Dr. Michael Schnell
Kurzfassung
Vorgestellt wird ein neuartiger Versuchsaufbau mit dem sich der Treibhauseffekt der IR-aktiven Gase experimentell überprüfen lässt. Dabei wird die IR-Strahlung dieser Gase vor einem wesentlich kälteren Hintergrund gemessen. Der Versuchsaufbau simuliert die Wirkung von Treibhausgasen unter einer Wolkenschicht und kann deshalb einen Beitrag zur Diskussion und zum Verständnis des Treibhauseffektes leisten. In dieser ersten Mitteilung werden Konstruktion und grundlegende Eigenschaften der verwendeten Apparatur und eine Testung mit Propan als ein leistungsfähiges Treibhausgas vorgestellt. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie zwei Strahlungsquellen unterschiedlicher Temperatur und topographischer Anordnung sich gegenseitig beeinflussen. Das einfache experimentelle Konzept ist geeignet, die Wirkung der atmosphärischen Treibhausgase aber auch die Abschwächung (Relativierung) ihres Treibhauseffektes durch Wolken einer breiteren Öffentlichkeit zu vermitteln.
Einführung
(an english version is provided hereEN – Experimental verification of the greenhouse effect)
Die ersten Erklärungsversuche des CO2-Treibhauseffektes wurden von der IR-Absorptions-Spektroskopie abgeleitet. Bei dieser Messmethode wird ein IR-Lichtstrahl aus einer Strahlungsquelle hoher Energiedichte durch eine mit CO2 gefüllte Küvette geleitet, wobei eine Schwächung seiner Intensität festgestellt wird. Dabei führt die von CO2 absorbierte Energie zu einer leichten Erwärmung der Küvette. Überträgt man diese Messmethode auf die Erde, ist die Erdoberfläche die Strahlungsquelle und die Atmosphäre ist die Küvette mit einem gewissen CO2-Gehalt.
In der Klimaforschung ist es üblich, die Atmosphäre als Ganzes zu betrachten und mit einem Emissions-Spektrometer von einem Satelliten (Upwelling Radiance, TOA = top of the atmosphere) die atmosphärische IR-Ausstrahlung zu messen. Bei der Interpretation dieser Spektren darf jedoch nicht übersehen werden, dass rund 60 % der Erdoberfläche von Wolken oder Dunst bedeckt sind und sie die größten Unsicherheiten bei der Klimamodellierung verursachen (1).
Wolken behindern die IR-Ausstrahlung der Erde durch Reflektion, Streuung, Absorption und Re-Emission. Zusätzlich können Energieströme durch Phasenübergänge (latente Wärme), Turbulenzen, Luftströmungen, Fall- und Aufwinde beeinflusst werden. Eine Laborapparatur wird all diese Einflussgrößen nicht simulieren können, sollte aber zumindest zwei Flächen mit verschiedenen Temperaturen, für die Erdoberfläche und für eine Wolkenschicht, enthalten. Einfache Vorrichtungen, die wie ein Gewächshaus von außen bestrahlt wurden, werden dieser Anforderung nicht gerecht. Transparente aber geschlossene Räume erwärmen sich bei Sonnenbestrahlung, weil sie hauptsächlich das Entweichen der erwärmten Innenluft verhindern (2), (3).
Eine Wolkenschicht ist in der Regel kälter als die Erdoberfläche und kann deswegen Energie von der Erde durch IR-Strahlung, Wärmeleitung, Konvektion und Evapotranspiration empfangen. Das neue Konzept zur Verifikation des Treibhauseffektes orientiert sich an der Energieübertragung, die durch IR-Strahlung erfolgt. Die Versuchsapparatur enthält als IR-Sender eine warme und als IR-Empfänger eine kalte Fläche mit den gleichen Temperaturen, die auch typisch für Erde und Wolken sind. In dieser ersten Mitteilung wird nur die IR-Strahlung von der kalten zu der warmen Fläche untersucht. Da diese Strahlungsrichtung dem vorherrschenden Energietransport von warm nach kalt widerspricht, wird sie auch als Gegenstrahlung bezeichnet. Die warme Fläche, Erd-Platte genannt, wird von dieser IR-Bestrahlung (Gegenstrahlung) beeinflusst und steht im Mittelpunkt der Untersuchung. Die Apparatur simuliert eine Erdoberfläche unter Wolken und kann somit als ein Modell der erdnahen Atmosphäre betrachtet werden. Wird die Röhre mit IR-aktiven Gasen gefüllt, kann ein möglicher Treibhauseffekt dieser Gase unter naturnahen Bedingungen untersucht werden.
Eine völlig andere Methode zum experimentellen Nachweis des Treibhauseffektes geht vom Aufbau eines IR-Spektrometers aus (4). Schon der Titel „Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase“ verrät, dass hier nicht die IR-Strahlung, sondern nur die Absorption der Treibhausgase studiert wird, die durch eine Erwärmung charakterisiert ist. Diese bei vielen Experimenten beobachtete Erwärmung CO2-haltiger Luft war ursprünglich eine „einfache“ Erklärung für die relativ hohen Erd-Temperaturen. Das hat sich allerdings weitgehend gewandelt. Die Erkenntnis, dass der größte Teil der IR-Ausstrahlung in das Weltall nicht von der Erdoberfläche, sondern von der Atmosphäre ausgeht, führte zu einem neuen Verständnis der Wärmeströme. Heutige Klimamodelle gehen von einer IR-Ausstrahlung von 240 W/m2 am Oberrand der Atmosphäre (TOA) aus (5). Nach dem IPCC hat CO2 diese Strahlungsbilanz beeinflusst, was als Strahlungsantrieb, eine von außen wirkende Kraft (radiative forcing, RF), bezeichnet wurde. Die Veränderung dieses Strahlungsantriebs dF wurde durch ein logarithmisches Verhältnis der CO2-Konzentration C (in ppm) zu einer vorindustriellen Konzentration C0 von 280 ppm beschrieben.
Gleichung 1: CO2-Strahlungsantrieb: dF = 5,35 ∙ ln(C/C0) W/m2
Nach der differentiellen Form des Stefan-Boltzmann Gesetzes (dT = dS/S/4 ∙ T) errechnet sich eine Temperaturerhöhung von 1,11 K pro CO2-Verdoppelung (IPCC-Basiswert = CO2-Klimasensitivität), allerdings ohne Berücksichtigung von Wolken, Wasserdampf und Rückkopplungen (6).
Gleichung 2: CO2-Klimasensitivität: dT = 5,35 ∙ ln(2)/240/4 ∙ 288 = 1 ,11 K
NASA-Satelliten messen oberhalb der Atmosphäre (TOA) neben der IR-Strahlung von 240 W/m2 eine Sonnenreflektion von 101 W/m2 (= 30 % der 341 W/m2 Sonneneinstrahlung, Albedo=0,3). Diese Werte führten zu der These, dass eine Erde ohne Atmosphäre eine Temperatur von – 18 °C hätte (Abbildung 1, A) und angeblich durch Treibhausgase um 33 K auf eine Temperatur von + 15 °C erwärmt wird1.
Eine Rechnung mit einem Schönheitsfehler, die „nackte“ Erdoberfläche hat nur eine Albedo von 0,15 = 51 W/m2 (7), (8), (9). Die 30%ige Reflektion (sphärische Albedo, gemessen vom Satelliten) wird nur zusammen mit den Wolken erreicht. Die Bezeichnung „Erde ohne Atmosphäre“ erweist sich als falsch und müsste korrekt „Erde mit Wolken“ heißen. Mit Hilfe der Wolken konnte man die Erd-Albedo (Erdkühlung) von 51 auf 101 W/m2 verdoppeln, wodurch der Erd-Input auf 240 W/m2 reduziert wurde und – 18 °C nach Fußnote 1 erhalten wird. Wenn man schon die „kalte“ Seite der Wolken in die Strahlungsrechnung mit aufnimmt, sollte man aber auch ihre IR-Emissionen, ihre erwärmende Seite, berücksichtigen. Ein Gedankenexperiment (Abbildung 1, B + C) zeigt, die Fragwürdigkeit eine „Erde mit Wolken, Albedo = 0,3“ berechnen zu wollen. Folgt man nur der Logik eines reinen Strahlungsaustausches nach Abbildung 1 B, so hätte eine Erde, die vollständig von Wolken bedeckt ist eine Temperatur von 30 °C (vorausgesetzt man billigt einer Wolkenschicht von -18 °C eine IR-Strahlung von 240 W/m2 zu, die sie in alle Richtungen gleichmäßig aussendet). Diese Rechnung ist unrealistisch, da sie als reine Strahlungsrechnung die Energieströme ignoriert, die zur Bildung von Wolken aber dazugehören. Ein realistischer Wert für eine „Erde mit Wolken“ wäre + 8 °C, wenn Wasserverdunstung und Wolkenbedeckungsgrad berücksichtigt werden2!
Die Strahlungsrechnungen offenbaren aber auch eine Überraschung! Wolken haben ein ähnliches Strahlungsverhalten wie Treibhausgase (9)! Sie lassen rund 85 % des Sonnenlichtes passieren (15 % werden reflektiert, Wolkenalbedo = 0,15; Absorption soll vernachlässigt werden, rote Pfeile), aber nicht das IR-Licht, das sie viel stärker absorbieren, streuen und emittieren (blaue Pfeile). Wolken und IR-Gase sind gemeinsame Komponenten des Treibhauseffektes mit vergleichbaren aber auch unterschiedlichen Eigenschaften. IR-Gase absorbieren nur bestimmte Wellenlängen des IR-Lichtes, dafür sind sie aber gleichmäßiger in der Atmosphäre verteilt. Wolken, die nur einen Teil der Erde bedecken, können jedoch als Schwarz-Strahler alle Wellenlängen des IR-Lichtes absorbieren. Im Unterschied zu IR-Gasen bewirken sie durch eine Reflektion der Sonnenstrahlen aber auch eine Kühlung der Erde, was ihre Beurteilung so schwierig macht.
Das Gedankenexperiment zeigt, dass für eine „Erde mit Wolken “ (Abbildung 1, B + C) verschiedene, aber vor allem sehr hohe Temperaturwerte erhalten werden. Die Rechnung nach Abbildung 1, A ist eine bewusste Täuschung der Öffentlichkeit mit der Absicht, den Treibhausgasen eine möglichst große Wirkung von 33 K zuzuschreiben.
Dabei wäre eine ehrliche, eindeutige Rechnung mit der „nackten Erde“ durchaus möglich gewesen, denn ihre Albedo = 0,15 (51 W/m2) ist bekannt (9) und hätte einen Temperaturbereich von – 3 °C (ε = 0,96) bis – 6 °C ergeben (ε = 1, Abbildung 1, D). Die tatsächliche, rund 20 K höhere Erd-Temperatur von + 15 °C ist die Folge verschiedener Einflussgrößen eines Wasserplaneten mit seinen Wolken, Treibhausgasen, seiner Wasserverdunstung und Strömungen der Atmosphäre. Der Beitrag der Treibhausgase an dieser Temperaturerhöhung ist noch zu bestimmen, ist aber auf jeden Fall deutlich kleiner als 20 K3.
Üblicherweise wird der CO2-Anstieg als Ursache und nicht als Folge einer Erderwärmung erklärt. Wird das aber in Fragegestellt, ergeben sich andere Interpretationen. So wurden auch Wolkenveränderungen durch kosmische Ereignisse als primäre Ursache von Temperaturschwankungen angenommen (10). Ebenfalls könnte auch ein geringerer, vom Menschen verursachter Wolkenbedeckungsgrad (Feinstaubminderung durch Rauchgasfilter) eine Erwärmung ausgelöst haben (11). In diesen Fällen wäre die CO2-Zunahme seit 1750 auch als Folge dieser Erderwärmung zu erklären.
Beschreibung des Versuchsaufbaus
Die verwendete Apparatur besteht aus einer senkrecht stehenden Aluminiumröhre mit einem Volumen von 107 Litern und zwei domartigen Enden (Abbildung 2). In ihr befinden sich zwei 1,11 m entfernte Platten unterschiedlicher Temperatur. Die obere Platte (Erd-Platte) ist sowohl IR-Sender als auch Empfänger einer IR-Bestrahlung (Gegenstrahlung) und wird durch eine elektrische Heizfolie auf konstante 16,1 °C geregelt. Während eines Versuches wird die elektrische Leistung aufgezeichnet, die für eine konstante Temperatur der Erd-Platte benötigt wird.
Die untere Platte (Aerosol-Platte) kann durch eine integrierte Kühlschlange und ein externes Kälteaggregat bis -20 °C gekühlt werden. Diese Platte ist der Empfänger der IR-Ausstrahlung am Ende der Röhre und simuliert gleichzeitig die IR-Strahlung von Wolken/Aerosolen. Auf ihr befinden sich 5 Peltier-Elemente, die die IR-Ausstrahlung registrieren. Beide Platten besitzen einen Temperatursensor, dessen Werte über einen A/D-Wandler an einen Computer weitergeleitet werden.
Die warme und die kalte Fläche befinden sich in einer Aluminiumröhre, deren Wand zu einer dritten, unerwünschten Strahlungsfläche wird. Die Atmosphäre hat für diese Fläche keine Entsprechung. Dadurch entstand zunächst die Aufgabe, den Einfluss dieser Wand, ihre Wechselwirkung mit den anderen Strahlungsflächen zu verstehen, bevor mit den Messungen der IR-Gas-Strahlungen begonnen werden konnte. Aus Sicht der Erd-Platte ist die Wand der Aluminiumröhre ein Vordergrund-Strahler und die kalte Aerosol-Platte ist eine Wolkenschicht, die eine Hintergrund-Strahlung erzeugt.
Die Wand der Röhre und des oberen Doms ist mit Schläuchen umwickelt, die von zwei unabhängigen Thermostaten mit konstanter Wassertemperatur versorgt werden. Die Erd-Platte befindet sich dadurch in einer Wärmezone ähnlicher Temperaturen, die den körperlichen Wärmefluss von der Erd-Platte zu ihrer Umgebung minimiert. Die Temperatur des Innenraumes der Röhre wird alle 25 cm, beginnend mit Tp1 im oberen Dom, mit vier digitalen Einstichthermometern (Tp1 -Tp4) gemessen und wird manuell protokolliert. In diesem Bereich bildet sich von oben nach unten ein negativer Temperaturgradient von ca. 1 °C. Dadurch wird eine Thermik (Konvektion) der Innenluft in der senkrechtstehenden Apparatur verhindert.
Das Strahlungsverhalten aller beteiligten Flächen
Der Innenraum der Versuchsapparatur enthält drei Flächen, Erd-Platte, Seitenwand und Aerosol-Platte, die IR-Strahlen aussenden können. Grundsätzlich gilt, dass jeder Punkt dieser Flächen IR-Strahlung in einem Raumwinkel von 0 – 180° aussendet1. Alle drei Flächen tauschen untereinander IR-Strahlen (Photonen) aus, wodurch Energie übertragen wird.
Abbildung 4 zeigt die Bestrahlung der Erd-Platte durch die Aerosol-Platte, wobei Erd-Platte und Wand immer die gleiche Temperatur haben. Die Aerosol-Platte ist ein Hintergrund-Strahler mit der IR-Ausstrahlung MH. Seine Photonen können die Erd-Platte auf direktem Wege oder durch (mehrfache) Reflektion an den verspiegelten Wandflächen erreichen. Ein Teil der HG-Strahlung MH wird jedoch von der Wand absorbiert (Strichlinie) und erreicht nicht die Erd-Platte. Die Aerosol-Platte trägt nur mit einem Teil ihrer Ausstrahlung MH zur Bestrahlung der Erd-Platte bei. Dieser Anteil wird effektive Hintergrund-Strahlung EH genannt.
In Abbildung 4 A ist die Aerosol-Platte (blau) kälter als die Wand (TpH < TpV). Die IR-Strahlung der Wand EV (roter Pfeil) ist größer als die absorbierte Energie von der Aerosol-Platte (blauer Strichpfeil). Die Wand ist hier ein Vordergrund-Strahler (Buchstabe „V“) und muss zusätzlich von außen geheizt werden (Wandheizung QV, Energie für den Vordergrund), um den Energieverlust auszugleichen2.
In Abbildung 4 B haben alle drei Flächen die gleiche Temperatur. Es gilt das Kirchhoffsche Gesetzt, wonach die absorbierte Strahlung der Aerosol-Platte (rot) und die emittierte Strahlung der Wand EV gleich groß sind. Die Bestrahlung der Erd-Platte durch die Aerosol-Platte wird de facto nicht behindert (adiabatischer Strahlungstransport). Die Wand benötigt keine Energiezufuhr, sie ist energetisch neutral.
1Die IR-Ausstrahlung dieser Flächen wird im Folgenden mit „M“ und die Bestrahlung mit „E“ bezeichnet.
2Der Energiestrom der von Thermostaten regulierten Wandheizungen QV wurde nicht bestimmt.
Es soll die Energiebilanz der Erd-Platte ermittelt werden. Jeder feste (und flüssige) Körper mit einer Temperatur > 0 K sendet IR-Strahlen aus, die sich nach Stefan-Boltzmann berechnen lassen. Die IR-Ausstrahlung der Erd-Platte ME ist mit einem Energieverlust verbunden. Für eine konstante Temperatur muss der Erd-Platte die gleiche Energiemenge wieder zugeführt werden, die sie durch ihre IR-Emission verloren hat. Die Energiezufuhr erfolgt durch IR-Bestrahlung EG („G“ = Gegenstrahlung = Summe der IR-Strahlungen von Wand EV(Wand) und Aerosol-Platte EH) und Heizung der Erd-Platte QE (Gleichung 3).
Gleichung 3: Energiebilanz der Erd-Platte: ME = EG + QE; EG = EV(Wand) + EH ; ME = EV(Wand) + EH + QE
Die effektive Hintergrundstrahlung der Aerosol-Platte EH
Die Bestrahlung der Erd-Platte durch die Aerosol-Platte soll durch ein Abkühlungs-Experiment (Response-Versuch) untersucht werden.
Versuchsbeschreibung: Die Temperaturen der beiden Thermostate und des Kühlaggregates für die Aerosol-Platte wurden auf 16 °C eingestellt. Die Erd-Platte zeigte dabei eine Temperatur (TpE) von 16,09 °C an. Die elektrische Heizung QE (Indikator der Gegenstrahlung) und die elektrische Spannung der Peltier-Elemente UH (Indikator der Ausstrahlung der Röhre) waren nahezu Null. Danach wurde die Temperatur des Kühlaggregates in fünf Schritten auf -24 °C gesenkt, wodurch sich die Temperatur der Aerosol-Platte TpH auf -19,58 °C verringerte. Die Heizung der Erd-Platte QE musste kontinuierlich erhöht werden, um eine konstante Temperatur der Erd-Platte TpE sicherzustellen (Tabelle 1).
Tabelle 1: Response-Versuch (Nr. 145) ohne IR-Gase
TpE, TpH = Temperaturen der Erd-, Aerosol-Platte und der Wandthermometer Tp1 bis Tp4
QE = Heizung der Erd-Platte, UH = Spannung, die von den Peltier-Elemente auf der Aerosol-Platte erzeugt wird
Auswertung (Abbildung 5): Die Temperatur der Aerosol-Platte wird als X-Achse in der Form von T4/108 aufgetragen6. Die theoretische IR-Ausstrahlung der Aerosol-Platte MH (schwarze Linie) wird nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz (ε = 1) berechnet. Beim Abkühlen der Aerosol-Platte von TpH = + 16 auf -20 °C wurde die elektrische Heizung QE(TH) fünfmal erhöht (rote Linie). Sollte die Aerosol-Platte weiter abgekühlt werden (rote Strichlinie), ließe sich aus der Trendlinie QE = -4,2319 ∙ TH + 294,87 die hierzu nötige Heizung der Erd-Platte QE berechnen. Bei TH = 0 K (absoluter Nullpunkt) müsste die Heizung QE demnach 295 W/m2 betragen. Da bei dieser Temperatur die Aerosol-Platte keine IR-Strahlung erzeugt, lässt sich nun Gleichung 3 in Gleichung 4 überführen und die Vordergrund-Strahlung der Wand EV zu 102,0 W/m2 (grüne Linie) berechnen. Dabei wurde eine IR-Ausstrahlung der Erd-Platte ME nach Stefan-Boltzmann zu 397 W/m2 zugrunde gelegt.
Gleichung 4: Strahlung der Wand EV (TH = 0 K): ME = EV + QE(TH=0)
EV = ME – QE(TH=0)
EV = 396,87 – 294,87 = 102,0 W/m2
Die effektive HG-Strahlung der Aerosol-Platte EH(TH) (blaue Linie) wird nach Gleichung 5 aus dem Anstieg der Trendlinie dQE/dTH berechnet.
Gleichung 5: Effektive HG-Strahlung EH(TH): ME = EH(TH) + EV + QE(TH)
EH(TH) = ME – EV – QE(TH)
EH(TH) = dQE /dTH ∙ TH
Von der theoretischen Ausstrahlung der Aerosol-Platte MH erhält die Erd-Platte nur einen gewissen Anteil EH (die effektive HG-Strahlung), da ein Teil der Photonen von der Wand absorbiert wird (schwarze vs. blaue Linie).
Das Experiment zeigt aber auch, dass die Erd-Platte von der Aerosol-Platte Energie EH erhält, obwohl letztere eine kleinere Temperatur TpH < TpE hat. Die Bestrahlung der Erd-Platte durch die Aerosol-Platte ist keine Verletzung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik, da letztlich der totale Wärmestrom weiterhin stets von der warmen Erd-Platte zur kalten Aerosol-Platte fließt, was an Heizung bzw. Kühlung beider Platten erkannt werden kann.
Es liegt in der Natur der „Response-Versuche“, dass die umgekehrte Strahlungsrichtung, die IR-Bestrahlung der Aerosol-Platte, nicht ausgewertet werden kann. Durch die schrittweise Abkühlung der Aerosol-Platte überlagern sich Bestrahlung und mechanische Wärmeströme (Diffusion und Wärmeleitung) und werden nur als Summe UH von den Peltier-Elementen auf der Aerosol-Platte angezeigt. Die Bestrahlung der Aerosol-Platte lässt sich jedoch ermitteln, wenn die Emissionsgrade von Treibhausgasen bei konstanten Temperaturen aller beteiligten Flächen bestimmt werden. Worüber gesondert berichtet werden soll.
Die effektive Hintergrundstrahlung EH in Gegenwart von Propan
Um die gemeinsame IR-Strahlung von Wolken und erdnahen IR-Gasen zu erforschen, wurden zwei Response-Versuche in Gegenwart von 1,3 bzw. 60 Vol.-% Propan (IR-aktives Modell-Gas) durchgeführt (Abbildung 6). In Gegenwart von Propan verringert sich die notwendige Heizung der Erd-Platte QE (rote Linien). Aus den beiden Trendlinien QE werden, wie im Kapitel Die effektive Hintergrundstrahlung der Aerosol-Platte EH beschrieben, die VG-Strahlung EV (grüne Linien, nach Gleichung 4) und die effektive HG-Strahlung der Aerosol-Platte EH (blaue Linien, nach Gleichung 5) erhalten.
Die Erhöhung der Propan-Konzentration verursacht gegenläufige Veränderungen. Einerseits erhöht sich die VG-Strahlung EV von 130 auf 272 W/m2 (grüne Linien)7, und andererseits verringert sich die effektive HG-Strahlung der Aerosol-Platte dEH/dTH von 3,88 auf 1,81 (blaue Linien). Propan absorbiert die Photonen der Aerosol-Platte (HG-Strahlung) und ersetzt sie durch eigene IR-Emissionen. Der tatsächliche Einfluss der Aerosol-Platte (blaue Linie) auf die Heizung der Erd-Platte QE verringert sich, obwohl ihre eigentliche Ausstrahlung MH (schwarze Linie) unverändert ist. Aus Sicht der Erd-Platte wird die Hintergrund- von der Vordergrund-Strahlung des Propans verdeckt.
Dieses Phänomen ist die Ursache, dass der Weltklimarat glaubt, dass der Beitrag der Wolken zum erdnahen Treibhauseffekt nur 30 W/m2 beträgt (9). Dabei wurde die tatsächliche, fast zehnmal stärkere HG-Strahlung der Wolken MH übersehen. Das hat letztlich dazu geführt, dass die Relativierung des Treibhauseffektes durch Wolken nicht erforscht wurde8.
Abbildung 6: Verringerung der effektiven HG-Strahlung der Aerosol-Platte E<sub>H</sub> durch Propan
Tabelle 2: Response-Versuch (Nr. 212) in 1,3 Vol.-% Propan
Tabelle 3: Response-Versuch (Nr. 156) in 60 Vol.-% Propan
Die Relativierung der Propan-Strahlung
Die gemeinsame Bestrahlung der Erd-Platte EG von nunmehr drei Strahlungsquellen (Wand, Propan und Aerosol-Platte) ergibt sich aus der Summe der beiden VG-Strahler (EV(Wand) und EV(Propan)) und der effektiven HG-Strahlung der Aerosol-Platte EH(TH) (Gleichung 6).
Gleichung 6: Bestrahlung der Erd-Platte EG: EG = EV(Wand) + EV(Propan) + EH(TH)
Durch die zusätzliche VG-Strahlung des Propans EV(Propan) erhöht sich die Bestrahlung der Erd-Platte EG (Abbildung 7, rote Linien), wodurch sich die Strahlungskühlung der Erd-Platte PE (die Differenz von ihrer IR-Ausstrahlung ME und ihrer IR-Bestrahlung EG) verringert (Gleichung 7).
Gleichung 7: Strahlungskühlung PE: PE = ME – EG
Setzt man in Gleichung 7 für ME den Ausdruck EG + QE (aus Gleichung 3) ein erhält man Gleichung 8.
Gleichung 8: PE = EG + QE – EG; => PE = QE
Die Übereinstimmung von Strahlungskühlung PE und Wärmezufuhr QE ist ein grundlegendes Prinzip für den Gleichgewichtszustand einer warmen Fläche, die IR-Strahlung abgibt. Eine Fläche kann im Gleichgewicht nur so viel Energie durch IR-Strahlung abgeben wie ihr auf anderem Wege zugeführt wird (PE = QE). Verringert sich die Strahlungskühlung PE (wie bei den Propan-Versuchen) muss für eine konstante Temperatur der Erd-Platte die Wärmezufuhr QE adäquat verringert werden.
Setzt man aber bei der realen Erde eine konstante Wärmezufuhr QE durch Sonneneinstrahlung voraus, würde eine stärkere Bestrahlung der Erdoberfläche EG (durch Treibhausgase) zunächst PE verkleinern. Die Erde müsste sich erwärmen um nach Gleichung 7 durch einen Anstieg der Erd-Ausstrahlung ME die Gleichheit von PE und QE wieder herzustellen9.
Mit dem Propan-Versuch wurde somit nachgewiesen, dass IR-aktive Gase die Bestrahlung der Erdoberfläche EG erhöhen und grundsätzlich einen Treibhauseffekt haben, der die Strahlungskühlung PE beeinflusst.
Abbildung 7: Verringerung der Strahlungskühlung PE (Treibhauseffekt) durch Propan
Abbildung 7 zeigt, dass die Strahlungskühlung PE sowohl von der Propan-Konzentration als auch von der Temperatur der Aerosol-Platte abhängt. Daraus ergibt sich eine Relativierung (Abschwächung) des Propan-Treibhauseffektes, wenn die Temperatur der Aerosol-Platte TH berücksichtigt wird.
Bei der Aerosol-Platten-Temperatur TH = 0 K wird die Strahlungskühlung PE nur vom Propan und seiner Konzentration beeinflusst. Der Abstand der blauen Linien zur grauen Linie (PE ohne Propan) markiert bei dieser Temperatur den maximalen, theoretischen Treibhauseffekt des Propans. Mit zunehmender Temperatur der Aerosol-Platte TH verringert sich der reale Propan-Treibhauseffekt (die Abstände der Linien verkleinern sich). Bei TpH = 16 °C ist die Strahlungskühlung PE bei allen Versuchen null, unabhängig ob Propan vorhanden ist oder nicht. Erd- und Aerosol-Platte haben hier die gleiche Temperatur, und die von Propan absorbierte und emittierte Energie ist gleich groß (adiabatischer Strahlungstransport, siehe auch Abbildung 4, B).
Tabelle 4 zeigt diese Verringerung (Relativierung) des Treibhauseffektes10 als Faktor Feff, der aus dem Verhältnis des realen zum theoretischen Treibhauseffekt für beide Versuche errechnet wurde. Der Effektivitäts-Faktor Feff ist offensichtlich nicht von der Konzentration des Propans (seinem Treibhauseffekt), sondern nur von seiner Temperatur und der Hintergrund-Temperatur abhängig. Der reale Treibhauseffekt eines IR-aktiven Gases errechnet sich somit aus dem Strahlungsantrieb RF (seinem theoretischen Wert) durch Multiplikation mit dem Feff Faktor.
Tabelle 4: Verringerung des Propan-Treibhauseffektes in Abhängigkeit von der Temperatur der Aerosol-Platte TpH
Der erdnahe Treibhauseffekt hängt (wie beim Propan-Versuch) von einer HG-Strahlung, nämlich der IR-Strahlung der Wolken ab. Wolken bestehen aus Wassertropfen bzw. Eiskristallen, die wegen ihrer großen Oberfläche einem Schwarzstrahler nahe kommen, und wie die Aerosol-Platte die Wirkung der IR-aktiven Gase relativieren. Diese Relativierung des Treibhauseffektes durch Wolken wurde vom Weltklimarat bisher nicht berücksichtigt. Werden Wolken aber berücksichtigt, beträgt die reale CO2- Klimasensitivität nur rund 0,35 K, etwa ein Drittel des IPCC-Wertes von 1,11 K11.
Die Relativierung des Treibhauseffektes betrifft auch die Wasserdampf-Strahlung und damit die umstrittene CO2-Wasser-Rückkopplung. Hinzukommt, dass bei einer Erhöhung der Wolkenbedeckung (durch mehr Wasserdampf in der Atmosphäre) die Strahlung durch Wolken zunimmt, wodurch der Effektivitätsfaktor Feff kleiner wird.
Aber auch bei klarem Himmel ergibt sich eine unerwartete Abschwächung des Treibhauseffektes. Die Energie für die Propan-IR-Strahlung wird gemeinsam von der HG-Strahlung MH und der Wandheizung QV geliefert (Abbildung 4). QV ist ein verborgener Wärmestrom, der bei dem Experiment nicht quantifiziert wurde und mit abnehmender Temperatur der Aerosol-Platte ansteigt. Er lässt sich aber am Temperaturrückgang von Tp1 beim Abkühlen der Aerosol-Platte erkennen (Tabelle 2 und Tabelle 3). Bei der Erde bedeutet dieser Wärmestrom QV eine Zunahme der Konvektion von der Erdoberfläche zu den bodennahen IR-Gasen, wodurch die Erdoberfläche gekühlt wird.
Dass Wolken den erdnahen CO2-Treibhauseffekt verringern, ist keine neue Erkenntnis (1), (6), (12), (13) , (14). Auch direkte Messungen der atmosphärischen Gegenstrahlung in der Nähe von Barrow, Alaska (71.325 N, 156.615 W) bei verschiedenen Bewölkungsgraden zeigen diesen Zusammenhang (15).
Die Testung der Apparatur mit Propan zeigt, dass die Versuchsanordnung geeignet ist, das Strahlungsvermögen (Emissionsgrade) von Treibhausgasen aber auch ihre Relativierung (Abschwächung) durch eine HG-Strahlung zu bestimmen. Einzige Ausnahme ist die Wasserdampf-Strahlung, die mit dieser Apparatur nicht untersucht werden kann, da Wasserdampf auf der kalten Aerosol-Platte kondensieren bzw. gefrieren würde.
Zusammenfassung
Wolken und Treibhausgase tragen beide zum Treibhauseffekt der Atmosphäre mit ähnlichen aber auch unterschiedlichen Strahlungseigenschaften bei. In Gegenwart von Wolken kommt es zu einer Verstärkung der erdnahen Gegenstrahlung aber auch zu Überlagerungen. Einerseits verdecken die Treibhausgase den größten Teil der Wolken-Strahlung, aber andererseits relativieren Wolken die Wirkung der IR-aktiven Gase. Maßgeblich für die Abschwächung des Treibhauseffektes der IR-aktiven Gase sind Höhe (Temperatur) der Wolken und ihre optische Dichte.
Modell-Versuche mit Propan zeigen, dass sein tatsächlicher, realer Treibhauseffekt unter Wolken nur rund ein Drittel seines theoretischen Wertes betragen würde. Diese Relativierung, die alle Treibhausgase und auch die umstrittene CO2-Wasser-Rückkopplung betrifft, wurde vom Weltklimarat bisher nicht berücksichtigt, wodurch seine Berechnungen und Prognosen zu hoch ausfallen und korrigiert werden sollten.
Die Untersuchungen dienten der Testung einer neuen Apparatur, mit der die Strahlung der atmosphärischen Treibhausgase aber auch ihre Relativierung durch Wolken quantifiziert werden können.
Danksagung
Ich bin meiner Frau, Dr. Renate Schnell, für Geduld, Verständnis und Beistand zu großem Dank verpflichtet. Dipl.-Ing. Peter Dietze, Prof. Dr. Jörg Gloede, Dipl.-Ing. Michael Limburg, Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke, Dr. Heinz Hug, Dr. Gerhard Stehlik, Dr. Fritz Theil danke ich für ihr Interesse, rege Diskussionen und wertvolle Hinweise.
Anhang
Literaturverzeichnis
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13. Lindzen, Richard S. How Cold Would We Get Under CO2‐Less Skies? PhysicsToday. 1995, Bde. 48, 2, S. 78-80.
14. Wagner, Thomas. thomas.wagner@iup.uni-heidelberg.de. [Online] [Zitat vom: 13. 01 2018.] http://www.mpic.de/fileadmin/user_upload/pdf/Physik_der_Atmosphaere_Lecture_Wagner.pdf.
15. Christopher J. Cox, Penny M. Rowe, Steven P. Neshyba, and Von P. Walden. A synthetic data set of high-spectral-resolution infrared spectra for the Arctic atmosphere. [Online] Earth Syst. Sci. Data, 8, 199–211, 2016, 18. 01 2016. [Zitat vom: 23. 01 2018.] https://www.earth-syst-sci-data.net/8/199/2016/essd-8-199-2016.pdf.
1 Bei diesen Energiebilanzen wird die Erd-Temperatur aus der Inputenergie errechnet; Tp = (Input ∙ 108/(5,67037 ∙ ε))0,25 + 273,15 (Stefan-Boltzmann, ε = 1 als vereinfachter Emissionsgrad der Erdoberfläche).
2 Will man eine realistische Temperatur einer „Erde mit Wolken“ ermitteln, muss man zusätzlich zu den Strahlungsbilanzen wenigstens noch die Wasserverdunstung von 80 W/m2 berücksichtigen (Abbildung 1 C, grauer Pfeil). Bei 100 % Wolkenbedeckung wäre dann die Erd-Temperaturen +17 °C. Bei einem Wolkenbedeckungsgrad von 60 % könnte eine „Erde mit Wolken“ eine ungefähre Temperatur von + 8 °C haben (40 % A + 60 % C).
3 Geht man von der 1/3 Relativierung des Treibhauseffektes durch Wolken aus (Kapitel Die Relativierung der Propan-Strahlung), könnte 7 K die Temperaturerhöhung der Treibhausgase sein. Dieser Wert würde auch zu Fußnote 2 (8 °C + 7 K = + 15 °C) passen.
4 Die IR-Ausstrahlung dieser Flächen wird im Folgenden mit „M“ und die Bestrahlung mit „E“ bezeichnet.
5 Der Energiestrom der von Thermostaten regulierten Wandheizungen QV wurde nicht bestimmt.
6 Der Ausdruck T4/108 ist der Stefan-Boltzmann-Gleichung entnommen, wodurch eine lineare Funktion zwischen Strahlung und Temperatur in Kelvin (T = TpH + 273,15) mit dem Anstieg 5,670367 (σ ∙ 108) hergestellt wird.
7 EV 1,3 % = 130 W/m2 = 397 (ME) -267 (QE(0 K)); EF 60 % = 272 W/m2 = 397 (ME) -125 (QE(0 K))
8 Das gleiche gilt auch für die nichtsichtbaren Aerosole, die ebenfalls HG-Strahler sind.
9 Vorausgesetzt, weitere relevante Kühlungs-Prozesse wie Erd- und Wolken-Albedo, Wasserverdunstung oder Konvektion sind konstant geblieben.
10 Die Relativierung des Treibhauseffektes ergibt sich aus der gegenläufigen Veränderung von Vordergrund- und Hintergrund-Strahlung, wenn bei einer Erde mit Wolken ein Treibhausgas hinzukommt oder entfernt wird (Kapitel Die effektive Hintergrundstrahlung EH in Gegenwart von Propan). Zwar vergrößert/verkleinert sich dann der Beitrag des Treibhausgases EV(IR-Gas) aber dieser Effekt wird durch eine entgegengesetzte Veränderung der effektiven HG-Strahlung EH abgeschwächt (Gleichung 6).
11 Eine ausführliche Beschreibung der CO2-Strahlung und des CO2-Treibhauseffektes erfolgt in der nächsten Mitteilung.
Ich nehme ungläubig zur Kenntnis, daß bei bewölktem Wetter 30 Grad, aber bei Sonnenschein nur -18 Grad erreicht werden.
Bitte hier nur unter vollem Klarnamen posten, siehe Regeln.
Infrarot-aktive Gase (H2O, CO2 & CH4) können aufgrund der extrem kurzen Schwingungs-Relaxationszeit von 0,01ps und 0,1ps gegenüber der der mittleren freien Flugzeit von Luft-Molekülen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kollisionen mit 147ps (bei 1 Atmosphäre & 15°C Lufttemperatur) keine Strahlungsenergie speichern oder gar durch Konduktion an weitere Luft-Moleküle weitergeben. Deshalb können infrarot-aktive Gase ihre Umgebung NICHT erwärmen!
Und deshalb muß man bewußt zwischen kondensierter Materie und Gasen unterscheiden! Und deshalb kann man Gase eben generell NICHT als Wärmestrahler betrachten. Das ist thermodynamischer Unfug!
Ein Pyrgometer kann mangels Isolation nicht zwischen Konduktion und Wärmestrahlung unterscheiden. Deshalb werden solche Mondwerte von bis zu 300 W/m2 und mehr einer sogenannten „Gegenstrahlung“, die es nicht gibt, behauptet.
Hier fehlt es an physikalischen Verständnis, was der Begriff „Temperatur“ überhaupt meint. ‚Temperatur‘ ist ein Maß für die Energiedichte. D.h. das Lufttemperatur immer nur ein Maß für die in den infrarot-INaktiven Gasen (N2, O2 & Ar) gespeicherte kinetische Energie (zu ca. 4/5 Molekül-Schwingungen und 1/5 Translation) ist!
Das bedeutet auch, das ‚Strahlung‘ erst durch Absoption durch KONDENSIERTE Materie in kinetische Energie (Schwingung, Translation & Rotation von Molekülen) und damit ‚Wärme‘ transformiert werden muss.
Sehr geehrter Herr Vetter,
das würde ich gerne besser verstehen: Wenn CO2 bei der Absorbtion von Wärmestrahlung die Umgebung nicht erwärmen kann, was passiert dann mit der aufgenommenen Energie? Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen.
Sehr geehrter Herr Schnell,
vielen Dank für das aufwendige Experiment. Ich habe dazu ein paar Fragen:
1) Die Erdplatte wird mit einem Thermostat auf einer bestimmten Temperatur gehalten und dann wird der Energiebedarf gemessen, der nötig ist, um diese Temperatur zu halten. Wie können dann überhaupt Temperaturveränderungen der Erdplatte gemessen werden, wenn sie doch immer auf der eingestellten Temperatur gehalten wird?
2) Sind die Einstichthermometer, die von der Seite hineinreichen, gegen Strahlung abgeschirmt? Oder haben Sie das untelassen, weil sie aus blankem Metall sind und deshalb durch Strahlung (hoffentlich…) nicht beeinflusst werden?
3) Dass eine kältere Aerosolplatte bei sonst gleichen Bedingungen zu einer wärmeren Erdplatte führt, ist für mich völlig unverständlich. Wie sollte eine schwächere Hintergrundstrahlung das CO2 zu einer stärkeren Abstrahlung bewegen können?
Ich arbeite seit einigen Monaten an einer Messaparatur, in der zwei Thermometer konstant von einer genau temperierten Luft umströmt werden. Das eine Thermometer befindet sich im Kasten und ist von Holz mit der gleichen Oberflächentemperatur wie die der zirkulierenden Luft umgeben, das andere Thermometer befindet sich in einem verspiegelten und nach oben offenen Kanal und wird über einen Luftschleier gegen die Außenluft abgeschirmt. Zwischen beiden Thermometern stellt sich je nach Bewölkung und unabhängig von der Außentemperatur regelmäßig eine Differenz von 0,8- 2,5 Grad ein. Ich versuche sogenannte Strahlungsnächte nach warmen Tagen mit Strahlungsnächten nach kalten Tagen zu vergleichen und vermute, dass es da keinen Unterschied bezüglich der Strahlungskühlung des zweiten Thermometers geben wird.
Mit freundlichem Gruß
Andreas Becker
CO2 ist kein Gift, sondern für Pflanzen von elementarer Bedeutung. Deshalb ist die Dekarbonisierung falsch. Das Optimum für C3 Pflanzen liegt bei 0,08%. Also beim Doppelten des gegenwärtigen Wertes. Viele Gewächshausanlagen werden deshalb CO2 gedüngt. Bei C4-Pflanzen reichen die gegenwärtigen Werte, höhere Werte schädigen sie nicht. Bei einigen Dickblattpflanzen ist die Biomasseproduktion über 750 ppm eingeschränkt. https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffdioxid-Düngung
Also bis 600 ppm ist noch viel Luft und könnte auch zum Umweltschutz beitragen, da dann weniger Kunstdünger eingesetzt werden kann. Höhere Werte schädigen weder Mensch oder Tier. Zur Wiederbelebung wird die Ausatemluft genutzt. Und diese hat 4% CO2 aber nur noch 17% O2
Es wird immer wieder auf den 2. Hauptsatz verwiesen. M.E. verstößt die die ganze CO2-Diskusion schon gegen 0. und 1. Hauptsatz. Das es keine RÜCKSTRAHLUNG durch CO2 in der Atmosphäre kommt, hat jeder schon erlebt – Bodenfrost, Inversionswetterlagen.
Der Klimawandel wurde in einer Talkshow von Prof. Schellnhuber so begründet: „Es ist das CO2. Was soll es anderes sein?“ Wie erbärmlich ist das denn.
Und die „Experimentelle Verifikation des Treibhauseffektes Teil 1: Die gegenseitige Beeinflussung von Wolken und Treibhausgasen“ ist nicht viel besser. Was nicht passt wird passend gemacht. Wenn es mit 0,04 % CO2 nicht geht, machen wir eben schon mal 1,3 % Propan, das reicht immer noch nicht so richtig, erhöhen wir auf 60% Propan.
Sehr geehrter Kommentator P.Berberich,
dieses Datenblatt ist in vernünftiger deutschen Sprache auf dieser Webseite nachzulesen.
(für alle , die den englischen Dialekt der Sateliten-Wissenschaftler nicht kennen)
http://tinyurl.com/yaep4f6p
Da wird wenig gemessen, dafür viel gerechnet und kalibriert.
Und auf diesem Weg zu einem Ergebnis, geht die Naturwissenschaftlichkeit im Rauschen der Mathematik unter !!!
Mit herzlichem Glückauf
„Da wird wenig gemessen, dafür viel gerechnet und kalibriert.
Und auf diesem Weg zu einem Ergebnis, geht die Naturwissenschaftlichkeit im Rauschen der Mathematik unter !!!“
Ja!
Und „angenommen“ wird auch viel.
Klimatiker-Voodoo eben!
Bei sowas
“ Z.B. hat sich nach CERES-Daten 2001-2016 in Mittel-Europa SWSInAS (Short Wave In All Sky) um 3,8 W/m² erhöht, LWSInAS (Long Wave In All Sky) um 3,6 W/m² (Globale Zunahme: SWSInAS 0,8 W/m², LWSInAs 0,7 W/m²). “
stellen sich mir die Haare auf…
Sehr geehrter Herr Peters,
herzlichen Dank für Ihren „Link“. Ich ziehe aber Original-Veröffentlichungen vor, hier CERES_EBAF_Ed4.0_DQS.pdf.
Ich hatte diese Vorbehalte zunächst auch. Aber dies ist nicht richtig. Man kann die Qualität der CERES-Daten lokal mit erdgebundenen Messungen überprüfen. Ein schöner aktueller Artikel „Clouds down under“ von Willis Eschenbach demonstriert den naturwissenschaftlichen Erkenntnis-Gewinn mit Hilfe von CERES-Daten.
Sehr geehrter Herr P.Berberich,
die Arbeit von Willis Eschenbach zu den Wolken in Down Under verdient allen Respekt.
Ich habe nur ein grundsätzliches Problem mit meinen zwei Münzen,
die bei Zimmertemperatur von 22° C eine Leistung von jeweils 0,37 Watt abstrahlen.
Stapel ich die Münzen übereinander,verringert sich die Leistung um die Hälfte.
Und richtig unheimlich wird es mir, wenn der Münzenstapel um 30 Grad gekippt wird.
Mit herzlichem Glückauf
Und ewig heizen die Treibhausgase das Treibhaus Erde. Weiß denn jemand, um wieviel °C eine um das 2,5-fache erhöhte CO2-Konzentration die globale Mitteltemperatur erhöhen sollte? Und weiß jemand, wer das behauptet hat?
Die einfache Theorie liefert 0,9°C bei Verdopplung. Das wird gern vom IPCC auf 1,2 hochgelogen. Dann kommt die Wasserdampfrückkopplung. Mit dieser wird auf 2, 4, 8, sogar 16 hochgelogen.
Das ist alles Unsinn. Die Messungen von Lindzen und Choi landen bei 0,3 – 0,5. Es ist sogar möglich, daß eine Abkühlung erfolgt.
http://thumulla.com/home/ein_gedankenexperiment_zum_klima_auf_der_erde.html
Was macht denn CO2? Es strahlt ab, es KÜHLT die obere Atmosphäre. Eine Erwärmung ist höchstens unten möglich — und die findet nicht statt, dafür sorgt die Konvektion.
Carsten
—
Dummheit ist nachhaltig
Meine Frage stelle ich verspätet, un sie gehört nur bedingt zum Thema. Trotzdem stelle ich sie, vielleicht bekomme ich eine venünftige Antwort darauf.
Treibhaus mit Glaswänden – warum auch immer – heizt sich auf. Nehmen wir mal ein „Glashaus“ mit Metallwänden und ohne Fenster. Es heizt sich in der Sonne ebenfalls auf, ohne, daß sichtbares Licht und IR-Strahlen die Wände durchdringen würden. Was ist die Physik dahinter? Wandelt sich das sichtbare Licht in IR-Strahlen auf der Metalloberfläche, und diese strahlen dann in beide Richtungen ab? Oder kommen da andere Mechanismen in Spiel? Z.B.: Das Photon schlägt in die Metalloberfläche ein, und erzeugt dort direkt Wärme, welche der Luft innerhalb der Metallbox übergeben wird?
Gerlich und Tscheuschner
http://fortschrittinfreiheit.de/veroeffentlichungen/falsi.pdf
Bitte LANGSAM lesen und durchdenken:
http://thumulla.com/home/ein_gedankenexperiment_zum_klima_auf_der_erde.html
http://thumulla.com/home/diskussionsbeitrag_zum_gedankenexperiment.html
Ist eine Atmosphäre ohne strahlungsaktive Gase wärmer oder kälter als die jetzige?
Und das ganze noch ausländisch:
http://thumulla.com/home/klimat_semli.html
http://thumulla.com/home/a_thought_experiment_over_the_climate_of_the_earth.html
Carsten
—
Terroristen schaffen Arbeitsplätze
Hallo Herr Thumulla,
habe mir Teile der Diskussion auf S-Skeptical angetan.
Nach einigen Blüten, z.B.
„Die Antwort von Herrn Krueger war:
Ja, schade
Also: Mein Metier ist überwiegend die „berührende“ Temperaturmessung. Was da so alles an „Mist“ im „Feld“ gebaut wird, ist mir durchaus geläufig („ein berührend messendes Thermometer misst immer nur die eigene Temperatur“ ist oft der Schlüssel zur Erklärung von Fehlmessungen…..). Das scheint mir hier nicht das Haupt-Problem zu sein. Wir sollten erst einmal anerkennen, dass jemand aus EIGENMITTELN hinter bestimmte (vom „Establishment“ verleugnete) Zusammenhänge zu kommen versucht. Man sollte also die Versuchsanordnung nicht per se „verreißen“, sondern aus den Daten Erkenntnisse zu gewinnen versuchen, die mit anderen „Experimentalaufbauten“ oder Theorien in eine Richtung weisen, die es lohnt, sie weiterzuverfolgen.
Herr Tengler,
welcher Erkenntnisgewinn erwarten Sie, wenn das Ergebnis solcher Versuche auf die Atmosphaere nicht uebertragbar ist?
Herr Schnell ist es, der falsche Behauptungen des Establishments ungeprueft uebernimmt. Dazu gehoeren u.a. die Gleichungen (1) und (2), die berechneten effektiven Strahlungstemperature fuer eine Erde ohne Atmosphaere.
Im uebrigen sollten Sie bei der Bewertung der Messung der Lufttemperatur mehr Sorgfaltspflicht walten lassen. Es sind nicht fehlerhaften Messungen, die zur Missinterpretation fuehren, sondern die Auswahl der Messstandorte.
Herr Kramm,
wenn Sie meine hier nicht allzuvielen Einlassungen kennen würden, wüßten Sie, dass Sie mich bezüglich Messstandorten nicht belehren müssen. Wir haben hier im Ort seit vielen Jahren eine Wetterstation, die dem Messnetz des DWD angehört, aber mit der Meteogroup Daten austauscht. Auch diese wurde von der Englischen Hütte auf „modern“ umgerüstet. Sicherlich liefert die Automatisierung und häufigere „Ablesung“ der Daten Vorteile, aber wenn ich die „Konstruktion“ der Temperaturmessung sehe, kommen mir große Zweifel bezüglich der Vergleichbarkeit mit der Englischen Hütte, dazu die Frage, ob die Mannheimer Formel mit der heutigen Auswertung kompatibel sein kann, ob man die Messreihen nach den beiden verschiedenen Verfahren überhaupt nahtlos ohne Kritik weiterbenutzen kann. Aus meiner Sicht und Erfahrung liefern die heutigen automatischen Stationen tendenziell höhere Temperaturanzeigen allein aufgrund der „Mickrigkeit“ des mech. Aufbaues. Die eigentliche Sensorik wird schon halbwegs richtig gehen, aber aufgrund der nicht übertragbaren Abschirmverhältnisse für direkte Sonnenstrahlung liefern die heutigen Staionen mit Sicherheit allein deswegen tendenziell höhere Werte für die Temperatur gegenüber der alten Engl. Hütte.
Was die Messstandorte (und die zeitliche Entwicklung von Bebauung um alte Standorte) betrifft, benötige ich also keine Belehrung.
Schauen Sie mal hier rein: Neuer systematischer Fehler….
Admin, Sie verwechseln eine lokale Messung mit der Bildung des globalen Mittels.
Ich verwechsle überhaupt nichts.
Man muss die zunächst lokalen Mittel – und so wird’s auch bei den Landstationen gemacht, bei den SST Mitteln sind es die Mittel über die Planquadrate- bilden, dann die Anomalen und dann erst die globalen Mittel. Dahinter steckt eben auch die Hoffnung, dass sich die systematischen Fehler der lokalen Messungen durch Bildung der Anomalien aufheben.
Admin,
1) Es geht um die Temperaturmessung an einer Station des meteorologischen Messnetzes. Die Genauigkeit dieser Temperaturmessung haengt von der Art des Sensors von seiner Ablesegenauigkeit, Traegheit und Kalibrierung, vom Schutz gegen solare Strahlung, von der Ventilation und seiner Wartung ab. Unzurechender Schutz gegen solare Strahlung, unzureichene Ventilation, und inadaequate Wartung bewirken systematische Fehler, die auf jeden Fall zu vermeinden bzw. zu minimieren sind, denn diese koennen auch nicht durch statistische Verfahren reduziert werden.
2) Der lokale Mittelwert der Temperatur beruht normalerweise auf einem integralen Mittel ueber eine gewisse Zeitspanne, z.B. Tag, Monat, Jahreszeit oder Jahr. Frueher wurden diese integralen Mittel mit Hilfe empirische Formeln angenaehert. Fuer das Tagesmittel hat Limburg (2014), „NEW SYSTEMATIC ERRORS IN ANOMALIES OF GLOBAL MEAN TEMPERATURE TIME-SERIES‘, die Formeln (2) bis (4) aufgelistet. Solche Formeln koennen heute leicht fuer jede Station bewertet werden, falls das Temperatursignal kontinuierlich aufgezeichnet wird. Dazu ist noch nicht einmal eine elektronische Aufzeichnung erforderlich. Ich habe eine solche Ueberpruefung waehrend meines Studiums an Hand von ein paar Aufzeichnung eines Thermographen vorgenommen. Fuer die betrachteten Aufzeichnungen lieferte die Formel (2) bei Limburg (2014) brauchbare Ergebnisse.
3) Selbst wenn etwaige systematische Fehler vernachlaessigbar gering sind, dann sagt diese Temepraturmessung nichts ueber die Repraesentanz der Messstation aus, die bei der Flaechenmittelung eine wesentliche Rolle spielt.
4) Fuer jede dieser zuvor genannten Zeitspannen kann fuer eine gewisse Region ein Flaechenmittel gebildet werden, wobei die dazu herangezogenen Messstationen etwa gleiche Repraesentanz besitzen muessen, was selten der Fall ist. Dabei sind urbane und rurale Messstationen entsprechend zu wichten, denn urspruenglich in der Naehe von Staedten gelegene rurale Stationen wurden durch die Ausdehnung der Staedten vielfach in urbane Stationen umgewandelt. Welche Unsicherheiten die Dichte der Messstationen und das Design des Messnetzes bewirken, haben PaiMazumber & Moelders (2009), „Theoretical Assessment of Uncertainty in Regional Averages due to Network Density and Design“, fuer Russland untersucht (https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/2009JAMC2022.1.)
5) Im Falle des globales Flaechenmittels, was aus klimatologischer Sicht keinen Sinn macht, aendert sich nichts an dieser Problematik. Fasst man Stationen aehnlicher noerdlicher bzw. suedlicher Breite bei der zonalen Mittelung zusammen, dann ist bei der globalen Mittelung der Kosinus des entsprechenden Breitenkreises zu beruecksichtigen.
Danke für die zusätzlichen detaillierten Erläuterungen zu den verwendeten Standards, ihren Randbedingungen und den daraus entstehenden Problemen bei der Bestimmung der lokalen Temperatur schon für meteorologische Zwecke,und besonders dann, wenn man diese Messungen für die Berechnungen globaler Klimamittel einsetzen will. Wofür sie eigentlich weder gedacht waren, noch geeignet sind.
Diese Problematik ist den meisten Klimaforschern, aber auch vielen Lesern, nicht bewusst. Sie nehmen daher die Zahlen als unumstößlich Messdaten an,und ziehen dann daraus irgendwelche – oft schrägen- Schlüsse. Dabei sind sie alles andere als das.
Herr Tengler,
man kann die Messung in einer Wetterhuette kritisieren oder es lassen, denn seit vielen Jahren gehoert diese Messmethode zum Standard. Man kann auch hingehen, an Stelle der Messhuette ein Frankenberger-Psychrometer zu verwenden, was zwangsventiliert wird und die Sonnenstrahlung besser abhalten kann als eine natuerlich ventilierte Wetterhuette. Friedrichs bietet z.B. solche Psychrometer an. Dabei bevorzuge ich grundsaetzlich eine Verlagerung des Luefters gegenueber den Widerstandsthermometern, wie das bei Feldexperimenten heute ueblich ist.
Das eigentliche Problem ist die Auswahl der Messstandorte. Es geht darum, wie repraesentativ solche Standorte sind und wie sich diese Repraesentanz im Laufe der Zeit aendern kann. Das war schon vor vier Jahrzehnten ein Thema, aber es hat sich kaum etwas geaendert, wie der Artikel von Davey & Pielke (2005, BAMS,
http://climate.colostate.edu/pdfs/BAMS_Davey&Pielke_Apr05.pdf )
belegt.
Sehr geehrter Herr Dr. Schnell —– (sehr) lange Rede, kurzer Sinn. Es reicht zu wissen: solange CO2 Wärme-Energie in das Vakuum des Alls abgeben kann, und N2 nicht, kann CO2 niemals wärmend wirken, eher kühlend.
Das ist richtig, Herr Roesicke.
Die Wahrheit liegt oftmals in der Einfachheit.
Aber die lange Reihe der „Wintermantelexperten“ kann dies aus intellektuellen Gründen nicht verstehen oder aus wirtschaftlichen, möglicherweise auch aus politischen /ideologischen Gründen nicht zugeben.
MfG
Warum heißt es dann Treibhauseffekt und nicht Wolkeneffekt? Aber man hätte wenigstens das Dach des Treibhauses gefunden.
Ein Versuch ist auch eine Modellierung. Das komplexe Geschehen kann man nicht ins Labor bekommen. Die Ermittlung einzelner Parameter fordert dann eine Zusammensetzung im komplexen Geschehen, die wiederum nicht möglich ist.
Daß sich EIKE mit der Veröffentlichung dieser Herangehensweise einen Dienst erweist bezweifle ich. In der Verkomplizierung liegt keine Lösung.
Wie wäre es mit einer Artikelreihe, die AUSSCHLIESSLICH die gesicherten Erkenntnisse wiedergibt? Die würde auch nicht zu lang.
Carsten
—
Terroristen schaffen Arbeitsplätze
Selten so viel Nonsens auf einer Stelle gesehen. Eike macht sich durch ungeprüfte Publikationen zu einem Narrenhaus. Ab dieser Stelle braucht man nicht weiterlesen: „Wolken haben ein ähnliches Strahlungsverhalten wie Treibhausgase. Sie lassen rund 85% des Sonnenlichts passieren (15 % werden reflektiert). Wolkenalbedo 0,15.“
Der Verfasser hat wohl noch nie gesehen, dass bei Wolkenaufzug die Sonne verschwindet. Er hat auch noch nie Wolken aus einem Flugzeug von oben gesehen.
Die Albedo der Wolken-Oberseite ist wesentlich größer als die Albedo der Erdoberfläche.
Die Albedo-Werte sind der Literatur entnommen. Schönwiese (und da weitere Autoren; Lit. 7) gibt 0,15 für die „nackte“ Erdoberfläche an. Da die – 18 °C Erdtemperatur mit Albedo 0,3 gerechnet wurden, sind also weitere 0,15 durch Wolken hinzugekommen. Ich habe diese Werte lediglich verwendet, um zu zeigen, wie unsinnig es ist, mit Albedo 0,3 (also „Erde + Wolken“) zu rechnen. Richtig ist, dass Wolken je nach Höhe und optischer Dichte eine sehr hohe Albedo haben können.
Dass „Wolken einen ähnlichen Treibhauseffekt wie Treibhausgase haben“, findet sich in Lit. 9.
Herr Schnell,
Ihre Behauptungen sind falsch. Dieser Wert der planetaren Albedo von 0,3 schliesst alle Effekte der Rueckstreuung in der Atmosphaere bzw. Reflektion an der Erdoberflaeche ein, wie die Abbildung 6.3 von Peixoto & Oort (1992), „Physics of Climate“ belegt, die z.B. unter
http://images.slideplayer.com/35/10383513/slides/slide_10.jpg
zu finden ist. Die effektive Strahlungstemperatur fuer eine Erde ohne Atmosphaere von 255 K (= – 18 °C) wurden also mit der planetaren Albedo des gesamten Systems Erde-Atmosphaere berechnet. In der Stellungnahme der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft (DMG) zu den Grundlagen des Treibhauseffektes von 1999 heisst es:
„Als Ausgangspunkt wird zunächst der Strahlungshaushalt der Erde ohne Atmosphäre beschrieben. In diesem Fall wird die auf die Erdoberfläche ungeschwächt einfallende Sonnenstrahlung teilweise absorbiert und teilweise reflektiert. Der absorbierte Anteil wird in Wärme umgewandelt und muß im Gleichgewichtszustand im infraroten Spektralbereich wieder abgestrahlt werden. Unter diesen Umständen ergibt sich aus einfachen Modellrechnungen an der Erdoberfläche eine mittlere Temperatur von etwa -18°C [Fußnote 1]. Bei Hinzunahme der Atmosphäre wird die an der Erdoberfläche einfallende solare Strahlung nur wenig geschwächt, da die Atmosphäre im sichtbaren Spektralbereich weitgehend durchlässig ist. Im infraroten Spektralbereich dagegen wird die vom Boden emittierte Strahlung nun zu einem großen Teil von der Atmosphäre (insbesondere von Gasen wie H2O, CO2, O3) absorbiert und von dieser – allerdings entsprechend ihrer Temperatur – wieder in alle Richtungen abgestrahlt. Nur in sogenannten Fensterbereichen (insbesondere im großen atmosphärischen Fenster im Wellenlängenbereich von 8 bis 13 μ m) kann die Infrarotstrahlung vom Boden teilweise direkt in den Weltraum entweichen. Die von der Atmosphäre nach unten emittierte Infrarotstrahlung (die sogenannte Gegenstrahlung) erhöht die Energiezufuhr der Erdoberfläche. Ein Gleichgewichtszustand kann sich nur einstellen, wenn die Bodentemperatur sich erhöht und damit durch das Plancksche Gesetz eine erhöhte Abstrahlung möglich wird. Dieser unbestrittene natürliche Treibhauseffekt führt zu einer mittleren Erdoberflächentemperatur von +15°C.“
In der erwaehnten Fussnote 1 heisst es weiterhin:
„Dabei ist eine planetare Albedo von 30 %, wie sie für das System Erde/Atmosphäre gilt, angenommen worden,d.h. die dem System zugeführte Sonnenenergie ist genauso groß wie in Wirklichkeit. Nimmt man eine realistische Albedo der Erdoberfläche von 15 % an, so ergibt sich für die mittlere Erdoberflächentemperatur ein Wert von -5,5° C.“
Dass die effektive Strahlungstemperatur fuer eine Erde ohne Atmosphaere, egal ob 255 K oder 267,7 K (= -5,5° C), aus physikalisch-mathematischen Gruenden zu verwerfen ist, haben wir nachgewiesen. Wir haben uebrigens eine planetare Albedo von 0,178 fuer eine Erde ohne Atmosphaere ermittelt, was eine effektiven Strahlungstemperatur von 266,4 K liefert, wenn eine Solarkonstante von 1361 W/m^2 sowie ein planetares Emissionsvermoegen von 0,98 angenommen werden. Die tatsaechliche global gemittelte Oberflaechentemperatur einer Erde ohne Atmosphaere betraegt allerdings 220,7 K. Der Unterschied zwischen der global gemittelten oberflaechennahen Lufttemperatur von 288 K und dieser global gemittelten Oberflaechentemperatur betraegt also 67,3 K. Und dieser Unterschied kann nicht mit einem atmosphaerischen Treibhauseffekt begruendet werden, denn die lokal herrschenden oberflaechennahen Lufttemperaturen, ueber die global gemittelt wird, haengen nicht nur von Strahlungsprozessen ab. Wie in der Abbildung 6.3 von Peixoto & Oort (1992) veranschaulicht, existiert im allgemeinen keine Strahlungsbilanz an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere. Die Fluesse von sensibler und latenter Waerme sind in ihrer Summe (etwa 102 W/m^2) sogar erheblich groesser als die Netto-Strahlung im Infrarotbereich (etwa 68 W/m^2). Sowohl die Fluesse von sensibler und latenter Waerme sowie die Netto-Strajhlung im Infrarotbereich fuehren der Atmsophaere im globalen Mittel Energie zu, und zwar auf Kosten der Wasser- und Landmassen nahe der Erdoberflaeche.
Aus dieser Abbildung von Peixoto & Oort geht auch hervor, wieviel Energie die Wolken in den Weltraum emittieren. Ausserdem veranschaulicht diese Abbildung, dass optisch aktive Gase wie H2O und CO2 erheblich mehr Energie in den Weltraum abstrahlen als sie von der Netto-Strahlung absorbieren. An Hand dieser Abbildung darf man ausserdem schlussfolgern, dass die Stellungnahme der DMG zu den Grundlagen des Treibhauseffektes barer Unsinn ist.
„Ausserdem veranschaulicht diese Abbildung, dass optisch aktive Gase wie H2O und CO2 erheblich mehr Energie in den Weltraum abstrahlen als sie von der Netto-Strahlung absorbieren.“
So ist es!
Dr. Stehlik hat Recht: CO2 kühlt.
Die interessante Fragestellung ist nun:
Um wieviel?
Kann man das Vorzeichen der angeblichen CO2-Sensitivität einfach umdrehen?
Ich weiß nicht, wo diese unterschiedlichen Werte herkommen. Für die globale Oberflächen-Albedo habe ich 15 verschiedene Werte gefunden.
Hier einige Beispiele:
+ Geophysical Fluid Dynamics Laboratory at Princeton (GFDL): a(sfc) = 0,09
+ Goddard Institute for Space Studies (GISS): a(sfc) = 0,11
+ MET.O: a(sfc) = 0,15
+ NCAR: a(sfc) = 0,07
Die Messwerte der NASA und NOAA (ERBE,CERES usw.) haben folgende Mittelwerte ergeben. Der Globalwert der Oberflächen-Albedo der Erde wird von der NASA/NOAA mit 0,125 angegeben.
Die planetare Albedo schwankt von 13% (0,13) bei klarem Himmel bis 51% (0,51) bei stark bewölkten Himmel. Der Durchschnittswert liegt bei 29,6% (0,296).
Die planetare Albedo berechnet sich im allgemeinen nach:
Albedo(Planet) = Albedo(Atmosphäre) + [1 – Absorption(Atmosphäre) – Albedo(Atmosphäre)]*Albedo(Oberfläche)
Albedo(Erde) = 0,224 + [1 – 0,2 – 0,224]*0,125 = 0,296
Wenn Sie es ganz genau wissen wollen, dieses Buch „An Introduction To Solar Radiation“ von Muhammad Iqbal besorgen.
+ z.B.: Atmosphärisches Albedo (Rayleigh/Mie-Atmosphäre) – Streuungsanteil der Solar-Strahlung
a(atm) = tau(max)*{0,5*[1-tau(r)]*tau(a)+[1-Fc]*w0*[1-tau(a)]*tau(r)}
a(atm) = 0,9736*{0,5*(1-0,9313)*0,7393+(1-0,78)*0,95*(1-0,7393)*0,9313} = 0,07413
Mfg
Werner Holtz
Versuchen Sie selbst einmal, die globale Albedo aus den CERES-Daten SWIn, SWOutAS, SWOutCS, SWSInAS, SWSOutAS,SWSInCS, SWSOutCS zu berechnen. (1) Berechne die Albedo für jedes einzelne Oberflächenelement und gewichte anschließend entsprechend der Fläche und der solaren Einstrahlung. (2) Berechne zunächst das globale Mittel von SWOut und SWIn. (3) Berechne zunächst Monatsmittel und bilde anschließend das Jahresmittel. Jedes Berechnungsverfahren liefert etwas andere Werte.
Herr Holtz,
die lokale Albedo der Oberflaeche ist abhaengig von der lokalen solaren Zenitdistanz, egal ob man eine Erde mit oder ohne Atmosphaere betrachtet. Im Falle einer Erde ohne Atmosphaere haben wir einen Ansatz gewaehlt, der fuer die Mondoberflaeche bestimmt wurde. Aus den globalen Mittelwerten der einfallenden solaren Strahlung und der reflektierten solaren Strahlung wurde dann die planetare Albedo ermittelt. Eine globale Mittelung ueber die lokalen Werte der Albedo liefert im allgemeinen falsche Ergebnisse.
Das NASA-Schema zum Energiehaushalt des Systems Erde-Atmosphaere aus dem Jahr 2014 liefert fuer die planetare Albedo der Oberflaeche einen Wert von 6,7 %.
Das Lehrbuch von Iqbal stammt aus dem Jahr 1983.
All sky: (1) a(sfcAS) = 0,067, (2) a(sfcAS) = 0,121.
Clear sky: (1) a(sfcCS) = 0,086, (2) a(sfcCS) = 0,119.
Berechne ich zunächst die Albedo der einzelnen Oberflächen-Elemente und mittele anschließend über Oberfläche und Jahr erhalte ich
All sky: (1) a(sfcAS) = 0,080, (2) a(sfcAS) = 0,145.
Clear sky: (1) a(sfcCS) = 0,108, (2) a(sfcCS) = 0,150.
@Herrn Gerhard Kramm
Siehe: The albedo of Earth – 2015 – American Geophysical Union
Graeme L. Stephens, Denis O’Brien, Peter J. Webster, Peter Pilewski, Seiji Kato, and Jui-lin Li
Für die Oberfläche einer Halbkugel mit diffusen und direkten (spiegelnden) Anteilen für einen Flächenstrahler (Verhältnis: Sonne->Erde) erhält man unter idealen Bedingungen eine Albedo von: a(sfc,diffus) = 0,07 und a(sfc,direct) = 0,03, und somit eine Gesamt-Albedo von mindestens a(sfc) = 0,1.
Also, bei einer globalen Oberflächen-Albedo vom Erd-Körper, die kleiner als a(sfc) = 0,1 ist, bin ich etwas skeptisch.
@Herrn P. Berberich
Die erste Berechnung a(sfc)= SWSOut/SolarIn ist laut der Albedo-Definition für Planeten falsch. Das sieht man auch an den Werten.
Bei Werten der Oberflächen-Albedo vom Erd-Körper, die größer als a(sfc) = 0,14 sind, bin ich auch skeptisch.
Der Grund, Mehrfach-Reflexion und Fresnel-Reflexion. Die Fresnel-Reflexion wird nämlich gerne „vergessen“ bzw. vernachlässig.
Mfg
Werner Holtz
@ Werner Holtz 28.März 2018 23:42
Die große Albedo in Arktis und Antarktis führt zu den großen Albedo-Werten der Oberfläche von 0,14. Die Frage ist ob diese Gebiete während der Polarnacht zum Albedo beitragen. Ist die Albedo eine Eigenschaft der Oberfläche oder der solaren Einstrahlung? Die Albedo ist ein abstrakter Begriff, die reale Erde ist durch die solaren Strahlungsflüsse bestimmt.
„Ist die Albedo eine Eigenschaft der Oberfläche oder der solaren Einstrahlung?“
Gute Frage!
Die Unsicherheiten sind so hoch, die ganze Rumrechnerei um Mittelwerte, die völlig fiktiv und bedeutungslos sind ist ist m.E. sinnlos
besso keks 31.März 8:57
Es sind nicht die Unsicherheiten, sondern die unterschiedlichen Definitionen und das unterschiedliche Umfeld. Wenn man z.B. die Oberflächen-Albedo des Mondes mit der der Erdoberfläche vergleichen will, muss man auch berücksichtigen, dass das einfallende solare Spektrum anders ist. Nach Durchgang der Solarstrahlung durch die Erdatmosphäre fehlt eine großer UV- und IR-Anteil infolge Absorption durch die Atmosphäre.
Die Rumrechnerei ist auch nicht sinnlos. Z.B. hat sich nach CERES-Daten 2001-2016 in Mittel-Europa SWSInAS (Short Wave In All Sky) um 3,8 W/m² erhöht, LWSInAS (Long Wave In All Sky) um 3,6 W/m² (Globale Zunahme: SWSInAS 0,8 W/m², LWSInAs 0,7 W/m²). Letztere Zunahme ist nicht unbedingt der höheren CO2-Konzentration zuschreiben, sondern kann auch durch Wasserdampf und Wolken verursacht sein. In der Diskussion über die Zunahme der Global-Temperatur sollte man nicht nur Treibhausgase betrachten.
Für welche Frequenzbereiche gelten die Definitionen SWSInAS und LWSInAS?
@Herrn P. Berberich
1.Zitat: Ist die Albedo eine Eigenschaft der Oberfläche oder der solaren Einstrahlung?
Reale Körper reflektieren die einfallende Strahlung in einer Weise, die zwischen den Grenzfällen der idealen spiegelnden und idealen diffusen Reflexion liegt. Blank polierte Flächen, insbesondere Metallflächen, reflektieren in guter Näherung spiegelnd. Matte und raue Flächen dagegen reflektieren sehr diffus. Doch hier tritt gleich ein weiteres Dilemma zu Tage: das Reflexionsverhalten ist abhängig von der Wellenlänge der einfallenden Strahlung. Für langwellige Strahlung kann eine matte Oberfläche zu spiegelnder Reflexion führen, während kurzwellige Strahlung an einer scheinbar glatten Oberfläche diffus reflektiert werden kann.
Die Albedo ist sowohl eine Eigenschaft der Oberfläche/Medium als auch der solaren Einstrahlung (Zusammensetzung).
2.Zitat: Die Albedo ist ein abstrakter Begriff …
Wo haben Sie denn das schon wieder her. Die Albedo ist kein abstrakter Begriff, sondern eindeutig definiert.
Die Albedo a eines Medium ist wie folgt definiert: a = S/(A+S) = 2R/(1+R^2-T^2) mit S – Streuung, A – Absorption, T – Transmission und R – Reflexion. Bei a = 0 liegt nur Absorption vor, bei a = 1 nur Streuung und bei a = 1/2 sind beide Vorgänge gleich stark. Zum Beispiel ein Medium mit hoher Albedo (wellenlängenabhängig), aber geringer Wärmekapazität, geringer Absorptionstiefe und niedriger Wärmeleitfähigkeit wird bei Bestrahlung sehr heiß und strahlt Energie im IR sofort wieder ab.
Die planetare Albedo a (Bond-Albedo) ist eine energetische Verhältnis-Größe zwischen dem primären Energie-Input und dem primären Energie-Output im Energie-Eingangsspektrum, die in sich Informationen über die Effektivtemperatur und den Eigenschaften der Atmosphäre und Oberfläche des Planeten enthalten.
Betrachtet man die Strahldichte-Verteilung, wie sie mit Mehrfach-Reflexion/Streuung unter Anwendung der Matrix-Operator-Methode für die Erd-Oberfläche berechnet werden kann (Bakan and Quenzel, 1978). Hierbei kann man in erster Näherung (Kugelform) und unter Nutzung von Streuordnungsnäherungen (Rauheit, Brechnungsindex usw.) die Albedo a(sfc) der Erd-Oberfläche berechnet werden.
Die Betrachtung unter der Annahme der Mehrfach-Reflexion/Streuung von einer Schicht ergibt:
a(sfc) = a(sfc,diffus) + a(sfc,direct) = 0,07 + 0,039 = 0,109 wobei a(sfc,diffus)=0,07 und a(sfc,direct) = 3/2*[0,05/[1/sqrt(pi)+0,15]]
Diese Albedo vom Erd-Körper wird im Mittel bei klarem Himmel von den Satelliten gemessen.
Die Oberflächen-Albedo der Erde ist nicht konstant, sondern ändert sich, sobald die Oberfläche verändert wird (z.B. bei Niederschlag, Tauen vom Meereis, Wellengang/Rauheit der Meere usw.).
Mfg
Werner Holtz
@ besso keks 1.4.2018 13:00
Dem CERES Datenblatt „CERES_EBAF_Ed4.0 Data Quality Summary“ entnehme ich: Es wird von den Satelliten TOA der gesamte Strahlungsfluss TOT über alle Wellenlängen und der SW- Strahlungsfluss im Wellenlängenbereich 0,3 – 5 µm gemessen. Der IR-Strahlungsfluss wird aus der Differenz TOT-SW berechnet. Die Strahlungsflüsse an der Oberfläche SWSInAS und LWSInAS werden nicht gemessen, sondern mit Hilfe von Strahlungs-Transfer-Modellen berechnet. Sie können lokal mit Messungen der Globalstrahlung und der Gegenstrahlung überprüft werden.
Lieber Dr. Schnell
Sie können die Albedowerte nicht einfach algebraisch addieren. 0,15 +0,15 =0,3 ist einfach falsch. Die Flächenanteile (Bedeckungsgrad oder Cloud coverage) muss eingerechnet werden. Grob gerechnet ergibt sich :0% Wolken A = 0,12 und 100 % Wolken A= 0,40 bei der Erde.
Schuster bleib bei Deinen Leisten!
Das ist missverständlich formuliert. Gemeint ist die Atmosphäre würde 85% des Sonnenlichts zur Oberfläche durch lassen, und Wolken (sofern vorhanden!) eben 15% reflektieren.
Natürlich stimmt das nicht, da die Erdoberfläche weit dunkler ist als jene des Mondes, der seinerseits eine Albedo von 0,12-0,13 hat. Die Albedo von Wasser (das lässt sich sogar theoretisch errechnen) liegt bei ca. 0,06, inklusive Landmassen bleibt der Gesamtwert immer noch unter 0,1. Der Wolkenanteil an der Albedo liegt hingegen deutlich über 0,2. Das gibt es auch als „offizielle“ Version:
https://www.weather.gov/images/jetstream/atmos/energy_balance.jpg
Um diesen Umstand wird nun halt herumgeeiert, denn von diesem „Fehler“ hängt letztlich die Existenz des THE ab, s.u.
„Wolken behindern die IR-Ausstrahlung der Erde durch Reflektion, Streuung, Absorption und Re-Emission“
Laut der Theorie vom irdischen Treibhauseffekt gibt es KEINE REFLEXION VON (terrestrischem) IR DURCH WOLKEN! Man kann gar nicht genug betonen wie wichtig und entscheidend dieser Punkt ist.
Sobald Wolken terrestrisches IR zurück zu Oberfläche reflektieren, funktioniert die ganze Theorie nicht mehr. Damit wird ein Fass geöffnet das das nachfolgende Experiment obsolet macht. Es besteht nämlich die naheliegende Möglichkeit, dass hier ein „Gegengewicht“ zum Albedoeffekt gebildet wird. Da Wolken eine erhebliche Menge an Sonnenstrahlung (79W/m2) in den Weltraum reflektieren, wird damit ein Loch ausgehoben welches wir fortan als Treibhauseffekt bezeichnen.
Wenn Wolken nun gleichsam terrestrisches IR (wobei diese Strahungsmenge mit 390 > 342W/m2 größer als jene durch Sonneneinstrahlung wäre) zurück zur Oberfläche reflektieren, dann wird dieser Loch gleich wieder zugeschüttet, und der Treibhauseffekt geht verloren. Damit gehen wir zugleich der theoretischen Fundierung von THGen verlustig.
Gerhard Kramm schrieb am 25. MÄRZ 2018 UM 18:02
Herrr Kramm hat aus irgend einem Grund vergessen, das Ergebnis zu erwähnen: Wenn man nicht nur die vereinfachenden Annahmen trifft, die zu den -18°C und 33K Effekt führen, dann kommt ein etwa doppelt so grosser Effekt raus. Nachzulesen in Using Earth’s Moon as a Testbed for Quantifying the Effect of the Terrestrial Atmosphere
Herr Mueller,
vielen Dank fuer den Hinweis. Es ist immer besser, wenn andere auf unsere Arbeit verweisen.
MfG
Mal was allgemeines zum Thema Messungen….
Im Schatten meines Hauses messe ich eine Temperatur von 9,1 Grad…30 Meter weiter im Halbschatten meines Gartenhaus messe ich 13,3 Grad und in der Sonne messe ich 18 Grad.
Wo ist jetzt das CO2, dass all diese unterschiedlichen Messwert überflüssig macht und mir einen konstante Temperatur von 20 Grad anzeigt?! Schließlich ist das CO2 ja ein noch viel schlimmer Temperaturtreiber als es die Sonneneinstrahlung ist….
Die Frage habe ich mir im Alter von 6, 7 Jahren auch gestellt. 12 Jahre später und nach erfolgreichem Abschluss der 12. Klasse, konnte ich mir die Frage selbst und sehr ausführlich beantworten, da mir klar war, was das Thermometer im Schatten, Halbschatten und Sonne eigentlich mißt.
Diese Fragen sind schon im 19. Jahrhundert beantwortet worden.
@Dietmar Schubert
Die Messungen müssen doch überall die gleichen Werte zum Vorschein bringen….schließlich ist ja das CO2 und nicht die Sonne für die Temperatur verantwortlich. Man will doch das CO2 reduzieren um den Temperaturanstieg zu vermeiden….man stellt damit das CO2 über die Sonne, wenn es um die Temperaturmessung/Steuerung geht…..
Erklären Sie mir es bitte…was genau misst eine CO2-Thermometer….
Eine experimentelle Überprüfung der hoch komplexen physikalischen Vorgänge in der Erdatmoshäre unter Laborbedingungen ist prinzipiell nicht möglich. Aus Laborexperimenten hergeleitete Gleichungen und Zahlenwerte sind folglich falsch. Messbar hingegen ist die unterschiedliche Energieaufnahme atmosphärischer Gasgemische mit variierendem CO2-Gehalt durch IR-Strahlung. Solche Messungen mit HITRAN-Hochleistungs-IR-Spektoskopie sind schon 1987 und 1992 von L. S. Rothman durchgeführt worden. Die Messergebnisse zeigen, dass bei einer Verdoppelung der irdischen CO2-Konzenteration die IR-Absorption um 1,2 % zunimmt. Um lediglich diese Größenordnung könnte sich die bodennahe Atmosphäre – nicht jedoch die wärmere Erdoberfläche! – erwärmen. Im Wissen um diese experimentellen Fakten ist es mir unbegreiflich, dass immer wieder untaugliche Versuche wie dem hiesigen unternommen werden, die Trenberth´sche Märchenwelt zu widerlegen.
Momentan beträgt die CO2-Konzentration der Atmosphäre c1=408 ppm (1750 c0=277 ppm). Die gegenwärtige Zunahme der IR-Absorption durch CO2 wäre also etwa 1,2*ln(c1/c0)/ln(2) = 0,3%. Dies ist in der realen Atmosphäre schwer nachweisbar. Im CERES-Datensatz wird LWSIn (Long Wave Surface In) mit Hilfe von Strahlungs-Transfer-Modellen berechnet. Danach nahm global im Jahresmittel LWSInAS (AS=All sky) 2000-2016 um 0,5 +/- 1 W/m²/Dekade, LWSInCS (CS= clear sky) um 0,9 +/-0,5 W/m²/Dekade zu. Da ist der Einfluss von Wolken und Wasserdampf berücksichtigt. LWSIn nimmt natürlich auch zu, wenn die Oberfläche wärmer wird ohne Zunahme von Treibhausgasen, z.B: durch Zunahme von ASRS. LWSOutCS-LWSInCS (0,0 +/- 0,1 W/m²/Dekade) und LWSOutAS-LWSInAS (0,1 +/- 0,3 W/m²/Dekade) haben sich praktisch nicht verändert.
Ich frage mich bei solchen Diskussionen immer, wieso man es offenbar nicht schafft, reale Bestrahlung mit 1368 W/m² und eine volle Rotation über 24 Stunden modellmäßig zu untersuchen. Das übliche Modell betrachtet ja nur einen fiktiven statischen Zeitpunkt, in dem 341 W/m² gleichmäßig über die Oberfläche verteilt sind.
Das 24-Stunden-Modell hätte den Vorteil, Temperaturentwicklungen zu erkennen und die Endwerte einer Rotation als Anfangswerte der nächsten Rotation zu nehmen, um sich so einem eingeschwungenen Zustand anzunähern. Damit könnte man auch die tatsächlichen kontinentalen Anordnungen und die unterschiedlichen Eigenschaften von Ozean und Land modellieren. Und man könnte dann mit Bewölkung variieren.
Ich vermute nämlich stark, daß eine rotierende Beleuchtung mit 1368 W/m² andere Eigenschaften hat, als eine permanente Beleuchtung auf der gesamten Oberfläche mit 341 W/m². Und daß eine Abstrahlung von der Oberfläche mit z. B. 390 W/m² (15°C) unterschiedlich wirkt, wenn gleichzeitig ca. 600-800 W/m² einstrahlen oder im Fall der Nacht keine gleichzeitige Sonnenstrahlung wirkt.
Herr Strasser,
Das ist alles laengst geschehen, allerdings nicht nur fuer einen Tag, sondern fuer ein Jahr, wobei wir natuerlich die korrekte totale solare Irradianz verwendet haben, die bei einem mittleren Abstand der Erde vom Sonnenzentrum (etwa 1 AU) 1361 W/m^2 betraegt. Die 1368 W/m^2, die Sie erwaehnten, sind der hauptsaechliche Grund dafuer, dass die GCMs in der Vergangenheit Erwaermungen lieferten. Kopp & Lean (2011) schrieben bereits:
„Instrument inaccuracies are a significant source of uncertainty in determining Earth’s energy balance from space‐based measurements of incoming and reflected solar radiation and outgoing terrestrial thermal radiation. A nonzero average global net radiation at the top of the atmosphere is indicative of Earth’s thermal disequilibrium imposed by climate forcing. But whereas the current planetary imbalance is nominally 0.85 W m−2 [Hansen et al., 2005], estimates of this quantity from space‐based measurements range from 3 to 7 W m−2. SORCE/TIM’s lower TSI value reduces this discrepancy by 1 W m−2 [Loeb et al., 2009]. We note that the difference between the new lower TIM value with earlier TSI measurements corresponds to an equivalent climate forcing of −0.8 W m−2, which is comparable to the current energy imbalance.“
Wer das Stefan-Boltzmann-Gesetz auf Mittelwerte der Temperatur anwendet, der weiss nicht, was er treibt. Von daher sind Ihre 390 W/m^2 sinnlos.
„Der Versuchsaufbau simuliert die Wirkung von Treibhausgasen unter einer Wolkenschicht“
Wenn es denn Treibhausgase gäbe, aber die gibt es nicht. Ebensowenig wie es „erneuerbare Energie“ gibt.
Da aber das Volk inzwischen ziemlich verblödet ist, gibt es das alles zumindest in deren Wirrköpfen.
Das hier sollte gelesen werden:
https://www.wetter.de/cms/2017-war-das-jahr-der-unwetter-rekordjahr-schaeden-durch-wetter-katastrophen-so-hoch-wie-nie-4146609.html
Hallo Herr Heinzow,
ich habe den Beitrag des Dr. (!) Schnell bewußt nicht kommentiert, da er hier aus rechtlichen und Höflichkeitsgründen als
… xxxx xxxxxxxx xxxxxxxxx usw. wiedergegeben werden müßte.
Mein Kommentar zu Ihrem Link:
XXXXXX XXXXXXXXX XXXX XXXXXXXXXXX XXXXXX
MfG
In meinen Verständnis hat dieses Experiment keine Aussagekraft bzgl. der Wärmetransportmechanismen in der Atmosphäre. Ich halte die Erklärung von Thieme, nach dem Occam’s Razor Prinzip, noch immer für die korrekte Beschreibung der Vorgänge in der Atmosphäre.
Wenn innerhalb der Atmosphäre Wärmeabstrahlung der Erde absorbiert wird, erwärmt sich die absorbierende Materie. Der für einen Ruhezustand der Luftschichten notwendige und gegebenenfalls zuvor bestandene vertikale Verlauf von Temperatur, Volumen und Druck wird gestört. Luft dehnt sich bei Erwärmung aus, wird bezogen auf die Volumeneinheit leichter als die umgebende, auch darüberliegende, kühlere Luft, und steigt deshalb auf. Gegebenenfalls absorbierte Wärme wird durch Luftmassenaustausch abgeführt. Ebenso wie jene Wärme, die der Luft durch Konvektion zugeführt wird. Es kommt somit zur Abfuhr der absorbierten Wärme durch Aufsteigen der erwärmten Luft. Dieser Vorgang ist übrigens auch unter dem Begriff Thermik geläufig. Beim Aufsteigen der Luft sinkt gleichzeitig durch Ausdehnung infolge Druckabnahme deren Temperatur, so daß sich keine Erwärmung einstellt.
Dieser Vorgang findet in dem beschriebenen Experiment natürlich nicht statt, man beschränkt sich auf reine Strahlungstransportvorgänge, die aber in der realen Atmosphäre so gar nicht auftreten! Fazit: Das Experiment ist für die „Katz“, Erkenntnisgewinn bzgl. der realen atmosphärischen Abläufe, Null.
Genau das zu vermeiden ist ja eines der Hauptanliegen des Experiments. Man muss die verschieden Energietransporte zunächst ml sauber isolieren. Um sie messen zu können. Und das hat das Experiment mit der Strahlung geschafft.
Das ist ja der Widerspruch. Man erzeugt im Experiment Vorgänge die es in der Atmosphäre so gar nicht gibt. Die ir-Anregungsenergie der CO2 Moleküle wird ja nicht re-emittiert sondern per Stoßdeaktivierung an die umgebende Moleküle abgegeben und durch Thermik abgeführt. Eine Wärmerückführung zum wärmeren Boden findet nicht statt. Erst in großen Höhen, bei hinreichend geringem Druck, können CO2 Moleküle strahlen und ihre Energie an das kalte Weltall abgeben. Das Experiment macht m.E. keinen Sinn bezüglich der realen Wärmetransportmechanismen in der Atmosphäre, das es sie gar nicht abbildet.
Einen Kommentar muß ich doch noch machen
„Die ir-Anregungsenergie der CO2 Moleküle wird ja nicht re-emittiert sondern per Stoßdeaktivierung an die umgebende Moleküle abgegeben und durch Thermik abgeführt. Eine Wärmerückführung zum wärmeren Boden findet nicht statt.“
Es geht mir gar nicht in den Kopf daß es erwachsenen Menschen nicht möglich ist, aus der Tatsache daß die „mit CO2 gefüllte Küvette“ sich erwärmt, den richtigen Schluß zu ziehen.
Der wäre:
würde der Strahlungstransport funktionieren, gäbe es keine Erwärmung in der Küvette, denn Erwärmung der Küvette UND Gegenstrahlung entspricht dem heutzutage so beliebten Prinzip der wunderbaren Energievermehrung.
Ein Perpetuum Mobile also, in Form des Dietze’schen Wintermantels…
Diese Aussage ist unsinnig. Die von Gasen und Hydrometeoren emittierte Strahlung haengt von der lokalen Lufttemperatur ab. Im einfachen Falle einer im infraroten Bereich nicht-streuenden Atmosphaere und der Annahme eines lokalen thermodynamischen Gleichgewicht lautet die Uebertragungsgleichung fuer monochromatische Strahlung (Chandrasekhar, 1960, „Radiative Transfer“):
1/(rho k_n) dI_n/ds = – I_n + B_n(T) ,
worin rho die Luftdichte, k_n der massenbezogene Absorptionskoeffizient fuer Strahlung der Frequenz n, deren Strahldichte mit I_n bezeichnet wird, s der Weg des des Lichtstrahls in Richtung der Ausbreitung, und B_n(T) die von der Lufttemperatur T abhaengige Planck-Funktion, die als Quellterm in der Strahlungsuebertragungsgleichung dient. Die Annahme eines lokalen thermodynamischen Gleichgewichts ist bis in etwa 60 km Hoehe ueber NN zulaessig. Streuung spielt im infraroten Bereich oft eine untergeordnete Rolle. Von daher ist Vielfachstreuung, die ebenfalls im Quellterm der Strahlungsuebertragungsgleichung zu beruecksichtigen ist, oft vernachlaessigbar. Diese Vereinfachung gilt nicht im solaren Bereich. Dort ist es unabdingbar, die Vielfachstreuung in die Berechnung einzubeziehen. An Stelle von B_n(T) tritt die Vielfachstreuung in Erscheinung.
Die allgemeine Loesung der Strahlungsuebertragungsgleichung ist seit etlichen Jahrzehnten bekannt (siehe z.B. Chandrasekhar, 1960). Diese muss sowohl fuer den solaren als auch infraroten Bereich numerisch berechnet werden. Im Falle der infraroten Strahlung sind die Absorptions/Emissionslinien der optisch aktiven Gase (oft zu Banden zusammengefasst) und bei Wolken das gesamte Spektrum zu beruecksichtigen. Liegen die Strahlungsfluesse im solaren (R_S) und infraroten Bereich (R_IR) als Ergebnisse vor, so sind diese in der prognostischen Gleichung fuer die Temperatur unter dem Divergenzzeichen zu beruecksichtigen. Im eindimensionalen zeitabhaengigen Fall mit t als die Zeit und z als die Vertikalkoordinate ergibt sich:
c_p rho dT/dt = – d/dz (R_s,z + R_IR,z)
wobei c_p die spezifische Waerme bei konstantem Druck ist. Die mit Hilfe der Strahlungsuebertragungsgleichung berechneten Vertikalkomponenten der Strahlungsfluesse, R_s,z und R_IR,z, liefern eine neue Temperaturverteilung. Folglich muessen die Berechnungen der Strahlungsfluesse wiederholt werden. Die berechneten neuen Strahlungsfluesse liefern wiederum eine neue Temepraturverteilung. Die Loesung erfolgt also numerisch-iterativ, was bereits bei Manabe & Moeller (1961) detailliert beschrieben wurde. Ein reines Strahlungsgleichgewicht ist dann erreicht, wenn fuer das gesamte Vertikalprofile der Temperatur die Ableitung dT/dt = 0 gilt, und zwar im Rahmen einer vorgegebenen Genauigkeit.
Die Annahme eines reinen Strahlungsgleichgewichts, das haben bereits die Modellrechnungen von Moeller & Manabe (1961) sowie Manabe & Moeller (1961) gezeigt, liefern allerdings realitaetsferne Ergebnisse insbesondere fuer die Temepraturverteilung in der Troposphaere. Das war der Grund, warum Manabe und Mitarbeiter in den 1960er Jahren die sog. Strahlungs-Konvektionsmodelle entwickelten, die auf der folgenden Form der prognostischen Gleichung fuer die Temperatur beruhen:
c_p rho dT/dt = – d/dz (R_s,z + R_IR,z + C_z)
in der die Vertikalkomponente des Konvektionsflusses, C_z, mit Hilfe einer vorgegebenen mittleren Feuchtadiabaten von – 6,5 K/km adjustiert wurde. (Dabei ist zu vermerken, dass Konvektion auf Dichteunterschieden beruht.) Die Zahl, die Schnell in der Gleichung (1) erwaehnte, beruht auf solchen Strahlungs-Konvektionsmodellen (siehe 3. Report der Working Group I zum IPCC von 2001).
Lindzen (1994) kommentierte dieses Vorgehen folgendermassen:
“Pure radiative heat transfer leads to a surface temperature of about 350 K rather than 288 K. The latter temperature is only achieved by including a convective adjustment that consists simply in adjusting the vertical temperature gradient so as to avoid convective instability while maintaining a consistent radiative heat flux. [It should be noted that this is a crude and inadequate approach to the treatment of convection; however, the development of better approaches is still a matter of active research (Arakawa & Schubert 1974, Lindzen 1988, Geleyn et al 1982, Emanuel 1991).]”
Im Falle von Wolken muss natuerlich die freigesetzte latente Waerme beruecksichtigt werden, die einen bedeutsamen Beitrag zur Konvektion leistet. Fuer die prognostische Gleichung fuer die Temepratur bedeutet das:
c_p rho dT/dt = – d/dz (R_s,z + R_IR,z + C_z) + L_w I_w + I_i I_i
worin I_w die Phasenuebergangsrate von Wasserdampf zu Fluessigwasser und I_i die von Wasserdampf zu Eis sind. Die Groessen L_w und L_i sind die spezifischen Waerme der Verdungstung bzw. der Sublimation. Das bedeutet, dass die freiwerdende latente Waerme die lokale zeitliche Aenderung der Temperatur direkt beeinflusst, waehrend die Strahlungsfluesse und der Konvektionsfluss die lokale zeitliche Aenderung
Diese kurze Beschreibung der Fakten belegt, dass die von Schnell beschriebene Realisation eines sog. atmosphaerischen Treibhauseffekts ueberhaupt nicht auf die Atmosphaere uebertragen werden kann. Dass er noch nicht einmal definiert, was denn ein atmosphaerischer Treibhauseffekt sein soll, sei nur der Vollstaendigkeit halber erwaehnt.
Seit der Arbeit von Manabe & Moeller (1961), „ON THE RADIATIVE EQUILIBRIUM AND HEAT BALANCE OF THE ATMOSPHERE“, ist zumindest aus theoretischer Sicht bekannt, dass CO2 in der Troposphaere und unteren Stratosphaere thermisch neutral ist. Oberhal dieser atmosphaerischen Schichten traegt CO2 zur Abkuehlung bei. Feldman et al. (2006), „Direct retrieval of stratospheric CO2 infrared cooling rate profiles from AIRS data“, haben diesen Sachverhalt bestaetigt.
Ich würde die Apparatur größer bauen, die Konvektion zulassen und erst mal ohne Theorie im Kopf einfach mal messen, was da passiert. Man kann die Erde nicht als Modell nachbauen, aber wenn ich die Konvektion im Modell verhindere, nehme ich einen wichtigen, vielleicht den wichtigsten Anteil der Wärmeübertragung, aus dem Modell heraus. Ich halte es für einen Fehler, sich ausschließlich auf ein Treibhausmodell zu konzentrieren und wichtigere Einflussgrößen einfach auszuklammern. Baut mal ein Modell, das alle bekannten Parameter abdeckt und den Abläufen auf unserer Erde so nahe wie möglich kommt und messt dann ganz naiv nach was passiert, wenn man einzelne Einflussgrößen verändert. Das kann man nie als Computermodell hinbekommen, wenn man mit falschen Formeln hantiert. Man muss ein realitätsnahes physikalisches Modell bauen. Das ist auch allemal billiger, als immer teurere Computer einzusetzen, diese mit unsinnigen Daten zu füttern und sich dann zu wundern, dass die Ergebnisse nicht mit der Wirklichkeit übereinstimmen.
Sehr geehrter Herr Moß, Sie sprechen an, was ich gern erreichen würde, ein Nachbau des Versuches von Bastlern oder Doktoranden. In erster Linie möchte ich anregen, über das Konzept nachzudenken und es zu verbessern z.B. auch durch eine größere Apparatur. Zielstellung ist, das Strahlungsverhalten, sprich die Emissionsgrade der IR-aktiven atmosphärischen Gase, zu bestimmen. Deswegen müssen Konvektion und andere Wärmeströme so gut es geht ausgeschlossen werden. Hierüber werde ich in einer der nächsten Mitteilungen berichten. Die Untersuchungen sind kein Gegensatz zur IR-Spektroskopie sondern eine Ergänzung. Die Experimente zeigen die IR-Emission der TRG bei naturnahmen Temperaturen und in Gegenwart einer Hintergrund-Strahlung, die für eine Wolkenschicht steht. M.E. werden die Wechselwirkung der Wolken/Aerosole mit den TRG noch nicht ausreichend verstanden, was durch die erste Mitteilung am Beispiel von Propan demonstriert werden sollte.
Herr Schnell,
alles, was Sie behaupten, ist unvereinbar mit der Dynamik und Energetik (einschliesslich Strahlung) der Atmosphaere.
Was das Absorptions/Emissionsverhalten von optisch aktiven Gasen angeht, so kommen Sie um ein paar Jahrzehnte zu spaet. Ich empfehle Ihnen, die Arbeiten zur HITRAN-Datenbank zu lesen.
Ausserdem sollten Sie die Arbeit von Gerlich & Tscheuschner (2009), „Falsification of the atmospheric CO2 greenhouse effects within the frame of physics“, lesen. Wenn Versuche, das Rad neu zu erfinden, beim Vierkant landen, dann mag man sich darueber freuen koennen, dass das besser rollt als ein Dreikant, aber vom Rad ist man immer noch weit entfernt.
Herr Schnell,
alles, was Sie behaupten, ist falsch. Ich empfehle Ihnen, erst einmal die Grundlagen der Physik der Atmosphaere zu lernen. Einen Studenten, der soviel Unsinn fabriziert haette, haette bei mir keine Pruefung bestanden.
Ihre Gleichungen (1) und (2) xxxxx, weil nichts davon richtig ist. Sie beziehen sich dabei auf die primitiven Darstellungen des IPCC, vergessen aber dabei, dass der vorgegebene funktionale Zusammenhang gar nicht existiert. Von daher grenzt die Argumentation mit der differentiellen Form des Stefan-Boltzmann-Gesetz an barem Unsinn. Das Stefan-Boltzmann-Gesetz ist nur lokal gueltig und darf deswegen nicht auf globale Mittelwerte der Temperatur angewendet werden. Wenn Sie sich dabei auf den Fachfremden Dietze verlassen, dann sind Sie im wahrsten Sinne des Wortes verlassen.
Sie schwadronieren von – 18 Grad C und anderen Werten. Dabei vergessen Sie, dass das Anwenden der effektiven Strahlungstemperatur auf einen Planeten ohne Atmosphaere voellig falsch ist. Und das ist bereits nachgewiesen worden.
Was Sie vollkommen ausser Acht lassen, ist folgendes: Wer den ‘warming’-Mechanismus des CO2 physikalisch begruenden will, der muss zuerst die Arbeiten von
Einstein (1917), “Zur Quantentheorie der Strahlung”,
Einstein & Ehrenfest (1923), “Zur Quantentheorie des Strahlungsgleichgewichts”,
Dirac (1927), “The quantum theory of the emission and absorption of radiation”,
Milne (1928), “The effect of collisions on monochromatic radiative equilibrium”,
von Neumann (1932), „Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik“ (Lehrbuch) und
Chandrasekhar (1960), “Radiative transfer” (Lehrbuch),
als falsch nachweisen. Ausserdem muss er die Kommentare von
Fowler & Milne (1925; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1086035/)
und
Tolman (1925; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1086044/)
zu Einsteins Artikel als unsinnig darlegen. Trauen Sie sich das zu? Dirac wurde 1933 fuer seine Arbeiten zur Quantenmechanik zusammen mit Schroedinger mit dem Nobelpreis in Physik ausgezeichnet. Dass Einstein in 1921 und Chandrasekhar in 1983 mit dem Nobelpreis in Physik ausgezeichnet wurden, sollte bekannt sein. Milne starb zu frueh, um als Nobelpreis-Kandidat infragezukommen. Aber er wurde ebenfalls hochrangig fuer seine Arbeiten ausgezeichnet. Ehrenfest, Fowler, Tolman und von Neumann sind ebenfalls in der einschlaegigen Fachliteratur sehr bekannt. Schellnhuber bezeichnete in seiner „Selbstverbrennung“ von 2015 den Mathematiker John von Neumann als den wohl kluegsten Menschen des vorigen Jahrhunderts.
Dass EIKE einen solchen Unsinn verbreitet, wie Sie ihn produziert haben, ist nicht nachvollziehbar.
Sehr geehrter Herr Kramm, die Erkenntnisse der von Ihnen erwähnten Wissenschaftler werden nur in den Naturwissenschaften berücksichtigt und nicht in der Klimaforschung. Kein Wissenschaftler würde ständig behaupten, ein physikalischer Körper, fest, flüssig, gasförmig oder Plasma, ist in der Lage, Energie durch Strahlung zu emmittieren und dadurch einen anderen Körper zu erwärmen, ohne dabei Energie zu verlieren und selbst abzukühlen. Lieber malt man dann eben lustige Diagramme mit jeder Menge hübscher Pfeile drin. Dann braucht man sich keine Gedanken machen, was das alles soll oder bedeutet. Die Klimaforschung krankt daran, dass man sie nicht erst mal mit Erdnüssen (Photonen ) durchspielt. Erdnüsse haben den Vorteil, dass man nur so viele hin und her schieben kann, wie da sind.
Wenn ich nur die ersten beiden Sätze lese:
wird bereits deutlich, dass da wieder jemand ist, der sich den angeblichen „Treibhauseffekt“ „hinbiegt“. Denn der Versuchsaufbau entspricht nicht dem, was den angeblichen Treibhauseffekt ausmachen soll.
Deshalb braucht man nach diesen beiden ersten Sätzen gar nicht mehr weiterlesen…oh, Mann, ist das peinlich…