Dr. Tim Ball
Nach einem öffentlichen Vortrag mit dem Titel „Whither the Weather“ [„wither“ = wohin] erhob sich wieder einmal die am häufigsten gestellte Frage: „Woher wissen sie aufgrund des Eisbohrkerns aus der Antarktis, wie die Temperaturverhältnisse vor tausenden von Jahren gewesen sind?“ Ich gab die Standardantwort über Eisschichten, Lufteinschlüsse und dann Vergleich des Verhältnisses Sauerstoff 16/18, welches mit der atmosphärischen Temperatur variiert. Wie üblich sind die Leute damit verwirrt, und obwohl sie es nicht verstehen, klingt es für sie plausibel. Das Problem dabei ist, dass mich jedes Mal, wenn ich so antworte, Bedenken befallen hinsichtlich der Natur von Gletschern, Gletschereis, Luftbläschen-Einschlüsse und Analyseverfahren der Luft in diesen Bläschen.
Ich habe viele Stunden lang alle Aspekte von Gletschern und Eiskernen mit Dr. Fritz Koerner diskutiert, einem der wenigen Menschen, die Gletscher in der Arktis und in der Antarktis untersucht hatten. Wie alle großen Wissenschaftler war er sich der Grenzen des Wissens, der Daten und der Verfahren in seinem Forschungsgebiet wohl bewusst. Ich erinnere mich besonders daran, wie er mir sagte, dass seine Arbeiten auf der Baffin- und der Ellesmere-Insel zeigten, dass sich die Temperatur änderte vor einer Änderung des CO2-Gehaltes, bevor die Luft in den Bläschen eingeschlossen worden ist.
Die kurze Antwort auf die Titelfrage dieses Artikels lautet „praktisch nichts“. Sie sagen uns definitiv nichts über das, was behauptet wird, das heißt, die genaue Darstellung des Zustandes der Atmosphäre einschließlich der Temperatur während individueller Jahre. Darum hat einer der weltweit führenden Experten hinsichtlich atmosphärischer Chemie und Eisbohrkerne Zbigniew Jaworowski M.D., Ph.D., D.Sc. geschrieben:
„Ich habe niemals experimentell gezeigt, dass Eisbohrkerne zuverlässig die ursprüngliche atmosphärische Zusammensetzung repräsentieren“.
Dr. Jaworowski war als Atmosphären-Chemiker so hoch angesehen, dass man ihn zum Leiter der UN-Untersuchung der Auswirkungen der Tschernobyl-Katastrophe gewählt hatte. Natürlich hat nichts dergleichen dazu geführt, dass die Angriffe auf ihn wegen seiner gut belegten und vollständig dokumentierten Standpunkte zum Thema Klimawandel infolge der CO2-Produktion seitens der Menschen nachließen. Zweifellos werden persönliche Angriffe in den Kommentaren zu diesem Beitrag weitergehen.
Schon wenige Fakten hinsichtlich der Bildung von Gletschern illustrieren das Problem. Gletschereis bildet sich, wenn sich der Niederschlag oberhalb der Schneefallgrenze in Schichten akkumuliert, welche die sommerliche Schmelzperiode überstehen. Diese übereinander liegenden Schichten ändern sich von Schnee zu Firn (Schnee-Granulat) und dann weiter zu Eisschichten unter dem Gewicht und dem Druck sich darüber bildender Schichten (Abbildung 1). Der Prozess der Umwandlung von Schnee in Eis dauert Jahre und variiert in Abhängigkeit von einer Vielfalt von Faktoren, vor allem aber der Temperatur. Die Frage ist, welches Jahr das jeweilige Bläschen letztendlich repräsentiert. Wie kann es isoliert und abgeschirmt vor Verunreinigungen bleiben in einer sehr nassen, schmutzigen und sich ständig ändernden Lage? Antwort: das tut es nicht, und es gibt keine Möglichkeit zu sagen, dass irgendeine Schicht in irgendeinem Niveau ein bestimmtes Jahr oder selbst eine Spanne von einigen Jahren repräsentiert. Koerner hat mir gesagt, dass ein Bohrkern mit einer Länge von 8 Metern vom Grund des antarktischen Eises erforderlich ist, um halbwegs als Probe für eine einzelne Ablesung zu dienen. Das Problem in jenen Tiefen ist, dass 8 Meter Eis 10.000 Jahre der Kompression repräsentieren. Welchen Nutzen hat es für die Abschätzung des Klima-Zustandes, wenn eine einzige Stichprobe für das gesamte Holozän-Optimum steht?
Heranzoomen der Schichten eines Gletschers verdeutlicht das Problem von Schmutz und fehlenden Unterscheidungsmöglichkeiten, welches sogar über dem Gletschereis besteht (Abbildung 2):
In einer Tiefe von etwa 50 m wird das Eis plastisch und zeigt andere Charakteristika als in der starren Schicht. Darum reichen Risse an der Oberfläche des Eises nur bis zu dieser plastischen Schicht hinunter. In jener Schicht verformt der Eisfluss die Bläschen, außerdem werden die meisten Gase mit zunehmender Tiefe mehr und mehr aus dem Eis herausgepresst. Hubertus Fischer [pdf] fasst die wesentlichen Probleme mit Bläschen in Eisbohrkernen so zusammen:
Infolge des Gletscherflusses sowie der Firnbildung in den oberen 50 bis 100 m werden die Eisschichten mit zunehmender Tiefe immer dünner (Abb. 3). Dies begrenzt die Auflösung von Eisbohrkern-Parametern in tieferem Eis und macht die Datierung der Bohrkerne zu einer schwierigen Angelegenheit. Diese Datierung ist aber entscheidend für die Interpretation der jeweiligen Zustände des Klimas.
Bohrt man jedoch tiefer in den Eisschild, wo der hydrostatische Druck höher ist, werden die Luftbläschen immer kleiner infolge weiterer Deformierung durch den Eisfluss, und die Dichte nimmt allmählich zu, bis alle Bläschen verschwinden.
Das Eis, in welches die Bläschen eingeschlossen sind, ist älter als die eingeschlossene Luft. Diese Differenz zwischen dem Alter des Eises und dem Alter der eingeschlossenen Luft Δage muss berücksichtigt werden, wenn man beispielsweise die Aufzeichnungen von Temperatur und Treibhausgas-Konzentrationen aus dem gleichen Bohrkern miteinander vergleichen will.
Die Bläschen in einer bestimmten Tiefe werden nicht gleichzeitig eingeschlossen. Dies impliziert, dass das Alter der Luft in den individuellen Bläschen in einem gegebenen Bohrkern unterschiedlich ist. Außerdem dauert es ein paar Jahre, bis die Luft bis zur Tiefe des Bläschen-Einschlusses diffundiert ist, was zu einer sekundären Erweiterung der Altersverteilung der Luft in einer bestimmten Tiefe führt.
Das Alter der Luft in den Bläschen entspricht also nicht dem Alter des umgebenden Eises, und selbst das Alter in den einzelnen Bläschen ist unterschiedlich. Fischer schreibt:
Die Gas-Aufzeichnungen erlauben lediglich eine Auflösung von Jahrzehnten bis zu ein paar Jahrhunderten wegen des langsamen Einschluss-Prozesses.
Offensichtlich denken sie, dass die meisten dieser Unterschiede in der Statistik herausgefiltert werden, aber das überdeckt nicht die nutzlose Natur der Ergebnisse. Um das Problem noch weiter zu maskieren unterziehen sie die Rohdaten einem gleitenden Mittel über 70 Jahre.
Dann gibt es da noch den konstanten Fluss von Wasser über und durch jeden Teil des Gletschers. Gletscher sind nicht nur schmutzig wie aus Abbildung 2 ersichtlich, sondern auch sehr nass. Wasser fließt über sie, durch sie und unter ihnen; mal in schwachen Rinnsalen, mal in großen Fluten. Jeden Sommer gibt es sogar oberhalb der Schneegrenze eine Schmelzperiode, und das Wasser wird bei seinem Fluss durch den Schnee in all seinen Formen gefiltert. Dieses Wasser kontaminiert konstant alle Bläschen innerhalb des Eises, so dass es praktisch unmöglich ist, dass die Luft in jenem Bläschen davon unberührt bleibt. Dr. Jaworowski schreibt dazu:
Die grundlegende Hypothese hinter der CO2-Glaziologie ist ein stillschweigender Standpunkt, dass Lufteinschlüsse im Eis ein geschlossenes System sind, welches die ursprüngliche chemische und isotopische Zusammensetzung von Gas permanent konserviert, weshalb die Einschlüsse brauchbar sind für eine zuverlässige Rekonstruktion der vorindustriellen und historischen Atmosphäre. Diese Hypothese steht im Widerspruch zu vielen Beweisen aus früheren CO2-Studien, welche das Gegenteil zeigen.
Er fügt hinzu, dass auch weitere Hypothesen ungültig sind:
1. Bei einer mittleren jährlichen Temperatur von -24°C oder weniger gibt es im Eis keine flüssige Phase (Berner et al. 1977, Friedli et al. 1986, Raynaud and Barnola 1985).
2. Der Einschluss von Luft im Eis ist ein mechanischer Prozess ohne Differenzierung der Gas-Komponenten (Oeschger et al. 1985).
3. Die ursprüngliche atmosphärische Zusammensetzung in den Gaseinschlüssen wird für immer konserviert (Oeschger et al. 1985).
4. Das Alter der Gase in den Bläschen ist viel jünger als das Alter des sie umgebenden Eises (Oeschger et al. 1985), wobei der Altersunterschied von einigen Jahrzehnten bis zu vielen zehntausenden von Jahren reicht.
Vor über einem Jahrzehnt wurde gezeigt, dass diese vier grundlegenden Hypothesen ungültig sind, dass die Eiskerne nicht als geschlossenes System betrachtet werden können und dass geringe vorindustrielle CO2-Konzentrationen und anderer Treibhaus-Spurengase ein Artefakt sind, verursacht durch über 20 physikalisch-chemische Prozesse, welche in situ in polarem Schnee und Eis sowie den Eiskernen selbst vor sich gehen. Das Ziehen der Kerne ist eine brutale und schmutzige Prozedur, welche die Eisproben drastisch verändert (Jaworowski 1994a, Jaworowski et al. 1990, Jaworowski et al. 1992a, und Jaworowski et al. 1992b).
Es ist interessant, die Parallelen zu schlechter Wissenschaft zu erkennen zwischen den Eiskern-Verfahren und den Computermodellen. Beide basieren auf falschen Hypothesen, ungenügenden und nicht überprüften Daten und sind nicht validiert. Traurigerweise ist es eine allgemeine Grundlage des Betruges um die vom Menschen verursachte globale Erwärmung AGW. Ich empfehle jedem dringend, den Beitrag von Jaworowski ganz zu lesen, weil es das Eiskern-Debakel im noch größeren Debakel der internationalen Klimawissenschaft verankert.
Ich erinnere mich, wie französische Wissenschaftler unter Leitung von Petit, Jouzel et al. die Rekonstruktion von Temperatur, CO2 und Deuterium-Niveau auf der Grundlage von Eisbohrkern-Daten verkündeten. Einer von ihnen – soweit ich weiß, war es Jouzel – warnte vor zu schnellen Beurteilungen. Erst etwa fünf Jahre später zeigten andere Forschungen, dass Temperaturänderungen den CO2-Änderungen vorausgingen, anders als vermutet. Aber trotzdem wurde und wird das Umgekehrte bis heute der breiten Öffentlichkeit weisgemacht.
In den Eisbohrkernen ist das isotopisch bestimmte Temperatursignal und das Signal der CO2-Konzentrationen in der Luft um hunderte bis viele tausende Jahre außer Phase (Jaworowski et al. 1992b), wobei ein Temperaturanstieg immer einem steigenden CO2-Niveau vorausging, nicht umgekehrt (Caillon et al. 2003, Fischer et al. 1999, Idso 1988, Indermuhle et al. 2000, Monnin et al. 2001 und Mudelsee 2001).
Alle anderen Messungen stimmen mit dieser vergleichenden Gegenüberstellung überein, unabhängig vom Zeitraum oder der Länge der Aufzeichnung. Aber selbst wenn man dies akzeptiert, verbleibt ein Problem, dass weder Jaworowski, noch sonst irgendjemand für ich zufrieden stellend beantworten kann.
Erst vor Kurzem, viele Jahre, nachdem das auf Eis basierende Gebäude der anthropogenen Erwärmung die Höhe eines Wolkenkratzers erreicht hatte, haben Glaziologen angefangen, die fraktionierte Aufteilung von Gasen in Schnee und Eis zu erforschen (zum Beispiel Killawee et al. 1998), oder die Struktur von Schnee und Firn, welche eine Rolle erster Ordnung spielen kann bei der Veränderung der Gas-Chemie und der Isotopen-Profile in den Eisschilden (Albert 2004, Leeman and Albert 2002 und Severinghaus et al. 2001). Jüngst hat Brooks Hurd, ein Analyst reinster Gase, die zuvor laut gewordene Kritik an CO2-Studien aus Eiskernen bestätigt. Er schrieb, dass der Knudsen-Diffusionsprozess in Kombination mit nach innen gerichteter Diffusion das CO2 in den Eiskernen drastischen Druckänderungen aussetzt (bis zu 320 Bar – über 300 mal der normale atmosphärische Luftdruck). Variationen werden dadurch minimiert und Maxima reduziert (Hurd 2006).
Dies wird illustriert, wenn man im gleichen Zeitraum, vor etwa 7000 bis 8000 Jahren zwei Arten von Proxy-Schätzungen bzgl. CO2 vergleicht. Die Daten des Eisbohrkernes aus Taylor Dome in der Antarktis, welche die Grundlage sind für die offizielle historische Aufzeichnung des IPCC, zeigen einen fast vollständig flachen Zeittrend und Bandbreite, nämlich 260 bis 264 ppmv (Indermuhle et al. 1999). Andererseits zeigen fossile Blatt-Stomata CO2-Konzentrationen, die eine erhebliche Bandbreite über 50 ppmv aufweisen, nämlich zwischen 270 und 326 ppmv (Wagner et al. 2002).
Die von Jaworowski genannten Stomata-Aufzeichnungen zeigt Abbildung 3, der Klarheit halber mit der Original-Bildunterschrift.
[Übersetzung der Bildinschrift {original caption} in Auszügen: Rekonstruierte CO2-Konzentrationen im Zeitintervall von vor 8700 bis 6800 Kalenderjahren auf der Grundlage von CO2-Daten aus dem Taylor Dome-Bohrkern aus der Antarktis (linke Kurve) und Stomata-Daten von bestimmten Pflanzen an einem See in Dänemark (rechte Kurve). … Das schattierte Zeitintervall korrespondiert mit dem Abkühlungs-Ereignis vor 8200 Jahren. Die Quantifizierung der mittleren CO2-Konzentration erfolgt auf der Grundlage der Rate historischer CO2-Empfindlichkeit einer Birkenart in Europa. ±1σ-CO2-Schätzungen sind abgeleitet aus der Standardabweichung der mittleren Werte von SI]
Die Bandbreite der Variabilität der Stomata passt zu der Aufzeichnung der 90.000 direkten atmosphärischen Messungen im 19. Jahrhundert, welche von Beck untersucht worden waren. Sie passt auch zu der vor-manipulierten Reihe am Mauna Loa.
Jaworowski sagt, dass genau wie die Dendro-Chronologie missbraucht wurde für Dendro-Klimatologie die Glaziologie und hier besonders die Forschungen an Eisbohrkernen von der Hysteria der vom IPCC kreierten globalen Erwärmung gekapert wurde. Eiskerne wurden manipuliert und mit ungeeigneten Hypothesen verbreitet, mit fehlendem Verständnis physikalischer und chemischer Prozesse sowie maskiert durch Statistiken, nur um ein Ergebnis zu erzeugen.
Diese Differenz (zwischen Stomata und Bohrkernen) ist ein sehr starker Beweis, dass Eisbohrkerne keine geeignete Matrix sind für die Rekonstruktion der chemischen Zusammensetzung der historischen Atmosphäre.
Wie so viele andere Behauptungen bzgl. wissenschaftlicher Sicherheit hinsichtlich der Rekonstruktionen vergangener Klimate halten die auf Eisbläschen basierenden Behauptungen kaum einer genauen Überprüfung stand. Sie bestätigen vielmehr die Warnung von A. N. Whitehead:
Es gibt keinen größeren Irrtum als die Vermutung, dass die Anwendung des Ergebnisses auf einige Fakten der Natur absolut sicher ist, nur weil lange und genaue mathematische Berechnungen durchgeführt worden sind.
Link: https://wattsupwiththat.com/2018/01/20/what-do-the-ice-core-bubbles-really-tell-us/
Übersetzt von Chris Frey EIKE
Ist bei den Untersuchungen von eingeschlossener Luft im Gletschereis jemals bedacht und berücksichtigt worden, dass Substanzen, wie z.B. das CO2, die einstmals in der Luft enthalten waren, vom eingeschlossenen Gasbläschen IN DAS EIS(-wasser) gewechselt haben könnten, also vom Eis aufgenommen wurde? Sollte das zutreffen, sind alle gemessenen Werte völlig wertlos.
Wer kann darüber Auskunft geben?
Hallo Herr Ordowski,
es geht um ein Temperaturgleichgewicht zwischen zwei Schwarzkörperstrahlern, welches sich über die Jahre ändert (eben in 100 Jahren um 1…3 Grad). Die (absorbierende) Atmosphäre wird auch nicht wärmer als der (strahlende) Boden.. ebensowenig würde die (absorbierende) Glasplatte wärmer als die (strahlende) Atmosphäre werden.
Gerade das macht ja einen experimentellen Nachweis mit Heimwerkerausstattung etwas schwierig: es müsste
1. ein geeigneter Absorber für die entsprechende CO2-Banden, z.B. um 15um genutzt werden. (da bin ich mir nicht sicher, ob Glas hierzu bestens geeignet ist, sollte aber für den Anfang klappen)
2. die Wärmeleitung und Konvektion (über Gasstöße, durch Kontakt mit Behälter etc.) direkt oder indirekt zur Atmosphäre ausgeschlossen werden. Falls dies durch ein Vakuum geschieht, muss ein geeignetes Fenster mit hoher Transparenz im mittleren Infrarot genutzt werden (Acrylglas scheidet dort aus, mögl.w. gibt es dafür etwas bei Laborbedarfzulieferer).
3. dieser Absorber vor dem Start auf eine Temperatur unterhalb der Atmosphären-Temperatur gekühlt werden (kein Strahlungsgleichgewicht), da sich ansonsten Abstrahlung und Einstrahlung bereits gleichen. (Tiefkühlfach könnte schon reichen)
Schönes Beispiel zum Punkt 3: Im tollsten solarthermischen Kraftwerk (mit Fokussierung etc.) können wir nur die Temperatur erreichen, welche die Sonne auf ihrer Oberfläche hat. Auf dem tollsten CO2-Strahlungsabsorber können wir nur die Temperatur erreichen, welche das abstrahlende CO2 hat (=Atmosphärentemperatur in 25..100m).
Ich glaube auch nicht, dass es unmöglich ist ein Experiment selbst zu basteln, es wird nur aufwändiger. Ich sehe da die Hürden: Vakuum, Salzfenster, Validierung mit einem „tatsächlichen“ 15um-Strahler. Es sollte im Bereich <500Euro zu machen sein, oder kostenlos, falls man einen nahe gelegenen Physik-/Chemieprof überzeugen kann.
Grüße,
Jörg
PS: falls Sie mit „kalt bleiben“ das persönliche Empfinden bei Kontakt mit der Glasplatte meinen, so gibt es zu berücksichtigen, dass die körperliche Wahrnehmung eher einer Differenzwärmeflussmessung von 37°C auf das jeweilige Medium gleicht. Beispiel: man nimmt einen trockenen Lappen und ein Metallobjekt aus dem (in der Regel dunklen, also nach hinreichend langer Zeit thermisch ausgeglichenen) Keller. Der Lappen fühlt sich wärmer an, da der resultierende Wärmefluss gering ist, das Metall kann die Wärme gut leiten und fühlt sich kalt an. Glas hat zwar eine Wärmeleitfähigkeit wie ein Ziegelstein, aber das betrifft nur die Wärmeleitung. Ein guter Teil der Strahlungswärme vom menschlichen Körper geht durch das Glas hindurch, bzw hinein. Dies trifft weder beim Metall (Reflexion, „elastischer Stoß“), noch beim Lappen zu.
@Joerg Deutering
Hallo, Herr Deutering,
wie ich schon zuvor ausgeführt habe, diese Diskussion ist ja schon fast „uralt.“
Ich werde das alles nicht mehr kommentieren – Sie können ja glauben, was immer Sie wollen, daran kann Sie niemand hindern.
Aber vielleicht sollten Sie sich doch mehr mit der Physik der Schwarzkörper u. den S-B Gesetzen beschäftigen – diese können Sie für unsere Erde nicht so einfach benutzen.
MfG
PS zu Herrn Ordowski,
Ich vermute, dass sogar Herr Lüdecke eine ganz ähnliche Vorstellung zum Treibhauseffekt/Atmosphäreneffekt hat: https://eike.institute/2016/04/13/deutscher-arbeitgeberverband-interview-mit-dem-eike-pressesprecher-prof-dr-horst-joachim-luedecke/
Hallo Herr Ordowski,
Warum der Satellit die erdnahe Stahlung nicht sieht, hatten Sie schon fast hergeleitet. Die mittlere freie Weglänge der IR-Photonen auf den CO2 Banden ist erdnah etwa 25m. D.h. die Schicht von 0km..8km ist gerade für diese Wellenlängen nicht durchlässig. Die eine Seite (Richtung Erde) emittiert mit ihrer Temperatur (= Temperatur in 25..100m über den Boden). Die andere Seite (Richtung Satellit) mit der entsprechenden niedrigeren Temperatur aus den höheren Schichten. Die Statistik mit 50% nach unten und 50% nach oben stimmt, aber die Strahlung ist nach 100..1000m (ein Vielfaches von 25m) auf einen minimalen Bruchteil gesunken: nach 25m auf die Hälfte, nach 25m auf die Hälfte von der Hälfte usw. genauer betrachtet müsste man einen Zinseszinseffekt berücksichtigen und kommt dann auf einen exponentiellen Abfall, dessen Halbwertslänge im Bereich 25..100m ist. Nach 40 x 25m (oder mehr) ist da nichts mehr übrig. Das meiste der erdbodennah entstandenen Strahlung wird resultierend zum Erdboden emittiert oder in der Atmosphäre hin- & hergeschickt.
Dass der Treibhauseffekt mit einer Glasscheibe wenig zu tun hat, sollte so klar sein, wie dass der Tunnel- und Photoeffekt wenig mit Bauwerken und Bildgebung zu tun hat. Leider sind bei allen drei Effekten der Versuch unternommen worden, das Konzept etwas verständlicher aufzubauen – zu Lasten der Realitätsnähe.
Auch dass beim Freiburger Experiment bei dichter CO2 Atmosphäre recht wenig IR-Photonen aus Richtung Wärmebildkamera kommen, ist plausibel mit der dort weit verkürzten mittleren freien Weglänge (reziprok proportional zum Partialdruck). Interessant wäre ein Wärmebild der Röhre von der Seite gewesen. Dort erwarte ich (wie ich als Ramanspektrometer Setup beschrieben hatte) eine leichte Erwärmung. Die absorbierte Energie wird ja innerhalb der Lebensdauer für den angeregten Zustand (Millisekundenbereich) wieder abgegeben. Auch hier kommen nur wenig IR-Photonen der CO2 Banden von nahe der Wärmequelle durch das dichte CO2 Gas. Stete Absorption ohne Emission würde auch ein stetes Aufladen des CO2 Gases mit Energie bedeuten. Über einen solchen Wärmespeicher würden sich viele freuen.
Ich sehe auch keinen Widerspruch der präsentierten Logik zu den Messungen. Wie Herr Bruno geschrieben hatte, geht es darum, dass etwas mehr Energie in der Atmosphäre bleibt (Heat Trapping). Aufgrund dessen wird etwas mehr IR-Strahlung in Richtung Erde emittiert und diese erwärmt sich etwas mehr. Der resultierende Unterschied ist nur wenige W/m².
Im Übrigen kann man die 333W/m² nicht spüren, wenn man selbst mit 330W/m² strahlt und die Temperaturen von einem und der Atmosphäre sich ähneln… Das Nichtvorhandensein (0W/m² Rückstrahlung bzw. Auskühlung auf -273°C) würde man sehr wohl spüren.
Die Sonne ist natürlich ein wichtiger Treiber (bzw der Treiber). Das CO2 gleicht aber einem Katalysator, der die Rückstrahlung verstärkt und damit das Wärmegleichgewicht ändert. Ich würde auch annehmen, dass sich die Sonnenzyklen im Mittel über ein Jahrhundert etwa ausgleichen. Und wenn wieder ein Maunder/Dalton Minimum II kommt, dann gibt’s ein paar Jahrzehnte später ein umso stärkeres Problem – Geoengineering darf dann wieder eine Schippe CO2 weg bzw. SO2 rein werfen.
Grüße,
Jörg
@Joerg Deuterin,
Wie ich schon geschrieben habe, jetzt lassen wir es lieber.
Wenn Sie geschrieben hätten, der Satelit kann nichts mehr messen, da das bodennahe CO2 die entsprechende Strahlung komplett absorbiert (gesättigt ) hat, die Moleküle ihre kinetische Energie erhöht haben, und diese an an die andere Moleküle in der Luft durch Stöße abgeben, oder erst in der genannten Höhe abstralen, wäre das die plausible Antwort. Seltsam, dass der Satelit aber viele Wellenlängen im IR spektrum sieht, oder?
Im Freiburger Experiment sehr gut dokumentiert.
Ich sehe schon, mit Experimenten haben Sie es nicht so gerne!
Warum eine Glasscheibe?
Weil sie die energiereiche, kurzwellige Sonnenstrahlung nicht absorbiert, dagegen die IR strahlung der Erde schon, man muß nur relativ nah am Boden sein, gäbe es eine atmosphärische Rückstrahlung (Treibhauseffekt“), müsste dieser diese Glasscheibe auch erwärmen, z.B. in ca 3 m Höhe!
Machen Sie den Versuch, Sie werden keine Erwärmung registrieren können.
Nichts für Ungut.
MfG
Hallo Herr Ordowski,
ich bin sehr interessiert daran meinen Horizont zu erweitern, deswegen poste und lese ich auch hier. Herzlichen Dank, dass Sie solange mitgemacht haben.
Ich hatte aus Ihren vorherigen Ausführungen angenommen, dass Sie nicht an die These mit dem Wärmebad und der dadurch angeregten IR Abstrahlung durch CO2 glauben. Entsprechend verstand ich Ihre Frage so, dass es komisch sei, dass die Abstrahlung vom Boden nicht den Satelliten erreicht.
Ihre erwartete Aussage deckt sich mit meinem Verständnis: Bodennah wird die vom Boden kommende Strahlung absorbiert, die Energie an die Luft abgegeben und durch die Anregung von CO2 und H2O wieder im Wesentlichen zurück zum Boden emittiert. Der für die entsprechenden Wellenlängen vorhandene „Nebel“ in der Atmosphäre lichtet sich erst wieder in 8..10km Höhe. Dort ist es kälter, sodass das CO2 und H2O dort wie ein selektiver schwarzer Strahler mit geringerer Temperatur (eben der Temperatur der Atmosphäre in der Höhe) strahlt. Die Atmosphäre ist aber nur für die Wellenlängen der CO2 und H2O Banden nicht direkt durchlässig. Photonen mit anderen Wellenlängen können die Atmosphäre ohne Absorption und Emission durchdringen. Deswegen gibt es im Spektrum viele andere Wellenlängen, welche bis zum Satelliten kommen.
Experimente habe ich schon gerne, z.B. Folgendes: man stelle in einer Sommernacht bei klarem Himmel einen dünnen Teller mit wenig kaltem Wasser im Freien auf einen dicken und großen Styroporwürfel (thermische Trennung vom Boden, gerne noch Alufolie dazu nehmen). Die einzige Wärme die das Wasser erhält, kommt nun von der Atmosphäre (abgesehen von der gespeicherten Wärme in Teller und Wasser). Falls es keine Rückstrahlung aus der Atmosphäre geben sollte, steht dem Teller ein schwarzer Strahler mit – 270°C gegenüber. Das Wasser müsste also stets gefrieren und um den Teller müsste auf dem Styroporwürfel Sauerstoff und Stickstoff auskondensieren.
Eine Frage zu Ihrem Experiment: Wie soll sich dabei das Glas erwärmen? Das Glas kann maximal die Temperatur des gegenüberliegenden selektiven schwarzen Strahlers (= Atmosphäre) annehmen. Die Atmosphäre kann auch nur maximal die Temperatur des gegenüberliegenden schwarzen Strahlers (= Erdboden) annehmen. Wenn Sie ein solches Experiment machen wollten, dann müssten Sie einen zunächst kalten IR-absorbierenden Körper nutzen. Also die Glasscheibe vorher tiefkühlen – wenn sie sich in dem Experiment aufwärmt, dann gibt’s den Treibhauseffekt.
Bei allen Experimenten sollte man zusätzlich die Wärmeübertragung durch Gasstöße ausschließen, also z.B. ein Vakuum und ein IR durchlässiges Fenster nutzen. Und da hört es bei den meisten Hobbykellern wohl auf… Auch müsste geprüft werden, ob das Glas tatsächlich auf die Banden anspricht – SiO2 hat eine deutliche Absorption für 8..12um und 20..25um, bei den Wellenlängen der CO2 Bändern kommt es auf die Beimischungen an.
Man kann sich auch sich überlegen, warum es in der Troposphäre ohne Treibhauseffekt überhaupt einen Temperaturabfall gibt. Durch den Boden würde nur eine dünne Schicht erwärmt werden, die mittlere freie Weglänge der Luftteilchen ist ca. 100MW. Andererseits müsste sich über Jahre die Temperatur in der Troposphäre durch Stöße angleichen, es gäbe ja keinen Mechanismus die Energie durch Strahlung loszuwerden. Unter der Annahme, dass es doch Emission gibt, aber nur in höheren Lagen ist zumindest der Temperaturabfall in niedrigen Lagen verwunderlich, abgesehen von der Problematik mit der Lebensdauer des angeregten Zustands von unter einer Sekunde.
Grüße,
Jörg
@Joerg Deutering
Hallo, Herr Deutering,
dazu folgendes:
a) Sie verübeln es mir hoffentlich nicht, wenn ich Ihre, ganz persönlich Vorstellungen von einer „atmosphärischen Rückstrahlung“ nicht mehr kommentiere. Dazu habe ich alles geschrieben.
b) Gedankenexperimente haben nur einen Sinn, wenn man durch Abstraktion eines Problems, dieses besser darstellen kann. Ihren Teller mit Wasser können Sie ganz einfach auf die Rückseite des Mondes stellen, dann wird sich Ihr geschildertes Resultat einstellen. Auf der Erde wird der Teller die Temperatur der Umgebungsluft annehmen u. Ende!
c) Die ganz Debatte um das CO2 verdeckt nur das Hauptproblem – die NICHT-Existenz eines „natürlichen Treibhauseffektes“. Dazu habe ich auch schon hier einiges geschrieben. Sämtliche Annahmen, die zur dieser These führten, sind falsch. Auf meiner facebook-Seite können Sie alles darüber lesen.
MfG
Hallo Herr Ordowski,
Zu a) das ist nicht nur meine ganz persönliche Vorstellung, sondern die bisherige Darstellung in der Wissenschaft (siehe: International Journal of Atmospheric Sciences, Volume 2013 (2013), Article ID 503727, (https://www.hindawi.com/journals/ijas/2013/503727/). Diese ergibt sich recht zwangsfrei aus der Physik von 1860..1960 (spektrale Untersuchungen der Molekülphysik in der Gasphase), also vor dem Aufkommen des politischen grünen Gedankengutes nach 1970 und der damit möglicherweise gefärbten Forschung. Ich vermute auch, dass selbst Leute bei EIKE wie Herr Bruno dieser Vorstellung folgen.
Zu b) Warum erwarten Sie dann eine Erwärmung der Glasscheibe durch den Treibhauseffekt? Selbst wenn es diese gäbe (d.h. man würde nicht von zwei selektiven schwarzen Strahlern im thermischen Gleichgewicht ausgehen), dann müsste auch die Glasscheibe sich im Wärmebad thermalisieren.
Grüße,
Jörg
@Joerg Deutering
Hallo, Herr Deutering,
Sie schreiben:
„Zu b) Warum erwarten Sie dann eine Erwärmung der Glasscheibe durch den Treibhauseffekt? Selbst wenn es diese gäbe (d.h. man würde nicht von zwei selektiven schwarzen Strahlern im thermischen Gleichgewicht ausgehen), dann müsste auch die Glasscheibe sich im Wärmebad thermalisieren.“
———————
Jetzt wollen Sie mich aber verschaukeln, oder?
Der „Treibhauseffekt“ soll ja die Erde so erwärmen, dass sie ca 33 grad C wärmer ist, als ohne ihn.
Eine Glasscheibe, die IR Strahlung absorbiert, soll also kalt bleiben????
MfG
Man muss sicih einmal die Geschichte der Eisbohrkernbohrung anschauen, dann wird man feststellen, dass mit der Technik begonnen wurde, ohne dass man wußte, was alles beim Bohren geschieht und wie man die Geschichte der Eisbildung im Kern erkunden sollte. Die gegebene Antwort: man erfährt praktisch über die Zeiten von einst wenig, weder in den Lufbläschen noch im Eis, also über die Wirklichkeit von einst. Die anderen Probleme der Repräsentativität, der physikalisch-chemischen der Diffusion und die Veränderung während der Gewinnung des Kerns kommen noch hinzu. Sie sind bis heute nicht einduetig geklärt.
Hallo Herr Ordowski,
Eine Frage zu Ihrem Hinweis: „Weil das CO2 Gas sich so verhält, wie in der Thermodynamik der Gase beschrieben. Dort haben wir keinen Hinweis auf Wärmetransport durch Strahlung!“ Wo findet sich bei der Thermodynamik von (idealen) Gasen ein Bezug auf deren Elektronen bezogenen Eigenschaften?
Bzw. wie kann Methan und CO2 nach der Thermodynamik von Gasen überhaupt Wärmeenergie durch Strahlung aufnehmen und reagiert darauf nicht wie Helium (d.h. ohne Energieaufnahme)?
Elektromagnetische Strahlung kann doch zunächst nur an die Elektronen koppeln. Und diese erzeugen (vereinfacht gesagt) im zweiten Schritt die vibratorischen und rotatorischen Anregungen. Die Details liegen ähnlich der von Herrn Holtz erklärten Energieniveauübergänge und die sich daraus ergebenden Zustandsüberlappungen. Ab der Rotation/Vibration lassen sich die Dinge auch wieder mit klassischen Theorien weiter erklären.
Bei Gasen wie NO2 liegen die Absorptionsbanden im sichtbaren Teil des Spektrums. Dort ist die Absorption gut als Farbe zu sehen. Wenn NO2 mit der geeigneten Wellenlänge bestrahlt wird, erwärmt es sich und gibt IR-Strahlung ab. Wieso soll das bei IR-Strahlung an CO2 anders sein?
Grüße,
Jörg
PS: Danke für den Link. Vielleicht geht es hier manchen anders, aber ich persönlich habe eine Abneigung gegenüber die Sammelwut amerikanischer Großunternehmen. Hätten Sie einen Direktlink zu Ihrer Ausführung?
@joerg Deutering
Nur ganz kurz:
a) Welche Moleküle sind IR- aktiv – und warum?
b) Wieviel Energie ist notwendig , um ein Elektron in eine höhere Energiestufe zu bringen? (Strahlenphysik. Einstein, M.Planck)
c) Moleküle haben nur 2 Möglichkeiten bei Bestrahlung – sie erhöhen ihre kinetische Energie (die Temperatur steigt), oder emittieren sofort wieder, dann bleiben sie kalt!
d) Wer erwärmt unsere bodennahe Luft, wenn 99 % der Luftmoleküle nicht auf Strahlung reagieren? (weder auf die kurzwellige Sonnenstrahlung noch auf die langwellige IR Strahlung der Erde?)
e) Nochmals – warum strahlt ein CO2 Laser nicht bei Erwärmung (IR Strahlung)?
f) Lesen Sie doch genau, was ich zu dem Experiment der Uni Freiburg geschrieben habe.
MfG
Hallo Herr Ordowski,
Die Fragen beantworte ich gerne, würde aber auch gerne eine Antwort auf meine vorherige Frage bekommen (Thermodynamik der Gase).
a) IR aktiv sind Gase, deren Moleküle über ein veränderbares oder induzierbares Dipolmoment verfügen.
b) Die Anregung des Dipolmoments benötigt gerade genau die Energie, welche sich als Differenz zwischen dem Ausgangszustand (niedrige Summe aus Rotation- und Schwingungsenergie) und Endzustand (höhere Summe aus Rotation- und Schwingungsenergie) ergibt. Bein Übergang müssen die Auswahlregeln und Überdeckungen der Zustandswahrscheinlichkeiten beachtet werden. Ein direkter Übergang in den gleichen rotatorischen Zustand ist verboten. Beispielsweise kann ein Molekül vom rotatorischen und vibratorischen Grundzustand in den zweiten rotatorischen Zustand des zweiten vibratorischen Zustand wechseln und bei der Energieabgabe im vibratorischen Grundzustand den dritten rotatorischen Zustand einnehmen. Zudem gibt es diverse Verbreitungen der ansonsten recht engen Energieniveaus.
c) nicht ganz richtig, da durch die Auswahlregeln auch ein Rest der Energie im Molekül verbleiben kann (rotatorische kinetische Energie), selbst wenn bereits IR emittiert wurde. Aber im Prinzip richtig. Wie schnell Energie wieder abgegeben wird ist über die Einstein Koeffizienten der spontanen Emission zu ermitteln.
d) die Einstein Koeffizienten der spontanen Emission ergeben für die 15um Bande Lebensdauer im Bereich von Millisekunden. Damit ist es wahrscheinlicher, dass sich bereits mehrere Kollisionen in der Zwischenzeit ergeben haben, über welche die Energie abgegeben werden kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit (0,00..irgendwas%), dass die Energie direkt wieder als IR Photon abgegeben wird. Durch die Dichte der Atmosphäre und die statistisch verteilte Abstrahlung beginnt das Spiel mit den Wahrscheinlichkeiten alsbald von neuen (IR-Photon wird in weniger als 100m reabsorbiert). Gleiches gilt natürlich auch für das H2O Molekül.
e) ich habe das Experiment nicht gemacht und würde auch verschiedene Probleme sehen, die es etwas schwieriger macht es direkt an einem Laser zu testen (z.B. Nullpunktsbestimmung der IR Strahlung, bzw. Wie ausgeschlossen werden kann, dass die gemessenen IR Photonen nicht direkt oder durch Reflexion aus der externen Wärmequelle oder dem Glaszylinder stammen). Bei einem Setup ähnlich eines Ramanspektrometers (aber mit IR-Strahlung) vor einem sonst tiefgekühlten Hintergrund würde ich die Detektion von IR- Strahlung erwarten. Haben Sie eine andere Erklärung?
f) ich gehe mit Ihnen d’accord, daß auch die Wärmekapazität und -Leitfähigkeit eine Rolle spielt. Aber meines Verständnisses nach ist dies durch die Durchmischung der Gase nicht relevant, bzw. wieder rückführbar auf die inter- und intramolekuare Interpretation.
Gerne würde ich noch verstehen, was Sie mit folgenden Satz meinten: „Weil das CO2 Gas sich so verhält, wie in der Thermodynamik der Gase beschrieben. Dort haben wir keinen Hinweis auf Wärmetransport durch Strahlung!“ Wo findet sich bei der Thermodynamik von (idealen) Gasen ein Bezug auf deren Elektronen bezogenen Eigenschaften?
Grüße,
Jörg
@Joerg Deutering
Hallo, Herr Deutering,
etwas Grundsätzliches zu dieser Diskussion.
Es ist schon einige Jahre her, da habe ich mich in verschiedenen Foren an solchen theoretischen Berechnungen beteiligt. Das habe ich eigentlich zwischenzeitlich aufgegeben, da ich gesehen habe, viele legen sich die physikalischen Gesetze so aus, wie sie es wollen, mit den entsprechenden Resultaten. (Sie tun es ja auch)
Heute konzentriere ich mich auf provokative Fragen, wie dieser:
Wo bleibt der experimentelle Beweis, dass das CO2 unter den bodennahen Bedingungen stahlen (Energie emittieren) kann?
Gibt es nicht!
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Auch hier nur ganz kurz, Sie können in diverser Fachliteratur (z.B.VDI Wärmeatlas) einiges über den Emissiongrad von CO2 nachlesen!
Dort können Sie auch sehen, Gase können nicht als graue oder schwarze Körper angenommen werden, da ihr Emissionsgrad stark von dem Partialdruck u. Temperatur abhängt.
Nochmals zum Freiburger Experiment:
Dort werden die entsprechenden Gase bestrahlt – nicht durchgemischt! Die gemessene Temperatur zeigt einen eindeutigen Zusammenhang zur spezifischen Wärme der Gase!
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Die Thermodynamik der Gase zeigt eindeutig den Zusammenhang zwischen Druck, Volumen u. Temperatur. Die entsprechenden Energiemengen können sie damit berechnen! Strahlungstransport wird nicht berücksichtigt, weil es den hier nicht gibt.
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Nochmals, wie wird die bodennahe Luft erwärmt?
99 % der Moleküle reagieren nicht auf Strahlung!
MfG
Hallo Herr Ordowski,
ich weiß, dass das kein Gütekriterium sein muss, aber meine Auslegung der Physik wird zumindest so auch in Hochschulen und Universitäten gelehrt (u.a. Thermodynamik der Wärmestrahlen, Skript von RWTH Aachen, Institut für technische Verbrennung). Leider wird meist bei der Thermodynamik von Gasen nur auf ideale Gase, Molekel-Statistik, nicht-gequantelte Schwingungen und den klassischen Zustandsgrößen (Maxwell-Beziehungen) eingegangen. Das heißt aber nicht, dass das vollständig ist – die Quantenphysik und ihre Anwendung in der Molekülphysik kommt jedoch häufig erst in den höheren Semestern, wenn es überhaupt soweit kommt. Und Boltzmann-Statistik und Maxwell-Viereck ist für mancheinen schon genug Stoff.
Würde Ihnen eine Messung ausreichen, die zeigt, dass H2O + CO2 auch ohne Bewölkung schön als Strahler in der unteren Atmosphäre fungiert? Mir würde das als „Herleitung“ eines „Treibhauseffektes“ ausreichen, da CO2 + H2O die IR-Strahlung absorbiert, diese dann (wieder über H2O und CO2) zum Boden zurückgeworfen wird und den Boden zusätzlich aufwärmt.
Messungen dazu wurden z.B. von Raymond Sloan et al. in den 50ern gemacht (Infrared Emission of the Atmosphere, Journal of the Optical Society of America, Vol 45, Nr. 6, Seite 455ff). Die Wissenschaftler haben mit einem isolierten IR Spektrometer den unbewölkten Nachthimmel betrachtet. Die Spektren zeigen einen selektiven schwarzen/grauen Strahler mit Schwarzkörper-Temperaturen um 10..20°C, der aber nur bei H2O, O3 und CO2 Wellenlängen emittiert. Sobald der Himmel bewölkt war ergab sich ein fast idealer grauer Strahler.
Die Messergebnisse aus dem obigen Paper und weitere sind in MODTRAN eingeflossen. Die Spektren dort gleichen denen, welche Sloan et al. erhalten haben. Die Spektren und Erklärungen zu MODTRAN sowie zur Thermalisierung sind unter folgendem Link zu finden.
Strahlungsemission gibt in jedem System, sobald die thermische Energie ausreicht, um angeregte IR-aktive Zustände zu besetzen. Nach Boltzmann ist dies mit einer gewissen Statistik bei 293K für CO2 möglich: N_angeregt/N_nichtangeregt = exp(-hv/kT) = 0,04 bei 293 K und 15um. D.h. 4% der CO2 Moleküle befinden sich im Mittel im angeregten Zustand für 15um und können dann emittieren. Wie in den Spektren von Sloan und MODTRAN zu sehen – und wie es sich für einen klassischen schwarzen Strahler gehört – ist bei geringeren Wellenlängen um die 10um, also für H2O oder den anderen CO2 Banden, die Emission höher als für die 15um CO2 Bande.
Das 99% der Moleküle nicht mit der Strahlung interagiert, heißt nicht, dass kein Energieaustausch stattfindet. Wenn ich ein großen geschlossenen Behälter (Masse 100g) mit 1g Wasser in die Mikrowelle stelle und hinreichend lange bestrahle, wird sich auch der Behälter aufgrund des erwärmten Wassers erwärmen. Und auch beim Halbleiterschalter interagieren über 99% der Elektronen nicht mit dem angelegten Feld und trotzdem macht’s regelmäßig Klick …
Grüße,
Jörg
PS: im VDI Wärmeatlas finde ich leider keinen Emissionsgrad von CO2 bei 300K, Partialdruck von 300..600ppm und 1bar Gesamtdruck. Gerne würde ich mich über eine genaue Literaturstelle freuen.
@Joerg Deutering
Hallo, Herr Deutering,
mit dem, von Ihnen verlinkten Artikel habe ich mich auch schon beschäftigt.
Dazu nur ganz kurz:
a) Die Satelitenmessung zeigt ganz klar, das CO2 strahlt bei ca 210 – 220 Grad K (-53.. -63 Grad C) , das ist in einer Höhe von ca 12 Km, Druck ca 0.2 Bar.
b) Die Messung in die Atmosphäre (vom Boden nach oben) kann nicht realistisch sein. Hier müsste ein ominöser CO2 Strahler direkt am Boden in das Messgerät hineinstrahlen. In meinen Augen eine getürkte Graphik!
c) Haben Sie sich einmal die Dimensionen auf der Ordinate angesehen?
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Googeln Sie einmal nach:
VDI Heat Atlas – ist ein großer pdf Wälzer. (Seite 982)
Falls Sie ihn nicht finden, kann ich Ihnen den per e-mail senden.
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Nochmals – Experimente durchführen!
Dazu benötigen Sie nur eine Glasscheibe – zeigt sofort, kein „Treibhauseffekt“.
Auch hier kann ich Ihnen eine Kurzbeschreibung zukommen lassen.
MfG
Hallo Herr Ordowski,
Die Daten stimmen schon und sind mehrmals von verschiedenen Gruppen seit den 1950ern gemessen worden: z.B. Infrared and Millimeter Waves V12: Electromagnetic Waves in Matter, Teil 2, Gert Finger et al., Seite 152; aktuelle Daten von 2000 hatte auch Knuteson gemessen. Auch die Vermutung, dass der Strahler fast direkt vor dem Messgerät steht, ist richtig. Der hier gerne zitierte Clive schreibt dazu (http://clivebest.com/blog/?p=1169): „CO2 causes the lower atmosphere to be opaque at the main absorption bands. The mean free path is only about 25 meters, so at these wavelengths the lower atmosphere is already like a thick fog where IR radiation is scattered in all directions.“ Das andere Ende des Nebels ist bei etwa 8 bis 12km. Ohne ein optisch dichtes Medium würde der Schwarze/Graue Strahler auch wenig Sinn machen.
Damit ergibt sich auch für einen simplen Versuchsaufbau ein Problem: dieser müsste für den gleichen Partialdruck auch etwa 25m in allen Dimensionen lang sein, um hinreichend Absorption und Emission ohne Störeffekte zu erhalten. Alternativ würde auch eine Wandkühlung auf merklich unter 0°C (Z.B. Flüssigstickstoff) gehen, um Störeffekte aufgrund von Wandstrahlung auszuschließen.
Bei der Ordinate zielen Sie vermutlich darauf ab, dass das Maximum dort nur bei 0,3..0,4 W/(m^2 cm^-1) liegt. Relevant für die Rückstrahlung ist das Integral, also die unter dem Graphen liegende Fläche. Betrachtet man die von der Sonne auf der Erde (incl. Atmosphäre) ankommenden spektralen Strahlung in W/(m^2*nm) so ist das Maximum bei ca. 1,5 W/(m^2*nm). Das Spektrum hat aber im Falle der Sonneneinstrahlung einen breiteren Schwanz. Das Integral für die Sonneneinstrahlung sind bei unbewölktem Himmel bekanntermaßen ca. 1000W/m^2. Um den zusätzlichen „Treibhauseffekt“ zu erklären, werden aber nur wenige W/m^2 benötigt.
Auch die geringe Rückstrahlung könnte die Sensitivität des Messgeräts aus dem privat möglichen Rahmen katapultieren.
Den VDI Heat Atlas werde ich mir später zu Gemüte führen, ich erwarte aber eher keine widersprüchlichen Aussagen zur aktuellen Theorie. Die aktuelle Theorie ist im übrigen „kompakt“ und schwer verdaulich unter International Journal of Atmospheric Sciences, Volume 2013 (2013), Article ID 503727, (https://www.hindawi.com/journals/ijas/2013/503727/) zu finden.
Beste Grüße,
Jörg
PS: sind die oben und im letzten Kommentar genannten Messungen seit den 1950ern kein Beweis für die Rückstrahlung aus der Atmosphäre? Bisher scheint mir das Konstrukt die Messergebnisse gut zu erklären.
@Joerg Deutering
Hallo, Herr Deutering,
auch dazu nur ganz kurz.
Sie sehen die beiden Graphiken, vom Sateliten nach unten u. vom Meßgerat nach oben. Ich sehe eine CO2 Abstrahlung (nach oben) von ca 0.03 u. aus der Atmosphäre ca 0.130 W/m²…..(nach unten)
(angebliche Strahlung des Treibhauseffektes = ca 333 W/m²)!!!!!!
Wie Sie sicherlich auch wissen, die Richtung der Molekülstrahlung kennen wir nicht – statistisch gesehen, 50 % zur Erde 50 % nach oben.
Warum sieht der Satelit diese Strahlung nicht? Strahlung in dieser Wellenlänge registriert er erst in ca 11 km Höhe bei den genannten Minustemperaturen .
Somit bleibe ich dabei, diese Messungen haben mit der Realität nichts zu tun.
Wie schon gesagt, machen Sie Experimente selbst – eine Glasscheibe und ein schöner Sonnentag reichen aus, um zu beweisen, es gibt keinen „Treibhauseffekt“.
MfG
@Joerg Deutering II
Hallo, Herr Deutering,
ich komme nochmals auf das Experiment der Uni Freiburg zurück. (Haben Sie ins Gespräch gebracht).
Schauen Sie da einmal hinein:
„3.2.3. Beobachtung der Strahlungsabsorption mit einer
Wärmebildkamera“
Was sehen Sie da?
Die Wärmequelle verschwindet!
Absorption – keine Emission!!!!
Das hätte die Wärmebildkamera ja sehen müssen.
MfG
@Joerg Deutering III
Hallo, Herr Deutering,
nur noch zum Abschluß.
Das, was Sie hier versuchen darzustellen, versuchen die Treibhausgläubigen ja schon seit Jahrzehnten.
Sehr wortreich, physikalische Gesetze zu ignorieren oder zu verdrehen, Messungen präsentieren, die jeder Logik widersprechen, usw.
Dabei wäre es doch ganz einfach, gäbe es denn den „Treibhauseffekt.“
Strahlung kann man messen, in einer behaupteten Größenordnung von ca 333 W/m², sogar spüren! Und zwar überall, jederzeit u. an jedem Ort.
Wäre es so, gäbe es diese ganze Diskussion nicht.
Es gibt genügend Institutionen, die die Sonnenstrahlung kontinuierlich messen (z.B. Uni Oldenburg) . Diese Daten können Sie verwenden, mit den tatsächlichen Boden – u. Lufttemperaturen abgleichen, und Sie werden feststellen, es ist die Sonne, die die Erde erwärmt, ganz ohne „Treibhauseffekt“.
Ich glaube, damit sollten wir es bewendet sein lassen.
MfG
@Eugen Ordowski, @Joerg Deutering
Es geht ausschliesslich darum den Heat Trap nachzuweisen der durch kleinste Konzentrationen von CO2 (400 ppm minus 280 ppm) in der regulären Atmosphäre erzeugt werden soll, es ist völlig egal wie das genannt wird.
Natürlich muss das Ambiente wissenschaftlich nachweisbar neutralisiert werden, damit nicht die gewünschte Erleuchtung (zwischen den Ohren) das Messergebnis verfälscht.
Lieber Herr Limburg,
Ich würde gern Kontakt gewinnen zu Eugen Ordowski. Ich bitte Sie meine Email-Adresse an ihn weiterzuleiten.
detlef_rostock@hotmail.com
Mit Dank und freundlichen Grüssen
Detlef Rostock
Das wird Herr Ordowski sicher auch lesen. Wenn nicht bitte nochmals melden.
Sehr geehrter Herr Frey,
ich möchte Ihnen ganz herzlich für die schöne Übersetzung danken.
Hinweisen möchte ich noch darauf, was Tim Ball nicht erwähnt hat, worauf Jaworowky in seinem Artikel ausdrücklich noch hinweist, daß daß neben den chemischen und physikalilschen Prozessen, der Kohlenstoff aus dem CO2 von Bakterien verarbeitet wird.
CO2 Gehalt der Atmosühäre hat nichts, aber auch gar nichts mit der Erdtemperatur zu tun! Bodennah, bei diesem Druck u. Temperatur kann es nicht strahlen! Erst in einer Höhe über 10 km, einer temperatur von ca -53 Grad C u. einem Druck von ca 0.2 Bar, strahlt es seine Rest-Energie ab!
Also, sinnlose Debatte!
Hallo Herr Ordowski,
warum kann ein angeregtes Molekül nicht bei 1 bar und -20..+60°C strahlen? Ich vermute das Argument zieht auf die Unterschiede zwischen der Halbwertszeit des angeregten vibratorischen Zustands und der mittleren Zeit bis zu einem elastischen Stoß ab. Ähnlich dem kern-internen radioaktiven Zerfall handelt es sich um einen statistischen Zerfallsprozess (der Besetzung elektronischer Zustände) entlang einer exponenziellen Zerfallskurve. D.h. auch wenn sich die Zeiten im 5-6 Zehnerpotenzen unterscheiden, kommt es zur Abstrahlung – sonst könnte man argumentieren, dass Plutonium einem Tag auch nicht strahlen kann, da die Halbwertszeit im Bereich von 10’000 Jahren liegt, oder dass ein geladener Kondensator bei einem Hundertausenstel Tau keine Ladungsträger abgibt.
Und muss das gerade das CO2 abstrahlen, welches das IR-Photon absorbiert hat oder reicht es, wenn sich der Kollisionspartner infolgedessen aufwärmt und abstrahlt? Die Erklärung der IR-Abstrahlung durch CO2 geht meines Verständnisses nach etwas anders: Die Besetzungswahrscheinlichkeit, d.h. wieviele CO2 Moleküle angeregt sind und abstrahlen können, ist über die Maxwell-Boltzmann-Verteilung bei einem nicht stimulierten System nur von der Temperatur, nicht vom Druck abhängig. Wenn nun mehr CO2-Moleküle durch Absorption Energie aufgenommen haben, so geben Sie diese Moleküle die Energie an die benachbarten Molekel ab. Diese erwärmen sich etwas. Damit erwärmen sich auch benachbarte CO2-Moleküle etwas und über die Maxwell-Boltzmann-Verteilung ergibt sich eine etwas stärkere Besetzung des angeregten Zustands. Damit ergibt sich auch eine leichte Erhöhung bei der emittierten IR-Strahlung.
Kurz gesagt: CO2 strahlt nach Maxwell-Boltzmann immer in Maßen IR-Photonen ab (proportional exp(-1/T)). Wird die Schicht wärmer, weil CO2 IR-Strahlung vom Boden absorbiert, wird durch das CO2 auch wieder mehr IR-Strahlung abgegeben.
Grüße,
Jörg
@Joerg Deutering
Sie schreiben:
„warum kann ein angeregtes Molekül nicht bei 1 bar und -20..+60°C strahlen?“
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Experiment machen – in der Physik üblich – Photonen kann man messen!!!
MfG
Hallo Herr Ordowski,
Die entstehenden Photonen werden sogar kommerziell und privat genutzt. Viele Gas-LASER arbeiten bzw. können bei Raumdruck und höher arbeiten (N2, CO2, Excimer LASER). Einen TEA LASER, in welchem CO2 bei Raumdruck, -temperatur und -luft infrarot emittiert, wurde kommerziell genutzt und auch schon mehrmals von Hobbyisten erfolgreich gebaut.
http://www.instructables.com/id/How-to-build-a-TEA-Laser/
Der Effekt ist aber nicht nur auf stimulierte Emission beschränkt. Die Absorption der Infrarotstrahlung beim Durchlaufen einer CO2 haltigen Atmosphäre und die Erwärmung einer CO2 haltigen Atmosphäre durch Infrarotstrahlung ist selbst im Schülerversuch messbar (Ergebnisse und Diskussion Seite 36):
http://hpfr03.physik.uni-freiburg.de/arbeiten/diplomarbeiten/sirtl_staatsexamen_2010.pdf
Der Nachbau und Nachweis bzw. der Versuch zur Widerlegung der beiden Experimente setzt weniger als 500Euro voraus.
Grüße,
Jörg
@Joerg Deutering
Jetzt muß ich doch sehr lächeln.
Haben Sie sich einmal richtig informiert, wie ein CO2 Laser funktioniert?
Sollten sie tun, dann verlieren Sie sofort den Glauben, dass das CO2 Molekül unter den genannten Bedingungen strahlen kann.
Ganz einfach zu überprüfen. Befüllen Sie einen CO2 Laser nur mit CO2 Gas, dann erwärmen Sie den Resonatorkörper mit einer IR Wärmequelle, am Laserausgang müssten einige Photonen meßbar sein – sind aber nicht .
Warum????
Weil das CO2 Gas sich so verhält, wie in der Thermodynamik der Gase beschrieben. Dort haben wir keinen Hinweis auf Wärmetransport durch Strahlung!
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Den , von Ihnen genannten Versuch, kenne ich.
Auch hier lesen Sie genau!!!!! Dort wird nur bewiesen, dass das CO2 absorbiert, was keiner bezweifelt. In dem Experiment wird genau bewiesen, wenn auch ungewollt, dass die Gase nicht strahlen! Was zeigt man? Eine Gasmenge wird mit einer bestimmten Menge Energie bestrahlt. CO2 erärmt sich etwas mehr als Luft, ist das der Beweis? Nein, schauen Sie sich die spezifischen Wärmen dieser Gase an, dann haben Sie die Antwort, ganz einfach. Auch das Erstauenen des Versuchsleiters, darüber, dass das Methan sich nicht, wie erwartet, erwärmt, zeigt die ganze Hilfslosigkeit und die Unkenntnis der Strahlenphysik.
Beides, der CO2 Laser, wie das genannte Experiment, zeigen nur eines, es gibt keinen Treibhauseffekt.
Genauer können Sie sich hier informieren, habe zu diesem Experiment einiges geschrieben.
MfG
https://www.facebook.com/EOCO2/
@Herrn J. Deutering
Zitat: „… es angeregten vibratorischen Zustands und der mittleren Zeit bis zu einem elastischen Stoß ab.“
Die Stoß-Aktivierung bzw. -Deaktivierung (Stöße 2.Art) kann nur dann erfolgen, wenn sich Energieniveaus der verschiedenen Schwingungs- oder Schwingungs-Rotations- oder Rotations-Übergänge zwischen den Stoßpartnern energetisch überlappen bzw. überlagern können. Der reale Molekül-Stoß ist immer eine Mischung aus einem elastischen und inelastischen Teil.
Das Messinstrument ist ein Atmospheric Emitted Radiance Interferometer (AERI). Aber das brauchen Sie nicht, es reicht der Dreisatz und ein bißchen physikalisches Verständnis aus.
Papers AERI-Messungen:
1.Information Content and Uncertainties in Thermodynamic Profiles and Liquid Cloud Properties Retrieved from the Ground-Based Atmospheric Emitted Radiance Interferometer (AERI)
https://journals.ametsoc.org/doi/10.1175/BAMS-D-13-00267.1
2.LABLE: A Multi-Institutional, Student-Led, Atmospheric Boundary Layer Experiment
https://journals.ametsoc.org/doi/10.1175/BAMS-D-13-00267.1
Folgende einfache Abschätzung: In einem Stoff-Gemisch wie Luft, hätten ca. 8% der Moleküle der Luft bei 288K laut Geschwindigkeits-Verteilung eine Relativ-Geschwindigkeit, die eine Anregung bzw. Abregung vom Biege-Schwingungszustand beim CO2 erlauben. Diese 8% der Moleküle müssen nun 0,04% der verbliebenen 92% der Moleküle treffen. Der Prozentsatz der Wahrscheinlichkeit eines solchen Stoßes beträgt somit ca. (8%/92%)*0,04% = 0,0035%, also vernachlässigbar gering. Mit dieser Wahrscheinlichkeit ergibt sich eine mittlere Stoßzeit eines anregenden bzw. abregenden Stoßes vom CO2-Anteil der Luft für die 8% in der unteren Atmosphäre von ca. 5*10^-6 bis 10^-5 Sekunden.
Zum Vergleich, die Lebensdauer der Schwingungsanregung für die spontane Emission vom CO2 unter den Bedingungen der unteren Atmosphäre liegt bei ca. 10^-8 bis 10^-10 Sekunden.
Fazit: Die Stoß-Aktivierung bzw. -Deaktivierung der 15µm-Bande vom CO2-Anteil in der Luft ist bedeutungslos gegenüber den Prozessen der Absorption und Emission.
– Und hier noch eine Frage: Warum soll ein Stoß mit höherer kin. Energie nicht abregen können?
Die Translationsenergie ist ebenfalls gequantelt, womit für die Teilchen nur bestimmte Translationsenergien erlaubt sind. Deshalb ist die Relativ-Geschwindigkeit ausschlaggebend. Alle mikroskopischen Prozesse bzw. deren Gesetze sind invariant gegen die Umkehr der Zeit. Die mikroskopische Reversibilität sagt, dass die beiden Prozesse (Hin- und Umkehr-Prozess) mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auftreten. Ist die Bedingung/Annahme der mikroskopischen Reversibilität nicht erfüllt, würde das Äquipartitionstheorem verletzt werden, und man könnte die MB-Geschwindigkeits-Verteilung nicht anwenden.
Das hat man nun davon, wenn man statistische Modelle benutzt.
Rechnet man zum Beispiel mit einem doppelten Prozentsatz der Stoß-Wahrscheinlichkeit von ca. (16%/84%)*0,04% = 0,0076%, erhält man mit dieser prozentualen Wahrscheinlichkeit eine mittlere Stoßzeit eines anregenden bzw. abregenden Stoßes für den CO2-Anteil in der unteren Atmosphäre von ca. 10^-7 bis 10^-6 Sekunden.
Auch damit wäre die Wahrscheinlichkeit für den Emission-Prozeß immer noch 10- bis 1000-mal höher.
Mfg
Werner Holtz
Hallo Herr Holz,
Herzlichen Dank für Ihre Ausführungen.
Die erste Rechnung ist mir nicht ganz klar. Bezogen auf ein CO2-Molekül ist die Wahrscheinlichkeit eines günstigen Stoßes doch 0,08/0,92 (= bedingte Wahrscheinlichkeit), oder? Dazu die Betrachtung eines einzelnes CO2 Molekül in einer ansonsten nicht CO2 beinhalteten Atmosphäre. Dieses sieht zu 92% Stöße mit zu geringer Energie und zu 8% mit ausreichender Energie.
Auch bei der spontanen Emission habe ich andere Zahlenwerte für die Lebensdauer der vibratorischen 15um Bande (im Bereich vielen Mikrosekunden bis Millisekunden) aus der hitran2008/2012 Datenbank, bezogen auf 298K.
Andereseits: Bedeutet Ihre Herleitung dann nicht auch, daß das CO2 Molekül quasi in jedem Falle die absorbierte IR-Banden Strahlung wieder abstrahlt? Was auch die These von Herrn Ordowski widerlegen würde.
Grüße,
Jörg
Sehr geehrter Herr Frey,
Vielen Dank für diese Übersetzung. Den offensichtlich hochinteressanten Artikel von Hubertus Fischer werde ich mir mal zur Brust nehmen.
Nur noch einige Bemerkungen.
1.) Zu dem Satz:
„Ich gab die Standardantwort über Eisschichten, Lufteinschlüsse und dann Vergleich des Verhältnisses Sauerstoff 16/18, welches mit der atmosphärischen Temperatur variiert.“
Meines Wissens (und Hubertus Fischer bestätigt das) wird das Sauerstoff-16/18-Verhältnis nicht aus den Luftbläschen, sondern aus dem Eis selber genommen. Da dies ein Isotopenverhältnis ist und die Isotopen chemisch praktisch gleich reagieren, sollte man annehmen können, daß sich dieses Verhältnis im Laufe der Jahrzehntausende nicht ändert, daß also damit recht zuverlässig etwas über das Paläoklima und dessen Temperatur ausgesagt werden kann.
2.) Das muß bei dem CO2 in den Luftbläschen völlig anders sein:
Hier handelt es sich nicht um Isotopen, sondern um Chemie. Bei dem Massenverhältnis im Eisblock zwischen Eis und Luft – man könnte es mit 10 000 bis 100 000 abschätzen – und der Winzigkeit der Luftblasen (das Titelbild zeigt das drastisch), ergo einem sehr großen Oberflächen-zu-Volumenverhältnis, sind chemische und diffusive Prozesse und Änderungen nach dem endgültigen Einschluß geradezu vorprogrammiert, besonders, weil diese Prozesse eine ewig lange Zeit zur Verfügung haben.
Fazit: In einem solchen Umfeld dürften die chemischen Komponenten, z.B. der CO2-Gehalt in den Luftbläschen, sehr starken Änderungen über der Zeit unterworfen sein und über die tatsächliche ursprüngliche Zusammensetzung der „Frischluft“ der damaligen Atmosphäre nichts mehr aussagen können.
Deshalb würde ich das auch unterschreiben: „Was sagen uns Eisbohrkern-Luftbläschen wirklich? Praktisch nichts!“
Ich weiß nicht, ob man diese Aussage über Experimente etwas besser absichern kann. Man könnte z.B. einen Eisblock mit Luftblächen mit definierter Zusammensetzung einfrieren, unter Druck setzen, einige Jahre liegenlassen und danach die Luftbläschen analysieren. Wenn in einem solchen Experiment schon große Unterschiede zwischen „vorher“ und „nachher“ festzustellen wären, wäre das ein starker Hinweis dahingehend, daß man die ganze Luftblasenanalyse zur Bestimmung der Urzusammensetzung der Gase vergessen kann.
Leider habe ich bis jetzt noch nie etwas in dieser Richtung gefunden.
MfG
G.Wedekind
Danke für diesen interessanten Artikel, insbesondere für Abb.3.
Liebes Eike-Team, bitte geben Sie noch die vollständigen Quellenangaben für den Text. Das macht ihn besser zitierbar. Beispielsweise gibt es von Mounin et al. mindestens zwei Veröffentlichungen aus dem Jahr 2001. Das macht das Auffinden der Quelle nicht gerade einfacher.
Ansonsten vielen Dank für diesen aufschlussreichen Text. MfG.
1. Wir haben den Beitrag (nur) übersetzt.Bitte tun Sie uns den Gefallen und finden heraus welcher von beiden Mounin et al Texten von 2001 hier gemeint ist.
2. Bitte hier nur unter vollem Klarnamen posten, siehe Regeln.