltung von Wasserdamf in H2 und O in Frage käme. Dieser frei werdende Sauerstoff sollte sich dann unter UV-B-Strahlung kurzfristig in Ozon umwandeln
und die Ozonschicht ständig neu bilden.
Bei der klassischen Lehrmeinung ist es mir allerdings nicht ganz klar, wie in dieser Höhe genug O vorhanden ist, um eine “Schicht” zu bilden, da ja mit ansteigender Höhe die Sauerstoffkonzentration rapide abnimmt und Ozon ja bedeutend schwerer ist als Luft,also unweigerlich “nach unten” sinken würde.
Nochmals,vielen Dank daß Sie sich Zeit genommen haben.
Mit freundlichen Grüßen
Horst Stricker
#147: Günter Heß sagt am Montag, 08.02.2010, 19:24
„Herr Ebel benutzt die Gegenstrahlung meiner Meinung nach korrekt, nicht als Energiequelle.“ Das ist richtig – aber ich möchte es noch etwas genauer ausführen.
Die erste Energiequelle für die Gegenstrahlung ist der Wärmeinhalt der Atmosphäre. Jeder warme Körper emittiert nach allen Seiten – hier sowohl nach oben (in Richtung Weltall) als auch nach unten (Gegenstrahlung – schräg nach unten ist auch nach unten). Durch die Ausstrahlung verliert der Körper (hier die Atmosphäre) Energie, d.h. er wird kühler. Also auch durch die Emission der Gegenstrahlung kühlt die Atmosphäre ab. Es wird aber keine Abkühlung beobachtet, weil die Abkühlung kompensiert wird durch die Absorption eines Teils der Abstrahlung von der Erdoberfläche und durch konvektiv heran transportierte Wärme – ebenfalls von der Erdoberfläche. Die Gegenstrahlung ist keine Energieerzeugung, aber ein Energietransport.
Mit freundlichen Grüßen
Lieber Herr Wehlan,
Herr Ebel benutzt die Gegenstrahlung meiner Meinung nach korrekt, nicht als Energiequelle. Herr Ebel, falls ich mich irre korrigieren Sie mich bitte.
Meine Worte waren damals auch:
Die Gegenstrahlung parametrisiert in einem Strahlungstransfermodell die Wirkung der Atmosphäre auf die Energiebilanz der Oberfläche. Im Zusammenspiel mit der Sonne führt sie zu einer Erwärmung der Erdoberfläche. Man darf sie nicht isoliert ohne Sonne als Energiequelle benutzen. Ich habe Herrn Ebel’s Worte zu mindestens genauso verstanden.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Wehlan,
Das Wort Effekt verstehe ich als Wirkung oder Ergebnis. In der Tat eine Feststellung, wenn ich die Wirkung oder das Ergebnis beobachte.
Ich habe deshalb trotzdem meine Definition vom planetaren Treibhauseffekt immer deutlich geschrieben. Und auch das Zitat, woher ich die Definition habe:
Bergmann Schaefer Lehrbuch der Experimentalphysik Band VII Erde und Planeten S. 346:
Originalzitat: „Die Tatsache, dass Planeten mit einer Atmosphäre eine Oberflächentemperatur Ts haben die höher als Te (vorher ebenda S. 345 definiert als „Strahlungsgleichgewichtstemperatur“) ist, bezeichnet man als „Treibhauseffekt“.
Für mich ist deshalb der planetare Treibhauseffekt das Ergebnis oder die Wirkung oder Feststellung, dass die Oberflächentemperatur höher als die effektive Strahlungstemperatur (finde ich persönlich eine bessere Bezeichnung als Strahlungsgleichgewichtstemperatur) ist. Ursachen dafür sind das Zusammenspiel aus Schwerkraft, Zusammensetzung der Atmosphäre, gut durchmischte Treibhausgase, etc. Die genaue Beschreibung des Zusammenspiels hat Herr Lüdecke im Artikel oben ganz gut erklärt.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
@ #126: Günter Heß
Lieber Herr Heß,
ich habe geschrieben, dass die IR-aktiven Gase mehr Abstrahlung ermöglichen. Das heißt nun nicht, dass die Erde immer kälter wird. Es bedeutet nur, dass die Erde sich gegen geringe Änderungen der Sonnenaktivität wehren kann, Z.B. mittels der stratosphärischen Kompensation. Wenn es keine IR-aktiven Gase und kein Wasser gäbe, wüsste ich nicht wie die Erde die Wärme, die sie an die Atmosphäre abgibt, ins Weltall transportiert.
mfg
M. Wehlan
@ #133: besso
Ich stimme Ihnen zu, dass die ganze Diskussion um Stratosphäre, Dichteänderungen, Strahlungstemperatur im Rahmen dieser Beweisführung nutzlos ist, weil sie an der Realität vorbeigeht.
Sie dient nur dazu, dass man sich auf ein bestimmtes Modell einlassen soll. Man merkt jedoch gleich, dass dieses Modell die Wirklichkeit nicht annähernd widerspiegelt. Selbst die Anhänger der Treibhaus-Theorie können es nicht einfach erklären. Jeder behauptet etwas anderes. Ist auch verständlich, da Fakten fehlen. Selbst da, wo man Fakten bemüht, ist man unkritisch und reklamiert andere physikalische Erscheinungen für den Treibhaus-Effekt.
Dabei ist die Beweislast ganz klar. Ein Effekt, der in keinem Physikbuch steht, muss von denen bewiesen werden, die ihn vertreten. Es ist absolut unredlich, von anderen zu verlangen, den Effekt zu widerlegen.
Eigentlich ist der Treibhaus-Effekt überflüssig wie ein Kropf. Inzwischen ist hier die ganze Armada der Treibhaus-Theorie-Verteidiger Deutschlands versammelt. Besser wird es dennoch nicht. Die Erklärungen werden immer kryptischer. Der Treibhaus-Effekt muss anscheinend verteidigt werden – koste es was es wolle.
@ Herr Ebel #139
Sehr geehrter Herr Ebel,
Sie schrieben:
„Der Teil der erhöhten Strahlung, der nicht entweicht, kommt als Gegenstrahlung zur Oberfläche zurück.“
Ich hatte mich mit Herrn Heß schon einmal darauf verständigt, dass die Gegenstrahlung keine eigene Energiequelle ist. Somit kann sie keinen Beitrag zur Bodenerwärmung leisten.
Ich habe auch keine Lust, schon wieder eine Diskussion über die Gegenstrahlung zu führen.
Es gibt interessantere Dinge, z.B. die Vertikalzirkulation. Ich hätte ja noch Verständnis dafür, wenn man meint, dass der Wasserdampf durch Aufsteigen, Kondensieren und Abstrahlung dabei wichtig ist. Und eine Erde ohne Wasser möchte ich mir nicht vorstellen. Aber könnte es sein, dass bereits der Tag-Nacht-Rhythmus eine Vertikalzirkulation auslöst ?
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
@ #128: Günter Heß
Lieber Herr Heß,
ich glaube, wir haben unterschiedliche Ansichten darüber, was ein physikalischer Effekt ist. Das was Sie beschreiben, ist eine Feststellung – kein Effekt.
mfg
M. Wehlan
@ #130: Ebel
Sehr geehrter Herr Ebel,
aus Ihren Ausführungen kann man nicht schlau werden. Sie tun so, als gäbe es aussagefähige Messungen über das CO2 und die Abkühlung der Stratosphäre.
Das einzige, was bewiesen wurde ist, dass nach einer Erwärmung am Boden mehr Wasser verdunstet, dieser Wasserdampf aufsteigt, kondensiert (dabei Wärme abgibt) und der Wasserdampf auch mehr Wärme abstrahlt, was dann zur stratosphärischen Abkühlung führt. Diese Informationen habe ich der Atmosphärenphysik Wuppertal entnommen.
Dass das CO2 etwas gleiches machen soll, ist pure Spekulation. Ich weiß nicht, wo Sie das hernehmen.
Zwar wird bei einer Boden- (besser Meereserwärmung) auch mehr CO2 frei, aber dürfte gegenüber dem Wasserdampf keine Rolle spielen.
Und der ganze Prozess der stratosphärischen Kompensation funktioniert nur, wenn es eine Erwärmung am Boden gab. Sie versuchen nun, einen natürlichen Prozess für den Treibhaus-Effekt zu reklamieren.
Ich sehe darin keinen schlüssigen Beweis.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
@ #129: Horst Stricker
Sehr geehrter Herr Stricker,
es wird schon angenommen, dass der Sauerstoff aus der Photosynthese stammt. Ich habe zumindest nichts anderes gehört. Es stimmt natürlich, dass Landpflanzen beim Absterben wieder O2 verbrauchen, aber Landpflanzen sind nur sehr gering an der Sauerstoffbildung beteiligt,. Das meiste kommt aus dem Meer. Und diese Meerespflanzen werden nicht unbedingt zu CO2 und Wasser, sondern bilden Biomasse, aus der wahrscheinlich irgendwann einmal Erdöl wird. Es bleibt also genug freier Sauerstoff übrig.
Da die Sauerstoffbildung radikalisch erfolgt (also über ein O, dass erst kurze Zeit später zu O2 wird und vorher Ozon bilden kann) entsteht dort das meiste Boden-Ozon, wo O2 gebildet wird – also im Wald. Außerdem entsteht Ozon durch Energie, wie z.B. durch Laserdrucker – kann man riechen.
Die Spaltung von Wasser in H2 und O ist zwar möglich, aber ich weiß nicht welche Rolle das spielt. Die Ozonschicht entsteht aus UV-B-Strahlung und Sauerstoff in großen Höhen – also durch Spaltung von Sauerstoff. Das Ozon zerfällt wiederum schnell, so dass die Ozonschicht recht dynamisch funktioniert. Den genauen Mechanismus kenne ich auch nicht, aber so lange es O2 gibt, wird Ozon gebildet. Jedes organische Molekül reagiert praktisch mit Ozon (wie immer gibt es ein paar Ausnahmen, z.B. CO2). Dadurch wird gewährleistet, dass sich Ozon am Boden nicht anreichert. In größer Höhe gibt es aber wenig organische Moleküle, außerdem ist die Strahlung am größten. Das könnte erklären, warum es dort überhaupt eine Ozonschicht gibt. Im Winter ist diese über den Polen besonders dünn – da fehlt es einfach an Strahlung.
Einen Treibhaus-Effekt widerlegt das zunächst nicht.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
#138: besso sagt am Montag, 08.02.2010, 11:39
„Denn: es wird sich in jedem Fall die abstrahlrelevante Grenzschicht durch vermehrte Einstrahlung sofort erwärmen.“
Das „sofort“ stimmt nicht. Sofort strömt die Wärme in die Tiefe – deswegen kommt es im ersten Moment nicht zu einer Erhöhung der Temperatur. Solange die tiefer liegenden Schichten noch nicht erwärmt sind, ist der Temperaturgradient schon bei einer minimalsten Erhöhung der Oberflächentemperatur ganz groß, so da0 die einfallende Strahlung sofort in die Tiefe abgeleitet wird. Erst wenn die tiefer liegenden Schichten erwärmt sind, wird der Temperaturgradient geringer und die Temperatur steigt an.
Bei sinusförmigen Strahlungsänderungen folgt die Temperatur mit einer Verzögerung von 1/8 der Periodendauer der Strahlungsänderung – also nicht sofort!
„Der Grad der Erwärmung ist dabei nicht relevant.“
Das ist richtig.
„Relevant ist, d a ß sich die Grenzschicht erwärmt. Und dies führt unweigerlich zu einer E r h ö h u n g der Abstrahlung, von der ein Teil durch das Strahlungsfenster entweichen kann.“
Das ist richtig. Das ist doch der Treibhauseffekt. Durch die Erhöhung der Oberflächentemperatur entsteht tatsächlich eine erhöhte Abstrahlung, von der ein Teil durch das Strahlungsfenster entweicht. Gleichzeitig nimmt die Stratosphärentemperatur ab, so daß aus der Stratosphäre weniger Strahlung ins Weltall entweicht. Die Gesamtsumme der Entweichen ist konstant.
Der Teil der erhöhten Strahlung, der nicht entweicht, kommt als Gegenstrahlung zur Oberfläche zurück.
Mit freundlichen Grüßen
#137: Ebel
Sehr geehrter Herr Ebel,
vielen Dank für Ihre Stellungnahme.
Selbstverständlich akzeptiere ich Ihre Klarstellung bezüglich der Schichtdicke der Grenzschicht. Daß damit die Erdoberfläche gemeint war ergibt sich aus dem Zusammenhang. Wir sollten, wenn wir es genau nehmen wollen, auch nicht vergessen daß die Oberfläche der Erde zum überwiegenden Teil durch offenes Wasser gebildet wird. Es versteht sich von selbst, daß die auftreffende Strahlung hier tiefer eindringen kann.
Dies spielt aber für die Gültigkeit des Modelles keine Rolle. Auch wie es keine Rolle spielt, wann das Abstrahlungs m a x i m u m der Erdoberfläche im Tagesverlauf erreicht wird.
Denn: es wird sich in jedem Fall die abstrahlrelevante Grenzschicht durch vermehrte Einstrahlung sofort erwärmen. Der Grad der Erwärmung ist dabei nicht relevant. Relevant ist, d a ß sich die Grenzschicht erwärmt. Und dies führt unweigerlich zu einer E r h ö h u n g der Abstrahlung, von der ein Teil durch das Strahlungsfenster entweichen kann.
Damit ist das Modell m.E nachwievor gültig.
In Erwartung Ihrer Antwort
besso
#133: besso sagt am Sonntag, 07.02.2010, 17:27
„Noch ein Wort zum Term „zeitlang“:
Die Abstrahlung der Erdoberfläche wird durch Temperatur und Absorptions-/Emissionsverhalten der Grenzschicht bestimmt. Diese besteht aus e i n e r Lage Atome/Moleküle. Eine Verstärkung der Einstrahlung z.B. durch den angedachten Treibhauseffekt würde diese Grenzschicht s o f o r t erwärmen. Die Abfuhr der Wärme erfolgt über Wärmeleitung in tiefere Atom/Molekülschichten und gleichzeitiger Erhöhung der Abstrahlung. Es würde also s o f o r t und nicht nach einer „Zeitlang“ die Abstrahlung der Erdoberfläche erhöht.“
Eine bunte Mischung von Richtigem und Falschem. Richtig ist „Die Abstrahlung der Erdoberfläche wird durch Temperatur und Absorptions-/Emissionsverhalten der Grenzschicht bestimmt.“ Zwar ist nicht gesagt wo diese Grenzschicht sein soll, aber wahrscheinlich ist die Erdoberfläche gemeint. „Diese besteht aus e i n e r Lage Atome/Moleküle.“ Man kann alles Mögliche definieren – aber die Definition sollte schon sinnvoll sein. Diese Definition ist es nicht. Z.B. ist sogar ein Dünnschliff von Gestein durchsichtig (http://tinyurl.com/ybylcp2 ) und in einer 30µm starken Schicht liegen viele Moleküle übereinander („optischen Diffusionslänge des IR-Strahls“).
Der übernächste Satz „. Die Abfuhr der Wärme erfolgt über Wärmeleitung in tiefere Atom/Molekülschichten und gleichzeitiger Erhöhung der Abstrahlung.“ ist zwar richtig – aber im Zusammenhang mit dieser unzweckmäßigen Definition erfolgt eine deutlich falsche Schlußfolgerung: „Eine Verstärkung der Einstrahlung … würde diese Grenzschicht s o f o r t erwärmen. … Es würde also s o f o r t und nicht nach einer „Zeitlang“ die Abstrahlung der Erdoberfläche erhöht.“ Das diese Aussage falsch ist, kann man fast jeden Tag beobachten: Die Einstrahlung durch die Sonne verstärkt sich im Laufe des Vormittags. Um 12:00 ist die stärkste Einstrahlung – die höchste Temperatur (und damit die stärkste Abstrahlung) ist gegen 15:00. Also nicht sofort, sondern „nach einer „Zeitlang““ – hier also 3 Stunden. Beim Rosencwaig-Gersho-Effekt (auf den Dr. Tscheuschner gerne hinweist http://tinyurl.com/ye4b3eq S. 6 (16)ff bzw. Abschn. 3.2.2. ) können Sie vielleicht den Zusammenhang verstehen.
Mit freundlichen Grüßen
Lieber Herr Besso,
die Erwärmung des Erdsystems wird bestimmt durch die Energiebilanz an der Systemgrenze. Die Zeitdauer in der sich das Erdsystem als Ganzes durch eine nicht ausgeglichene Energiebilanz erwärmt oder abkühlt hängt, von der Wärmekapazität der Erde oder der betrachteten Schicht ab, die erwärmt wird.
Selbstverständlich erwärmt sich eine Schicht, wie die Stratosphäre , mit geringer Wärmekapazität schnell. Eine 100 m dicke erdumspannende Wasserschicht mit großer Wärmekapazität aber langsam.
Welche Wärmekapazität man ansetzen muss, um die Klimasensitivität der Erde bei Verdopplung von CO2 zu berechnen ist heftig umstritten. Da ich darüber zu wenig weis, habe ich die Zeitdauer offen gelassen.
Untersuchungen dazu variieren stark:
Stephen E. Schwartz gibt zum Beispiel 5 +/- 2 Jahre an. Scaffetta et al. geben 8.5 +/- 2 Jahre an. Foster et al. geben 30 Jahre oder mehr an.
Dass sich instantan ein neuer stationärer Zustand verdoppeltfür das Erdsystem einstellt, wenn man die CO2-Konzentration verdoppelt, wie sie in #133 schreiben, wird meines Wissens nicht diskutiert.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Besso,
Sie schreiben:
„Die einzige Frage, die das Modell beantwortet lautet: kann eine innerhalb des geschlossenen Systems womit auch immer, aber ohne eigene Energiequelle erzeugte Gegenstrahlung den Boden des Planeten z u s ä t z l i c h erwärmen unter der Voraussetzung, daß ein Strahlungsfenster existiert. Die Antwort lautet N E I N , eine innerhalb des Systems ohne eigene Energiequelle erzeugte „Gegenstrahlung“ kann dies nicht (siehe Link).“
Diese Frage beantwortet auch das Standardmodell für den Treibhauseffekt mit Nein. Wenn das die einzige Aussage von Herrn Ermecke ist, hat er Recht.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Mit den „ersten Schritt“ ist es in der Realität etwas problematisch, da ja das zusätzliche CO2 nicht auf einen Schlag kommt, sondern mehr oder weniger kontinuierlich. Dabei ist auch die Temperaturänderung mehr oder weniger kontinuierlich und deshalb ist die Differenz zwischen Absorption und Emission mehr oder weniger konstant.
Entsprechend dem Oberflächen-Druck von ca. 1 bar hat die Atmosphäre eine Masse von ca. 10^4 kg/m², davon etwa 8000kg/m² in der Troposphäre und ca. 2000kg/m² in der Stratosphäre. Bei einer Temperaturerhöhung an der Oberfläche von ca. 1K erhöht sich die Temperatur der ganzen Troposphäre um ca. 1K und die Stratosphäre kühlt sich um ca. 4K ab. Die Wärmekapazität von Luft ist etwa 1000 Ws/(kg K). Damit enthält die Troposphäre ca. 8*10^6 Ws/m² mehr Wärmeenergie und die Stratosphäre ca. 8*10^6 Ws/m² weniger Wärmeenergie – in der Atmosphäre bleibt also sogar die Gesamtwärmemenge erhalten.
Zusätzlich wird aber auch der Erdboden erwärmt, sagen wir ca. 1 m innerhalb eines Jahres. Je nach Boden usw. könnte eine zusätzliche Wärmemenge im Boden von ca. 3*10^6 Ws/m² gespeichert werden. Da ein Jahr (ca. 3,1*10^7 s) für die Erwärmung angesetzt ist, ist die durchschnittliche Leistung, die in die Oberfläche strömt, ca. 0,1W/m². Da die durchschnittliche tägliche Absorption ca. 300W/m² ist, ist die relative Abweichung zwischen Absorption und Emission ca. 1/3000 = 0,03%. Aber die Temperaturänderung von 1K dauert nicht nur 1 Jahr, sondern viel länger, damit ist die relative Abweichung noch viel kleiner.
Im Rahmen der jahreszeitlichen Verzögerung zwischen den Extremwerten der Solarstrahlung und den Extremwerten der Oberflächentemperatur wird ein Vielfaches der oben genannten Differenz im Atmosphärensystem zwischengespeichert.. Deshalb ist die Behauptung von Herrn besso (#133 am Sonntag, 07.02.2010, 17:27) unzutreffend – und zeigt nur mangelhafte physikalische Kenntnisse.
MfG
@#124: Günter Heß
Sehr geehrter Herr Heß,
Vorab möchte ich darauf hinweisen, daß das Modell von Herrn Ermecke „ceteris paribus“ gilt und ausschließlich dazu geeignet ist ein geschlossenes System aus Festkörper mit Gashülle auf Veränderung des Energieinhaltes bei Einwirkung von, nennen wir es einer Störgröße (hier: Erhöhung der Dotierung der Atmosphäre mit Co2), zu beurteilen. Es werden mit dem Modell keine Oberflächentemperaturen berechnet. Die einzige Frage, die das Modell beantwortet lautet: kann eine innerhalb des geschlossenen Systems womit auch immer, aber ohne eigene Energiequelle erzeugte Gegenstrahlung den Boden des Planeten z u s ä t z l i c h erwärmen unter der Voraussetzung, daß ein Strahlungsfenster existiert.
Die Antwort lautet N E I N , eine innerhalb des Systems ohne eigene Energiequelle erzeugte „Gegenstrahlung“ kann dies nicht (siehe Link). Dabei ist es ohne Belang, ob die Strahlung von CO2, Methan, Wasserdampf oder anderen „Bösewichtern“ stammt. Es spielt auch keine Rolle, von welcher Höhe diese Strahlung stammen soll.
Die ganze Diskussion um Stratosphäre, Dichteänderungen, Strahlungstemperatur etc. ist daher im Rahmen dieser Beweisführung nutzlos, so unterhaltsam sie dem Einen oder Anderen auch erscheinen mag.
Noch ein Wort zum Term „zeitlang“:
Die Abstrahlung der Erdoberfläche wird durch Temperatur und Absorptions-/Emissionsverhalten der Grenzschicht bestimmt. Diese besteht aus e i n e r Lage Atome/Moleküle. Eine Verstärkung der Einstrahlung z.B. durch den angedachten Treibhauseffekt würde diese Grenzchicht s o f o r t erwärmen. Die Abfuhr der Wärme erfolgt über Wärmeleitung in tiefere Atom/Molekülschichten und gleichzeitiger Erhöhung der Abstrahlung. Es würde also s o f o r t und nicht nach einer „Zeitlang“ die Abstrahlung der Erdoberfläche erhöht.
Zuletzt möchte ich darauf hinweisen daß ich weder Herr Ermecke bin, noch mit ihm in irgeneiner Art von Kontakt stehe.
Mit freundlichen Grüßen
besso
Lieber Herr Ebel,
Danke für ihre ausführlichen Erklärungen und die Erläuterungen zu der Stratosphäre. Könnten sie noch eine Frage zu ihrem folgenden Satz beantworten:
„Bei einer Erhöhung der CO2-Konzentration erfolgt in der Stratosphäre im ersten Schritt tatsächlich mehr Abstrahlung als Einstrahlung und das führt zur Abkühlung der Stratosphäre.“
Wie ändert sich die gesamte Energiebilanz des Erdsystems, wenn sich die Treibhausgaskonzentration erhöht, bevor der neue stationäre Zustand erreicht ist?
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#129: Horst Stricker sagt am Samstag, 06.02.2010, 23:04
Betr. Ozon: Sie haben vergessen, daß Ozon auch zerfällt (ohne Zerfall müßte aller Sauerstoff in Ozon umgewandelt sein). Die relativ konstante Ozonmenge ergibt sich als Gleichgewicht zwischen Entstehung und Zerfall. Bestimmte Stoffe beschleunigen den Zerfall des Ozons – ohne das sich die Bildungsmenge ändert.
Dieses Fließgleichgewicht existiert auch beim Sauerstoff. Heute wird annähernd so viel Sauerstoff verbraucht, wie gebildet wird. In der Zeit der Enstehung der Sauerstoffatmosphäre war das anders. Bei dem wenigen Sauerstoff wurde auch wenig Sauerstoff verbraucht, so daß die Sauerstoffproduktion überwog.
MfG
#123: Wehlan sagt am Samstag, 06.02.2010, 18:30
„Nur es fehlt jeglicher Beweis dafür, dass eine Änderung der CO2-Konzentration dies bewirken soll.“
Die Beweise sind die Absorptionsmessungen, die Sie anerkennen und woraus Sie Ihre Frage selbst beantworten können müßten. Sie schrieben:
#10: Wehlan sagt am Freitag, 29.01.2010, 16:56
„Folglich wird mehr abgestrahlt als eingestrahlt – es erfolgt eine Abkühlung. “
Bei einer Erhöhung der CO2-Konzentration erfolgt in der Stratosphäre im ersten Schritt tatsächlich mehr Abstrahlung als Einstrahlung und das führt zur Abkühlung der Stratosphäre. Das die Einstrahlung sich sogar verringert folgt daraus, das die Troposphäre dicker wird und wegen des annähernd konstanten Temperaturgradienten die Temperaturdifferenz über der Troposphäre größer oder die Temperatur am oberen Rand der Troposphäre niedriger, was eine verringerte Einstrahlung in die Stratosphäre zur Folge hat.
Auch eine zweite Betrachtungsweise ist möglich:
Von oben (d.h. aus dem Weltall) erfolgt in die Stratosphäre (fast) keine Einstrahlung. Da aber die Treibhausgase emittieren nimmt die lokale Strahlungsintensität nach unten zu – immer zur lokalen Planckintensität, d.h die Emission überwiegt. Von unten kommt die Strahlung aus der Troposphäre in die Stratosphäre, d.h. aus wärmeren Bereichen. Deshalb liegt die lokale Strahlungsintensität über der lokalen Planckintensität, d.h. die Absorption überwiegt.
Über große obere Bereiche kompensieren sich Absorption und Emission bei konstanter Temperatur. Im unteren Bereich der Stratosphäre ist die Abwärtsintensität schon sehr groß geworden und die Aufwärtsintensität ist am Höchsten. Deswegen steigt nach unten die Temperatur, damit die Kompensation von Absorption und Emission erhalten bleibt. Die steigende Temperatur hat natürlich auch einen steigenden Temperaturgradienten zur Folge.
Wenn der Temperaturgradient den Grenzwert der stabilen Luftschichtung (Adiabatenwert) überschreitet, setzt die Vertikalzirkulation ein und die Troposphäre beginnt.
Wenn die Konzenntration der Treibhausgase steigt erfolgen gleiche Emissionen und Absorptionen auf kürzerer Strecke, da für den Effekt die Zahl der Moleküle verantwortlich ist – und bei höherer Konzentration sind eben die gleiche Zahl Moleküle auf kürzerer Strecke.
MfG
Sehr geehrter Herr Wehlan,
Ich habe vor einigen Tagen an die Herren: NB, Marvin Müller, und NF eine Frage in Bezug zur Ozonschicht gestellt(#58). Die Antworten waren nichtssagend-esoterisch. Dann hat mir ein Herr Ebel geantwortet und die Atmosphäre mit einem Alkohol-Wassergemisch verglichen.
Wie dem auch sei, ich möchte mich an Sie wenden, da ich Sie als einer der kompetentesten Kommentareschreiber einstufe.
Die 21% Sauerstoff der Erdatmosphäre können m. E. nicht aus der Photosynthese stammen, da Pflanzen u.Algen ja nur bei Tageslicht Sauerstoff produzieren, nachts wiederum, wird ein Großteil dieses Sauerstoffs wieder verbraucht.
Wenn diese Pflanzen o. Algen absterben,vermodern oder auch verbrennen, wird genau diese Menge Sauerstoff wieder verbraucht die sie in ihrem Leben produziert haben.
Unter dem Strich bliebe also kein Sauerstoff für Tier o.Mensch übrig.
Von irgendwoher muß er ja herkommen, dieser Sauerstoff?
Im Gespräch mit einigen Physikern (darunter auch vom Max-Planck Institut) habe ich erfahren, daß durch die Sonneneinstrahlung auf die Weltmeere (Seen), Wasser verdunstet, als Wasserdampf(H2O) in die Stratosphäre hochsteigt und durch die ionisierte Sonneneinstrahlung in Wasserstoff u.Sauerstoffatome zerfällt. Wasserstoff verlässt teilweise das Gravitationsfeld der Erde, wärend der Sauerstoff bedingt durch UVB-Strahlung sich kurzzeitig in Ozon(O3) umwandelt. Da O3 ja schwerer als Luft ist, sinkt es zur Erde und vermischt sich mit Stickstoff ,Argon u.den Restgasen zu unserer Atemluft.
Dieser Prozess würde erklären, warum die Erde in der Stratoshäre eine Ozonschicht (weil ja ständig neu gebildet) hat.
Dadurch wird auch ein Großteil der in Bodennähe aufgenommener Wärme wieder in die Statosphäre transportiert , was ja gegen einen Treibhauseffekt spricht!
Weil ja die Sonne am Äquator senkrecht scheint gibt es hier auch die höchsten Ozonwerte, je weiter man sich Richtung Pole entfernt, desto schräger wird der Einstrahlwinkel auf die Atmosphäre,also ist weniger Sonnenenergie für den Prozess der Ozonbildung vorhanden,dadurch eine Abnahme des Ozons an den Polen.
Durch die Schrägstellung der Erdachse , kommt die gerigste Energie von der Sonne am Nordpol an und deshalb ist im Winter das Ozonloch am Nordpol am größten, auf der Südhalbkugel, da ja Sommer, am kleinsten. Sechs Monate später ist es genau umgekehrt.
Ein ganz normaler Prozess also, den man auch als menschgemacht, Mitte der achtziger Jahre mit Hilfe von Greenpace und den Medien mit einer ähnlichen Brisanz hochgespielt hat.( hat vor allem einer großen US-Firma genutzt, die das damals neue “ozonfreundliche” Kühlmittel hergestellt hat und die Kampagne größtenteils finanziert hat)
Wenn das hier so stimmt,würde es Ihre Kommentare vollommen bestätigen, daß es keinen Treibhauseffekt geben kann!
Mit freundlichem Gruß,
Horst Stricker
Lieber Herr Wehlan,
der planetarische „Treibhauseffekt“ existiert und ist gemessen.
Seine qualitative physikalische Erklärung hat als Voraussetzungen einen Temperatur- und Dichtegradienten aufgrund der Schwerkraft und der Zirkulation, eine Atmosphäre mit Drücken größer 10 Pa, die im sichtbaren Bereich transparenter als im infraroten Bereich > 5 µm ist, sowie die Einstrahlung durch die Sonne, um nur das nötigste zu nennen. Ich habe in #80 das schon mal beschrieben.
Meine These ist nur:
Je größer die optische Dichte der Atmosphäre eines terrestrischen Planeten ist, desto größer ist der Unterschied zwischen seiner Oberflächentemperatur und seiner effektiven Strahlungstemperatur.
Hier die experimentelle Beobachtung:
Differenz zwischen Oberflächentemperatur und effektiver Strahlungstemperaturen: Mars: 8K, Erde: 33K, Venus: 518K
Meine These wird also experimentell belegt, da die optische Dichte der Atmosphäre von Mars über Erde zu Venus zunimmt.
Dieses einfache Modell erklärt also die Beobachtung (Mars: 8K, Erde: 33K, Venus: 518K) qualitativ zunächst ganz gut.
Quantitativ ob 1K oder 7K bei Verdopplung von CO2 warte ich selbst noch auf eine befriedigende Antwort der Klimaforschung auf meine methodische Frage. Zugegebenermaßen eine schwere Frage
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#120: besso sagt am Samstag, 06.02.2010, 17:48
Die Frage nach der Zeit läßt sich leicht beantworten.. Die zusätzlich gespeicherte Energie für eine Temperaturerhöhung von 1K ist weniger als die absorbierte Energie eines Tages. Wenn sich die Erwärmung um 1K über 1 Jahr erstreckt, dann ist der Unterschied zwischen Absorption und Emission kleiner als 1%.
Nun zu dem Ausgangsartikel der Reihe nach.
Zuerst zu Bild 2. Die O3-Kurve bei ca. 9,5µm hat eine Intensität, die etwa einer Schwarzkörpertemperatur zwischen 280K und 300K entspricht. Diese Temperaturen sind sowohl in ca. 3km Höhe als auch in ca. 50km Höhe und höher. Wegen der großen Absorption des O3 (schon notwendig für die Existenz der Ozonspitze in der Mitte) sind die 3km auszuschließen.
Zu Bild 3: Der Verlauf der roten Kurve ist prinzipiell richtig. Die zusätzliche Leistungsdichte an der Erdoberfläche als Gegenstrahlung ist auch richtig. Der Satz „so verbreitert sich der CO2-Absorptions-Trichter“ ist etwas unvollständig, da auch (richtig gezeichnet) der Boden des Trichters nach unten sinkt (niedrigere Temperatur). Eine manchmal vermutete Sättigung, die evtl. die Bodenhöhe unverändert läßt, existiert nicht.
Der Satz „die Transportprozesse (Konvektion und Advektion) der Atmosphäre sind nahezu adiabatisch“ geht zu weit. Die adiabatischen Transportprozesse sind weitgehend nur in der Troposphäre – wie nachfolgend auch geschrieben ist.
Die Klimasensitivität ist prinzipiell unzutreffend abgeleitet. Die Formeln auf Seite 6 unten sind richtig – aber die Anwendung auf Seite 7 unzutreffend. Die Anwendung unterstellt eine Erhöhung der Abstrahlung an der Oberseite der Atmosphäre. Das ist aber unzutreffend. Bei Erhöhung der CO2-Konzentration verringert sich die Abstrahlung, weil bei Zunahme der Oberflächentemperatur die Wolkenbildung zunimmt und damit auch das Albedo, das heißt die Abstrahlung muß abnehmen, weil wegen der größeren Reflexion die Absorption geringer wird.
Da die Autoren dem IPCC bei der Ermittlung der Klimasensitivität folgen und das IPCC die Klimasensitivität prinzipiell unzutreffend ableitet, leiten auch die Autoren die Klimasensitivität unzutreffend ab: Dementsprechend sind die f-Angaben auf Seite 12 oben Zahlenwerte ohne jede Realität.
Das IPCC gibt tatsächlich den Strahlungsantrieb mit 3,7 W/m² bei Konzentrationsverdoppelung für CO2 an. Aber wie ist der Strahlungsantrieb definiert? Es ist die zusätzliche Abstrahlung aus der Stratosphäre nach unten bei unveränderter Troposphäre – und das kann tatsächlich im Labor gemessen werden. Aber wie sieht es in der Realität aus? Die Strahlung aus der Stratosphäre nimmt ab, weil die Stratosphärentemperatur abnimmt. Damit sind auch die vermuteten Klimasensitivitäten unzutreffend.
Ein erster Ansatz ist nach der roten Kurve in Abb. 3. Wenn die Stratosphärentemperatur abnimmt, nimmt die Oberflächentemperatur zu. Die Beobachtung liefert für beide Temperaturänderungen ca. 4:1 ( http://tinyurl.com/yal9npg S. 22). Da in der Troposphäre der Temperaturgradient nahezu adiabatisch ist und bleibt, erzwingt die Temperaturänderung eine dickere Troposphäre, d.h. der Tropopausendruck nimmt ab. Vergleicht man die Säulendrücke des CO2 an der Tropopause bei Erde (gegenwärtig 0,11mbar = 200mbar mal Anteil) Venus und Mars (fast reine CO2-Atmosphären mit Druck unter 1mbar). In Verfolgung dieses Ansatzes ergibt sich ohne Albedoänderung eine Klimasensitivität von ca. 4K. Mit der Albedoänderung sinkt die endgültige Klimasensitivität erheblich.
MfG
Lieber Herr Wehlan,
Sie schreiben:
„Ich halte es aber für nicht möglich, dass IR-aktive Gase die Erde an der Abstrahlung hindern – ganz im Gegenteil: sie ermöglichen mehr Abstrahlung.“
Bitte erklären sie mir doch diesen Satz mit einem physikalischen Mechanismus. Wie funktioniert das zum Beispiel, wenn die eingestrahlte Energie durch die Sonne konstant bleibt? Was passiert denn dann? Wird die Oberflächentemperatur wärmer oder kälter?
Was passiert mit der effektiven Strahlungstemperatur, wird die größer oder kleiner? Können Sie mir das erklären.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Wehlan,
Eine Änderung der Zusammensetzung ist in der Thermodynamik bzw. in der Physik ein anderer Zustand. Deshalb heißen Druck, Temperatur, Stoffmengen, Volumen die Zustandsvariablen.
Diese Zustandsvariablen legen den Zustand eines Systems fest. Ändern sie sich ändert sich der Zustand. Beim Hinzufügen IR-aktiver Gase ändert sich auf jeden Fall die Zahl der Schwingungsenergiezustände in der Erdatmosphäre, oder nicht?
Ist das nun ihrer Meinung nach ein anderer Zustand?
Ihr Satz:
„Also die Tatsache, dass sich durch Hinzufügung IR-aktiver Gase die Zusammensetzung der Atmosphäre geringfügig ändert, führt nicht zwangsläufig zu einem anderen Zustand.“
Dieser Satz von Ihnen ist meiner Meinung nach physikalisch falsch!
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Besso,
Entschuldigung, dass Sie mich nicht verstanden haben. Ich selbst wollte mit dem Begriff „Zeitlang“ nur ausdrücken, dass ich selbst die Zeitdauer nicht genau kenne, die das Erdsystem braucht, um einen neuen stationären Zustand zu erreichen, nachdem sich die Treibhausgaskonzentration ändert. Ich wollte damit nur meine Unwissenheit über diese Zeitdauer ausdrücken. Sollte ich sie verwirrt haben, entschuldigen Sie bitte meine umgangssprachliche Ausdrucksform.
Die Physik bleibt aber:
Erhöhung der Treibhausgaskonzentration bewirkt, dass bis zum Erreichen eines neuen stationären Zustandes eine bestimmte Zeitdauer weniger Energie über die Systemgrenze ans Weltall abgegeben wird, als durch die Sonne eingestrahlt wird. Der neue stationäre Zustand hat eine höhere Temperatur, falls alle anderen Parameter konstant bleiben.
Damit sie beruhigt sind. Das sagt nichts über die Größe der Temperaturänderung aus.
Da Sie ja Herrn Ermecke’s Modell verstanden haben. Eine Frage. Ist in Herrn Ermeckke’s Modell die Oberflächentemperatur höher als die effektive Strahlungstemperatur und wie groß ist die Oberflächentemperatur der Erde in Herrn Ermeckes Modell? Das ist die Krux am Ermecke-Paper. Er spricht von einem Kühleffekt, sagt aber nicht gegen welche Referenztemperatur. Also: Wie groß wäre die Temperatur der Erdoberfläche in Herrn Ermecke’s Modell ohne Treibhausgase?
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
@ #104: Ebel
Sehr geehrter Herr Ebel,
Theorien gehen, Fakten bleiben !
Es gibt einen alten DDR-Witz über Theorie und Praxis:
Was passiert, wenn man einen DDR-Volkspolizisten ins Wasser wirft ?
Antwort: Theoretisch müsste der schwimmen, weil er hohl ist. Aber praktisch geht er unter, weil er nicht ganz dicht ist.
Sie schreiben:
„So kommt es bei Anstieg der CO2-Konzentration zur Druckabnahme der Tropopause und zu einer dickeren Troposphäre. Da dadurch die Temperaturdifferenz über der Troposphäre größer wird ist die Zunahme der Oberflächentemperatur und Abnahme der Stratosphärentemperatur kein Widerspruch.“
Es ist tatsächlich kein Widerspruch, denn die stratosphärische Kompensation bewirkt eine Abkühlung der Stratosphäre, wenn vorher eine Erwärmung am Boden aufgetreten ist. So wird die Wärme und mit ihr eine Menge Entropie ins Weltall abgegeben. Ein lebenswichtiger Prozess für die Erde.
Nur es fehlt jeglicher Beweis dafür, dass eine Änderung der CO2-Konzentration dies bewirken soll. Bewiesen dagegen wurde nach meiner Kenntnis, dass von etwa 1980 bis 2003 eine stratosphärischen Abkühlung stattgefunden hat. Die Ursache dafür würde ich aber nicht in der CO2-Konzentration sehen, sondern in der Temperaturerhöhung, die mittels Satelliten für diesen Zeitraum nachweisbar ist und mit dem oben genannten Verlauf der stratosphärischen Temperatur korreliert. Als es seit 2003 wieder kälter wurde, wurde die Stratosphäre nach meiner Kenntnis wieder wärmer, trotz des weiter steigenden GO2-Gehalts.
Also ziehe ich das Fazit:
1. Entscheidend ist die Sonne
2. Alles andere reguliert das Wasser der Erde
3. CO2 spielt keine Rolle
Überhaupt ist die Annahme, dass Prozesse in der Atmosphäre die Verhältnisse am Boden bestimmen in etwa so, als würde man behaupten, dass der Schwanz mit dem Hund wackelt.
Man kann annehmen, das in den 3 oberen Metern der Weltmeere etwa so viel Wärme enthalten ist wie in der gesamten Atmosphäre.
Treibhaus-Physiker gleichen einem Kettenraucher, der für seinen Husten den Feinstaub verantwortlich macht.
Mit freundlichen Grüßen
Dr. M. Wehlan
@ #105: Günter Heß
Lieber Herr Heß,
Sie schreiben, dass „eine Zeitlang weniger Energie über die Systemgrenze ans Weltall abgegeben wird, als durch die Sonne eingestrahlt wird“.
Dafür gibt es keine Beweise. Selbst wenn es so wäre, was wäre dann nach „eine Zeitlang“ ? Dann würde sich doch der alte Zustand wieder herstellen.
Aber was hindert denn die Treibhaus-Anhänger Versuche zu machen, Ihre Thesen zu überprüfen. Sicher kann man keine Modell-Erde bauen. Aber es muss doch möglich sein, wenigstens einen Teil der Behauptungen durch Experimente zu überprüfen und dabei kritisch zu sein.
Nur eine Idee von mir:
Feststellen, aus welcher Höhe jetzt CO2 ins Weltall strahlt (Intensität, Temperatur, Druck feststellen)
Dann im Labor das Strahlungsverhalten des CO2 durch einen Versuch analog den oben ermittelten Bedingungen nachempfinden.
Dann CO2-Gehalt verdoppeln (Sauerstoff-Anteil entsprechend senken) und wieder messen.
Wenn nun weniger abgestrahlt wird, dann die eben gemessene Zusammensetzung expandieren lassen bis wieder erste Strahlung erreicht wird (Druck messen). Dabei die Temperatur so gestalten, dass sie der entsprechenden Höhe der Atmosphäre entspricht (Tropopause berücksichtigen).
Dann müsste sich doch herausstellen, ob mehr oder weniger abgestrahlt wird. Hat das noch keiner gemacht ?
Zuletzt natürlich prüfen, welche Unterschiede es zur Wirklichkeit gibt.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
#76: Marvin Müller
möchte gerne daran erinnern, daß Ihrerseits noch eine Antwort aussteht…
Hess No 105
Lieber Herr Hess,
entschuldigen Sie, wenn ich mich in Ihren Schriftwechsel einmische. Sie führen in Ihren Ausführungen „bis zum Erreichen eines neuen stationären Zustandes eine Zeitlang weniger Energie über die Systemgrenze ans Weltall abgegeben wird“
eine neue Normierung für den physikalischen Faktor „Zeit“ ein. Dieser bemißt sich nun nach Hess, 2010, mit „Zeitlang“. So wie sich ein Lichtjahr in km darstellen läßt, so werden Sie wohl auch für „Zeitlang“ eine uns allen näher bekannte Einheit zur Bemessung der Zeit, wie z.B. Jahr, Monat, Woche oder Ähnliches im Hinterkopf haben.
Für Ihre Darstellung des Umrechnungsfaktors hier in diesem Forum wäre ich und wohl auch die Mitleser dankbar…
@ #106: Günter Heß
Lieber Herr Heß,
wie man ein chemisches Gleichgewicht stören kann, ist mir bekannt. Ich weiß aber auch, dass es ganz robuste Gleichgewichte gibt, z.B. Puffer. Die können Sie nicht so einfach in einen anderen Zustand überführen.
Also die Tatsache, dass sich durch Hinzufügung IR-aktiver Gase die Zusammensetzung der Atmosphäre geringfügig ändert, führt nicht zwangsläufig zu einem anderen Zustand. Außerdem, wenn sich etwas ändert, ist nicht klar, in welche Richtung sich etwas ändert. Das bedeutet, Ihre Erklärungen lassen offen, ob es wärmer oder kälter wird oder gar nichts passiert. Ihr Vergleich mit endothermen Reaktionen hinkt natürlich, da in diesem Fall eine zusätzliche Energiequelle (chemische Energie – in diesem Fall Energie, welche die chemische Reaktion dem System entzieht) berücksichtigt werden muss.
Und meine These ist, dass die Erhöhung des CO2-Anteils keine Temperaturerhöhung bewirkt. Dies wird durch Ihre Ausführungen nicht widerlegt.
Ich akzeptiere durchaus, dass CO2 eine höhere Wärmekapazität hat als O2 hat, auch dass CO2 IR-aktiv ist, aber eine Erwärmung bei konstanter Energiezu- und abfuhr am Boden (ohne den Boden zu verändern) leuchtet mir nicht ein.
Und natürlich ist für mich entscheidend, welche Ausmaße die von Ihnen für prinzipiell möglich gehaltene Temperaturänderung hat. Der Treibhaus-Effekt behauptet ja, es auf 33K zu bringen. Einen Einfluss des CO2 nach der fünften Kommastelle halte ich auch für möglich, allein wegen der Wärmekapazität.
Ich halte es aber für nicht möglich, dass IR-aktive Gase die Erde an der Abstrahlung hindern – ganz im Gegenteil: sie ermöglichen mehr Abstrahlung.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
#116 Jürgen Wanninger
Das sehe ich auch so. Vielleicht liegt es daran, dass man glaubt, der
Mensch könne das System quasi von außen beeinflussen. Kann er aber nicht,
er kann nur , gem. der Entropieflussgleichung , als Teil des Systems
(Natur) durch Entropieerzeugung dS erhöhen. Das hätte übrigens eine
Temperaturminderung zur Folge. Damit verhält er sich zunächst einmal
„natürlich“, weshalb man ja bei Warmzeiten von Klimaoptimum spricht. Ein
Problem wird es demnach erst geben, wenn sich Kaltzeiten einstellen.
Lieber Herr Wanninger,
Danke für die Anregung. Ich habe Borcherts Arbeit gelesen. Bin in meinen Selbststudien aber noch nicht so weit, dass ich sie kommentieren möchte.
Entscheidend ist sicherlich, dass die Experimentalphysiker unter den Klimaforschern es schaffen, eine verläßliche zeit-, orts- und höhenaufgelöste Messung der Wolkenbedeckung für die Erde hinzubekommen. Die ISCCP Messungen werden von den Klimaforschern ja selten gezeigt.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#114 U.E. Müller
und da wären wir dann bei Lindzen, der die negative Wasserdampfkopplung zeigt. Ihm werden zwar methodische Mängel unterstellt, eine Überarbeitung soll folgen. In der Tonne ist es damit aber nicht, wie Georg Hoffmann oben schreibt.
Es wäre aus philosophischer Sicht ganz unabhängig von naturwissenschaftlichen Überlegungen eigentlich naheliegend anzunehmen, dass ein deart komplexes Gebilde wie Erde+Atmosphäre nur dann so lange in weitgehend gleichem Zustand überdauern kann, wenn es über Stabilisierungsmechanismen verfügt, die selbst bei großen äußeren Störungen (Sonne, Meteoriten, Novae) immer wieder in einen ähnlichen Grundzustand zurückführen. Die negative Wasserdampfkopplung ist ein schönes Beispiel hierfür. Aber das nur als Überlegung am Rande.
Schade auf diesen zentralen Punkt gehörten viel mehr Anstrengungen (und Geld) investiert. Denn letztlich steht das AGW-Gebilde nur auf diesem schmalen Füßchen. Es müsste in jedermenschs Interesse sein, dies zu bestätigen/widerlegen.
Aber das zu glauben, wäre naiv. Es ist natürlich nicht im Interesse derjenigen, die durch CO2-Messungen ihr Geld verdienen, die durch Klima-Modelle die Zukunft vorhersagen, die mit Videos und Oscar die Welt verrückt machen, die PV-Module bauen, diese finanzieren, …
Lieber Herr Gans,
„Warum „Treibhaus Effekt“ Unfug ist ?
„Fleagle and Businger devoted a section of their text to the point, and suggested that radiation trapping by
the earth’s atmosphere should be called „atmosphere effect“ to discourage use of the misnomer.““
Ist mir wurst, ob der „Treibhaus Effekt“ nach dem Klimaklassiker Fleagle/ Businger „atmosphere effect“ oder sonst wie genannt wird. Hauptsache das Kind hat einen Namen.
Es gibt aber leider auch Kinder, die aussehen wie August, aber Tobias heißen.
Wenn Ihnen der Name „Treibhaus-Effekt“ für den Effekt nicht gefällt, schlage ich EIKE und den Lesern vor, den Effekt von nun an als
„Krishna-Gans-Effekt“
zu bezeichnen!
Also
„Krishna-Gans-Effekt“ (NB’s Vorschlag)
= „atmosphere effect“ (Fleagle/Businger 196?, nicht durchgesetzt)
= „Treibhaus Effekt“ (bei Skeptikern unbeliebt)
#112 Jürgen Wanninger
Danke für die Anregung, ’ne Menge Stoff für den Fachlaien.
Vorab eine kleine „Spinnerei“, natürlich laienhaft sehr vereinfacht:
Sollte das (chaotische) System frei nach W.Eschenbach ähnlich einem
menschlichen Organismus funktionieren , wäre es doch möglich , dass
die Zustandsgröße T hier (15 gr.C) wie dort (37 gr.C) um einen
optimalen Wert variiert. Die Mechanismen , um äußere Einflüsse
auszugleichen sind beim Menschen z.B. Gänsehaut oder Schwitzen.
Die Erde reagiert dann über den CO2- und Wasserhaushalt.
Steigt also z.B.durch äußeren Einfluss (Sonne) Q , folgt daraus eine
Temperaturerhöhung nach der Entropieflussgleichung. Reaktion wäre ein
CO2 und Wasserdampfanstieg in der Atm. mit den Effekten dS+(Wachstum) und
r+ (Wolken) , was beides eine Temperaturminderung bewirkte.
Der Treibhauseffekt wäre so gesehen allerdings kontraproduktiv.
Der Mensch kann in dieses System (als Teil des Systems) nur eingreifen,
indem er dS verändert, und zwar durch Energie- bzw. Entropieproduktion,
also dS+.
@NB #84
Warum „Treibhaus Effekt“ Unfug ist ?
Das lesen Sie mal hier:
—–
„Lee’s 1973 paper is a milestone
in the beginning, Lee writes:
The so called radiation „greenhouse“ effect is a misnomer
Ironically while the concept is useful in describing what occurs in the earth’s
atmosphere it is invalid for crypto climates created when space is enclosed with glass e. g. in
greenhouses and solar energy collectors.
Specifically elevated temperatures observed under glass cannot be traced to the spectral absorptivity of glass.
The misconception was demonstrated experimentally by R.W. Wood more than 60 years ago and recently in an
analytical manner by Businger.
Fleagle and Businger devoted a section of their text to the point, and suggested that radiation trapping by
the earth’s atmosphere should be called „atmosphere effect“ to discourage use of the misnomer. In spite of
the evidence, modern textbooks on meteorology and climatology not only repeat the misnomer, but frequently
support the false notion that „heat-retaining behavior of the atmosphere is analogous to what happens in a greenhouse“. (Miller, 1966). The mistake obviously is subjective, based on similarities of the atmosphere and glass, and on the `neatness‘ of the example in teaching. The problem can be rectified through straightforward analysis, suitable for classroom instruction.“
—–
😉
#109, 110 Günther Heß, E.U. Müller
Habt Ihr schon die Arbeit von Borchert hier auf Eike gelesen?
http://xlurl.de/vQmeou
Die Erklaerung des Treibhauseffekts ist zu meiner groszen Ueberraschung nichtmals voellig unsinnig. Erstaunlich fuer die Beteiligten, erstanlich fuer EIKE.
Das Paltridge Paper zeigt Reanalyse Daten. Es sind Modell-resultate und es ist ein lang lang bekanntes Problem, dass die Reanalysen schlecht sind fuer die troposphaerische Feuchte und schon gar auf so einer Zeitskala:
Is the atmosphere drying up?
„Although an international network of weather
balloons has carried water vapor sensors for
more than half a century, changes in instrumentation
and poor calibration make such
sensors unsuitable for detecting trends in
upper tropospheric water vapor (27). Similarly,
global reanalysis products also suffer
from spurious variability and trends related to
changes in data quality and data coverage (24).”
Na, und dass Lindzen debunkt ist, weiss man ja wohl mittlerweile selbst hier.
Lieber Herr Hess,
„Die Albedoänderungen…von 1985 bis 2000 ergeben liegen etwa im Bereich 0.005.“
Das entspräche dann einer Temperaturänderung von 0,5 K ohne Feedbacks in 15 a!
Lieber Herr Müller #100,
ich hatte das Zitat von Prof. Pelte in meinem beitrag #108 nicht vollständig von meiner Aussage abgetrennt. Sorry.
Prof. Pelte schreibt:
„Nehmen wir an, dass sich das Reflexionsvermögen der Erde nur um dr = 0.01 verändern wird, so hat dies eine Veränderung im Entropiefluss von 1%
zur Folge, ist also von ähnlicher Auswirkung wie die vorausgesagte Erhöhung der mittleren Erdtemperatur.“
Der Rest ist von mir
Lieber Herr Müller #100,
Prof. Pelte schreibt:
Nehmen wir an, dass sich das Reflexionsvermögen der Erde nur um dr = 0.01 verändern wird, so hat dies eine Veränderung im Entropiefluss von 1%
zur Folge, ist also von ähnlicher Auswirkung wie die vorausgesagte Erhöhung der mittleren Erdtemperatur.
Das ist der Unterschied. Die genaue Rechnung für die Temperaturänderung im einfachen Energiebilanzmodells ergibt etwa 1K für eine Albedoänderung von 0.01. Das ist aber ohne Feedbacks.
Nimmt man fairerweise die gleichen Feedbacks wie beim CO2, dann ergeben sich dann auch in etwa die drei Kelvin, aus einer Temperaturänderung ohne Feedbacks von 1 Kelvin. Insofern bin ich da ganz bei Ihnen.
Die Albedoänderungen, die sich aus den Daten des International Satellite
Cloud Climatology Project (ISCCP) für die Zeit von 1985 bis 2000 ergeben liegen etwa im Bereich 0.005.
Ja die Erde ist ein nichtlineares System.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Ebel,
Interessante Ausführungen. Danke.
Ihr Link hat nicht funktioniert, so konnte ich den nicht lesen. Beeinflusst denn ihrer Meinung die Zusammensetzung der Stratosphäre die Größe des Treibhauseffektes quantitativ? Ich dachte eigentlich immer, dass das der Fall ist.
Mit Treibhauseffekt, meine ich:
Der planetarische „Treibhauseffekt“ beschreibt die Beobachtung, dass die Oberflächentemperatur der terrestrischen Planeten (Venus, Erde, Mars) größer ist als ihre effektive „Strahlungstemperatur“
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Wehlan #101,
Die Definition für den planetaren „Treibhauseffekt“ habe ich aus dem Lehrbuch für Experimentalphysik Bergmann und Schaefer Band VII Erde und Planeten auf Seite 346 entnommen.
Sie schreiben:
„Es versteht doch jeder Zehnjährige, dass zum Erwärmen eines Körpers Energie zugeführt werden muss. Wenn man aber ein Gleichgewicht annimmt, muss für eine weitere Erwärmung dieses Gleichgewicht gestört werden – entweder durch mehr Energie oder durch „Festhalten der Wärme“.“
Die freie Energie oder freie Enthalpie eines Systems hängen neben Temperatur und Volumen bzw. Temperatur und Druck immer auch von den Stoffmengen ab. Sie können also prinzipiell ein „Gleichgewicht“ immer auch durch die Änderung der Stoffmengen bzw. der Zusammensetzung stören. Oder wie funktioniert das Prinzip von LeChatelier und Braun?
Sie können die Wirkung der Infrarotaktiven Gase auf den Zustand des Erdsystems eben auch über die statistische Thermodynamik betrachten. Sie ändern die Zahl der besetzbaren Energiezustände für Infrarotphotonen. Das sagt der Name IR-aktive Gase trivial aus. Damit nehmen sie aber elementar Einfluss auf die Zustandsfunktion. Wie stark sich diese Änderung auf die Temperatur der Erde auswirkt ist eine andere quantitative Diskussion, aber sie stellen mit ihren Aussagen diese elementaren Zusammenhänge qualitativ in Frage.
Anders ausgedrückt ist es bei einem komplexen System ausgesprochen unwahrscheinlich, dass es bei einer Änderung der Zusammensetzung exakt im vorherigen stationären Zustand verbleibt.
Ändert sich nun der Zustand eines System durch Änderung der Zusammensetzung kann sich das System doch bei konstanter Energiezufuhr erwärmen. Wo sehen sie denn da einen Verstoß gegen die Physik? Denken sie doch nur an eine endotherme chemische Reaktion, die sie bei konstanter Zufuhr von Energie ablaufen lassen. Solange die Reaktion läuft und Energie umgewandelt wird, bleibt die Temperatur konstant, es ändert sich die Zusammensetzung, ist die Reaktion abgeschlossen, bleibt die Zusammensetzung konstant und es erhöht sich die Temperatur bis zu einem neuen stationären Zustand.
Mit Emissionseigenschaften habe ich die Materialeigenschaften gemeint und die ändern sich eben, wenn man die Zusammensetzung des Materials ändert.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Wehlan #102,
die Atmosphäre ist teilweise transparent für Sonnenlicht, dadurch kommt Energie in Form von Photonen bis zur Erdoberfläche. Änderung der Treibhausgaskonzentration bewirkt, dass bis zum Erreichen eines neuen stationären Zustandes eine Zeitlang weniger Energie über die Systemgrenze ans Weltall abgegeben wird, als durch die Sonne eingestrahlt wird. Der neue stationäre Zustand hat eine andere Temperatur.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Einstein sagte: „Es gibt nichts Praktischeres als eine gute Theorie“ (http://www.sport.uni-stuttgart.de/inspo/fileadmin/user_upload/files_AB_3/Daten_AB5/Vortrag_Theorie_Praxis.pdf )
Denn erst mit einer Theorie kann man Fakten richtig einordnen.
Zur Gasschichtung:
#46: Horst Stricker sagt am Montag, 01.02.2010, 23:16
„wie die Ozonschicht in der Stratosphäre zustande kommt, bzw. sich da als “Schicht” halten kann, da beide Elemente O2 (Dichte 1,429KG/m³), O3 (Dichte 2,14kg/m³) schwerer und bedutend schwerer als die Luft sind“
#28: mj sagt am Montag, 01.02.2010, 09:38
„Da das CO2 schwerer wie Luft ist hält es sich eher bodennah auf. In vulkanisch aktiven Gegenden ist CO2 sogar gefährlich, weil es sich in Bodenmulden ansammelt.“
Ein Öl-Wasser-Gemisch trennt sich, aber eine Wasser-Alkohol-Schichtung vermischt sich. Bei Gasen wird immer eine Vermischung auftreten – auch bei konzentrierten Austritten, wie am Nyos-See ist die CO2-Wolke (die viele Tote verursacht hatte) ist es nur eine Frage der Zeit, bis die schwere CO2-Wolke in den Tälern mit großen Mengen Luft vermischt hat. Wäre die Atmosphäre bewegungslos würde allerdings die Volumenkonzentration schwerer Gase am Boden höher sein als in großen Höhen. Durch die Luftbewegung werden die Luftpakete so schnell in verschiedene Höhen transportiert, das sich eine mittlere Volumenkonzentration einstellt. Eine Schichtung bei einigen Gasen (Wasserdampf, Ozon) hat andere Ursachen: Beim Wasserdampf z.B. die temperaturabhängige Kondensation, beim Ozon das Wechselspiel von Erzeugung und Zerfall.
Mittelwert
#20: opastun sagt am Samstag, 30.01.2010, 17:36
„Vielen Dank für Ihre humorvolle und bildhafte Erklärung. Sie zeigten damit sehr deutlich, dass eine Mitteltemperatur für die Erde vollkommener Unsinn ist.“
Einen Mittelwert kann man immer bilden. Man muß nur definieren, wie der Mittelwert gebildet wird. Siehe z.B. http://www.statistics4u.info/fundstat_germ/cc_meanval.html
http://www.statistics4u.info/fundstat_germ/cc_moving_average.html
Bei der Durchschnittstemperatur handelt es sich um einen flächengewichteten arithmetischen Mittelwert der Temperaturen. Mit der Abstrahlung hat er wenig zu tun, da dafür besser der flächengewichtete arithmetischen Mittelwert der Strahlungsleistung zu nehmen. Welcher Mittelwert zweckmäßigerweise genommen wird, hängt immer von dem Zusammenhang ab, in welchem ein Mittelwert gebraucht wird. Die Mittelwerte hängen in bestimmten Maße zusammen. Je geringer die einzelnen Abweichungen vom Mittelwert sind, um so geringer sind die Unterschiede der auf verschiedene Weise gefundenen Mittelwerte.
Abstrahlung
#21: Manfred Zausch sagt am Samstag, 30.01.2010, 17:48
„Wenn Sie die Konzentrationen der Treibhausgase ändern, verschieben Sie die Granzschichten und Temperaturgradienten. Die Tropopause stellt dabei die Grenze dar, ab der der Druck und Temperatur so gering sind, dass das absorbierte IR nicht mehr thermalisiert wird.“
#10: Wehlan sagt am Freitag, 29.01.2010, 16:56
„Wenn sich aber die Bodentemperatur erhöht, erhöht sich auch die Temperatur der Atmosphäre abiabatisch.“
#11: Günter Heß sagt am Freitag, 29.01.2010, 18:23
„…dass eine quantitative Abschätzung des Treibhauseffektes auch die Stratosphäre ausreichend berücksichtigen muss.“
#14: Peter Heller sagt am Freitag, 29.01.2010, 21:51
„Die Abstrahlung erfolgt in größerer Höhe, in der es dann wieder kälter ist. Man kann das ganze auch einfach so sehen, daß die Zunahme an Treibhausgasen die Grenzschicht der Atmosphäre nach oben verschiebt, ab der unsere Lufthülle für IR-Strahlung durchsichtig wird. Die Strahlungstemperatur dieser Grenzschicht liegt bei Annahme eines Strahlungsgleichgewichtes mit dem umgebenden Weltraum immer bei -18°. Je höher diese Schicht liegt, desto mehr Luft befindet sich also darunter und desto größer wird aufgrund des Dichtegradienten in der Atmosphäre auch die Temperaturdifferenz zur Erdoberfläche.“
Die Thermalisierung ist bis Höhen über 100km die hauptsächlichste Energieabgabe der angeregten Zustände. Bis etwa 60km Höhe (abhängig von der Wellenlänge) ist das Verhältnis angeregte Zustände zu nicht angeregten Zuständen weitgehend durch die Zusammenstöße zwischen den Molekülen und nicht durch die Strahlung gegeben.
Wenn die angeregten Moleküle ihre Energie durch Strahlung abgeben, dann erfolgt die Energieabgabe in alle Richtungen gleich wahrscheinlich. Aber die abgegebene Energie kann z.B. wieder von anderen Molekülen absorbiert werden und erreicht deshalb nicht das Weltall. Erst ab Höhen, ab denen die Konzentration der absorbierenden Moleküle genügend gering ist, wird der größte Teil der emittierten Energie das Weltall erreichen. Deswegen ist die Formulierung „in .. Höhe“ unzutreffend, es müßte heißen „ab .. Höhe“.
Bei der Atmosphäre sind bezüglich der Strahlung zwei Höhenbereiche zu unterscheiden: die Troposphäre, bei der der Temperaturgradient hauptsächlich durch die Adiabatik bestimmt wird infolge der Vertikalzirkulation und die Stratosphäre, wo fast keine Vertikalzirkulation herrscht und die Temperatur aus der Energiebilanz von Absorption und Emission folgt. In der Troposphäre gehört auch der konvektive Wärmetransport wesentlich zur Energiebilanz, in der Stratosphäre nicht.
Bei Änderung der Treibhausgasanteile ändert sich auch die Höhenlage bzw. der Druck des Übergangs Troposphäre/Stratosphäre (Tropopause). So kommt es bei Anstieg der CO2-Konzentration zur Druckabnahme der Tropopause und zu einer dickeren Troposphäre. Da dadurch die Temperaturdifferenz über der Troposphäre größer wird ist die Zunahme der Oberflächentemperatur und Abnahme der Stratosphärentemperatur kein Widerspruch. Demzufolge nimmt die Emission in Wellenlängenbereichen, wo der Abstrahlungsbeginn in der Stratosphäre liegt ab, in Wellenlängenbereichen, wo die Atmosphäre weitgehend durchsichtig ist aber zu.
MfG
Es ist zu begrüßen, daß von Prof. Lüdecke und Dr. Link eine Erklärung des Treibhauseffektes gegeben wurde, die schon ziemlich nah an der Physik ist. Der größte Teil der Kritiken soll leider davon wegführen.
Ehe ich auf die notwendigen Ergänzungen zum einführenden Text eingehe, mehrere Bemerkungen zu den Kritiken.
#90: Wehlan sagt: „Wenn der Äquator senkrecht zur Einstrahlung steht, erhält er 100%, der Pol aber nur 55%.“
Der Polerhält sogar noch weniger – nämlich nur 0%: die Solarstrahlung geht nämlich streifend am Pol vorbei. Und bei vollen Streifen wird nichts absorbiert. Ist auch auf der Erde zu sehen. Am Pol geht die halbjährige Nacht in den halbjährigen Tag über, wenn die Sonne den Äquator passiert.
Aber eines ist richtig: die -18°C ohne Atmosphäre ist zu hoch. Am Äquator mittags erreicht die Temperatur ca. +130°C – aber nachts und an den Polen ist die Temperatur so viel viel niedriger als -18°C. Der Durchschnitt über die ganze Oberfläche ist viel niedriger als -18°C. Der Mond zeigt z.B. als Durchschnittstemperatur ca. -55°C. Die Annahme einer gleichmäßigen Abstrahlung ist also irreal und demententsprechend ist die Durchschnittstemperatur niedriger. Ein Teil des Treibhauseffektes ist als schon die Einebnung der Temperaturunterschiede – die aber selbst mit Treibhauseffekt nicht vollständig ist, wie die Temperaturverteilung zeigt.
MfG
@ #98: Günter Heß
Lieber Herr Heß,
ich speichere die Beiträge von anderen nicht. Daher kann ich Ihnen auch kein Zitat nennen. Kann auch sein, dass ich etwas anders verstanden habe. Aber vielleicht können Sie mir erklären wie durch die veränderten Emissionseigenschaften der Atmosphäre (oben) die Wärme zum Boden gelangen soll.
@ #97: Günter Heß
Lieber Herr Heß,
Sie schreiben:
„Der planetarische „Treibhauseffekt“ beschreibt die Beobachtung, dass die Oberflächentemperatur der terrestrischen Planeten (Venus, Erde, Mars) größer ist als ihre effektive „Strahlungstemperatur“.“
Das mag Ihre Definition sein. Meine Definition ist, dass der Treibhaus-Effekt behauptet, IR-aktive Gase seien für diesen Temperaturunterschied verantwortlich. Und das ist unbewiesen und zweifelhaft.
Weiter schreiben Sie:
„Mit der Sonnenenergie die ja konstant weiterhin eingestrahlt wird“
Wenn es bei konstanter Einstrahlung wärmer werden soll, kann Einstrahlung nicht gleich Ausstrahlung sein, weil dann durch die erhöhte Temperatur mehr Wärme abgegeben als aufgenommen wird. Die Erwärmung würde sich selbst aufheben.
Es versteht doch jeder Zehnjährige, dass zum Erwärmen eines Körpers Energie zugeführt werden muss. Wenn man aber ein Gleichgewicht annimmt, muss für eine weitere Erwärmung dieses Gleichgewicht gestört werden – entweder durch mehr Energie oder durch „Festhalten der Wärme“. Beides sehe ich bei Treibhausgasen nicht. Das können nur kontinuierliche Strahler.
Weiter schreiben Sie.
„Änderung der Zusammensetzung der Atmosphäre“. Das ist zunächst einmal eine reine Phrase. Man muss erst einmal feststellen, was geändert wird und was dadurch passiert. Durch Zufuhr von CO2 wird O2 ersetzt. Damit wird die 15µm-Linie von CO2 aktiv – mehr nicht. Anders wäre es, wenn weiße Flächen schwarz werden. Dann würden diese wärmer werden solange die Sonne darauf scheint.
Weiter schreiben Sie:
„ändern sich die Emissionseigenschaften der Erde“
Frage: Wer hat das gemessen oder ist das eine logische Schlussfolgerung aus dem Lambert-Beerschen Gesetz ?
Ich nehme an, dass Sie die Emission der Abstrahlung in großer Höhe meinen.
Und warum soll sich dadurch ein neuer stationärer Zustand einstellen ? Können Sie etwas konkreter werden ?
Die ganze Treibhaus-Theorie läuft doch darauf hinaus, dass angeblich IR-aktive Gase die Erde an der Abstrahlung hindern sollen. Und das halte ich für unbewiesen. Im Fall des Wasserdampfes ist es sogar anders, nämlich dass durch mehr Wasserdampf mehr Wärme abgestrahlt wird. Wasserdampf verhindert die Abstrahlung also nicht. Gut – es bleibt noch zu klären, wie das ist mit dem Wasserdampf, also ob die Kondensation entscheidend ist und damit die Abkühlung durch Wolkenbildung erreicht wird.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
Lieber Herr Hess,
habe das auch nicht nachgerechnet, sondern dem folgenden Text entnommen:
http://tinyurl.com/yct6g9w , siehe Anhang:Wachstumsgrenzen (am Ende)
Ich nehme mal an, dass Prof. Pelte korrekt gerechnet hat.
Änderung r um 0,01 hat ähnliche Auswirkung wie die vorausgesagte Erhöhung der mittleren Erdtemperatur (+3 K).
Nach der Gleichung für den Entropiefluss (siehe auch dort) gilt also:
Der Zustandswert T erde ist abhängig von den zwei Variablen r (Albedo) und
dS (Entropiefluss), die sich, durch zahlreiche Prozesse gekoppelt, gegenseitig
beeinflussen und jeweils wiederum von T erde abhängen. Das nennt man wohl ein
nichtlineares, chaotisches System, oder sehe ich das falsch?
Lieber Herr Müller,
die Albedo der Erde darf nicht vernachlässigt werden. Meiner Meinung nach ist die Albedoänderung durch Änderung der Wolkenbedeckung die Hauptunsicherheit in der Bestimmung des Anteils von CO2 an der globalen Erwärmung.
Eine Änderung von 0.01 ergibt aber glaube ich nur etwa 1K Änderung der effektiven Strahlungstemperatur.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Wehlan,
Sie schreiben in #92:
„Andere Autoren in diesen oder anderen Foren haben ja behauptet, dass die „maßgeblich strahlende Schicht“ nach oben wandert, sich erwärmt und diese Erwärmung Auswirkung nach untern hat, wobei ich das so verstanden habe, dass sich die Erwärmung der strahlenden Schicht nach untern (adiabatisch) fortsetzt und somit höhere Bodentemp. erreicht werden sollen.“
Können sie zitieren, wer das geschrieben hat? Ich glaube die meisten hier werden diese Erklärung wie ich für falsch halten. Sie hat mit der Erklärung des Treibhauseffektes nichts zu tun.
Ich selbst habe das aber nirgendwo gelesen. Ich glaube, da haben sie den Kollegen falsch verstanden.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Wehlan,
Danke für ihre Antwort. Da kennen wir wenigstens unsere unterschiedliche Ausgangsbasis.
Sie schreiben:
„Warum unterstellen Sie mir, dass ich wüsste, dass es den Treibhaus-Effekt nicht gibt ? Ich vermute stark, dass es ihn nicht gibt. Und da man ihn nicht beweisen kann (wie Sie selbst schreiben), kann doch meine Vermutung nicht widerlegt werden.“
Der planetarische „Treibhauseffekt“ beschreibt die Beobachtung, dass die Oberflächentemperatur der terrestrischen Planeten (Venus, Erde, Mars) größer ist als ihre effektive „Strahlungstemperatur.
Das ist rein empirisch. Wie kommen Sie denn zu der Vermutung, dass es ihn nicht geben könnte?
Sie schreiben weiterhin:
„Falls Sie Antwort „A“ für richtig halten, muss ich die Frage stellen, mit welcher Energie die höheren Boden- und Atmosphärentemp. erreicht werden sollen, wenn Einstrahlung gleich Ausstrahlung ist.“
Mit der Sonnenenergie die ja konstant weiterhin eingestrahlt wird. Ihre Bilanz gilt ja nur im stationären Zustand und nich generell. Durch Änderung der Zusammensetzung der Atmosphäre ändern sich die Emissionseigenschaften der Erde und die Bilanz ist nicht mehr ausgeglichen. Es stellt sich ein neuer stationärer Zustand ein.
Welches physikalische Prinzip verhindert denn ihrer Meinung nach, dass sich die Temperatur eines Systems bei konstanter Einstrahlung erhöht, wenn sich die Ausstrahlung und damit die Energiebilanz an der Systemgrenze aufgrund veränderter optischer Eigenschaften verändert? Das ist ja gerade die Aussage von Gerlich und Tscheuschner, dass die Energiebilanz der gesamten Erde an der Systemgrenze kein Erhaltungssatz ist und deshalb nicht ausgeglichen sein muss.
Vergleichen Sie als Beispiel die Glastemperatur einer matten 60 W Glühbirne und einer transparenten 60W Glühbirne. Oder vergleichen sie die Oberflächentemperatur eines schwarzen und weißen Autos in der Sonne. Andere optische Eigenschaften, andere Temperaturverhältnisse bei konstanter Einstrahlung.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#80 Günter Heß
Danke für ihre Erläuterungen
mfG
Frage:
Die Berechnung der -18 grad C berücksichtigt einen Wert für r (Reflexion)
von 0,3 ,obwohl für einen Schwarzkörper r=0 gilt. Real ist r aber variabel.
Ist das wirklich zu vernachlässigen, wenn man bedenkt das eine Änderung von
r um 0,01 einer Temperaturänderung von etwa 3 grad C entspricht?
@Marvin Müller
habe eben beide Links gelesen. Kann jedoch nichts finden, was den Aussagen von
http://www.ke-research.de/downloads/klimaretter-1-3.pdf
widerspricht.
Bitte erklären Sie KONKRET welche Rahmenbedingung bzw. Annahmen Sie anzweifeln.
Meines Erachtens wird dort einfach und verständlich erklärt, das ein wie auch immer gearteter Treibhauseffekt solange nicht existieren kann, solange die Atmosphäre ein Strahlungfenster hat. Jede Erwärmung der Oberfläche führt zwangsläufig zu einer zusätzlichen Energieabfuhr aus dem geschlossenen System Erde/Atmosphäre, wie hoch diese im Detail sein mag spielt dabei keine Rolle. Und jede zusätzliche Energieabfuhr muß von irgendwoher gespeist werden.
In Erwartung Ihrer Stellungnahme
MfG
BESSO
#90: Wehlan sagt:
„@ #86: Marvin Müller
Außerdem ist folgendes zu beachten, was zu Beginn der Diskussion bereits erwähnt wurde, nämlich, dass die erde bei der Einstrahlung zur Scheibe mutiert ist, ist somit die Sonnenstrahlung rechtwinklich auf eine Kreisfläche trifft. Das hat mit der Erde nichts zu tun. Bereits jeder, der eine Solaranlage auf dem Dach hat, weiß, dass es ein gewaltiger Unterschied ist, ob die Sonnenstrahlung rechtwinklich auftrifft oder nicht. Im Fall der Erde hat jeder Breitengrad einen anderen Strahlungseinfallwinkel. Wenn der Äquator senkrecht zur Einstrahlung steht, erhält er 100%, der Pol aber nur 55%.
Deshalb habe ich so viel Probleme mit den -18°C.“
es gibt zwei Ansätze, die auf die Erde eingestrahlte Energie zu bestimmen. Die erste, einfache ist, man kuckt sich an, was hinter der Erde noch an Sonnenstrahlen übrig ist, das was fehlt, ist die Menge, die auf die Erde eingestrahlt wurde. Und da sieht man schnell, dass die Erde einen kreisförmigen Schatten wirft, also eine Kreisfläche aus den Sonnstrahlen ausgeschnitten wird, was dann zum Ansatz der Erdquerschnittsfläche in der Berechnung führt.
Oder man machts wie G/T, die integrieren über die Halbkugel und beziehen dabei die Winkel ein -genau wie in Ihrem Äquator/Pol-Beispiel dargestellt.
Beide ansätze kommen zum gleichn Ergebnis.
@ #83: Günter Heß
Lieber Herr Heß,
Sie hatten in Ihrer „Buchstabenparabel“ erklärt, dass der eine Planet eine höhere optische Dichte als der andere haben soll.
Das habe ich so verstanden, dass die Atmosphäre des Planeten 1 (höhere opt. Dichte) für einen bestimmten Teil elektromagn. Strahlung undurchlässig ist.
Also habe ich ein praktisches Beispiel gesucht, wo das so ist – und da bin ich auf die Ozonschicht gestoßen, die UV-B blockt und wärmer ist als die sie umgebenden Schichten (Thermalisierung).
Dann habe ich geguckt, wie sich diese Thermalisierung nun auf die untere Atmosphäre auswirkt und festgestellt, dass sie darauf keinen Einfluss hat.
Andere Autoren in diesen oder anderen Foren haben ja behauptet, dass die „maßgeblich strahlende Schicht“ nach oben wandert, sich erwärmt und diese Erwärmung Auswirkung nach untern hat, wobei ich das so verstanden habe, dass sich die Erwärmung der strahlenden Schicht nach untern (adiabatisch) fortsetzt und somit höhere Bodentemp. erreicht werden sollen.
Am Beispiel der Ozonschicht sieht man nun, dass die Thermalisierung einer Schicht in der oberen Atmosphäre keinen Einfluss auf die Bodentemp. hat.
Also ist mir bis heute unklar, wie so-genannte Treibhausgase die Erde (unten) erwärmen sollen.
Falls Sie Antwort „A“ für richtig halten, muss ich die Frage stellen, mit welcher Energie die höheren Boden- und Atmosphärentemp. erreicht werden sollen, wenn Einstrahlung gleich Ausstrahlung ist.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
@ #88: NB
Lieber NB,
das ist eben kein „normaler Prozeß in den Wissenschaften“. Teilversuche im Labor, quantitative Beschreibung in Form von Theorien und Anwendung dieser Theorie auf die atmosphärischen Verhältnisse bleiben Theorien und bedürfen einer Überprüfung bzw. eines Beweises. Empiriefreie Wissenschaft ist keine, sondern ein Dogma oder Religion. Wie können Sie einen theoretischen Effekt für bewiesen halten, der im täglichen Leben sich nicht beobachten lässt ? So macht man Wissenschaft zur Hure !
mfg
M. Wehlan
@ #86: Marvin Müller
Sie unterstellen G/T etwas, was diese nicht gemeint haben.
Ins Deutsche übersetzt, steht bei G/T im genanten Kapitel:
„Ein Wort der Warnung ist hier nötig: Wie bereits im Abschnitt 2.1.5, S. 19, betont ist die Konstante eine Erscheinung des T4-Gesetzes und keine allgemeine Konstante der Physik.
Außerdem, ein grauer Strahler muss mit einem temperaturabhängigen (thetaT) beschrieben
werden, das verdirbt das T4-Gesetz. Streng genommen ist Gleichung (70) für reale Gegenstände ungültig. Deshalb müssen
alle simplen Näherungen, die sich auf T4 Ausdrücke verlassen, mit großer Aufmerksamkeit
betrachtet werden. Tatsächlich, obwohl populär, beweisen sie in der globalen Klimatologie nichts!“
Außerdem ist folgendes zu beachten, was zu Beginn der Diskussion bereits erwähnt wurde, nämlich, dass die erde bei der Einstrahlung zur Scheibe mutiert ist, ist somit die Sonnenstrahlung rechtwinklich auf eine Kreisfläche trifft. Das hat mit der Erde nichts zu tun. Bereits jeder, der eine Solaranlage auf dem Dach hat, weiß, dass es ein gewaltiger Unterschied ist, ob die Sonnenstrahlung rechtwinklich auftrifft oder nicht. Im Fall der Erde hat jeder Breitengrad einen anderen Strahlungseinfallwinkel. Wenn der Äquator senkrecht zur Einstrahlung steht, erhält er 100%, der Pol aber nur 55%.
Als Chemiker weiß ich, dass ich eine Probe nur sinnvoll mittels Strahlung untersuchen kann, wenn die Einfallswinkel gleich sind.
Deshalb habe ich so viel Probleme mit den -18°C.
Mit einem Akt dreister Eigenwerbung möchte ich darauf hinweisen, daß ich mich nun auch mal an einer Erläuterung des Treibhauseffektes versucht habe. Diese ist weit weniger ausführlich und sehr viel oberflächlicher, als die von Prof. Lüdecke und Dr. Link. Sie soll nur die grundlegenden Prinzipien erläutern, und zwar so, daß jeder sie verstehen kann. Auch Nichtwissenschaftler. Vielleicht hilft es dem ein oder anderen, meinen Text in Ergänzung zu obigem Papier zu lesen. Vielleicht auch nicht. Ein großer Didakt bin ich nicht:
http://tinyurl.com/y8lqvms
Lieber Herr Wehlan,
„wenn Sie von „Feststellung der Existenz des Treibhauseffektes“ sprechen, so ist das Unfug, da dieser Effekt nicht bewiesen wurde.“
Für mich ist er bewiesen. Der Beweis basiert jedoch nicht auf einen allumfassenden Versuch, der den Zusammenhang x CO2 macht y Anstieg des globales Temperaturmittels am Boden, den Sie fordern und der nicht möglich ist (weil alleine schon das globale Temperaturmittel keine direkte Messgröße ist), sondern wie so oft in der Wissenschft, durch Teilversuche im Labor, quantitativer Beschreibung in Form von Theorien und Anwendung dieser Theorie auf die atmosphärischen Verhältnisse. Ein ganz normaler Prozeß in den Wissenschaften.
@ #84: NB
Lieber NB,
wenn Sie von „Feststellung der Existenz des Treibhauseffektes“ sprechen, so ist das Unfug, da dieser Effekt nicht bewiesen wurde. Wenn Sie von einer Theorie des Treibhauseffektes sprechen, so würde ich dies nicht als Unfug bezeichnen, sondern als Theorie.
In mehreren Diskussionsbeiträgen haben Sie geschrieben, dass Sie sich einen Beweis des Treibhaus-Effekts nicht vorstellen können, gemeint sind wohl Experimente oder Beobachtungen. Also gehe ich davon aus, dass Sie den Treibhaus-Effekt für unbeweisbar halten.
Das Antwort „A“ falsch ist, ergibt sich daraus, dass bei Antwort „A“ sowohl die Atmosphäre als auch die Erde sich erwärmen sollen – und das bei gleichbleibender Einstrahlung und gleichbleibender Ausstahlung. Das verstößt schon gegen den ersten Hausptsatz der Thermodynamik, weil die notwendige Energie für die Temperaturerhöhung nicht vorhanden ist.
Immer wenn etwas wärmer wird, strahlt es auch mehr Wärme ab. Daran können Sie nichts ändern. Also würde bei einer Erwärmung mehr Wärme abgestrahlt als eingestrahlt, was aber zu einer Abkühlung führen würde.
mfg
M. Wehlan
„#74: Wehlan sagt:
@ #71: Marvin Müller
G/T erklären in 3.7.3. den „Konsens“ der Klimatologie, was nicht bedeutet, dass sie sich dem anschließen. G/T weisen darauf hin, dass man bei der Anwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetz vorsichtig sein muss und dass eine Strahlungsbilanz unphysikalisch ist. Also würde ich nicht davon ausgehen, dass die -18 °C auch von G/T akzeptiert sind.“
Ihre ursprüngliche Aussage war folgende:
„Die Modelle z.B., die für die Erde eine Strahlungstemperatur von -18 °C beschreiben, halte ich für Unfug, da bei der Einstrahlung die eine Erdhalbkugel zur Kreisfläche wird und die Erde bei der Abstrahlung zur unendlich schnell rotierenden Kugel mutiert.“
Da wies ich Sie darauf hin, dass G/T auch bei Behandlung der Erde als Kugel zu dem gleichen Ergebnis kommen. Nun ist die Strahlungsbilanz das Problem…
„#77: Horst Stricker sagt:
#62,Marvin Müller
Dank an die Herren,
für die sehr ausführlichen Antworten. Aber bitte entschuldigen Sie, daß ich Sie mit noch einer Frage belästige:“
Sie scheinen meine Antwort gar nicht gelesen oder nicht verstanden zu haben. Sie haben explizit eine Antwort von meiner Seite ausgeschlossen, da brauchen Sie nun nicht mit einem leicht sarkastischen Dankeschön kommen. Und falls Sie die #62 gelesen haben … Sie sind dran mit antworten. Zumindest scheint es ja Ihre Ansicht zu sein, dass man auf eine Frage antworten muss…
Lieber Herr Wehlan,
ich gehe davon aus, dass jemand, der die Feststellung der Existenz des Treibhauseffektes regelmäßig als „Unfug“ bezeichnet, dies durch evidentere Fakten als nur bloße persönliche Vermutungen oder dem Ausbleiben einer persönlich genehmen überzeugenden Beweisführung rechtfertigen kann.
Ich jedenfalls gehe nicht so lax mit dem Wort „Unfug“ um. Wenn ich etwas als „Unfug“ bezeichne, so berufe ich mich nicht auf meine persönliche Präferenzen, sondern auf wissenschaftlich überzeugende Argumente und Fakten.
Aus diesem Grund sage ich nun – und dies vermute ich nicht, sondern leite dies aus meinen Physikkenntnissen ab -, dass „A“ stimmt.
„Und da man ihn nicht beweisen kann (wie Sie selbst schreiben),“
Dies schrieb ich nicht. Er läßt sich beweisen aber wohl nicht in dem Sinne, den Sie als Beweis ansähen.
Das ist der Punkt: Es liegt alleine bei Ihnen, Ihre Vermutung in Wissen zu überführen!
Lieber Herr Wehlan,
die effektive „Strahlungstemperatur“ ist eine Definition. Diese Definition drückt aus, dass es oft sehr schwer ist Temperaturen von unzugänglichen Objekten zu messen. Wir benutzen dann die Planck’sche Strahlungsformel. Da die Planckkurven die schöne Eigenschaft haben, dass Planckkurven des gleichen Körpers bei verschiedenen Temperaturen aufgenommen, sich nicht schneiden also eindeutig bezüglich der Temperatur sind, braucht man im Prinzip nur die Intensitäten bei zwei Wellenlängen messen und die Planckkurve durchfitten. Hat man die passende Kurve gefunden, hat man die Temperatur gefunden. Da man aber oft die Emissionskoeffizienten und die Zusammensetzung des realen Körpers nicht kennt bestimmt man so auch nur eine effektive „Strahlungstemperatur“ eines äquivalenten schwarzen Körpers. Das ist traditionelle experimentelle Physik, keine Erfindung der Klimaforschung.
Übrigens hat die Sonne für uns eine effektive „Strahlungstemperatur“ von ca. 6000 K.
Ihre Anmerkung zur Stratosphäre und der Ozonschicht finde ich interessant, verstehe aber den Zusammenhang zu meiner Frage nicht und habe sie deshalb als ausweichen empfunden. Meine Frage gibt genaue Spezifikationen vor und kann mit einem Buchstaben beantwortet werden. Über eine Begründung freue ich mich natürlich. Aber ein Buchstabe genügt mir auch.
Den Zusammenhang zwischen Ozonschicht und Fortsetzung der Erwärmung sowie 2ter Hauptsatz in ihrem #63 habe ich nicht verstanden. Welcher Prozess erfordert beim planetaren „Treibhauseffekt“ eine Fortsetzung der Erwärmung nach unten wieso verstößt das dann gegen den 2. Hauptsatz? Sonnenlicht dringt doch bis zur Oberfläche vor und hat eine niedrige Entropie.
Können sie das nochmal genauer erklären?
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Kowatsch #57,
Danke für die Antwort. Ich finde es eben wichtig das als Basis zu etablieren, deshalb habe ich gefragt. Da man dann nicht von den quantitativen Fragen abgelenkt wird. Sie haben ihre Versuch akribisch durchgeführt, wesentlich besser als das von Herrn NF verlinkte Youtube Video.
Ihre Meinung, dass man experimentell keinen Versuchsaufbau finden kann, teile ich noch nicht. Gebe aber zu, dass ich im Moment zwar ein Paar Ideen habe, aber keine Lösung. Dass viele dieser Versuche, die auf Youtube kursieren als Beweis verkauft werden finde ich falsch. Aber so ist das wohl in unserer Medienwelt. Machen sie mit ihren Schülern weiter. Eine Abnahmne von O2 ändert im Bereich > 1 µm die optische Dichte nicht.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Sehr geehrter Herr Wehlan #68
„Entweder Sie haben G/T nicht gelesen oder nicht verstanden. G/T schreiben, dass die Annahme einer Strahlungsbilanz unphysikalisch ist.“
Ich habe die Arbeit von G/T vorliegen. Weder ist mein Englisch sehr gut, noch sind es meine Physikkenntnisse. Dies Paper ist also für mich schwer lesbar und ich verstehe darin so manches nicht. Gleichwohl halte ich es für möglich, daß es fehlerbehaftet sein könnte – auch im Hinblick auf die von ihnen zitierte Aussage.
Folgende Überlegungen von mir:
1. Die Erde ist ein Körper im Weltall.
2. Ich wüßte nicht, wie anders als durch STRAHLUNG der Erde Energie zugeführt werden kann.
3. Ich wüßte nicht, wie anders als durch STRAHLUNG Energie von der Erde abgeführt werden kann.
4. Wenn man fordert, daß langfristig die gemittelte Temperatur auf der Erde sich weder erhöht noch absinkt, dann geht das nur so, indem die Energieeinstrahlung gleich der Energieabstrahlung ist.
5. Das führt zu einer Strahlungsbilanz, wie sie etwa im Lüdecke/Link-Paper in Abb.6 dargestellt ist. (Ob dabei alles richtig erfasst ist und ob die Quantifizierungen stimmen, lasse ich offen.)
Und nun nennen Sie mir mal bitte ihre Einwände gegen 1-5.
mfG
Lieber Herr Lionel,
Vielleicht nochmal zur Klarstellung. Der planetarische „Treibhauseffekt“ erklärt die Beobachtung, dass die Oberflächentemperatur der terrestrischen Planeten (Venus, Erde, Mars) größer ist als ihre effektive „Strahlungstemperatur. Dabei definiert man als effektive „Strahlungstemperatur“ diejenige Temperatur, die ein hypothetischer schwarzer Körper hätte, der exakt diejenige Energie abstrahlt die er an seiner Umlaufbahn aus der Sonnenstrahlung absorbiert. Es ist zunächst also nur eine Definition.
Es ist aber auch diejenige Temperatur die wir für die Venus experimentell bestimmen, wenn wir sie von der Erde aus betrachten. Für die Venus liegt die effektive „Strahlungstemperatur“ bei 232 K. Wenn mich nicht alles täuscht haben aber die Mariner-Sonden eine Oberflächentemperatur von 750 K gemessen. Diese experimentell beobachtete Temperaturdifferenz nennt man den planetarischen „Treibhauseffekt“. Er erfordert die Bedingungen die ich in #54 beschrieben habe.
Hätte nun ein hypothetischer Planet keinen adiabatischen Temperaturgradienten in der Atmosphäre, dann ist unabhängig von der optischen Dichte die Temperaturdifferenz zwischen effektiver Strahlungstemperatur und Oberflächentemperatur im stationären Zustand Null. Hat ein Planet einen adiabatischen Temperaturgradienten in der Atmosphäre und ist die Atmosphäre transparent, dann ist die Oberflächentemperatur im stationären Zustand ebenfalls gleich der effektiven „Strahlungstemperatur“.
In beiden hypothetischen Fällen ist also der planetarische „Treibhauseffekt“ Null.
Hat der Planet eine Atmosphäre mit Drücken die auf dem Mars, Erde oder Venus herrschen, die im sichtbaren einigermaßen transparent sind und im Bereich > 5 µm absorbieren und emittieren, dann ermöglichen es diese Atmosphären im Zusammenspiel mit einem adiabatischen Temperaturgradienten, dass die Oberflächentemperatur größer als die effektive „Strahlungstemperatur“ ist.
Je größer die optische Dichte in diesem Fall, desto größer die Temperaturdifferenz zwischen effektiver Strahlungstemperatur und Oberflächentemperatur. Mars: 8K, Erde: 33K, Venus: 518K.
Dieser fall wird experimentell beobachtet.
Das einfache Modell erklärt diese Beobachtung (Mars: 8K, Erde: 33K, Venus: 518K) qualitativ zunächst ganz gut.
Der Versuch den Herr NF verlinkt hat zeigt nun sicher auch einen Effekt, nämlich, dass Flaschen die mit Gasen gefüllt sind, von einer Lampe erwärmt werden. Beziehungsweise, dass Thermometer die direkt von einer Lampe angestrahlt werden wärmer werden. Wir wissen auch alle, dass das Experiment sicher empfindlich auf den Abstand Flasche zur Lampe, sowie Thermometer zur Lampe reagiert. Eine weitere Bedingung verletzt die Vergleichbarkeit zur Erde und das ist, dass die Erde nur durch Strahlung Energie mit der Umgebung austauscht, während die Flasche auch durch Wärmeleitung mit der Umgebung verbunden ist.
Herr Kowatsch hat das Experiment übrigens sehr viel sorgfältiger durchgeführt als das Video auf Youtube.
Meine Meinung ist, dass man mit diesen Experimenten den planetaren „Treibhauseffekt“ nicht zeigen kann. Das Experiment zeigt andere Effekte.
Denn wie Herr NB richtig sagt, man sollte immer vor dem Experiment überlegen, was das Experiment eigentlich zeigen soll und überlegen, ob es das auch tut.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Herr Stricker,
verwechseln Sie mich mit ihrem Sekretär?
Ebenso wie Herr Müller traue ich Ihnen zu, dies selbst nachzulesen.
PS: Die Antwort ist nicht schwer, nur Mut!
Hallo Herr Kowatsch,
Sie haben das Youtube-Filmchen ernster genommen, als es gemeint war. Ehrlich gesagt bin ich ebenfalls sehr skeptisch, ob man damit Temperaturerhöhungen im Bereich mehrerer Grad Celsius erzielen kann, ich werde es wohl selbst bei Gelegenheit auszuprobieren müssen (natürlich ohne Tricks wie schwarze Pappe 😉
Ich teile Ihre Bedenken zum Film, habe aber nicht verstanden, warum Ihnen ein Experiment dieser Art so wichtig erscheint. Erlauben Sie mir dazu zwei Anmerkungen:
1.Bei jeder Aufnahme eines Absorptionsspektrum beobachtet man doch direkt, dass mehr Energie in die CO2-Probe „hineingeht als herauskommt“. Selbst eine Gasmischung analog der Atmosphäre ändert an diesem Ergebnis nichts.
2. Selbst wenn man das Experiment reproduzieren könnte, ist dies bei weitem kein Beweis des Treibhauseffekts. Skeptiker könnten immer noch auf den sogenannten Sättigungseffekt verweisen.
Für einen perfekten Beweis bräuchte man eine Modellatmosphäre im Labormaßstab, inklusive Atmosphärenschichten mit passender Verteilung der Spurengase und zugehörigen Temperaturen, Dichten etc. Ob dies möglich ist? Vermutlich eher nicht.
#60,NB
#62,Marvin Müller
Dank an die Herren,
für die sehr ausführlichen Antworten. Aber bitte entschuldigen Sie, daß ich Sie mit noch einer Frage belästige:
Was hatten wir zuerst auf der Erde, den Sauerstoff oder die Photosythese??
MfG
#72: besso sagt:
„sowohl den Autoren dieses Artikels als auch den Kommentatoren sei dieser Link zur Beachtung empfohlen:
http://www.ke-research.de/downloads/klimaretter-1-3.pdf“
Man kann es auch lassen. Herr Ermecke ist nicht mal in der Lage, auf offensichtliche Widersprüche in seinem eigenen Papier eine zufriedenstellende Antwort zu geben. Siehe z.B. hier http://preview.tinyurl.com/yz6x6a8
und hier http://preview.tinyurl.com/ylln4sf …
@ #70: NB
Lieber NB,
auf der Erde gehe ich davon aus, dass „Treibhausgase“ die Erde und die Atmosphäre kühlen, also wäre „C“ richtig. In Herrn Heß Planeten gibt es aber kein Wasser – also kann auch „B“ richtig sein.
Warum unterstellen Sie mir, dass ich wüsste, dass es den Treibhaus-Effekt nicht gibt ? Ich vermute stark, dass es ihn nicht gibt. Und da man ihn nicht beweisen kann (wie Sie selbst schreiben), kann doch meine Vermutung nicht widerlegt werden.
mfg
M. Wehlan
@ #71: Marvin Müller
G/T erklären in 3.7.3. den „Konsens“ der Klimatologie, was nicht bedeutet, dass sie sich dem anschließen. G/T weisen darauf hin, dass man bei der Anwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetz vorsichtig sein muss und dass eine Strahlungsbilanz unphysikalisch ist. Also würde ich nicht davon ausgehen, dass die -18 °C auch von G/T akzeptiert sind.
Lieber NB
Mit meinen schulischen, vor allem finanziellen Mitteln kann ich keinen aufwändigeren Treibhausnachweisversuch entwickeln. Ich habe auch nicht die Zeit dazu. Doch mein Vorschlag an Sie. Entwickeln Sie doch selbst einen Versuch zusammen mit dem PIK Potsdam und versuchen Sie die Klimasensivität von C02 zu beweisen. Mich würde vor allem die Größe interessieren.
Solange das noch niemandem gelungen ist, gilt meine Aussage: Der anthropogene Treibhauseffekt durch C02 ist bislang durch keinen Versuch bewiesen worden, auch wenn Prof. Schönwiese gegenteiliges gestern abend in HR3 behauptet hat. Er wußte übrigens nichts über Einzelheiten.
sowohl den Autoren dieses Artikels als auch den Kommentatoren sei dieser Link zur Beachtung empfohlen:
http://www.ke-research.de/downloads/klimaretter-1-3.pdf
#68: Wehlan sagt:
„@ #66: Marvin Müller
Entweder Sie haben G/T nicht gelesen oder nicht verstanden. G/T schreiben, dass die Annahme einer Strahlungsbilanz unphysikalisch ist.“
Ich habe nur Zugang zur Arxiv Version:
http://preview.tinyurl.com/cz8gkg
Dort leiten sie in 3.7.3 und folgende die -18°C her. Dass sie hinterher meinen, dass, was sie gerade ausgerechnet haben, hat keinerlei Relevanz ist dann etwas irritierend. Aber nach dem Wasserkochbeispiel irritiert mich an dem Papier nichts mehr …
Lieber Herr Wehlan,
„nach meinen Überlegungen ist Antwort „A“ falsch. Ob „B“ oder „C“ richtig sein kann, weiß ich nicht.“
Ich wiederhole noch mal Herrn Hess‘ Lösungen:
A) eine höhere Oberflächentemperatur und eine höhere Atmosphärentemperatur.
B) Oder sind die Temperaturen unabhängig von der optischen Dichte
C) eine niedrigere Oberflächentemperatur und eine niedrigere Atmosphärentemperatur.
Den Begriff „Atmosphärentemperatur“ möchte ich, bevor es zu Missverständnissen kommt, weiter spezifizieren und durch „bodennahe (0-5 km) Atmosphärentemperatur“ ersetzen.
Meiner Meinung nach sind somit durch A (größer), B(konstant), C(kleiner) alle Möglichkeiten abgedeckt.
Oder gibt es nach Ihrer Meinung noch weitere mögliche Antworten außer die 3 Fälle A, B, C?
Wenn nicht, so frage ich Sie:
Wenn Sie nicht wissen, was richtig ist. Wieso wissen Sie dann, dass es den Treibhauseffekt nicht gibt?
@ #65: NB
Lieber NB,
nach meinen Überlegungen ist Antwort „A“ falsch. Ob „B“ oder „C“ richtig sein kann, weiß ich nicht.
Ich habe mit dem Beispiel „Ozonschicht“ versucht, das unbekannte Problem von Herrn Heß auf ein bekanntes Problem zurückzuführen. Und die Ozonschicht ist ja für einen Teil elektromagnetischer Strahlung (UV-B) undurchlässig – hat also eine höhere optische Dichte für UV-B. Der Unterschied zu anderen Treibhausgasen und der Ozonschicht ist, dass diese Schicht einen bestimmten Teil der Sonnenstrahlung herausfiltert. Eine Thermalisierung in der Ozonschicht findet statt. Dennoch erkenne ich nicht, dass es dadurch in der Atmosphäre oder am Boden wärmer werden würde.
mfg
M. Wehlan
@ #66: Marvin Müller
Entweder Sie haben G/T nicht gelesen oder nicht verstanden. G/T schreiben, dass die Annahme einer Strahlungsbilanz unphysikalisch ist.
M. Wehlan
Als Nichtphysiker hätte ich es gerne etwas allgemeiner und einfacher erklärt.
Dazu benötige ich die Gleichung zum Entropiefluss:
dS = Q x (1-r) x ( 1/T erde – 1/T sonne).
Modell 1, „tote“ Erde (Schwarzkörper): Bei Q=konst. ergibt sich nach Berechnung
von dS eine Temperatur von -18 Grad C.
Modell 2, Erde + Hülle (Atmosphäre): Bei Q=konst und gemessenen +15 Grad C
muss die Beschaffenheit der Hülle einen geringeren dS bewirken. Dies wird mit
dem Treibhauseffekt erklärt.
Modell 3 , Erde + Hülle + Oberfläche (mit allem darauf):
Da die Temperatur nie konstant ist, muss sich gem. Modell 2 die Zusammensetzung
der Atmosphäre entsprechend verändern (z.B. CO2, Wasserdampf ).
Die Oberfläche und damit r (Reflexion) verändert sich aber ebenfalls ständig,
dazu erzeugen unzählige Prozesse der Energiewandlung (Leben) zusätzlich dS.
Sind letztere beiden (dazu noch die äußeren) Einflüsse tatsächlich zu
vernachlässigen?
#63: Wehlan sagt:
„Ich habe schon mit der „Strahlungstemperatur aufgrund seiner Albedo und Entfernung von der Sonne“ und der „Oberflächentemperatur“ ein Problem. Für mich sind das Äpfel und Birnen. Die Modelle z.B., die für die Erde eine Strahlungstemperatur von -18 °C beschreiben, halte ich für Unfug, da bei der Einstrahlung die eine Erdhalbkugel zur Kreisfläche wird und die Erde bei der Abstrahlung zur unendlich schnell rotierenden Kugel mutiert.“
Können Sie mal ausführen, wo da Ihr Problem ist? Selbst Gehrlich und Tscheuschner kommen auf die -18°C. Und die gehen den komplizierten Weg einer Integration über die Fläche der Erdkugel, um die eingestrahlte Energie zu bestimmen.
Lieber Herr Kowatsch,
„Natürlich ist A richtig. Gerade deswegen behaupte ich seitdem, dass der Treibhauseffekt durch keinen Versuch bewiesen werden kann.“
Bis vor kurzem behaupteten Sie auch, dass deswegen CO2 keine Rolle bei der Temperaturverteilung auf der Erde spielt.
Weiso meinen Sie, dass diese Schlussfolgerung logisch aus dem Mangel eines für Sie nachvollziehbaren Versuches zu folgern ist?
Ich gab Ihnen schon den Tip, dass es in diesem Fall sinnvoll ist, erstmal theoretisch aus den Naturgesetzen abzuschätzen, was die experimentellen Versuchsbedingungen erfüllen müssen, um den Effekt nachzuweisen. Herr Hess wies ja schon auf die Wichtigkeit einer langen Luftsäule mit einem Temperaturgradienten hin. Denn die Temperaturerhöhung am Boden ist empfindlich von der graduellen Änderung der Durchlässigkeit von Wärmestrahlung abhängig.
Das macht man in der Großforschung auch so, bevor man die Hand für einen neuen Teilchenbeschleuniger beim Staat aufhält. Wäre doch zu schade, wenn das Ding dann nicht die Fragen beantworten könnte, für die es gebaut wurde.
Lieber Herr Wehlan,
zu #63 und Herr Hess‘ Frage.
Die haben Sie ja schon wieder nicht beantwortet. Welches ist den nun aus Ihrer Sicht die richtige Antwort: A, B oder C?
ein Buchstabe als Antwort genügt!
@ #54: Günter Heß
Lieber Herr Heß,
ich bin Ihrer Frage nicht aus dem Weg gegangen. Hier die Kopie meiner Antwort:
Ich habe schon mit der „Strahlungstemperatur aufgrund seiner Albedo und Entfernung von der Sonne“ und der „Oberflächentemperatur“ ein Problem. Für mich sind das Äpfel und Birnen. Die Modelle z.B., die für die Erde eine Strahlungstemperatur von -18 °C beschreiben, halte ich für Unfug, da bei der Einstrahlung die eine Erdhalbkugel zur Kreisfläche wird und die Erde bei der Abstrahlung zur unendlich schnell rotierenden Kugel mutiert.
Dennoch versuche ich, eine Antwort zu geben, warum sich nach meiner Kenntnis die Temp. mit optisch höherer Dichte nicht unterscheidet vor der mit optisch weniger Dichte.
In der Erdatmosphäre gibt es die Ozonschicht. Diese filtert den UV-B-Anteil der Sonnenstrahlung heraus. Die Ozonschicht ist zwar wärmer als die restliche Stratosphäre, aber diese Erwärmung setzt sich nicht adiabatisch nach unten fort, sondern es handelt sich nur um eine „Beule“ im adiabatischen Temp.-Verlauf. Eine Fortsetzung dieser Erwärmung nach unten wäre für mich auch ein Verstoß gegen den 2. Hauptsatz.
Ich denke, dass es mit dem Planeten mit optisch höherer Dichte ähnlich wäre – es gibt eine Beule, die bewirkt, dass es in einer bestimmten Schicht nicht mehr kälter wird, dennoch aber die Luft dünner wird und damit die Abstrahlung bei gleicher Temp. gewährleistet ist.
Die These der Treibhaus-Theorie, dass Treibhausgase die Erde an der Abstrahlung hindern, lehne ich ab. Selektive Strahler, wie Gase, können das nicht. Genau so wenig wie Sie es schaffen, die Wärme eines Heizkissens mittels eines Maschendrahtes „gefangen“ zu halten. Dafür bräuchten Sie mindestens eine Decke, die irgendwann brennen würde – also einen kontinuierlichen Strahler.
Nur die Wolken der Erde absorbieren die gesamte IR-Strahlung, lassen aber auch nur wenig Licht der Sonne durch.
Zum Glück ist die Erde nicht so empfindlich wie Treibhaus-Klimatologen glauben.
Mit freundlichen Grüßen
Dr. M. Wehlan
#58: Horst Stricker sagt:
„an NB, Marvin Müller und auch NF
Werte Herren, ich warte immer noch auf Ihre Antwort zur Ozonschicht.“
Vielleicht sind Sie sich dessen nicht bewusst, aber Sie haben explizit geschrieben, Sie wollen von mir keine Antwort. Dann brauchen Sie sich auch nicht wundern, wenn Sie keine bekommen.
Darüber hinaus würde mich aber mal interessieren, warum Sie sich jetzt so brennend für die Ozonschicht interessieren. Da gibts dicke Abhandlungen drüber, wie Ozon entsteht, zerfällt, verteilt wird, … Vielleicht kriegen Sie ja eine Antwort, wenn Sie mal eine konkrete Frage stellen und nicht schreiben, dass Sie von einigen keine Antwort haben wollen.
Lieber Herr Kowatsch,
„Ich hätte noch eine weitere Verständnisfrage. Wenn C02 zunimmt, dann- nimmt die optische Dichte der At. zu. Nun ist es aber so, dass 02 im gleichen Verhältnis abnimmt wie C02 zunimmt, also 100ppm mehr C02 bedeuten gleichzeitig 100ppm 02 Abnahme. Die Anzahl der Gesamtmoleküle in der Lufthülle bleibt gleich. Wie verändert sich nun die optische Dichte?“
Ist doch klar: da O2 keinen Beitrag zur optischen Dicke ab 5µm liefert, wirkt sich die Abnahme des O2 neutral auf die opt. Dicke aus.
Da CO2 einen Beitrag zur optischen Dicke ab 5µm liefert, wirkt sich die Zunahme des CO2 in einer Zunahme der opt. Dicke aus.
Lieber Herr Stricker,
warum fragen Sie mich das?
Hinweis, der den Lösungsweg erleichtert: Überprüfen Sie erstmal Ihre Behautung, Sauerstoff O2 sei schwerer als Luft. Woraus besteht denn Luft, und ist die Dichte eines Gases konstant?
#55 Sehr geehrter NF,
also ein Effekt ist in dem Videoclip zu sehen. Klar. Allerdings sehe ich es schon als Frage an, was das für ein Effekt ist, der da zu sehen ist.
Lt. #54, Günter Heß, dürfte gar kein Effekt da sein, bzw. kann es sich nicht um den atmosphärischen Treibhauseffekt handeln, da Bedingung1 nicht erfüllt ist.
an NB, Marvin Müller und auch NF
Werte Herren,
ich warte immer noch auf Ihre Antwort zur Ozonschicht.
Wie entsteht sie? Warum können sich Sauerstoff O2 (Dichte 1,429Kg/m³) und Ozon O3 (Dichte 2,14Kg/m³) da beide
schwerer und bedeutend schwerer als Luft sind,als „Schicht“in der Stratosphäre halten?
Warum entstehen im Winter auf der jeweilegen Halbkugel regelmäßig „Ozonlöcher“?
Bin gespannt auf Ihre Antworten!
PS.: Bitte nicht Wikipedia, oder sonstige Links verwenden.
MfG
Lieber Herr Heß.
Über dieses Problem haben wir schon einmal geredet und sie haben es mir aufgrund ihres größeren Hintergrundwissens anschaulich erklärt. Natürlich ist A richtig. Gerade deswegen behaupte ich seitdem, dass der Treibhauseffekt durch keinen Versuch bewiesen werden kann.
Falls Sie soeben Prof.Schönwiese in hr3 gesehen haben sollten, er hat just diesen Versuch als Versuchs-Beweis für den Treibhauseffekt präsentiert.
Ich hätte noch eine weitere Verständnisfrage. Wenn C02 zunimmt, dann- nimmt die optische Dichte der At. zu. Nun ist es aber so, dass 02 im gleichen Verhältnis abnimmt wie C02 zunimmt, also 100ppm mehr C02 bedeuten gleichzeitig 100ppm 02 Abnahme. Die Anzahl der Gesamtmoleküle in der Lufthülle bleibt gleich. Wie verändert sich nun die optische Dichte?
Danke NF,
Das ist genau jener Versuch, von dem ich rede und den ich in unzähligen C02 Variationen mit unterschiedlichen Konzentrationen, Strahlungsquellen, sogar mit einer schwarzen Pappe am Boden durchgeführt habe. Was You tube verschweigt, 1) es müssen 100% C02 drin sein, 2)das Thermometer muß direkt am Boden sein.(ist im Film auch so, wird nur nicht erwähnt) Nur dann mißt man den Temperaturunterschied zum Parallelbehälter. Ich dachte übrigens zuerst auch, ich hätte als einer der ersten den Treibhauseffekt beweisen können.
Warum: Nicht der Treibhauseffekt ist die Ursache der T-erhöhung, sondern die geringere Zirkulationsgeschwindigkeit von C02 gegenüber N2/02. Die leichteren Luftmoleküle transportieren die Wärme schneller vom Boden weg. Sie können anstatt 100% C02 in den Behälter das Edelgas Krypton einfüllen, es wird zu ähnlichen Ergebnissen kommen.
Dieser Versuch wurde beim MPI in Mainz ursprünglich entwickelt, jedenfalls habe ich die Anregung von dort, als ich die Treibhauserwärmung einst in Versuchen beweisen wollte. Der versuch gilt heute auch als hessischer Schulversuch oder was auch immer. Da ich aus Württemberg komme, könnte er auch….
Nochmals: genau dieser Versuch beweißt, dass der Treibhauseffekt von C02 in den ppm-Bereichen um die es geht, zu keiner Temperaturerhöhung führt.
Die Theorie könnte ich durchaus nachvollziehen, aber es gibt eben keinen Versuchsbeweis.
Sie können einen Teil meiner umfangreichen Versuchsreihen in http://www.wetterglas.de, Stichwort Klimakonferenz nachlesen. Wenn Sie das tun, dann überlegen Sie bitte gleich, warum es unter Kapitel 2) sogar zu Abkühlungen kam, Ich kann sie mir bis heute nicht erklären.
Hallo Herr Kowatsch,
Sie fragen „Frage: Warum ist diese Wärmeübertragung auf die anderen Moleküle durch keinen Versuch als Erwärmung meßbar. Selbst wenn mann mit dem 20bis 30fachen Gehalt an C02, also 0,7 bis 1%C02-Gehalt arbeitet, ist keinerlei Erwärmung gegenüber Luft mit 385ppm feststellbar, auch dann nicht, wenn man die Sonne als realistische Strahlungsquelle nimmt. Die Theorie des Treibhauseffektes ist einfach nicht beweisbar.“
Normalerweise lehne ich Youtube als Quelle ab. Der in diesem Filmchen (http://tinyurl.com/yfldx5q) gezeigte Versuch ist aber so einfach, dass Sie ihn sogar selbst nachstellen können.
Viel Spaß!
Lieber Herr Kowatsch,
ich möchte nochmal anmerken, dass der planetare „Treibhauseffekt“, wenn man Gase betrachtet, als Vorrausetzung mindestens folgende 5 Bedingungen braucht:
1. Eine Atmosphäre mit einem durch die Schwerkraft erzeugten Temperaturgradienten. Temperatur nimmt mit der Höhe ab.
2. Eine Atmosphäre die im Infrarotbereich > 5 µm absorbiert und emittiert
3. Eine Atmosphäre die im Bereich < 5 µm transparenter ist als im Bereich > 5 µm
4. Lokales Thermodynamisches Gleichgewicht
5. Gut durchmischte Gase
In ihrem Experiment sind die Bedingungen 2 ,3,4 und 5 erfüllt. Bedingung 1 ist nicht erfüllt. Ohne Temperaturgradient erzeugt eine Änderung der optischen Dichte aber keinen Effekt.
Da Herr Wehlan meiner Frage aus dem Weg gegangen ist und sie Lehrer sind, möchte ich die Frage nochmal an Sie richten:
Vergleichen wir zwei Planeten, die sich nur durch die optische Dichte ihrer Atmosphären im Bereich größer 5 µm unterscheiden. Nehmen wir an wir erzeugen das durch ein geeignetes Gas. Nehmen wir weiter an der Planet enthält kein Wasser, das Gas kondensiert nicht im betrachteten Temperaturbereich und der Druckbereich liegt in der Nähe der Verhältnisse der Erde. Seine Schwerkraft erzeugt einen zur Erde vergleichbaren Temperaturgradienten.
Hat der Planet mit der höheren optischen Dichte bei gleicher Sonneneinstrahlung und allen anderen Parametern gleich im stationären Zustand:
A) eine höhere Oberflächentemperatur und eine höhere Atmosphärentemperatur.
B) Oder sind die Temperaturen unabhängig von der optischen Dichte
C) eine niedrigere Oberflächentemperatur und eine niedrigere Atmosphärentemperatur.
Meine Meinung ist nun, dass Fall A richtig ist mit der einfachen Begründung, dass bei der höheren optischen Dichte im Bereich > 5 µm die emittierte Strahlung aus einer höheren Schicht kommt.
Vielleicht können Sie ja ihre Antwort als Lehrer geben, mit einer kurzen Begründung.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#48: Josef Kowatsch sagt:
„Bei meinen Versuchen war u.a. die Erde die Strahlungsquelle, denn die beiden Glaskolben hingen im Freien knapp über dem Erdboden, im prallen Sonnenschein, im Halbschatten, im Schatten. Auch die Hauswand diente als Strahlungsquelle im 15µm Bereich.“
Ihnen ist aber schon bewußt, dass in der realen Atmosphäre die IR-Abstrahlung der Erde eine Luftsäule von 50km passiert, bevor sie die Stratosphäre verläßt, oder? Dabei hat sie jede Menge Gelegenheit, mit einem Treibhausgasmolekühl zu kollidieren und sich dabei absorbieren zu lassen. Diese 50km Luftsäule können Sie in Ihrem Glaskolben nicht so ohne weiteres nachstellen.
Lieber Herr Kowatsch,
ein guter Experimentalphysiker verfügt auch über solide theoretische Kenntnisse. Wie wäre es, wenn Sie erstmal ausrechnen, in welchem Messbereich das Ergebnis zu erwarten wäre und ob dies mit Ihrem Instrumentarium überhaupt messbar ist?
Daneben zeichnet einen guten Experimentalphysiker aus, alle störenden oder Ergebnisse vortäuschenden Einflusse zu identifizieren und zu eliminieren. Was haben Sie denn so dafür gemacht?
@Marvin Müller # 50
Wenn Sie sich die Spektren genau ansehen, sehen sie, daß H2O schon fast alles an IR „gefressen“ hat und für die paar CO2 Moleküle kaum noch was übrig bleibt….
Unter http://preview.tinyurl.com/yj3ljb7 und http://preview.tinyurl.com/ylmfsk6 findet man eine schöne Darstellung der Absorbtionsspektren der verschiedenen Bestandteile der Atmosphäre für reinkommende Sonnenstrahlung und abgehende IR-Strahlung der Erde, etwas, was man sich sonst immer mühsam zusammensuchen muss. Könnte gut als Ergänzung der Erklärung dienen.
Noch ein Nachtrag, Herr Lionel
Jetzt im Winter könnnen sie die Versuchspalette erweitern, vor der warmen Heizung in unterschiedlichen Entfernungen, auf dem leicht warmen Fenstersims, auf dem Fußboden mit Fußbodenheizung oder einfach im 20C warmen Zimmer aufhängen und immer die beiden Temperaturen vergleichen. Sie verhalten sich stets identisch, vorausgesetzt die beiden Glaskolben sind in ihren Glaseigenschaften identisch. Das müssen sie erst in Vorversuchen ermitteln.
Liebe Herr Lionel.
Vielen dank für ihre Gedanken
Sie schreiben, ich bräuchte eine andere Strahlungsquelle und nicht die Sonne: „…Eine solche ´Lichtquelle´ müßte die Abstrahlung der Erde! simulieren….“
Bei meinen Versuchen war u.a. die Erde die Strahlungsquelle, denn die beiden Glaskolben hingen im Freien knapp über dem Erdboden, im prallen Sonnenschein, im Halbschatten, im Schatten. Auch die Hauswand diente als Strahlungsquelle im 15µm Bereich. Bei den Versuchsreihen im Gebäude benutzte ich 2 verschiedene Strahler und am Boden der Glaskoblen eine schwarze Pappe. Probieren Sie es doch selbst aus. Stets steigen die Temperaturen parallel, genauso als ob überhaupt keine erhöhte 1000 bis 10000ppm C02-Konzentration da wäre. Ungläubig wie ich war, habe ich anfangs noch meine gasflasche mit einem C02-Nachweis überprüft.
Ich habe inzwischen mit einigen Experimentatoren korespondiert. Auch Sie konnten keinen Treibhauserwärmung im unteren Konzentrationsbereich messen. Ein geringer Temperaturunterschied entsteht erst, wenn ich 100% C02 nehme.Dann erwärmt sich dieser schneller als der Parallelkolben mit Luft. Doch die Frage ist dann, ob ich wirklich den Treibhauseffekt bewiesen habe oder ob die unterschiedlichen Stoffeigenschaften wie KOnvektion, Wärmekapazität oder Wärmeleitung zu Buche schlagen.
Also meine Bitte. Führen Sie den Versuch mit 2 identischen Behältern selbst durch und einem besseren Strahler als den Erdboden. Mit Normalluft und den anderen mit etwa 1000ppm Sie wären der erste……
#45 Sehr geehrter Herr Kowatsch,
Sie bräuchten einen GEEIGNETEN Versuchsaufbau.
Es geht nicht darum, daß Sie einen IR-durchlässigen gasgefüllten Behälter einfach der Sonnenstrahlung aussetzen. Schließlich ist die Sonne ca. 6000K heiß und hat ihr Strahlungsmaximum im Bereich des sichtbaren Lichts. Im Bereich 400nm bis 700nm liegen knapp 50% der abgestrahlten Energie der Sonne.
Die Wellenlänge, die für den CO2-Treibhauseffekt interessiert liegt gemäß Abb.2 bei ca. 15µm, also im Bereich des IR-Schwanzes der Sonneneinstrahlung.
Also bräuchten Sie eine ´Lichtquelle´, die eben gerade nicht die Sonne ist für ihr Experiment. Eine Quelle, die im Bereich ca. 15µm strahlt. Eine solche ´Lichtquelle´ müßte die Abstrahlung der Erde! simulieren. Die Erde ist gemittelt 288K warm und hätte ihr Strahlungsmaximum ohne Treibhausgase laut Abb.2 bei ca. geschätz 18µm.
an: NB , Marvin Müller
Liebe Herren NB, Marvin Müller,
könnten die Herren mal erklären, wie die Ozonschicht in der Stratosphäre zustandekommt,
bzw. sich da als “Schicht” halten kann, da beide Elemente O? (Dichte1,429KG/m³), O? (Dichte2,14kg/m³) schwerer und bedutend schwerer als die Luft sind und warum in der Winterzeit über den Polen der entsprechenden Halbkugeln, so gut wie kein Ozon anzutreffen ist. ( bitte auf keine Links verweisen, ich hätte gern Ihre persönliche Antwort als Physiker !)
MfG
H.Stricker
Eine Verständnisfrage zur Artikelaussage, Zitat:
„…Die dabei auf die Moleküle der Treibhausgase übertragene Energie
verbleibt fast vollständig als Wärme in der Atmosphäre und trägt somit zu ihrer
Temperaturerhöhung bei. Im Detail wird dabei die Schwingungsenergie eines angeregten
Treibhausgasmoleküls durch Stöße auf die Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle der Atmosphäre übertragen…“
Frage: Warum ist diese Wärmeübertragung auf die anderen Moleküle durch keinen Versuch als Erwärmung meßbar. Selbst wenn mann mit dem 20bis 30fachen Gehalt an C02, also 0,7 bis 1%C02-Gehalt arbeitet, ist keinerlei Erwärmung gegenüber Luft mit 385ppm feststellbar, auch dann nicht, wenn man die Sonne als realistische Strahlungsquelle nimmt. Die Theorie des Treibhauseffektes ist einfach nicht beweisbar.
Ist das nicht so wie in der Medizin, die behauptete Wirkung eines Medikamentes kann durch keinen Versuch bewiesen werden. Trotzdem wirkt das Medikament wegen des Placeboeffektes. Muss ich mir deshalb den Treibhauseffekt als Placeboeffekt, der bei vielen Menschen wirkt, vorstellen?
Lieber Herr Wehlan,
zu #38
Ich meinte nicht zeitliche Änderung der Konzentrationen, sondern die höhenabhängige Änderung der Konzentration. In 10 km Höhe bei 200 hPa haben Sie nur noch 20% der Anzahl an CO2-Molekülen pro Kubikmeter Luft wie am Boden. Das hat natürlich Einfluß auf die Abstrahlleistung.
#40: Wehlan sagt:
„Ich habe die Aussagen zur „stratosphärischen Kompensation“ der Web-Seite der Atmosphärenphysik in Wuppertal entnommen – nicht gerade eine „Skeptiker-Seite“.“
Die hier: http://preview.tinyurl.com/ylg4wjk? Dort finde ich nichts darüber, dass Wasserdampf in die Stratosphäre aufsteigt, dort Energie abstrahlt und dadurch die Stratosphäre kühlt. Zumindest habe ich Sie so verstanden, vielleicht war das ja nur ein Missverständnis. Die reden dort ja nur von „Strahlungskühlung durch den Wasserdampf in der oberen Troposphäre und Tropopausenregion“. Der Text, den ich referenzierte, beschrieb die Abkühlung über die gesamte Stratosphäre…
Lieber Herr Wehlan,
„Schön, aber das hilft mir nicht weiter. Davon steht auch in dem zur Diskussion stehenden paper nichts drin. Ist es denn nicht möglich, den Pudding „Treibhaus-Effekt“ an die Wand zu nageln ?“
Klar läßt sich der Pudding an die Wnad nageln, dazu werfen Sie die populär-wissenschaftlichen paper wie das oben weg und lesen sich in die Physik der Atmosphäre ein oder gehen an der Uni in eine HS-Vorlesung darüber.
@ #35: NB
Lieber NB,
Sie schreiben:
„Solche Höhen werden in Klimamodellen nicht benutzt oder vorausgesetzt, da die Modellphysik detailliert die spektrale Abhängigkeit des Energietransports berücksichtigt, was diese Äquaivalenthöhe nicht widergibt.“
Schön, aber das hilft mir nicht weiter. Davon steht auch in dem zur Diskussion stehenden paper nichts drin. Ist es denn nicht möglich, den Pudding „Treibhaus-Effekt“ an die Wand zu nageln ?
mfg
M. Wehlan
@ #39: Marvin Müller
Ich habe die Aussagen zur „stratosphärischen Kompensation“ der Web-Seite der Atmosphärenphysik in Wuppertal entnommen – nicht gerade eine „Skeptiker-Seite“.
Das mit der Verneinung der Abkühlung der Stratosphäre haben sie sicher falsch verstanden. Nach meiner Kenntnis ging es damals um die Entropie, also ob eine Abkühlung der Stratosphäre bei Erwärmung der unteren Troposphäre ohne zusätzliche Energie möglich ist.
mfg
#37: Wehlan sagt:
„die stratosphärische Kompensation ist seit langem bekannt.“
Vielleicht bilde ich mir das ein, aber als NB das letzte mal mit Ihnen über das Thema diskutierte, habe Sie eine Abkühlung der Stratosphäre verneint.
„Nach meiner Kenntnis passiert dabei aber etwas anderes als Sie beschreiben, nämlich dass nach einer Erwärmung der unteren Troposphäre mehr Wasserdampf gebildet wird, der dann aufsteigt, Wärme abstrahlt und sich dabei abkühlt. Dadurch wird die unten entstandene Wärme wieder in den Weltraum abgegeben. Wenn von unten keine Wärme mehr kommt, erwärmt sich die untere Stratosphäre wieder.“
Können Sie auch kurz mal sagen, wo Sie das her haben? Mein Wissenstand ist bisher, dass oberhalb der Tropospause Konvektion (also aufsteigende warme Gase) keine Rolle mehr spielen.
„Sie kehren den oben geschilderten Vorgang um – also machen erst eine stratosphärische Abkühlung, dann eine Erwärmung unten. Dafür gibt es aber keinen Beweis.“
Ich kehr nichts um. Ich habe eine URL referenziert, die die Abkühlungsvorgänge der Stratosphäre beschreibt und deren Inhalt kurz zusammengefasst. Und da habe ich keine Reihenfolge im Sinne von erst Abkühlung der Stratosphäre, dann Erwärmung der Troposphäre eingeführt. Wenn ich da eine zeitliche Ordnung rein bringen müßte, würde ich denken, die Vorgänge laufen parallel. Das Zurückhalten von IR Strahlung in der Troposphäre bewirkt ja zwei Dinge: Erstens kann sich die Erde und Torposphäre erwärmen und gleichzeitig kommt weniger IR Strahlung in der Stratosphere an, weshalb die sich abkühlt. Das ist zumindestens die Aussage der zitierten URL.
@ #34: NB
Lieber NB,
kann es sein, dass wir etwas aneinander „vorbeireden“ ? Alles fing doch damit an, dass man Treibhausgase zufügt. Also warum sollen es denn nun weniger sein ?
mfg
M. Wehlan
@ #33: Marvin Müller
Sehr geehrter Herr Müller,
die stratosphärische Kompensation ist seit langem bekannt. Nach meiner Kenntnis passiert dabei aber etwas anderes als Sie beschreiben, nämlich dass nach einer Erwärmung der unteren Troposphäre mehr Wasserdampf gebildet wird, der dann aufsteigt, Wärme abstrahlt und sich dabei abkühlt. Dadurch wird die unten entstandene Wärme wieder in den Weltraum abgegeben. Wenn von unten keine Wärme mehr kommt, erwärmt sich die untere Stratosphäre wieder.
Sie kehren den oben geschilderten Vorgang um – also machen erst eine stratosphärische Abkühlung, dann eine Erwärmung unten. Dafür gibt es aber keinen Beweis.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
Lieber Herr LG
„Ich denke es ist an der Zeit anzuerkennen, dass so stark vereinfachte Formeln wie nach Stefan-Boltzmann sich nicht für die quantitative Beschreibung des Strahlungsverhaltens riesiger und stark differenzierter Körper und Materie eignen. “
Für die physikalische korrekte Beschreibung müssen Sie sich die Physik in den Modellen angucken, denn darauf basiert schließlich auch die öffentlich Diskussion. Dieser Text liefert ja nur eine stark vereinfachte Beschreibung, um Laien eine ungefähre Vorstellung zu liefern.
„So ist die Bestimmung der Ø-Temperatur der Erde aus Messwerten schon nicht möglich.“
Nein. Prinzipiell ist die Ø-Temperatur berechnenbar und mathematisch exakt definiert. Die Interpolation von diskreten Messwerten auf ein kontinuierliches Feld und daraus das Mittel zu berechnen ist praktisch auch lösbar, diese Aufgabe stellt sich schließlich bei jeder kartographischen Darstellung!
„Die groben Schätzungen dazu weichen stark voneinander ab.“
Gucken Sie sich lieber die wissenschaftlichen Arbeiten an, es gibt inzwischen Besseres als nur grobe Schätzungen.
„Aber selbst wenn die genaue Berechnung aus Messwerten möglich wäre, wass soll diese Zahl sagen, wenn auf der Erde im Jahr Temperaturdifferenzen von 120 °C herrschen und im Extremfall sogar 150 °C?(Woshod Antarktis zur Wüste Lybiens).“
Nun, analoges wie die Angabe der Durchschnittsgeschwindigkeit. Die sagt, dass Sie beim Durchschnitt von 30km/h in einer Stunde 30km zurückgelegt haben, dass Sie dabei 30 Minuten im Stau standen, besagt sie nicht!
„Was soll dann die Mitteltemperatur energetisch aussagen?“
Nichts natürlich. Wenn Sie am Energiehaushalt interessiert sind, müssen Sie halt diesen berechnen, sollte klar sein!
Lieber Herr Wehlan,
zu #31
„in dem Paper steht, dass jedes Treibhausgas aus einer anderen Höhe abstrahlt. Die 4-5- km beziehen sich auf den Wasserdampf. Bei CO2 wurden 11 km angegeben.“
Diese Höhen sind nur Äquivalenthöhen für die spektral integrierte Energiebilanz aber haben keine weitere physikalische Bedeutung.
Solche Höhen werden in Klimamodellen nicht benutzt oder vorausgesetzt, da die Modellphysik detailliert die spektrale Abhängigkeit des energietransports berücksichtigt, was diese Äquaivalenthöhe nicht widergibt.
Lieber Herr Wehlan,
zu #30, #25 und #19
meine Frage richtete sich an Ihre Behauptung in #19:
„Nach 11 km beginnt die Tropopause, danach wird es mit zunehmender Höhe wieder wärmer – bis zur Ozonschicht. Also wird es nicht mehr kälter mit zunehmender Höhe – und damit vermindert sich auch die Abstrahlungsleistung nicht. “
Sie schreiben, die Abstrahlungleistung würde nicht vermindert, da es wärmer würde. Ich habe Ihnen zu bedenken gegeben, dass die Temperatur alleine aber nicht die Abstrahlleistung bestimmt, sondern auch die Menge der abstrahlenden Moleküle. Da die abnimmt, erwartet man alleine dadurch eine Abnahme. M.a.W. Ihre Begründung ist unvollständig. Und damit ist nicht evident, dass Herrn Hellers Behauptung obsolet sein sollte.
#30: Wehlan sagt:
„mein Argument richtet sich gegen die Behauptung, dass es beim Treibhaus-Effekt zu einer Abstrahlung aus größeren Höhen kommt und es dort kälter sei als etwas tiefer und deshalb weniger abgestrahlt werde.“
Die beste Erklärung für die beobachtete Abkühlung der Stratosphäre habe ich bisher hier http://preview.tinyurl.com/yafzrvx gefunden. Die Kurzform ist in etwa: Das Co2 in der Stratosphäre macht zwei Dinge: Es absorbiert langwellige von unten kommende IR-Strahlung und strahlt selbst IR-Strahlung ab. Kommt von unten weniger IR Strahlung an, die absorbiert werden kann, strahlt das Co2 mehr Energie ab als es absorbiert und kühlt daher die Stratosphäre. Der Effekt ist dann, dass sich die Troposphäre erwärmt und die Stratosphäre abkühlt.
Ergänzung zu #28:
Erstaunlich, was im Brockhaus für ein Unsinn steht. Normales Glas ist für UV-Licht (bis auf ein kleines Quäntchen am langwelligen Ende) nahezu undurchlässig.
@ #23: Peter Heller
Sehr geehrter Herr Heller,
in dem Paper steht, dass jedes Treibhausgas aus einer anderen Höhe abstrahlt. Die 4-5- km beziehen sich auf den Wasserdampf. Bei CO2 wurden 11 km angegeben.
Ihre Aussage ist also nur für Wasserdampf zutreffend – nur diese Abstrahlung könnte dann aus größerer Kälte erfolgen. Dabei ist aber zu bedenken, dass es zur Kondensation kommt, also Wolken gebildet werden und diese wiederum hervorragende kontinuierliche Strahler sind – also mehr Wärme abgeben können.
Die Natur ist also wunderbar eingerichtet. Nur wenn man Modelle aufstellt, die nichts mit der Realität zu tun haben, kommt man zu Katastrophentheorien.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
@ #25: NB
Lieber NB,
mein Argument richtet sich gegen die Behauptung, dass es beim Treibhaus-Effekt zu einer Abstrahlung aus größeren Höhen kommt und es dort kälter sei als etwas tiefer und deshalb weniger abgestrahlt werde. Da habe ich mir den Temperaturverlauf der Atmosphäre angesehen und festgestellt, dass es nach der Tropopause bis zur Ozonschicht nicht kälter sondern wärmer wird.
Mit freundlichen Grüßen
M. Wehlan
@opastun 20
Sie haben meine Ironie bemerkt, die Autoren selbst bisher offensichtlich nicht. Ich denke es ist an der Zeit anzuerkennen, dass so stark vereinfachte Formeln wie nach Stefan-Boltzmann (entwickelt für die Beurteilung punktförmiger idealer Schwarzukörperstrahler) sich nicht für die quantitative Beschreibung des Strahlungsverhaltens riesiger und stark differenzierter Körper und Materie eignen.
So ist die Bestimmung der Ø-Temperatur der Erde aus Messwerten schon nicht möglich. Die groben Schätzungen dazu weichen stark voneinander ab. Aber selbst wenn die genaue Berechnung aus Messwerten möglich wäre, wass soll diese Zahl sagen, wenn auf der Erde im Jahr Temperaturdifferenzen von 120 °C herrschen und im Extremfall sogar 150 °C?(Woshod Antarktis zur Wüste Lybiens). Was soll dann die Mitteltemperatur energetisch aussagen? Sicher, rechnen kässt sich alles, damit kann aber man auch wunderbar Astrologie betreiben. Übrigens ein anerkannter Studiengang an den Universitäten früherer Jahrhunderte.
Erstmal ein Danke an die Autoren dieses Berichtes. Sie sind zwei von wenigen, die uns Nicht-Wissenschaftlern einmal den Treibhauseffekt ein wenig genauer zu beschreiben.
Wie in Ihrer Einleitung beschrieben ist die Wärme in der Atmosphäre mit einem Treibhaus nicht zu vergleichen. Dies ist mir auch schon aufgefallen. Daraufhin habe ich im letzten Jahr die Sendung Planet Wissen vom WDR angeschrieben. Ich habe dem WDR geschrieben, dass das Treibhaus über die Verhinderung von Wärmekonvektion funktioniert und nicht über Wärmestrahlung. Und in der Atmosphäre CO2 wohl kaum das Aufsteigen von warmer Luft verhindert. Als Beispiel gegen die Strahlentheorie habe ich einen nicht isolierten Dachstuhl angeführt. Unter dem Dachstuhl wird es im Sommer auch sehr heiß und das weder mit Einstrahlung noch mit Rückstrahlung. Ein weiterer Punkt war die mediale Darstellung des so genannten Treibhauseffektes. Hier legt sich das CO2 wie ein Fenster in den oberen Atmosphärenschichten ab und reflektiert die IR-Strahlung. Dies ist ebenso falsch. Da das CO2 schwerer wie Luft ist hält es sich eher bodennah auf. In vulkanisch aktiven Gegenden ist CO2 sogar gefährlich, weil es sich in Bodenmulden ansammelt.
Nachdem mehrere Emails hin und her gingen kam dann folgende Antwort vom WDR:
Ihre Kritik an unserer Verwendung des Begriffs „Treibhauseffekt“ kann
ich dagegen nicht nachvollziehen. Zum Thema „Treibhauseffekt“ schreibt
zum Beispiel der Brockhaus:
„in Treibhäusern zur Temperaturerhöhung ausgenutzte Erscheinung, dass
normales Glas zwar die energiereiche UV-Strahlung der Sonne passieren
lässt, nicht jedoch Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung). Die in
Wärmeenergie umgewandelte UV-Strahlung erhöht deshalb die
Raumtemperatur (»Glashauseffekt«). – In der Erdatmosphäre bewirken v. a.
die Kohlendioxidmoleküle, aber auch Methan u. a. Spurengase einen
vergleichbaren Temperaturanstieg, weil sie die Rückstrahlung der
eingestrahlten Sonnenenergie in den Weltraum behindern (ohne den
Treibhauseffekt würde die mittlere Temperatur auf der Erde bei etwa -18
°C liegen). Dieser natürliche Treibhauseffekt ist Voraussetzung für
Entstehung und Erhaltung des irdischen Lebens.“
Davon abgesehen wird der Begriff „Treibhauseffekt“ in der Diskussion
rund um den Klimawandel als gängiges weil anschauliches Bild und nicht
etwa als 1-zu-1-Übertragung der Funktionsweise eines Treibhauses auf die
komplizierten Wechselwirkungen des Klimas verwendet. Deshalb kann ich
bei unserer Verwendung und Erklärung des Begriffs kein Problem
erkennen.
Kein Kommentar
PS: Der WDR ist einer von wenigen Sendern die überhaupt auf Kritik reagieren. Von 3sat kam bisher noch keine Reaktion!
Mit freundlichen Grüßen
#24: Krishna Gans sagt:
„Sorry, die ganze Klimalügerei … geht mir gehörig auf den Senkel … Viel Spaß bei der für Sie sicher erhellenden Lektüre.“
Na hoffentlich wird das nicht so ein Reinfall wie mit dem Latif Zitat. Es geht ja schon los, z.B. hier aus der Times http://preview.tinyurl.com/y8uc9s9: „Despite the decrease in water vapor, the study’s authors said, the overall trend is still toward a warming climate, primarily caused by a buildup in emissions of carbon dioxide and other heat-trapping gases from human sources.
“This doesn’t alter the fundamental conclusion that the world has warmed and that most of that warming has to do with greenhouse gas emissions caused by man,” said Susan Solomon, …“
Es wäre auch mal interessant, woher Ihre Aussagen über das Papier kommen, Sie haben das doch nicht etwa gelesen? Die Seite http://preview.tinyurl.com/yfjqm4q listet genau Ihre beiden Kernbehauptungen als die durch die Blogossphäre wehenden Missverständnisse auf.
Lieber Herr Gans,
„Offensichtlich funktioniert der Treibhauseffekt mit „Ihrem“ CO2 doch nicht ganz so wie Sie uns immer wieder versuchen falsch unterzujubeln“
So, glaube ich nicht. Wie funktioniert denn „mein“ CO2 -Treibhauseffekt, wieso steht dies im Widerspruch zu Solomons Ergebnissen und wie müssen nunmehr aufgrund der neueen Resultate „meine“ (die ich ja nur aus der Literatur u.a. dem IPCC 2007 entnehme) quantitativ korrigiert werden?
Lieber Herr Wehlan,
zu #19
„Nach 11 km beginnt die Tropopause, danach wird es mit zunehmender Höhe wieder wärmer – bis zur Ozonschicht. Also wird es nicht mehr kälter mit zunehmender Höhe – und damit vermindert sich auch die Abstrahlungsleistung nicht.“
In welcher physikalischen Einheit messen Sie Ihre „Abstrahlungsleistung“? Sie sagen, die Abstrahlungsleistung verminderte sich nach oben nicht. Aber eigentlich sollte die Abstrahlungsleistung auch mit zunehmender Menge abstrahlender Moleküle zunehmen, aber diese nimmt pro Kubikmeter Luft nach oben ab!
Wieso,warum sollte Ihre Folgerung der „Nichtverminderung nach oben“ also richtig sein?
@NB
Offensichtlich funktioniert der Treibhauseffekt mit „Ihrem“ CO2 doch nicht ganz so wie Sie uns immer wieder versuchen falsch unterzujubeln
Beim IPCC gibt es eine Vize-Präsidentin, Solomon mit Namen, die zum einen festgestellt hat, daß der CO2 Effekt stark überschätzt wird, daß Wasserdampf die treibende Kraft ist, der inrteressanterweise in Relation zu CO2 steht, aber auch nicht so wie Sie denken, nein, das Gegenteil scheint der Fall zu sein.
Das darüber hinaus das Feedback des durch Wärme(!) freigesetzten CO2 auch um einiges geringer ist als man bisher annahm (nicht wußte !) ist auch ein ergenis neuester Studien.
Ich denke mal, ich schaue genüßlich zu, wie Ihr Kartenhäuschen langsam aber sicher zusammenbricht und das IPCC sich sehr effektiv selbst zerlegt.
Die Kostenpflichtige Studie:
http://tinyurl.com/ybex4lu
Ferner:
—-
„If the latter is true, carbon dioxide emissions would actually be responsible for a negative feedback that cancels at least some of the warming it causes by pushing water vapor back to the surface of the earth and out of the stratosphere“
http://tinyurl.com/ybm5lz3
Hier geht es zum CO2 Feedback:
http://tinyurl.com/y9y3fyj
der hier nochmal näher erläutert wird:
http://tinyurl.com/yggyjws
Irgendiwe war ich ja davon überzeugt, daß Sie überzeugt sind zu wissen, wie CO2 sich furchtbar wärmend auf uns auswirkt.
Und jetzt hat man sogar eien Erklärung gefunden, warum es z.Z. kälter statt wärmer wird.
Was bei einigen EIKE Mitgliedern hier auch schon erwähnt wurde:
CO2 kühlt.
Hatte ich Sie da nicht lachen hören ?
Nicht ? Na, vielleicht war das NF, oder der habakuk, oder wie der Allesnichtwisser hieß.
Sorry, die ganze Klimalügerei zu unseren Lasten geht mir gehörig auf den Senkel, wie auch Leute, die da in überheblichen Tönen immer meinen, „Kliamskeptische“ Leute wären blöde.
Was sagt Frau Salomon dazu:
Zitat:
—–
„Soloman did mention that many scientists are now accepting, testing, and sometimes embracing skeptic research, and that the NOAA report is proof of that. „What I will say, is that this shows there are climate scientists round the world who are trying very hard to understand and to explain to people openly and honestly what has happened over the last decade.“
Link von oben.
Viel Spaß bei der für Sie sicher erhellenden Lektüre.
@ Wehlan:
Die Grenzschicht, ab der die Erdatmosphäre für IR-Strahlung durchsichtig wird, liegt noch innerhalb der Troposphäre, in 4-5 km Höhe.
Verschiebt sich diese Schicht also um 1 km nach oben, haben wir aufgrund des Dichtegradienten in der Atmosphäre am Boden einen Anstieg von 6,5 Grad aus (jedenfalls so in etwa). Wenige hundert Meter genügen also, um den Temperaturanstieg durch den Treibhauseffekt zu erklären. Die Stratosphäre hat damit nichts zu tun.
Wie Herr Zausch oben gezeigt hat, ist auch die Zunahme der Oberfläche bei diesen Höhen vernachlässigbar.
Ich war ein vom „menschengemachten Klimawandel“ leicht beunruhigter Bürger, der nur wissen wollte, wie der „Treibhauseffekt“ funktioniert. Auf der Suche nach einer Antwort wurde ich zum überzeugten AGW-Gegner.
Beim „Treibhauseffekt“ stimmt nichts, rein gar nichts. Weder der Name (ein Glashaus funktioniert komplett anders: Sonne erwärmt das Inventar, dieses die Luft, und die kann wegen des Glases nicht nach oben weg) noch die Annahmen, die Swante Arrhenius (der seinen Nobelpreis für eine Arbeit in seinem Fachgebiet, der Chemie, erhielt) formuliert hat, oder die Berechnung der Gleichgewichtstemperatur der Erde, die von einem schwarzen Strahler ausgeht und sowohl die Kugelform der Erde als auch die Reflexion der Atmosphäre und der Wolken mit extrem groben, offensichtlich aus den Fingern gesogenen Werten berücksichtigt, noch das notwendige Absorptionsvermögen, das 0,03% CO2 mit dem engen Absorptionsband unmöglich leisten kann (Wasserdampf aber sehr wohl). Die Veröffentlichung einer „Treibhaus“-Theorie, die weder Wasserdampf noch Wolken berücksichtigt und den Einfluss der Sonne als „marginal“ annimmt, ist allein wegen der hiermit verbundenen Vernichtung von Bäumen zur Papierherstellung eine Sauerei.
In Gegensatz dazu wird die sehr fundierte Theorie von Svensmark und seinem Kollegen noch Karriere machen. Auch wenn hiervon nicht ein Bruchteil der AGW-Abzocker profitieren kann.
@18 (Nachtrag wegen Kommentar)
Danke, ich habe vergessen, den Bezug zu 13 herzustellen:
„b)Seite 3 ´Die Emissionen der Treibhausgase erfolgt nun aus wesentlich größerer Höhe, Wasserdampf ab etwa 5km Höhe bei 260K, CO2 aus 11km Höhe bei 220K und O3 aus 11km Höhe bei 260K.´ Ich kapiere nicht, wieso derselben Höhe (11km) einmal die Temperatur 220K (CO2)zugeordnet ist und danach 260K (O3).“
15 km dürfte sehr großzügig bemessen sein, angesichts der erwartbaren Änderung.
@19 (Wehlan)
Ich glaube, ich kann Ihrer Argumentation nicht folgen. Wenn Sie die Konzentrationen der Treibhausgase ändern, verschieben Sie die Granzschichten und Temperaturgradienten. Die Tropopause stellt dabei die Grenze dar, ab der der Druck und Temperatur so gering sind, dass das absorbierte IR nicht mehr thermalisiert wird.
PS: Ich möchte mich ganz herzlich bei den Doktoren Lüdecke und Link bedanken für die ausführliche Beschreibung, die hoffentlich eine Diskussionsgrundlage bieten kann.
@#16: LG
Vielen Dank für Ihre humorvolle und bildhafte Erklärung. Sie zeigten damit sehr deutlich, dass eine Mitteltemperatur für die Erde vollkommener Unsinn ist.
Nun bin ich überzeugt, dass beide Autoren dies auch wissen und Ihr Stil bewusst gewählt haben: Spreche die Klimagemeinde in ihr eigene Sprache an, um dann auf eine neue Studie von Richard L. Lindzen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), zusammen mit Yong-Sang Choi hinzuweisen! Diese Studie befasst sich mit Messdaten von ERBE (Earth Radiation Budget Experiment) und zeigt, dass die „Rückkopplung“ weit geringer als „erwartet“ ist. Sie findet vor allem deshalb Beachtung in der Klimagemeinde, weil: 1. Peer Reviewed und 2. besagt, dass es kein Grund zur Entwarnung gibt. Nur klug, sonst wäre es vielleicht nie durchgekommen, geschweige denn beachtet worden.
Und nur deshalb werden die beide Autoren, Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke und Dr. Rainer Link auch in einige Kommentare gelobt: „#4: NF Ich freue mich, dass Sie den Versuch unternehmen, die Diskussion weg von der „Blosgosphäre“ zu führen und stattdessen auf eine wissenschaftliche Basis zu stellen.“ (hihi)
Jugend forscht! Glücklicherweise kann unsere hoch technologisierte und industrialisierte kapitalistische Gesellschaft immer noch die Mittel dafür aufbringen.
Unsere Kinder und Enkel sind selbstverständlich aber erst fertig studiert und ausgeforscht, wenn sie den NULL entdeckt haben. (Gerlich&Tscheuschner: Es gibt kein „Treibhauseffekt“, kein „Rückkopplung“ und eine „globale Mitteltemperatur“ gibt es ebenfalls nicht.)
Ähnlich verhält es sich in der Paläoklimatologie: Solange die Zacken keine Kurve, wie eine Dromedar folgen sondern Hockeysticks gleichen, ist auch hier die Forschung noch nicht abgeschlossen.
Im IPCC FAR war das mal so. Auch war die Schlussfolgerung sinngemäß, keine Anzeichen für anthropogenen Einfluss. Warten wir halt auf IPCC AR5, vielleicht tut sich da etwas. Die Chinesen bestehen jedenfalls darauf, auch „Skeptiker“ zur Wort kommen zu lassen.
1. Ein herzliches Dankeschön an die Autoren
2. Beim flüchtigen Lesen meine ich, zwei Fehler bemerkt zu haben. Kann das mal, bitte, gecheckt und ggf. korrigiert werden? (Oder auch darauf eingegangen werden, falls ich da was falsch verstanden habe.)
a)Seite 9 ´Und vor allem, widerspricht dies nicht dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik?´ Ich meine vom Sinnzusammenhang hier ist wohl der zweite HS der Thermodynamik gemeint.
b)Seite 3 ´Die Emissionen der Treibhausgase erfolgt nun aus wesentlich größerer Höhe, Wasserdampf ab etwa 5km Höhe bei 260K, CO2 aus 11km Höhe bei 220K und O3 aus 11km Höhe bei 260K.´ Ich kapiere nicht, wieso derselben Höhe (11km) einmal die Temperatur 220K (CO2)zugeordnet ist und danach 260K (O3).
MfG
@ #14: Peter Heller
Sehr geehrter Herr Heller,
Sie schreiben: „Die Abstrahlung erfolgt in größerer Höhe, in der es dann wieder kälter ist.“
Nach 11 km beginnt die Tropopause, danach wird es mit zunehmender Höhe wieder wärmer – bis zur Ozonschicht. Also wird es nicht mehr kälter mit zunehmender Höhe – und damit vermindert sich auch die Abstrahlungsleistung nicht.
Damit ist auch die Bemerkung: „Die Strahlungstemperatur dieser Grenzschicht liegt bei Annahme eines Strahlungsgleichgewichtes mit dem umgebenden Weltraum immer bei -18°. Je höher diese Schicht liegt, desto mehr Luft befindet sich also darunter und desto größer wird aufgrund des Dichtegradienten in der Atmosphäre auch die Temperaturdifferenz zur Erdoberfläche.“
als obsolet zu betrachten.
Mit freundlichen Grüßen
Dr. M. Wehlan
@17:
„Wenn in größerer Höhe (bei gleicher Temperatur) abgestrahlt werden soll, so vergrößert sich die abstrahlende Fläche mit der dritten Potenz des Radius.“
Erdradius: (rund) 6300 Kilometer.
Höhe der Tropopause: etwa 15 Kilometer.
Kugeloberfläche: 4 pi r^2 (Dritte Potenz? Soso?)
Erdoberfläche: 4,99 * 10^8 km^2
Oberfläche der Tropopause: 5,01 * 10^8 km^2
Wow, und das bei 15 km Unterschied. Wie groß muss der Effekt wohl erst bei noch geringeren Zahlen sein.
Peinlicher Versuch, den physikalischen Unfug der Gore-Jünger zu übernehmen; u.a. @Peter Heller:
Wenn in größerer Höhe (bei gleicher Temperatur) abgestrahlt werden soll, so vergrößert sich die abstrahlende Fläche mit der dritten Potenz des Radius.
Damit steigt definitiv die Abstrahlleistung, wie von Herrn Wehlan richtig angemerkt wurde.
An die Autoren: Bitte berechnen Sie zur Vereinfachung die Mitteltemperatur eines Autos!
In obiger klarer Darstellung der Funktionsweise des natürlichen Treibhauseffektes (THE) wird die vom Boden abgehende Leistungsdichte von 390 Wm-1 mithilfe der Stefan-Boltzmann Gleichung bestimmt. Darin ist die mittlere Temperatur der Erde „T“ als bestimmende Variable enthalten. Sie wird von den Autoren auf 15 °C oder 288 K festgelegt. Da sie sogar mit der 4 Potenz in das Ergebnis eingeht, ist ihre genaue Bestimmung umso wichtiger. Die Berechnung dieser Größe aus Messungen ist, wie wir spätestens seit den ehrlichen Klagen des Programmierers der CRU Daten „Harry“ Harris wissen, kein ganz triviales Unterfangen. In die gleiche Kerbe haut Doc Hansen wenn er sich auf seiner GISS Website detailliert über die „The Elusive Absolute Surface Air Temperature (SAT)“ („Die schwer fassbare Oberflächentemperatur) auslässt. (http://tinyurl.com/y8caby6).
Damit wir begreifen wie man diesen Wert berechnet ist es zu Lernzwecken sicher einfacher, wenn man nicht gleich die ganze Welt betrachtet, sondern erst einmal kleinere und deutlich einfachere Systeme nimmt und sich daran übt.
Meine Wahl fällt auf einen Jedermann- Gebrauchgegenstand, garantiert menschgemacht, millionenfach weltweit in Gebrauch und jedermann in allen Details bekannt: ein Auto.
Es sei ein AUDI A6, Baujahr 2000, mit 110 KW Leistung, Benziner, gut ausgerüstet mit einigen Extras und gut gewartet. Die Farbe sei schwarz metallic. Für unsere Zwecke ist es mit jeder Menge Temperaturfühlern ausgestattet, die an einen Datalogger angeschlossen sind. Die Werte werden jede Minute bestimmt und aufgezeichnet.
Das KfZ bewegt sich über die Zeit von 2 h auf einer ruhigen Autobahn (Sonntag) mit einer Reisegeschwindigkeit von Ø 130 km/h. Es ist mittags, an einem sonnigen, aber kalten Wintertag. Das Thermometer zeigt eine Außentemperatur von -12 °C. Es ist dazu windstill, alle Windkraftanlagen an denen der AUDI vorbeifährt, stehen still. Der kräftige Fahrtwind kühlt aber an 4 Stellen der Radkästen die Temperatur auf -18 °C herunter. Der Wagen fahre parallel zum 52. Breitengrad von West nach Ost.
Die Reifen zeigen eine Temperatur von 35 °C (vorn, Frontantrieb) und 32° C (hinten). Die Felgen sind jeweils um 6 °C kühler als die Reifen.
Der Motor erwärmt den Motorinnenraum auf +42 °C, das Kühlwasserthermometer zeigt +90°C an.
Die Öltemperatur in der Ölwanne liegt bei 70 °C.
In den Zylindern herrscht Hochbetrieb, die Drehzahl liegt bei 5500 U/min. Die Zylinderinnentemperatur beträgt + 350 °C.
Das Auto wird von 2 Personen benutzt. Er wiegt 85 kg, sie 68 kg. Beide Personen sind gesund und haben eine Körpertemperatur von 37°C. Beide sitzen vorn.
Die Sitzheizung ist eingeschaltet. Er hat es nicht gern so warm und so zeigt das Thermometer seiner Sitzheizung +25°C an, sie hat es gern etwas wärmer und hat ihre Sitzheizung auf +27°C eingestellt.
Der Thermostat für die Innenraumheizung ist auf 22° C eingestellt, an den Luftauslässen hat die Luft 28°C.
Der Kofferraum ist bis auf ein paar Flaschen Wein leer, seine Temperatur wird mit +10 °C festgestellt. Die Auspuffgase verlassen den Auspuff mit + 32 °C.
Damit ist die Wärmesituation des Autos umfassend beschrieben. Nun bitte ich die Autoren für uns die Ø-Temperatur dieses Autos zu bestimmen. Im Anschluss könnte man dann noch einen Referenzwert bilden, z.B. die jeweiligen Mittelwerte der letzten 30 Minuten der Messungen und diese zur Anomalienbildung verwenden. Dann könnte eine Zeitreihe der Anomalie der Mitteltemperatur für die gesamte Reise erstellt werden.
Wenn Sie damit fertig sind, dann bitte ich Sie uns das Ergebnis mitzuteilen.
Vielleicht versuchen Sie im Anschluss dann die Mitteltemperatur des „Hotspots“ Bolivien (1,098 km2, Hauptstadt La Paz Höhe 3200 bis 4100 m,) zu bestimmen. Etwas Hilfe dabei gibt vielleicht dieser Artikel in der Weltwoche „Datenklau und die Folgen“ (http://tinyurl.com/ygzp4yw )
Ich danke Ihnen für Ihre Geduld und bin sehr gespannt auf die Ergebnisse. Meinem Freund A.S. danke ich für die Idee zu diesem vereinfachten Versuch.
Ist es eigentlich völlig unerheblich für die Oberflächentemperatur unserer Erdkugel, dass diese ein glühender Feuerball ist, der ständig eigene Wärme erzeugt? (Entschuldigung, dumme Frage vielleicht, aber als Laie wundere ich mich eben darüber, dass das überhaupt keine Rolle spielen soll, wo doch bekannt ist, welch unsägliche Hitze schon in Bergwerken herrscht, die nur bis zu einem Zehntausendstel des Erdradius an Tiefe erreichen.)
Zitat Wehlan:
„Also erfolgt die Abstrahlung der Treibhausgase nun bei höherer Temperatur als vorher – also eine höhere Energiedichte. Folglich wird mehr abgestrahlt als eingestrahlt – es erfolgt eine Abkühlung. Der Treibhauseffekt würde sich selbst aufheben, wenn es ihn gäbe.“
Ähh, nein, Herr Wehlan. Die Abstrahlung erfolgt in größerer Höhe, in der es dann wieder kälter ist. Man kann das ganze auch einfach so sehen, daß die Zunahme an Treibhausgasen die Grenzschicht der Atmosphäre nach oben verschiebt, ab der unsere Lufthülle für IR-Strahlung durchsichtig wird. Die Strahlungstemperatur dieser Grenzschicht liegt bei Annahme eines Strahlungsgleichgewichtes mit dem umgebenden Weltraum immer bei -18°. Je höher diese Schicht liegt, desto mehr Luft befindet sich also darunter und desto größer wird aufgrund des Dichtegradienten in der Atmosphäre auch die Temperaturdifferenz zur Erdoberfläche.
Zitat Beobachter:
„1. die Erde ist keine Scheibe sondern eine Kugel und somit fällt die Sonnenstrahlung auf die Oberfläche einer Halbkugel und nicht einer Scheibe.“
Andersherum wird ein Schuh draus. Die Strahlung, die die Erde von der Sonne empfängt, ist die, die durch die Querschnittsfläche der Erde eintritt. Diese wird dann über eine Kugelfläche wieder abgestrahlt.
Naja jedenfalls strahlt eine Halbkugel anders ab als eine Scheibe (und reflektiert anders, insbesondere wenn eine geschichtete da ist – Beugung und Totalreflexion) und und und) Aber mit jedem Artikel denkt man mal wieder drueber nach :-).
VOR ALLEM aber moechte ich erneut darauf gefuehlte Waerme im Treibhaus wesentlich ganz andere Ursachen hat: Verringerte Verdunstungskaelte wegen geringerer Konvektion und vor allem höherer relativer Feuchte als ohne Treibhaus! Also dieser Treibhauseffekt der Glasscheibe existiert nur im wasserfreien Treibhaus, da aber wachst leider nix ;-).
Lieber Herr Lüdecke und Herr Link,
ich finde es gut, dass Sie hier einmal das grundlegende Modell beschreiben. Damit können wir uns zunächst auf die qualitative Basis einigen. Denn die Musik spielt meiner Meinung ja erst in der quantitativen Bestimmung des Anteils des CO2 an der Erderwärmung. In der Bestimmung des Wasserdampffeedbacks und der direkten Rolle des Wassers und der Wolken in der Atmosphäre, sowie anderer Bestandteile der Atmosphäre.
Ich möchte darauf hinweisen, dass erst die Wolken die Albedo der Erde auf einen Wert von 0.3 bringen. Eine hypothetische Erde ohne Atmosphäre hätte eine Albedo von ca. 0.15.
Ich plädiere deshalb immer den Treibhauseffekt nicht auf CO2 zu reduzieren, sondern ihn als Effekt zu betrachten der den Einfluss einer Atmosphäre auf die Oberflächentemperatur beschreibt und alle Bestandteile zu betrachten. Ändert sich die Zusammensetzung dieser Atmosphäre ändert sich die Oberflächentemperatur.
Ich finde es sehr kritisch, dass in den Diskussionen die Wolken und das Wasser oft nur auf den Gesichtspunkt „Feedback“ reduziert werden. Ich denke, das ist zu kurz gesprungen.
Ein kürzlich erschienenes Paper von Solomon et al. http://tiny.cc/Mq6nQ verspricht eine interessante Lektüre zu sein. „Contributions of Stratospheric Water Vapor to Decadal Changes in the Rate of Global Warming” mit dem Abstract:
“Stratospheric water vapor concentrations decreased by about 10% after the year 2000. Here, we show that this acted to slow the rate of increase in global surface temperature over 2000 to 2009 by about 25% compared to that which would have occurred due only to carbon dioxide and other greenhouse gases. More limited data suggest that stratospheric water vapor probably increased between 1980 and 2000, which would have enhanced the decadal rate of surface warming during the 1990s by about 30% compared to estimates neglecting this change. These findings show that stratospheric water vapor represents an important driver of decadal global surface climate change.”
Leider habe ich keinen Zugriff auf den vollen Text. Hier kommt dann auch Herrn Wehlans Argument ins Spiel, dass eine quantitative Abschätzung des Treibhauseffektes auch die Stratosphäre ausreichend berücksichtigen muss. Das einfache Denkmodell das in den Lehrbüchern und von Ihnen beschrieben wird, differenziert da ja nicht explizit.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Im Prinzip haben die Autoren unbewusst bewiesen, dass es keinen Treibhaus-Effekt gibt.
Auf Seite 3 steht:
„Da die Abstrahlung durch diese Treibhausgase bei niedrigeren Temperaturen erfolgt und somit gemäß dem Planckschen Strahlungsgesetz eine geringere Energiedichte besitzt als die unblockierte Erdabstrahlung, muss sich die Temperatur auf der Erdoberfläche solange erhöhen, bis zur Einhaltung der Energiebilanz, also des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik, insgesamt wieder 235 W/m2 in das Weltall im Gleichgewicht zurückgestrahlt werden.“
Wenn sich aber die Bodentemperatur erhöht, erhöht sich auch die Temperatur der Atmosphäre abiabatisch. Also erfolgt die Abstrahlung der Treibhausgase nun bei höherer Temperatur als vorher – also eine höhere Energiedichte. Folglich wird mehr abgestrahlt als eingestrahlt – es erfolgt eine Abkühlung. Der Treibhauseffekt würde sich selbst aufheben, wenn es ihn gäbe.
Es ist mir bis heute unverständlich, wie man meint, durch Erhöhung der Treibhausgaskonzentration denselben Effekt zu erzielen wie durch eine stärkere Einstrahlung.
Dr. M. Wehlan
Auch wenn es sich nur um die Einleitung handelt wäre etwas mehr Exaktheit bei der Beschreibung der Wirkungsweise eines Gewächshauses nicht von Nachteil:
Der Begriff des Treibhaueffektes in einem Glashaus beschreibt neben der selbstverständlichen Verhinderung von Konvektion die Summe der Widerstände aus Transmission, Reflektion und Absorption als eine „Wärmefalle“ für die einfallenden Sonnenstrahlen.
(Gertis: Glaswelt, Heft 4, 1972;
Interpane: Gestalten mit Glas, 2002)
Der „Rückkopplungseffekt“, ohne den es keine „Klimakatastrophe“ gibt, wird hier auf nur noch 20% der früheren Annahmen zerbröselt:
http://tinyurl.com/y9y3fyj
Ein weiterer Sargnagel für AGW.
Ich begrüße die sachliche Zusammenfassung und die Klarstellung von EIKEs Position zur Natur des Treibhauseffektes!
Bis zum Kapitel „Wasserdampfrück- oder -Gegenkoppelung?“ beschreiben Sie das Phänomen analog zu vielen anderen populären Darstellungen, die man in Meteorologie-Lehrbüchern für Anfänger oder auch in den Stellungnahmen der DMG und DPG findet.
Liege ich also richtig, dass Sie sich damit von den Behauptungen von Gerlich&Tscheuschner, Thüne, Thieme, Dittrich und Ermecke absetzen? Die Behauptungen zur Natur des Treibhauseffektes dieser Autoren sind also aus EIKEs Sicht falsch?
Ich hoffe, dass diejenigen EIKE-Leser, die aufgrund physikalischer Fehldeutungen oder blinder Folgsamheit der Behauptungen oben genannter Autoren postulieren, der natürliche Treibhauseffekt oder Wärmestrahlung aus der Atmosphäre würde nicht existieren, diese EIKE-Publikation als Leitfaden für die notwendige gedankliche Korrektur akzeptieren werden. Ich bin gespannt.
Die Diskrepanz zwischen EIKE und den wissenschaftlichen Ergebnissen, die z.B. vom IPCC publiziert wird, ist somit „lokalisiert“ und definiert. Es geht als „nur“ noch um Größe und Vorzeichen des feedback-factors f. Damit verlassen wir das im Lehrbüchern zementierte Wissen und die überflüssigen Diskussionen darüber und treten in die Fragen der gegenwärtigen Forschung ein.
EIKE postuliert, dass dieser aufgrund von Publikationen um Lindzen negativ ist dies den Modellerbgebnissen widerspräche. Nun gut, aber diese Autoren beziehen sich doch auf die Tropen. Wie kommen Sie also darauf, dass überall auf dem Globus f negativ wäre? Die folgende Publikation von Philipona et al. zeigt z.B., dass Strahlungs-, Temperatur- und Feuchtemessungen in der Schweiz sehr gut in Übereinstimmung mit dem ECHAM-Modell-Szenarien der letzten Jahre übereinstimmen:
http://tinyurl.com/ycy559x
Man misst die letzten Jahre eine Erwärmung, Zunahme der Feuchte, Erhöhung der langwelligen Einstrahlung und Verminderung der kurzwelligen Einstrahlung, so wie man dies auch aus Modellen mit Treibhausgasanstiegen erwartet.
Lieber Beobachter,
„1. die Erde ist keine Scheibe sondern eine Kugel und somit fällt die Sonnenstrahlung auf die Oberfläche einer Halbkugel und nicht einer Scheibe.“
Mit Hilfe mathematischer Kenntnisse eines Grundstudiums der Naturwissenschaften können Sie ausrechnen, dass man unter Berücksichtigung des Strahlenverlaufes mit beiden Geometrien auf dasselbe Ergebnis kommt. Rechnen das G&T nicht sogar vor?
#2: Beobachter sagt:
„die Erde ist keine Scheibe sondern eine Kugel und somit fällt die Sonnenstrahlung auf die Oberfläche einer Halbkugel und nicht einer Scheibe.“
Vielleicht können die Autoren des Artikels diesen um ein Bild ergänzen, das klar macht, warum für die Menge der einfallenden Energie die Querschnittsfläsche der Erde angesetzt wird. Das würde anscheinend das Verständnis erleichtern. Vielleicht verbunden mit der Anmerkung, dass die berechnete Energie dann auf eine Halbkugel fällt, was dazu führt, das die einfallende Energie sich vom Äquator weg auf eine immer größere Fläche verteilen muss und daher die Temperaturen in Richtung Pol immer niedriger werden (was jedem aus eigener Anschauung bewusst ist).
Ansonsten auch von mir ein Lob, ich bin positiv überrascht …
Danke für die ausführliche Arbeit. Bei Lindzen/Choi sollten Sie allerdings vorsichtig sein, da diese Arbeit laut einer Antwort von Trenberth et al. in GRL schwere methodische Mängel aufweist. Lindzen arbeitet an einer Korrektur.
Großes Lob!
Ich freue mich, dass Sie den Versuch unternehmen, die Diskussion weg von der „Blosgosphäre“ zu führen und stattdessen auf eine wissenschaftliche Basis zu stellen.
Manche Details würde ich anders sehen, aber ich sage einfach mal: Weiter so!
Mit dem Papier von Lindzen/Choi 2009 sprechen Sie den Knackpunkt der bisherigen Modelle an. Es schlug deshalb auch wie eine Bombe ein, denn hätten Lindzen/Choi recht, wäre ein Großteil der bisherigen Arbeiten „reif für die Mülltonne“.
Mein Kenntnisstand ist, dass das Ergebnis von der Auswahl der verwendeten ERBE-Daten abhängen, es ist fraglich, ob diese Daten überhaupt so weitreichende Schlussfolgerungen erlauben.
Mehr dazu für Interessierte hier:
http://tinyurl.com/y8kanfp
Ich möchte nur einige kurze Anmerkungen zu dem Artikel machen, denn das wichtigste zum sogenannten Treibhauseffekt haben schon Prof. Dr. Gerlich und Dr. Tscheuschner in ihrer Arbeit
Falsification of the Atmospheric C=2 Greenhouse Effects within the Frame of Physics gesagt
1. die Erde ist keine Scheibe sondern eine Kugel und somit fällt die Sonnenstrahlung auf die Oberfläche einer Halbkugel und nicht einer Scheibe.
2. Sie meinen wohl den 2. Hauptsatz der Thermodynamik und nicht den wie im Text angeführt den 1.Hauptsatz
danke