Jim Steele
Die meisten Menschen sind sich nicht bewusst, dass die Treibhausgase CO2 und H2O unseren Planeten sowohl wärmen als auch kühlen. Ich bin immer wieder erstaunt ob der paranoiden Individuen, die wissenschaftliche Fakten als „gefährliche Falsch-Informationen“ brandmarken.
Diskussionen über Temperaturinversionen haben jedoch gelegentlich eine respektvollere Debatte mit kritischen Denkern ausgelöst. Die meisten Menschen haben in „Frostlöchern“ Ventilatoren bemerkt, die in Obstplantagen und Weinbergen aufgestellt wurden, und sind daher daran interessiert, warum sie funktionieren. Ventilatoren vermischen gefrierende Luftschichten an der Oberfläche, die sich nachts im Frühjahr bilden können und Blüten und Früchte schädigen, mit wärmeren Luftschichten weiter oben. Sie ziehen einfach die wärmeren Luftschichten von oben nach unten an die Oberfläche und erhöhen so die Tiefsttemperaturen. Aber warum gibt es diese wärmere Luftschicht?
Während des Tages absorbiert die Erdoberfläche sowohl die Sonnenstrahlung als auch die von den Treibhausgasen nach unten abgegebene Infrarotwärme. Da sie diese Energie schneller absorbiert, als sie Infrarotwärme zurück in den Weltraum abstrahlen kann, erwärmt sich die Oberfläche. Allerdings erwärmt das Sonnenlicht die untere Atmosphäre (auch Troposphäre genannt) nicht direkt. Stickstoff, Sauerstoff und Argon machen ~ 99% unserer Atmosphäre aus und sind für die einfallende Sonnenenergie transparent. Darüber hinaus absorbieren diese Gase im Gegensatz zu den Treibhausgasen weder Infrarotenergie noch geben sie diese ab. Die Troposphäre erwärmt sich in erster Linie, indem sie durch Zusammenstöße mit der erwärmten Erdoberfläche Energie gewinnt. Während des Tages liegt die wärmste Luftschicht am nächsten an der erwärmten Oberfläche. Aufsteigende warme Luft verursacht turbulente Vermischung und Kollisionen mit kühlerer Luft darüber, die die Lufttemperaturen dort anhebt. Da sich die Luft jedoch beim Aufsteigen aufgrund des abnehmenden Luftdrucks abkühlt, ist die Erwärmung begrenzt.
Ohne solare Erwärmung kühlt die Erdoberfläche ab, indem sie mehr Infrarotwärme abgibt, als sie von der recycelten Wärme der Treibhausgase absorbiert, da die Treibhausgase nicht die gesamte abgegebene Wärme abfangen. „Atmosphärische Fenster“ lassen etwa 23 % der Oberflächenwärme direkt in den Weltraum entweichen, ohne recycelt zu werden. Die Luftschicht, die der Oberfläche am nächsten ist, kühlt dann ab, indem sie Wärme an die kältere Oberfläche abgibt. Höhere Luftschichten können jedoch nicht absinken und wieder mit der Oberfläche zusammenstoßen, es sei denn, sie verlieren ihre Wärme. Stickstoff, Sauerstoff und Argon können diese Energie jedoch nur abgeben, indem sie mit kühleren Treibhausgasen kollidieren, die ihre Energie absorbieren und die Hälfte wieder in Richtung Weltraum abgeben.
Da der Großteil unserer Atmosphäre nur durch die Abgabe von Wärme an Treibhausgase kühlt, bildet ein kleiner Prozentsatz an Treibhausgasen einen „Kühlungsstau“. Folglich kühlt die Atmosphäre langsamer ab als die feste Erde, die über atmosphärische Fenster schneller Energie verliert. Dieser Unterschied in den Abkühlungsraten erzeugt eine wärmere Luftschicht über der kühleren Oberflächenluft und wird als Temperaturinversion bezeichnet. Stellen Sie sich nun eine Welt ohne Treibhausgase vor. Ohne Treibhausgase können Stickstoff, Sauerstoff und Argon nicht genug Wärme zurück in den Weltraum verlieren und die Atmosphäre würde sich weiter erwärmen.
Außerhalb der Tropen bilden sich Inversionsschichten eher im Winter und Frühjahr. Während der reduzierten Sonneneinstrahlung im Winter speichert die Erdoberfläche weniger Wärme. Wo Menschen Kamine benutzen, um sich warm zu halten, werden Inversionsschichten durch aufsteigenden Rauch sichtbar, der plötzlich flach wird, wenn er auf die wärmere Luft darüber trifft. Ventilatoren funktionieren, indem sie wärmere Luftschichten nach unten ziehen, um sich mit kühleren Oberflächenschichten zu vermischen und so die Pflanzen vor dem Einfrieren zu schützen. In ähnlicher Weise kühlt die monatelange „Polarnacht“ die Oberflächen im Inneren der Antarktis auf bis zu -89,2 °C ab und erzeugt eine kontinentweite Inversionsschicht. Wenn periodisch überdurchschnittliche Oberflächentemperaturen gemeldet werden, ist dies oft das Ergebnis starker Winde, die wie ein Ventilator die Inversionsschicht der Antarktis abschwächen oder ganz beseitigen.
In den 1990er Jahren stellten Klimawissenschaftler fest, dass urbane Wärmeeffekte die Minimaltemperaturen um einige Grad anheben, nicht aber die Maximaltemperaturen. Solche Gebiete erwärmten sich nicht, sondern wurden weniger kalt. Das deutet darauf hin, dass die Verstädterung die lokalen Inversionsschichten unterbrochen hat. Die zunehmende Bedeckung des Landes mit wärmespeicherndem Asphalt und Beton verringert die Oberflächenkühlung. Die Beseitigung von Vegetation oder Nässe führt zu heißeren Oberflächen, die mehr Wärme speichern. Verkehr, hohe Gebäude oder Frostfächer stören die Oberflächenwinde, die wärmere Luft an die Oberfläche bringen. All diese Dynamiken erhöhen die Mindesttemperaturen und damit die Durchschnittstemperatur. Verschiedene lokale Störungen der Inversionsschichten können besser erklären, warum einige US-Wetterstationen Erwärmungstrends zeigen, während 36 % eine langfristige Abkühlung aufweisen.
Unsere Atmosphäre hat auch eine globale Inversionsschicht. Über der Troposphäre befindet sich die wärmere Stratosphäre, in der die Temperaturen aufgrund der Absorption der solaren UV-Strahlung mit der Höhe zunehmen. Da CO2 in einer wärmeren Stratosphäre schneller Infrarotstrahlung abgibt, als es diese aus der Troposphäre absorbiert, kühlt mehr CO2 die Stratosphäre ab. (Aus ähnlichen Gründen hat CO2 auch eine kühlende Wirkung in der Antarktis.) Außerdem bringen Gewitterwolken die enormen Wärmemengen, die im Wasserdampf gespeichert sind, an die Tropopause (= die Grenzschicht zwischen Troposphäre und Stratosphäre). Auch hier können wir sehen, wo die Wärmeinversion beginnt, wenn die Wolken nicht mehr aufsteigen und eine Ambossform an dieser Grenzschicht entwickeln. Da dort oben kaum noch Wasserdampf vorhanden ist, gehen die Wellenlängen der Infrarotwärme, die bei der Kondensation von Wasserdampf zu Flüssigkeit und Eis freigesetzt werden, größtenteils ungehindert in den Weltraum, ohne dass sie zur Erde zurückgeführt werden.
Würden diese Dynamiken besser verstanden, würden die Menschen eher über Klimakatastrophen-Narrative lachen, als der Paranoia zu erliegen.
Link: https://wattsupwiththat.com/2021/05/06/the-cooling-side-of-greenhouse-gases/
Übersetzt von Chris Frey EIKE
Anmerkung des Übersetzers: Die Erklärung der Entstehung von Inversionen ist fachlich nicht ganz gelungen. Weil hier aber ein künstlicher Erwärmungseffekt neben dem UHI beschrieben wird, ist der Beitrag hier übersetzt.
CO2 ist kein Gas, sondern eine Flüssigkeit. Es ist 1,5 mal so schwer wie die Luft (Stickstoff und Sauerstoff) und sammelt sich in Brunnen, Höhlen und auf dem Boden.Man kann CO2 sammeln und umschütten wie eine Flüssigkeit. Das wird uns auch in den oft mäßigen Versuchen im Internet gezeigt.Aus CO2 wird Trockeneis hergestellt und das ist -70 Grad kalt.Das kann man in jedem guten Chemiebuch nachlesen.Was schwerer ist als Luft, steigt nicht in die obere Atmosphäre. Vielleicht verirren sich unter Stumbedingungen ein paar Moleküle dahin, aber in der Menge sinkt es nach unten. Das ist Physik.Die Bergarbeiter haben früher Vögel und Kerzen mit in die Grube genommen. Daran konnten sie erkennen, ob sich CO2 gesammelt hat und Erstickungsgefahr droht.
Nochmal sehr geehrter Herr Berberich,
0,3 W/qm in 20 Jahren, sind das Rohdaten oder veröffentlichte? Mag sein, dass dies wegen der Erderwärmung zunahm, kann aber auch komplizierter sein, gibt es Veröffentlichungen dazu?
Hier noch ein Bericht, welcher den Wissensstand zum CO2-Problem vor knapp 40 Jahren dokumentiert und fürs DOE (United States Department of Energy) zusammengefasst wurde:
Carbon Dioxide, Science and Consensus:
https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/14/771/14771878.pdf
Interessant,
der Wissenstand hat sich noch nicht wirklich geändert.
Interessant auf Seite 444
Heute sieht man diese Abkühlung kaum noch in den Temperatur-Rekonstruktionen.
So die Erklärung ist einer Verdrängung gewichen.
Aber sie koennen natuerlich eine Arbeit heraussuchen, die eine Erklärung beinhaltet.
Das sind Rohdaten. Quelle siehe Bild 1. Zeile. „Gibt es Veröffentlichungen dazu?“ Das weiß ich nicht. Ich bevorzuge es die Welt anhand von Originaldaten zu betrachten. Angenommen die Hypothese von Herrn Kowatsch „Die Eisheiligen werden schon lange kälter in Deutschland“ ist richtig, was ist die Ursache? Ich vermute weil die Konzentration der Aerosole in der Luft in Deutschland in den vergangenen Jahrzehnten abgenommen hat. Dazu gibt es Messungen, die man bei CERES herunterladen kann.
Sehr geehrter Herr Berberich,
20. MAI 2021 UM 10:24
Ich frage dies, weil bei solchen Messungen über Jahrzehnte Instrumentendrift relevant werden kann. Die muß man rausrechnen.
Naja, wäre wohl etwas zu einfach. Bevor man nach Ursachen fragt ist der erste Test, ob der Trend überhaupt statistisch signifikant ist, sich also aus dem allgemeinen Rauschen raushebt. Dann ist die Frage, wie der räumlich verteilt ist. Dazu macht man typischerweise PCA. Die PC Karten der signifikanten Komponenten geben schon mal einen Eindruck über den Charakter der Klimaanomalie, z.B. ob es Telekonnektionen gibt oder so.
Aber solange es keine Untersuchung über die statistische Signifikanz des Beobachtungs-features vorliegt und eine temporäre Häufung von zufällig aufgetretenen Wetterlagen nicht ausgeschlossen werden kann, ist es eigentlich reine Spekulation und Spielerei. Mehr liefern die Artikel hier nicht, sonst wären sie ja wohl auch ordentlich wissenschaftlich veröffentlicht.
So sieht die Zeitreihe der Zahl der Tage im Monat Mai mit Tagesminimum am Erdboden <= 0°C für die Wetterstation Potsdam aus. (Grüne Kurve Fourier-Tiefpass) Man kann aus der Zeitreihe einen Anstieg nach 2005 herauslesen, aber überzeugend ist dies in der Tat nicht.
Paul Berberich schrieb am 20. Mai 2021 um 22:09
Warum sehen Sie sich die Tagesminima an, wenn es bei den Eisheiligen um Nachtfröste geht?
Ein gute Einschätzung, die man ausgezeichnet auf alle Klimatischen Erhebungen ausweiten kann.
Beim angeblich globalen Klima fehlt jegliche Diskussion der statistischen Signifikanz und zusätzlich gibt es keine Angaben der natürlichen Variation. Im lokalen Klimageschehen ist die um eine Grössenordnung höher als die angebliche Erwärmung.
@Thomas Heinemann, man kann die Evolution NICHT beweisen. Wer so redet, nachplappert, versteht nix von einer korrekten „wissenschaftlichen“ Beweisführung. Und Herr Heinemann, es gibt auch keine Wissenschaft, die ward noch nie von jemanden gesehen. ++ Auch ist es Ihnen strengstens untersagt zu glauben, Sie müssen korrekt und folgerichtig denken lernen. ++ Können Sie mir folgen? Da Sie „aufgeklärt“ wurden, dürfen Sie nur Ihre fünf Sinne (mehr haben Sie nicht!) und das repetitive Experiment benutzen, um die alberne, sinnlose, rein ideologische Möchtegern-Evolution zu beweisen. Genau das, ist Ihnen und allen anderen logisch versagt. Geht nicht. ++ Da Sie vom Haus der Wissenschaft träumen und sehr wenig wissen: Bis heute ist es noch niemanden gelungen, die Evolution zu beweisen. Im Gegenteil, Null Chance. ++ Die Liste der echten Experten ist sehr, sehr lang und Ihnen unbekannt. Typisch. ++ Wenn Sie mir gedanklich nicht folgen können, ich baue Ihnen sehr gern eine Zeitmaschine, dann dürfen Sie sich sehr gerne selbst davon überzeugen. ++ Lassen wir daher diese Angeberei mit einer nie gesehenen Evolution. Bringt nix. Alles Betrug. ++ Schon damals, als ich diese Heinis im Schnee sah, wie die lange Rohre ins Eis stachen und dann „altes“ Eis herausholten, sah ich all diese Lügen von heute aufkommen. Und Bingo. Recht behalten. Klopf, Klopf. ++ Sie können an die Evolution glauben. Beweisen ist nix. Sie werden dann etwas bemerken, was Ihnen Ihre Haare zu Berge stehen lassen wird. ++ Echte Wissenschaft fängt mit sauberen, nachvollziehbaren, erstklassigen Methoden an. Die müssen Sie noch erlernen. Ich kann Ihnen all das beibringen, was nur noch 5 von 100 Studenten lernen (wollen). ++ Kennen Sie John von Neumann, den Ungar, dem Sie den Apple-Computer und alle weiteren zu verdanken haben? Lernen Sie von dem. Oder von Oscar Wilde, der hat auch noch die Kurve bekommen. ++ Und Eric Clapton bereut es geimpft worden zu sein: Mit AstraZeneca soll er durch die Hölle gegangen sein. Haha. ++ Echte Wissenschaftler prüfen alles und verschließen keine Tür. Und der Atheismus hat versprochen, keine Gerechtigkeit anzubieten. Die halten das auch ein.
Herr Kegelmann,
Sie können glauben, was Sie wollen. Evolution macht man heute schon im Reagenzglas.
Was haben Sie denn geraucht? Evolution wird nicht „gemacht“. Von wem denn? Warum nur bringen Sie alles durcheinander?
Herr Frankel,
Gemach, seien Sie mal nicht so überheblich bei Themen, von denen Sie offenbar keine Ahnung haben.
Man nutzt die evolutionsbiologischen Faktoren Mutation und Selektion bei schnellreplizierenden Organismen wie Bakterien aus, z.B. für die Medikamentenentwicklung.
Grundlagen heutige Klimamodelle: J. Charney, A. Fjörtoff & J. von Neumann, 1950
>>Infrarotwärme<< ist WAS?Gibt es auch Infrarotkälte?
Sehr geehrter Herr Berberich,
Was meinen Sie mit „Indoktrination Ihrerseits“ und wo ist hier konkret „Panikmache“? Ich habe gar nichts geschrieben, was nicht auch im Lehrbuch oder in wissenschaftlichen Publikationen zu finden wäre. Nur weil Sie etwas dazulernen, heißt das doch nicht, dass die vorherigen Informationen falsch sind oder sogar indoktriniert worden seien. Seien Sie bitte vorsichtig mit solchen Äußerungen. Wenn Sie sich bei der Wissenschaft schwertun, sind kaum andere daran schuld. Mir ist im übrigen unklar, was Ihr Problem konkret mit dem atmosphärischen Fenster ist. Das sieht man doch schon im Spektrum.
„Ich habe gar nichts geschrieben, was nicht auch im Lehrbuch oder in wissenschaftlichen Publikationen zu finden wäre.“
Leerbücher dieser Art sind bekannt.
Bekannt ist auch wer diese angeblichen „wissenschaftlichen“ Publikationen finanziert…
„Das sieht man doch schon im Spektrum.“ Bei den zunehmenden atmosphärischen CO2-, CH4-, O3-, NO2- Konzentrationen, die täglich in den Medien gemeldet werden, müsste das atmosphärische Fenster schon längst geschlossen sein. Ist es aber nicht. Das nenne ich Panikmache.
Sehr geehrter Herr Berberich,
Wie kommen Sie denn darauf?
Eben, weil Ihr Gefühl physikalisch nicht gegeben ist.
Die haben Sie sich selbst gemacht. An was wollen Sie hier eigentlich appellieren? Dass man Leuten, die keine Ahnung haben, die Informationen vorenthalten soll, oder was? Wir leben nunmal in einer Welt, die komplex ist, und mit der wird jeder konkontiert und muss damit klarkommen. Nur halte ich es persönlich für dumm, der komplexen Realität zu entsagen und sich stattdessen selbst eine fiktive Welt zu konstuieren, nur damit man diese dann überblicken kann. Darunter fallen auch Laientheorien, die nur ausgewählte Aspekte adressieren und nur den Zweck haben, die eigene fiktive Vorstellungswelt zu unterstützen.
„Das sieht man doch schon im Spektrum.“
Addendum: Sie wissen das vielleicht, der Laie aber nicht. Für die Laien sind in den folgenden vier Bildern die im Jahresmittel TOA gemessenen Flüsse in der Fenster-Region (8-12 µm) nach CERES gezeigt. Bild 1 zeigt das globale Mittel „All Sky“. Der Fluss nimmt zu, da die Temperatur von Atmosphäre und Oberfläche zunimmt. Bild 2 zeigt das globale Mittel „Clear sky“. Es nimmt geringfügig ab.
Bild 3 und Bild 4 zeigen entsprechende Messungen für die Region München. Hier nehmen die Flüsse in beiden Fällen zu. Die Interpretation der Daten überlasse ich Ihnen.
Ich habe vor Jahren mal eine Doku gesehen, in denen Geologen das Wort führten. Gibt es heute nicht mehr. Bohrkerne und andere geologische Untersuchungen hatten nachgewiesen, dass es in der Erdgeschichte oft mehr CO2 in der Luft gab wie heute, aber es trotzdem kühler war als jetzt.
Sie haben völlig recht Frau Wilhelmi. Es gab auf der Erde schon mal Zeiten mit 16 % CO2. 400 mal mehr als heute. Das hat das Senckenberg- Museum (Frankfurt) veröffentlicht. Heute spielt man verrückt, mit dem doppelten Wert wird gleich die Klimakatastrophe an die Wand gemalt. So etwas nennt man die sechste Weltreligion. Und die Deutschen sehnen sich danach,dass sie demnächst mit 60 € pro t CO2, d.h. mit 600 € pro Kopf und Jahr dabei sind ,um sich frei zu kaufen von ihrer Schuld. Dafür werden die Grünen sorgen, die im Schlepptau fast alle anderen Parteien hinter sich herzerren. Die Weltanstiegskurve für CO2 wird dabei nicht das geringste Zucken zeigen. Aber irgendeiner muss ja mit der Rettung der Welt anfangen .
Wenn Sie mehr Details wissen wollen ,dann lesen Sie bitte bei EIKE: Gerhard Kühn, Klimakatastrophe im Japanischen Palais, 15. Juli 2016
Gerhard Kühn
Hallo Herr Kühn,
habe beim Lesen dieses Beitrags eine Wissenslücke auf meiner Seite entdeckt. Dort steht, dass die Atmosphäre Wärme an Treibhausgase abgibt und diese dann die Wärme ins All abstrahlt. Bislang meinte ich zu wissen, dass Treibhausgase nur die Wärme über Wärmestrahlung absorbieren können. IR Licht, Absorbtionsbanden etc. Wenn CO2 Wärme aus der Luft absorbiert, müsste das durch Kollision mit den Luftmolekülen passieren, weil N2 oder O2 ja nicht strahlen. Verstehe ich da jetzt etwas völlig falsch? Können Sie mir da bitte auf die Sprünge helfen?
Nein, Sie verstehen das richtig!
>> dass Treibhausgase nur die Wärme<<
Was ist denn ein >>Treibhausgas<<?
Ich finde bei Wki das hier:
>>Treibhaus steht für
Gewächshaus, lichtdurchlässiges Bauwerk zur Pflanzenkultivierung<<
Und was für ein Gasgemisch ist in so einem Gewächshaus drin? Ein anderes als außerhalb?
Sehr geehrter Herr Kühn,
Interessant ist, dass sich die Geologen, Paläontologen und Evolutionsbiologen heute darüber einig sind, dass der CO2 Anteil in der Atmosphäre schon immer ein Klimatreiber und damit wesentlicher Evolutionsfaktor war. Auch spielte es bei den 5 Massensterben der Erdgeschichte eine wichtige Rolle, primär wie sekundär. Erdgeschichtlich nennt man die heutige Zeit auch Anthropozän und Biodiversitätsforscher vertreten, dass das 6 Massensterben bereits eingesetzt hat.
Da müssen Sie jemanden verwechseln. Seriöse Geologen und Paläontologen behaupten das glatte Gegenteil: Stellvertretend für sie : Paleogeologe Prof. J. Clark Universität Ottawa: “Wir können nicht behaupten, dass das CO2 das Klima bestimmt, denn das hat es in der Vergangenheit nachweislich zu keiner Zeit getan.
So so, sind sich mal wieder angeblich alle einig. Nennen Sie doch einfach mal Roß und Reiter. Werden Sie aber nicht, weil Sie es nicht können. Dxxxschwätzer!
Erdgeschichtlich ist die heutige Zeit doch noch gar nicht einzuordnen. Dxxxschwätzer!
Gemach, Sie müssen sich nur mal in diese Fachgebiete einarbeiten und die Forschungsthemen angucken, hier mal willkürliche Beispiele, damit auch Sie was zum Dummschätzen haben:
https://www.gdch.de/fileadmin/downloads/Netzwerk_und_Strukturen/Fachgruppen/AG_Chemie_und_Gesellschaft/anthropozaen.pdf
https://www.nature.com/articles/s41561-020-00646-4
Gibt natürlich auch noch Steinzeit-Geologen, die neue Erkenntnisse verschlafen und nicht mit dem Fortschritt mithalten.
„Auch spielte es bei den 5 Massensterben der Erdgeschichte eine wichtige Rolle, primär wie sekundär.“ Das müssen Sie schon mit Quellen belegen. So ist es nur Panikmache.
Das erste was stirbt ist immer die Wahrheit.
„Interessant ist, dass sich die Geologen, Paläontologen und Evolutionsbiologen heute darüber einig sind, dass der CO2 Anteil in der Atmosphäre schon immer ein Klimatreiber und damit wesentlicher Evolutionsfaktor war. Auch spielte es bei den 5 Massensterben der Erdgeschichte eine wichtige Rolle, primär wie sekundär.“ Ich habe das Buch von Ernst Probst „Deutschland in der Urzeit“ Orbis-Verlag 1999 nach dem Stichwort Aussterben durchsucht. Ereignisse von Massenaussterben sind auch erwähnt. Die meisten Pflanzen- und Tierarten sind aber ausgestorben weil sich besser an die Umwelt angepasste Tierarten entwickelt und andere verdrängt haben. Massen-Extinktionen waren glücklicherweise sehr seltene Ereignisse. Das sich ändernde Klima spielte eine Rolle, CO2 wird nicht erwähnt. (Das Buch ist allerdings schon etwas älter.) Auch in Deutschland sind viele Tierarten ausgestorben und ausgerottet worden – allerdings schon vor langer Zeit.
Eben, ich habe auch jede Menge alte Bücher, wo die neuesten Erkenntnisse nicht drinstehen?, liegt nunmal in der Natur der Sache, dass der Fortschritt fortschreitet.
Gerade über die Massensterben des Paläozoikums hat man erst die letzten 2 Jahrzehnte viel geklärt. Besorgen Sie sich ein aktuelles Paläontologie-Lehrbuch.
Thomas Heinemann 17. Mai 2021 um 9:37 „Gerade über die Massensterben des Paläozoikums hat man erst die letzten 2 Jahrzehnte viel geklärt. Besorgen Sie sich ein aktuelles Paläontologie-Lehrbuch.“ Das würde ich Ihnen auch empfehlen. In diesem Beitrag geht es um die Boden-Inversion. Sie zitieren dazu (in einem anderen Blog) die historische Arbeit von Manabe und Strickler (1964). Hierzu gibt es auch neuere Arbeiten.
Sehr geehrter Herr Berberich, 10:55
Danke, ich bin aus dem Laufenden, zumindest was den generellen Erkenntnisfortschritt angeht.
Manabe/Strickler haben keine Bodeninversion berechnet. Sie haben demonstriert, wie sich der radiative-konvektive Gleichgewichtszustand ausbildet. Demnach entwickelt sich dafür eine Troposphäre mit Temperaturabnahme und eine Stratosphäre darüber.
Dazu sind alle heutigen 3D Klimamodelle in der Lage. Diese werden wohl auch noch detaillierter Bodeninversionen und andere Dynamiken berechnen, so wie das heutige Wettervorhersagemodelle auch machen. Aber dazu kann ich wenig sagen.
Was der Autor im Artikel hier beschreibt widerspricht natürlich nicht der Tatsache, dass der CO2-Anstieg langfristig zu einem bodennahen Erwärmungsanstieg führt. Dieser Trend schließt Bodeninversionen nicht aus, der Klimawandel äußert sich selbstverständlich in einem „Wetterwandel“, d.h. einer Änderung der Wetter-Statistik, was aus der Definition Klima ja schon automatisch folgt, und wie es auch schon immer war.
Übrigens: Was haben naturwissenschaftliche Erkenntnisse, die in Lehrbüchern stehen und an Universitäten vermittelt werden, mit „Panikmache“ zu tun?
Thomas Heinemann 17.Mai um 12:07
„Übrigens: Was haben naturwissenschaftliche Erkenntnisse, die in Lehrbüchern stehen und an Universitäten vermittelt werden, mit „Panikmache“ zu tun?“ Das Ergebnis von Panikmache kann man sehr schön an diesem Artikel sehen. Aufgrund von CO2-Indoktrination Ihrerseits habe ich bereits angenommen dass das atmosphärische Fenster auch unter „clear sky“-Bedingungen praktisch keine Rolle mehr spielt. Aber ich lerne nie aus.
Das ist wiedereinmal eine der überaus häufigen rein semantischen Beschreibungen/Behauptungen, die es zu Hunderten gibt. Wieso gibt es weder eine Literaturangabe noch irgend einen Ansatz, mit Hilfe von physikalischen Formeln eine Plausibilität zu belegen? Ich würde daher meinen: wissenschaftlicher Wert = Null!
Es müsste jeder wissen, Wolken kühlen im Hochsommer und wärmen in kalten Winternächte. Alles andere in der Luft, dass die Strahlenenergie beeinflusst, kann auch nicht nur einseitig wirken. Das Problem ist, dass die Beobachtung der Natur und die logischen Schlussfolgerungen in der modernen Gesellschaft deutlich unter dem Niveau des Neanderthalers gesunken ist.
„Anmerkung des Übersetzers: Die Erklärung der Entstehung von Inversionen ist fachlich nicht ganz gelungen.“ Meinen Sie diese Aussage von Jim Steele?„Da der Großteil unserer Atmosphäre nur durch die Abgabe von Wärme an Treibhausgase kühlt, bildet ein kleiner Prozentsatz an Treibhausgasen einen „Kühlungsstau“. Folglich kühlt die Atmosphäre langsamer ab als die feste Erde, die über atmosphärische Fenster schneller Energie verliert. Dieser Unterschied in den Abkühlungsraten erzeugt eine wärmere Luftschicht über der kühleren Oberflächenluft und wird als Temperaturinversion bezeichnet.“ Die Erklärung halte ich auch nicht für gelungen. Insgesamt ist der Artikel doch recht informativ. Vielleicht findet sich ein Leser, der eine bessere Erklärung hat.
„Folglich kühlt die Atmosphäre (z.B. ab Beginn einer langen Winternacht) langsamer aus als die feste Erde, die über atmosphärische Fenster schneller mehr Energie abstrahlt.“ Diese Erklärung erscheint plausibel. Man müsste dies aber explizit ausrechnen. In die Abkühlungsraten gehen ja auch die Wärmekapazitäten ein. Auch erklärt dies nicht warum in der oberen Atmosphäre bis zur Tropopause die Temperatur nicht konstant ist, sondern mit der Höhe abnimmt (siehe Bild). Der Einfluss der atmosphärischen Fenster scheint nur ein kleinerer Effekt zu sein.
Die Wärmekapazität der Atmosphäre über einem Quadratmeter Boden entspricht etwa einer 3 bis 5 m dicken Bodenschicht – je nach Anteilen von Sand, Kies und mehr oder weniger feuchter Erde. Wie schnell es nachts z.B. zu Bodenfrost kommen kann, weiß jeder (Hobby-)Gärtner. Bei Bodenfrost fließt keine Wärme mehr in tiefere Bodenschichten ab; die Frostgrenze liegt in D bei etwa 1,0 m Bodentiefe. D.h. die Wärmekapazität der obersten, hier relevanten Bodenschicht ist deutlich kleiner als die der darüber liegenden Troposphäre. (Über Weltmeeren und Seen dauert es aufgrund der höheren Wärmekapazität von Wasser und ständig absinkendem kälteren Wasser deutlich länger, bis hier Bodenfrost bzw. Eisbildung einsetzt.) So genügt auch ein „kleineres“ atmosphärisches Fenster, damit die kleinere Wärmekapazität der festen obersten Bodenschicht schneller abkühlt. Nein, explizit ausrechnen mag ich hier nichts. Die Ergebnisse partieller Differentialgleichungssysteme sind bei weitem nicht so überzeugend, wie einfache, gute Beispiele.
Die Temperatur in der Troposphäre ist nicht konstant. Gemäß dem allgemeinen Gasgesetz (p • v = n • R • T) sinkt mit dem Druck p die Temperatur T. Bergwanderer wissen, dass mit zunehmender Höhe (abnehmendem Luftdruck) die Temperatur sinkt. Das o.g. Bild zeigt einen Temperaturgradienten von 0,65 Grad pro 100 Höhenmetern – das deckt sich gut mit dem, was Schüler im Alpenraum früher lernten.
Fazit: Das Gasgesetz beschreibt die normale Temperaturverteilung in der Troposphäre gut. Unterschiedliche Abkühlungsraten von Boden und Luft können (neben Winden) eine Ursache inverser Temperaturverteilungen sein. Und mehr Treibhausgase können die Abkühlung von Luftschichten beschleunigen. – Diesen Abkühlungseffekt von Treibhausgasen aufzuzeigen ist Sinn des ursprünglichen Artikels. Möge er mehr Beachtung finden.
„So genügt auch ein „kleineres“ atmosphärisches Fenster, damit die kleinere Wärmekapazität der festen obersten Bodenschicht schneller abkühlt. Nein, explizit ausrechnen mag ich hier nichts. Die Ergebnisse partieller Differentialgleichungssysteme sind bei weitem nicht so überzeugend, wie einfache, gute Beispiele.“ Dem möchte ich widersprechen. Sie argumentieren subjektiv. Als Hobby-Gärtner haben Sie Angst vor Bodenfrost. Sie bewerten deshalb die Abstrahlung durch das atmosphärische Fenster als besonders hoch. Aber Sie müssen alle Beiträge die zur Ab-Kühlung des Boden bzw. von Wasserflächen nach Sonnen-Höchstand führen, betrachten. Da kann man auf eine Berechnung nicht verzichten. Ich möchte die Rechnung auch nicht durchführen. Aber mit dem Argument von einfachen, guten Beispielen wäre ich vorsichtig. Sie sagen z.B.: „Das o.g. Bild zeigt einen Temperaturgradienten von 0,65 Grad pro 100 Höhenmetern – das deckt sich gut mit dem, was Schüler im Alpenraum früher lernten.“ Wenn Sie die obigen Daten genauer anschauen, sehen Sie dass der Temperaturgradient -dT/dz in der Atmosphäre oberhalb von 1 km zunächst geringer ist und dann mit zunehmender Höhe bis zur Tropopause zunimmt. Der Temperaturgradient ist also nicht konstant -6,5 °C/km. Ich lasse es offen ob man dies mit einem Übergang von einer feuchtadiabatischen zu einer trockenadiabatischen Zustandsänderung, mit Windadvektion oder einer anderen Ursache erklären kann. Auf dem Mars z.B. stimmt der gemessene Temperaturgradient auch nicht mit dem berechneten überein. Da erklärt man es mit zu viel Staub in der Atmosphäre. Bleiben Sie neugierig.
Sehr geehrter Herr Steinhauser,
Das ist der typische Reinfall. Nein, wie Sie am idealen Gasgesetz sehen können, folgt nicht, dass die Temperatur dem Druck folgt, denn es gibt ja noch das Volumen als zweiten Freiheitsgrad. Die ideale Gasgleichung schränkt die 3 Freiheitsgrad Druck, Volumen (bzw Dichte) und Temperatur auf zwei ein, nicht auf einen!
Die Temperaturabnahme mit dem Druck folgt aus der quasifeuchtadiabatischen Zustandsänderung in der Troposphäre. Wie Sie sehen, nimmt die Temperatur nicht überall in der Atmosphäre nach oben ab, der Druck schon.
Naja. Halten wir mal fest, die Kühlrate der THG und Wolken, die aus größeren und damit kälteren Höhenschichten ins All die Wätme abstrahlen ist geringer als die des warmen Erdbodens. Damit kühlt der Erdboden mit THG und Wolken weniger aus. Der Beitrag ist viel zu verwurstelt.
Nach Ihrem Argument dürfte der Erdboden nicht kälter werden als die Atmosphäre. Das Problem ist komplizierter. (1) Advektion darf nicht vernachlässigt werden. Sie ist in größeren Höhen größer als am Boden. (2) An sonnigen Tagen erwärmt sich die Oberfläche des Bodens mehr als in der Tiefe. In der Nacht fließt Wärme in die Tiefe ab. Ich bin mir nicht sicher ob dies die Inversion grob erklärt.Ich lerne noch gerne dazu.
Addendum: In der Antarktis ist die Boden-Inversion am extremsten. Dort beobachtet man sie von Februar bis Oktober. Im Bild ist das mittlere monatliche vertikale Temperatur-Profil der Station Amundsen Scott am Südpol für März 2021 gezeigt. Die Sonne erwärmt den Boden nur noch wenig. Warme Luft aus dem Norden erwärmt die Atmosphäre oberhalb von 5 km viel mehr. Dies führt zur beobachteten Inversion.
Ja sehr verwurschtelt ihr Beitrag.
Kühlraten richten sich nach Wärmeverlust. Ich sehe nicht warum diese am Boden geringer sein soll.
Q=konstant
Sollte die Kühlrate am Boden beständig geringer sein, kommt es zwangsläufig zu einer Erwärmung dort. Und die sehen wir nicht. Und dann müsste die Kühlrate weiter höher beständig geringer werden. Sehen wir auch nicht.
Sie legen mit ihrer Verwurschtelung sehr gut dar wo ihr Denkfehler ist.
Mfg Werner
Ich bin mir nicht so ganz sicher, ob der Biologe Steele https://co2coalition.org/members/jim-steele/ die physikalischen Zusammenhänge richtig auf den Punkt gebracht hat!
@Werner Furrer13. MAI 2021 UM 10:45
Mag sein, dass die Erklärung nicht ganz korrekt ist, aber an der Sache muss etwas sein. Dafür spricht, dass die Winternächte bei wolkenlosem Himmel kälter sind, als bei bewölktem Himmel. Man ist fast versucht, als Erklärung „Kältestrahlen“ hinzuziehen, die es natürlich nicht gibt. Während ich jetzt schreibe, stellt sich mir die Frage: Warum ist in den Sommernächten warm, im Gegensatz zu den Winternächten? Ich könnte jetzt selbst eine Antwort fabrizieren, Meteorologen wissen es wahrscheinlich besser. Meine Antwort würde ungefähr lauten:
Die Umgebung, der Erdboden ist einfach zu warm, die Nacht zu kurz, um alles abzukühlen, trotz fehlender Sonnenbestrahlung.
Auch das mit dem Ventillator ist ein interessanter Frostschutz. Könnten ausgemusterte Windräder hierfür verwendet werden?
Ich mir auch nicht. Muss aber das Original noch lesen.
100%
Hätten sie die vielleicht die Seitenabgabe zu obigem Zitat noch parat ?