Wie zuverlässig sind die ermittelten Globaltemperaturen der letzten 170 Jahre?

Jedes Messergebnis wird unter speziellen Messbedingungen erzielt. Diese sind möglichst konstant zu halten und stets anzugeben. Das Messresultat ist immer mit einer Messunsicherheit (Messabweichung, veraltet: Fehler) behaftet.

Die für Messungen verwendeten Messgeräte wurden im Laufe der Zeit immer genauer.
Problematisch war in der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts der Übergang von Analog-Anzeigen auf Digitalanzeigen. Die digitale Anzeige von Messergebnissen gaukelt oft dem ungeschulten Anwender eine Genauigkeit vor, die nicht vorhanden ist. Liegt beispielsweise die abgelesene Spannung von 12,62 V an den Messpunkten an, die wir ablesen? Oder fahren wir tatsächlich die 88 km/h, die uns der Digital-Tacho anzeigt? Nein, Messungen sind immer mit Messabweichungen behaftet. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird für eine Messabweichung meist (noch) der Begriff Messfehler oder kurz Fehler verwendet. Jedoch empfehlt z.B. die DIN-Norm 1319, diesen Begriff durch den der
(Mess-)Abweichung zu ersetzen.

Abb 1: Welcher Waage vertrauen wir mehr? Analog oder Digital…
Bild links: Frank C. Müller, Personenwaage fcm, CC BY-SA 4.0, Bild rechts: Digital-Personenwaage (Bild ohne Lizenz)

1.2.) Kalibrieren und Eichen
Kalibrieren bzw. Eichen (Eichamt) ist der Vergleich einer bezifferten Skala mit einem Normal. Jedes Messgerät (Messeinrichtung), das auf einem physikalischen Messprinzip beruht, muss an ein Sekundär- oder Primär-Normal mit geringerer Messunsicherheit gekoppelt sein. Kalibrierte bzw. geeichte Messgeräte sind somit mit geringeren Messunsicherheiten behaftet. Trotzdem sind Messungen mit diesen Geräten nicht fehlerfrei. Es verbleibt die Messunsicherheit des Gerätes und die Fehleranfälligkeit durch die messende Person.

Als Erkenntnis dieser Einleitung sollte erreicht werden, dass der Leser an fremde Messergebisse kritisch herangehen sollte. Informationen zu den Messgeräten, den Mess-Bedingungen, Anzahl der Messungen, u.s.w. sind unerlässlich. Deutlich ausgedrückt: Ohne Zusatzinformationen sind Messergebisse wertlos! Weitere Informationen in den nächsten Kapiteln. Diese grundlegenden Voraussetzungen werden in den folgenden Kapiteln auf die Zuverlässigkeit der Global-Temperatur-Daten angewendet.

2.) Art der Messabweichungen

2.1.) Zufällige Messabweichungen
Zufällige Messabweichungen entstehen aufgrund nicht beherrschbarer, nicht determinier- ter Einflüsse. Sie sind nicht vorausbestimmbar. Werden die Messungen am selben Messobjekt unter gleichen Bedingungen wiederholt, führen sie zur Streuung der Messwerte. Deshalb lassen sich diese zufälligen Messabweichungen sehr gut mit mathematisch statistischen Methoden ermitteln und eingrenzen. Diese Methode soll jedoch nicht innerhalb dieses Aufsatzes behandelt werden. Es gibt hierzu genügend gute Fachliteratur.

2.2.) Systematische Messabweichungen
Systematische Messabweichungen haben einen konstanten Betrag mit einem bestimmten Vorzeichen oder unterliegen nur einer sehr langsamen Veränderung aufgrund einer Ursache, die die Messgröße nur in eine Richtung verändert. Sie führen zu einer immer gleichen, zeitlich konstanten Differenz des Messwerts vom wahren Wert, d. h. zu einem „falschen“ Messergebnis. Systematische Messabweichungen sind durch Wiederholungen der Messungen unter gleichen Bedingungen nicht erkennbar!

3.) Temperatur-Messungen

Die Bestimmung der genauen Temperatur eines Systems ist trotz der alltäglichen Anwendungen keine triviale Sache – jedenfalls nicht, wenn man es genau nimmt. Im Gegenteil, die genaue Temperatur-Messung ist eine besondere Herausforderung. Eine Vielzahl von Unwägbarkeiten beeinflussen eine exakte Messung: Richtiges Thermometer für die jeweilige Anwendung, Genauigkeit des Thermometers, Sorgfältigkeit der Messung, äußere Einflüsse wie Licht oder Wärmestrahlung, u.s.w.. Einfach formuliert, die möglichen systematischen Fehler sind zahllos. Temperaturmessungen sind häufig falsch.

3.1.) Definition der Temperaturmessung
Sämtliche Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines thermodynamischen Systems durch Vergleich mit einer Temperaturreferenz, z.B. dem Thermometer. Hierfür können im Prinzip jegliche physikalischen Größen (z.B. Länge, elektrischer Widerstand, Strahlungsgrößen) oder chemischen Eigenschaften (z.B. Temperatur-Messfarben) verwendet werden, die sich mit der Temperatur gesetzmäßig ändern.

3.2.) Arten von Thermometer
Die Zahl der unterschiedlichen Arten von Thermometern ist nahezu unüberschaubar. Prinzipiell wird unterschieden zwischen Berührungs-Thermometern und Thermometern, die auf berührungslosen Verfahren beruhen. Die Diskussion zu den unterschiedlichen Arten von Thermometern würde den Rahmen dieses Aufsatzes sprengen.

4.) Temperatur-Messung in der Meteorologie / Klimatologie

Inzwischen nähern wir uns der eigentlichen Fragestellung zur „Zuverlässigkeit der Temperatur-Messdaten der letzten 170 Jahre“. Betrachten wir die Fakten zur Ermittlung der mittleren Global-Temperaturen in diesem Zeitraum. Doch zunächst 2 entscheidende Begriffs-Definitionen.

4.1.) Direkte Messung durch Thermometer
Viel Menschen haben schon eine meteorologische Mess-Station gesehen. Seit dem 17. Jahrhundert (England) werden weltweit regelmäßig verschiedene Parameter des Wetters gemessen. Insbesondere ab dem 19. Jahrhundert sind Mess-Stationen in vielen Ländern weit verbreitet. Hauptzweck ist es, die Daten-Grundlage für die lokale Wetter-Vorhersage zu erlangen. Nicht zu vergessen die Einsätze von Wetter-Ballonen oder Flugzeugen durch Meteorologen. Dadurch wird es möglich, auch Daten von unterschiedlichen Luftschichten der Atmosphäre zu erhalten.

Abb. 2: DWD-Wetterwarte bei Weiden/Opf. (Bild: ohne Lizenz)

4.2.) Indirekte Messung durch Proxy-Daten

Die meisten Leute werden sich bei der aktuellen Klimawandel-Diskussion fragen: Woher kommen eigentlich die Temperatur-Daten aus dem Mittelalter, aus dem Römischen Zeitalter, viele Jahrtausende oder 100 Tausende oder sogar Millionen Jahre zurück? Da gab es keine Thermometer bzw. gar keine Menschen! Wie ist das möglich?

Natürlich wurden die Temperaturen bei den Römern nicht direkt gemessen, sie hatten definitiv noch keine Thermometer. Hier sprechen die Forscher von so genannten Proxy-Daten. Das sind Temperatur-Daten, die durch indirekte Messungen erhalten werden. „Proxy-Daten“ ist ein Sammelbegriff für Informationen, die indirekt Auskunft über vergangene Klimaverhältnisse geben. Proxydaten erhalten wir aus Baumringen und Wachstumsringen in anderen Organismen (wie Korallen), Isotopenmessungen in Eisbohrkernen oder Sedimenten, oder biologische Proben wie etwa Pollenanalysen.

5.) Zuverlässigkeit der Temperatur- Daten

5.1.) Zuverlässigkeit der Proxy-Daten
Proxy-Daten werden grundsätzlich über längere Zeiträume der Erd-Vergangenheit ermittelt.Zum Beispiel bei Baumringen hunderte von Jahren oder Eisbohrkerne 10 Tausende von Jahren. Die große Stärke der Proxy-Daten-Ermittlung liegt in der in sich abgeschlossenen Methodik, der Konsistenz der Daten. Nehmen wir als Beispiel die zeitliche Abfolge der Schichten in Eisbohr-Kernen. Alle Proben werden an einer Stelle eines Gletschers bzw. eines Inlandeis-Panzers entnommen, gleich aufbereitet und mit derselben Methode gemessen. Vorausgesetzt, es werden keine groben Fehler gemacht, sind die Ergebnisse in sich konsistent und zuverlässig. Die besondere Stärke liegt in der guten Genauigkeit der relativen Änderungen innerhalb der jeweiligen Messreihen. Die Ermittlung der absoluten Temperatur im betrachteten Zeitraum ist kaum möglich.

5.2.) Zuverlässigkeit der direkt gemessenen Temperaturen seit 1850

Somit sind wir beim Hauptpunkt dieses Aufsatzes. Die gesamte Diskussion zum Thema „Klimawandel“ und „Erderwärmung“ basiert auf den Temperaturdaten der letzten 170 Jahre. Warum wird immer auf das Jahr 1850 referenziert? Der Zeitraum rund um das Jahr 1850 gilt als der Startpunkt der industriellen Revolution. Sozusagen der Beginn allen Übels bei vielen Protagonisten. Doch wie zuverlässig sind die weltweit direkt gemessenen Daten der letzten 170 Jahre? Das soll in den folgenden Kapiteln behandelt werden.

6.) Pseudo-Wissenschaft. „Gefahr“ durch Klima-Erwärmung.

Eine verbreitete Aussage bei den Physikern lautet „Wer viel misst, misst Mist“. Die Physik legt höchste Maßstäbe in die Ermittlung und Verarbeitung von Mess-Ergebnissen. Deshalb sind Physiker auch besonders kritisch, wenn sie Messungen in anderen Fachgebieten der Naturwissenschaft und Ingenieurs-Wissenschaften beurteilen.

6.1.) Ivar Giaever bezeichnet die Klimawissenschaft als Pseudo-Wissenschaft.

Der hoch angesehene norwegisch amerikanische Physiker und Nobelpreis-Träger Ivar Giaever bezeichnete in dem viel beachteten Gast-Vortrag während des Nobelpreisträger-Treffens von 2012 in Lindau die Klimawissenschaft, basierend auf den seit 1850 ermittelten jährlichen Durchschnitts-Temperaturen der Erde, als Pseudo-Wissenschaft. Die Begründung ist nicht von der Hand zu weisen. Selbstverständlich verunglimpfen die „Klima-Alarmisten“ diese Position und versuchen die Argumente und Beweise von Giaever klein zu reden. Es sei betont, dass die nachfolgend beschriebenen Giaever-Kritikpunkte grundsätzlichen wissenschaftstheoretischen Prinzipien entsprechen. Andere Schlussfolgerungen wurden von ihm durch konsequent logische Denkweise erarbeitet.

Abb. 3: Ivar Giaever, Physik-Nobelpreisträger und Klima-Kritiker [1;2]. Bildlizenz: NTNU Vitenskapsmuseet, Ivar Giæver, verkleinert von Dr. Andreas Karl, CC BY 2.0

Giaevers Hinweise und Kritikpunkte sind vielschichtig, gleichzeitig typisch für einen Physiker, der über den eigenen Tellerrand hinausschaut.

6.2.) Ivar Giaevers Argumente und Beweise.

Außerordentlich bemerkenswert ist die Grundposition, mit der Giaever an die Thematik heran geht. Eigentlich interessierte ihn das Thema Klimawandel nicht. Er wurde gebeten dazu einen Gast-Vortrag in Lindau zu halten. Alleine diese Haltung, den Sachverhalt von außen als neutrale Person zu analysieren, spricht Giaever von Parteilichkeit frei. Er betrachtet die Fakten und Daten als kritischer Physiker, der sein gesamtes Wissenschaftler-Leben seine eigenen und fremde Mess-Ergebnisse bewerten musste. Sein Urteil ist vernichtend. Der Umgang und die Bewertung der gemessenen Temperaturen der Klimaforschung sei eindeutig eine Pseudowissenschaft.

6.1.1.) Grundsätzliche Kritik an der Genauigkeit

Giaevers Grundkritik besteht zunächst in der Angabe von zehntel Graden bei den Temperaturen zur Erderwärmung im Betrachtungs-Zeitraum. Eine angebliche Erwärmung von weniger als 1,5°C in 170 Jahren sei eine höchst erstaunliche Kontinuität des Klimas, völlig unabhängig von den Ursachen der Erwärmung. Die Temperatur-Angabe mit einer Auflösung von 0,1°C ist messtechnischer und physikalischer Unsinn.

Dazu ein treffendes Zitat des Mathematik-Genies Carl Friedrich Gauß: „Durch nichts zeigt sich mathematischer Unverstand deutlicher als durch ein Übermaß an Genauigkeit im Zahlenrechnen.“ Die Naturwissenschaft spricht bei der Verwendung von Messwerten von „Signifikanten Stellen“. Der korrekte Umgang mit Messwerten bezüglich der signifikanten Stellen wird sogar in der DIN 1333 beschrieben. Der Autor dieses Aufsatzes hatte in seinem Studium ein prägendes Erlebnis zu diesem Thema. Der damalige Physik-Professor kündigte im Vorfeld der Physik-Vordiplom-Klausur an: „Prüflinge, die den Rechenweg und das Ergebnis einer Aufgabe korrekt erarbeitet haben, jedoch das Ergebnis mit zu vielen signifikanten Stellen angeben, bekommen Punktabzug.“

6.1.2.) Unterschiedliche Thermometer vor Ort und im Laufe der Zeit

Giaever kritisiert zu Recht, es sei mehr als naiv zu glauben, die auf der Welt verteilten Thermometer (Abb. 3) seien alle von gleicher Qualität und zeigen alle die korrekte Temperatur an. Dazu kommt die technische Entwicklung der letzten 170 Jahre. Selbst die optimistischste Phantasie reicht nicht aus zu glauben, all die weltweit über viele Jahrzehnte tausende Thermometer seien im Laufe der Zeit gleich genau und gleich zuverlässig gewesen.

Abb. 4: Thermometer (17. Jhdt.) und modernes Infrarot-Thermometer. Bildlizenzen: Links: Ferdinand II de‘ Medici [attr.] Museo Galileo, Termometri cinquantigradi inv 85 IF 46774, CC BY-SA 4.0. Rechts: Hedwig Storch, 1024 Pyrometer-8445, CC BY-SA 3.0

6.1.3.) Ungleiche Verteilung der Thermometer auf der Erde

Alleine die Tatsache der ungleichmäßigen Verteilung der meteorologischen Mess-Stationen über die Erdoberfläche reicht aus, die Berechnung einer fiktiven Durchschnitts-Temperatur der Erde als unrealistisch bzw. unmöglich zurückzuweisen. Abbildung 4 zeigt die Häufung der Mess-Stationen auf der nördlichen Erdhalbkugel und den Industrie-staaten. Weite Bereiche Afrikas, Südamerikas, Kanadas, Grönlands und von Sibirien werden nicht abgedeckt. In der Antarktis, die einen großen Einfluss auf das Erdklima hat, gibt es nur wenige Stationen an der Küste.

Abb. 5: Verteilung meteorologischer Mess-Stationen auf der Erde im 21. Jhdt. [3;4]

Abb. 6: Gemeldete Wetterwerte für die Woche vom 2. bis 8. Januar 2000 (Schiffe) [3;4]

Ca. 70% der Erde sind mit Wasser bedeckt. Wie die Forschungen der letzten Jahrzehnte ergeben haben, spielen die Ozeane eine entscheidende Rolle für das Klima der Erde. Entgegen der meteorologischen Bedeutung der Ozeane ist die dort die Abdeckung der Mess-Stationen nur mangelhaft. Sowohl in Abbildung 5 als auch in Abbildung 6 ist zu erkennen, welche riesigen Lücken nicht durch Messungen abgedeckt werden. Abbildung 7 zeigt die zeitliche Entwicklung der über die Erde verteilten Mess-Stationen über einen Zeitraum von 100 Jahren.

Abb. 7: Meteorologische Mess-Stationen von 1885-1985 [3;4]

6.1.4.) Veränderungen im Umfeld von Mess-Stationen und deren Einfluss auf
die gemessenen Temperaturen.

Beispiele: Eine Mess-Station lag 100 Jahre außerhalb einer Stadt, inzwischen ist die Stadt um die Station herum gewachsen. Nahe einer Mess-Station gab es keinen nennenswerten Bewuchs, dann wurde in der Nähe ein Wald aufgeforstet. In 30m Entfernung einer Mess-Station wurde ein Gebäude errichtet. Die Liste solcher Beispiele kann beliebig verlängert werden. Niemand ist in der Lage, die veränderten Einflüsse aus der unmittelbaren Umgebung der Mess-Stationen zu bewerten und einzurechnen. Ein Argument Giaevers, das sicherlich einen großen Einfluss auf den Fehler in der zeitlichen Betrachtung hat.

6.2.) Giaevers philosophische Grundsatz-Kritik zur Klima-Diskussion

Ivar Giaever begnügt sich nicht mit den reinen Sachargumenten oder den Beweisen, die er vorgelegt hat. Er blickt tiefer, macht sich grundsätzliche Gedanken zur Klima-Debatte. Seine im Folgenden beschriebenen Überlegungen haben den Autor dieses Aufsatzes am meisten beeindruckt und gleichzeitig überzeugt.

Giaever blickt auf die Welt als Gesamtes und auf sich als Person. Alles und jeder ist betroffen von Veränderung und Alterung, das kann niemand bestreiten. Er fragt, warum in den meisten Bereichen der politischen und gesellschaftlichen Diskussion die Dinge sich nur zum Negativen bewegen, immer wieder negativ, negativ. Niemand kann bestreiten, dass die Entwicklung der Menschheit seit 1850 einen positiven Weg genommen hat. Die Menschen leben angenehmer, sicherer, Hungern weniger und werden älter. Was soll so negativ an der Temperatur-Entwicklung sein? Wer sagt uns, was die „Optimale Temperatur auf der Erde ist? Wie bereits gesagt, alle Klimaforscher referenzieren auf die Temperatur um 1850. Es ist absolut unwahrscheinlich, dass ausgerechnet diese Temperatur optimal gewesen sein soll. Im Gegenteil, die Klimatologen sprechen vom Römischen Temperatur-Optimum und dem Mittelalterlichen Temperatur-Optimum.

6.3.) Ergänzende Informationen zur Klimaerwärmung (CO2-Einfluss)

Die Zeit um 1850 gilt als das Ende der „Kleinen Eiszeit“, eine Kaltperiode über ca. 400 Jahre innerhalb der aktuellen Eiszeit. Anders formuliert: Um 1850 begann eine Warmphase innerhalb der aktuellen Eiszeit. Gleichzeitig begann um das Jahr 1850 auch die industrielle Revolution (s. unter 5.2.). Folgt nach einer Kaltperiode eine Warmzeit, so muss sich die Erde auch ohne Zutun des Menschen erwärmen. Eine einfache und logische Schlussfolgerung. Schließlich wurde die kleine Eiszeit ja nicht vom Menschen verursacht. Das IPCC (Klimawandel-Organisation der UNO) behauptet jedoch seit 2016, dass die gesamte Erderwärmung seit 1850 ausschließlich auf die Wirkung des anthropogenen CO2 zurückzuführen ist. Mit massiven Auswirkungen auf die Wirtschaft und Energie-Politik der jeweiligen Staaten. Leider ist ausgerechnet Deutschland der Protagonist dieser unsäglichen Ideologie.

Abb. 8: Veröffentlichung von Patrica Adams [5]

Was die „Klima-Alarmisten“ der religiös anmutenden Glaubensgemeinschaft übersehen, ist die Entwicklung in den entscheidenden Ländern Indien und China. Beide haben dem Pariser Klima-Abkommen zugestimmt, sind jedoch berechtigt bis 2050 soviel CO2 auszustoßen, wie sie wollen. Patricia Adams hat kürzlich einen Aufsatz mit dem treffenden Titel „THE RED AND THE GREEN CHINA´S USEFUL IDIOTS“ veröffentlicht.

Mit der von der Politik ausgerufenen Energiewende in Deutschland zerstören wir unsere sichere und unabhängige Energie-Versorgung. Hierzu gibt es viele Veröffentlichungen von unabhängigen Wissenschaftlern, Ökonomen und Ingenieuren. Am bekanntesten ist wohl der ehemalige Chef des ifo-Instituts Prof. Hans-Werner Sinn. Er warnt seit vielen Jahren vor dem Umbau der deutschen Strom-Versorgung hin zu einem Übermaß an regenerativer Stromerzeugung.

6.4.) Stimmen anderer Wissenschaftler

Es gibt auch Wissenschaftler, die sich in Veröffentlichungen kritisch zur Problematik der Ermittlung der mittleren Lufttemperatur der Erde in den letzten 170 Jahren geäußert haben. Verstärkt wird diese Kritik durch geachtete wissenschaftliche Stimmen, welche die Methodik der Temperatur-Ermittlung, das Verständnis des Klimas und den Ausblick auf die Zukunft des Klimas durch die Klimawissenschaftler mit ihren aufwändigen Computer-Modellen in Frage stellen. Dazu 2 ausgewählte Bespiele.

6.4.1.) Fundamentalkritik durch das Genie Freeman Dyson

Freeman Dyson (s. Abb. 9, links), der geniale Mathematiker und Physiker lehrte über 40 Jahre Jahre lang an der Princeton University am Lehrstuhl für Theoretische Physik. Sein Vorgänger auf diese Position war Albert Einstein. Leider ist Freeman Dyson am 28.02.2020 im Alter von 96 Jahren verstorben. In Amerika, sowie in naturwissen-schaftlichen Kreisen, galt Freeman Dyson als Genie. Wegen seiner freundlichen und humorvollen Art war er ein „Wissenschafts-Superstar“. In Interviews wusste er immer zu überraschen und sorgte für Heiterkeit. Andererseits war er kein Mensch, der gemütlich auf der Mainstream-Welle schwamm (s. Abb. 9, rechts).

Abb. 9 Freeman Dyson (2007) am Institute of Advanced Study. Bildlizenz: Monroem, Freeman dyson, CC BY-SA 3.0

Bereits Ende der 60er-Jahre und Anfang der 70er-Jahre war Dyson an den ersten Computer-Modellrechnungen zur Darstellung und Voraussage des Wetters beteiligt. Kein Wissenschaftler auf der Welt kann diese jahrzehntelange Erfahrung auf diesem Gebiet vorweisen. Kaum jemand kennt die Stärken und Schwächen der Klima-Vorhersage besser als er. In vielen Interviews der letzten 15 Jahre wurde er zu seiner Position in der Diskussion zum Klimawandel befragt. Seine Haupt-Thesen stellte er folgendermaßen (hier vereinfacht) dar: 1.) Die Wissenschaft ist noch nicht annähernd in der Lage die Komplexität des Wetters und des Klimas zu verstehen. Viele Fragen zur Wolkenbildung, der Rolle der Ozeane, Einflüsse der Sonne, usw. sind ungeklärt. 2.) Versuche, das Klima über längere Zeiträume vorauszusagen, müssen zwangsläufig scheitern. 3.) Der Einfluss des anthropogenen CO2 zur Erderwärmung der letzten 170 Jahre wird überbewertet. Dagegen werden die positiven Effekte der gestiegenen CO2-Konzentration in der Atmosphäre nicht ausreichend berücksichtigt.

6.4.2.) Positive Auswirkungen der erhöhten CO2-Konzentration

Die USDA (U.S. Department of Agriculture) meldet seit vielen Jahren eine stetig steigende weltweite Getreideernte. Diese Meldungen beschränken sich nicht auf nur auf die weltweite Weizenernte (s. Abb. 10) sondern sind für alle wichtigen Getreidearten wie Reis, Gerste, Mais oder Soja zu beobachten. Wo sind die Auswirkungen der Hitzeperioden, Trockenperioden, Stürmen und Hochwasser, wie sie von den Klima-Alarmisten propagiert werden? Fakt ist, CO2 ist der mit Abstand beste Pflanzendünger.

Abb. 10 Weltweite Weizenernte der letzten 20 Jahre (Quelle: USDA)

Abb. 11 Bild aus einer NASA-Studie von 2016 „Carbon Dixoide Fertilisation, Greening Earth“ [6]

Eine NASA-Studie aus 2016 belegt eindeutig den Düngungs-Effekt durch vermehrtes CO2 in der Atmosphäre. Die Satelliten-Daten (s. Abb. 11) zeigen einen unerwarteten und höchst erstaunlichen Effekt. Die Erde wird grüner! Dank der erhöhten CO2-Konzentration wachsen die Pflanzen besser und schneller, die Wüsten der Erde werden kleiner.

Die Weltbevölkerung steuert bald auf 8 Mrd. Menschen zu. Deshalb sollte die Welternährungs-Organisation der UNO (FAO) eine Studie in Auftrag geben, wieviel Menschen die Erde im Jahr 1850 mit einer CO2-Konzentration von 280 ppm im Vergleich zu heute mit einer CO2-Konzentration von 410 ppm hätte ernähren können. Eine spannende Frage, zumal das Jahr 1850 als „gute“ vorindustrielle Zeit gilt. Die Klima-Alarmisten fordern doch die Rückkehr zu den CO2-Werten der Atmosphäre vor 170 Jahren.

6.4.3.) Bewertung der Temperaturdaten durch Pat Frank

Unterhalb des Radars der Öffentlichkeit wird der der Druck im „Schnellkochtopf“ der Klimawandel-Diskussion immer größer. Die klimakritischen, nicht IPCC-konformen wissenschaftlichen Papers sind von Jahr zu Jahr in größerer Anzahl zu vermelden. Bisher schaffen es jedoch die gleichgeschalteten Medien, besonders in Deutschland, diese Informationen gut unter den Teppich zu kehren. Nur Leute, die bewusst nach nicht klima-alarmistischen Informationen suchen, werden fündig. Ansonsten ist die Meinungs-Hoheit fest in der Hand der Mainstream-Medien.

Abb. 12 Bewertung der Messfehler bei den durchschnittlichen weltweiten Temperaturen nach Pat Frank

Was in diesem Aufsatz eher qualitativ bewertet wurde, hat Pat Frank bereits 2010 und 2011 in 2 interessanten Veröffentlichungen quantifiziert. Er untersuchte die vorliegenden Temperaturdaten nach mathematisch physikalisch Prinzipien auf Zuverlässigkeit. Seine Ergebnisse sind in einem Diagramm zusammengefasst (s. Abb.12).

Quellen: Energy & Environment · Vol. 21, No. 8, 2010; Pat Frank; Uncertainty in the global average surface air temperature index: representative lower limit

Energy & Environment · Energy & Environment · Vol. 22, No. 4, 2011; Pat Frank „Imposed and Neglected Uncertainty in the Global Average Surf

Die Schlussfolgerungen von Pat Frank zu den Fehlergrößen der Temperatur-Messungen in den letzten 170 Jahren sind logisch und nachvollziehbar. Dabei kommt es nicht darauf an, ob der Fehlerbalken 0,46K (s. Abb. 12) groß ist, etwas größer oder kleiner. Entscheidend ist die Erkenntnis, dass die Darstellungen in allen wissenschaftlichen Veröffentlichungen und in den Medien deutlich fehlerbehaftet sind.

Abb. 13: The black line shows the global annual average land-surface air temperature anomalies from 1856 to 2013 from the CRUTEM4 dataset (data here in this format). The grey area shows the 95% confidence range on the annual averages. [7]

Mit großer Wahrscheinlichkeit sind die einheitlichen Fehlerbalken von Pat Frank über den gesamten Zeitraum von 170 Jahren nicht durchgehend realistisch. Die messtechnischen Entwicklungen und bessere Verteilung der Mess-Stationen über die Erde im Laufe der Zeit werden von ihm nicht berücksichtigt. Realistischer dürfte die Abschätzung des englischen Metoffice-Instituts sein (Abb. 13). Die Fehlerbalken sind im 19. Jahrhundert groß und werden im Laufe der Zeit kleiner. Eine Darstellung, die wesentlich besser die Argumente in den vorhergehenden Kapiteln dieses Aufsatzes berücksichtigen.

7.) Schlussfolgerungen

Die Grundlage aller Argumente und Schlussfolgerungen des IPCC, der Klima-wissenschaftler und Klima-Alarmisten sind die verfügbaren weltweiten Durchschnitts-Temperaturen seit 1850. Die Zeit zu Beginn der Industrialisierung ist sozusagen der „Absolute Nullpunkt“ für die Temperatur-Entwicklung auf unserer Erde. Dieser Bezugspunkt wurde gewählt, weil ab dort die Menschheit relevant zum Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre beigetragen hat. Der so genannte anthropogene CO2-Anteil. Was nützten starke Mauern, massive Zwischendecken und ein festes Dach, wenn das Fundament eines Gebäudes zu schwach ausgelegt ist? Fakt ist, die verfügbaren Temperaturdaten (Fundament) sind fehlerbehaftet. Die Fehlergröße bewegt sich in einem Bereich, wo eine Referenzierung auf diese Daten wissenschaftlich keinen Sinn macht. Alle noch so großen Anstrengungen der Klimawissenschaftler mit ihren immer leistungsfähigeren Großcomputer werden die Simulationen zur Zukunft des Erdklimas nicht verbessern. Die Datenbasis ist schlecht, die Kenntnisse über das hoch komplexe Klima immer noch gering (Freeman Dyson). Deshalb bleibt die Klimawissenschaft, die einzig auf die Wirkung des anthropogenen CO2 abzielt, eine Pseudo-Wissenschaft.

Referenzen:

[1] Ivar Giaever, The Strange Case of Global Warming, 2012 in Lindau (DE)
https://www.mediatheque.lindau-nobel.org/videos/31259/the-strange-case-of-global-warming-2012

[2] Ivar Giaever, Global Warming Revisited, 2015 in Lindau (DE)
https://www.mediatheque.lindau-nobel.org/videos/31259/the-strange-case-of-global-warming-2012

[3] Energy & Environment · Vol. 21, No. 8, 2010; Pat Frank; Uncertainty in the global average surface
air temperature index: representative lower limit

[4] Energy & Environment · Energy & Environment · Vol. 22, No. 4, 2011; Pat Frank „Imposed and
Neglected Uncertainty in the Global Average Surface

[5] Patricia Adams in GWPF, 2020 https://www.thegwpf.org/content/uploads/2020/12/Green-reds.pdf?utm_source=CCNet+Newsletter&utm_campaign=ac7e32fda3-EMAIL_CAMPAIGN_2020_12_11_10_30_COPY_01&utm_medium=email&utm_term=0_fe4b2f45ef-ac7e32fda3-36485917&mc_cid=ac7e32fda3&mc_eid=a769d95777

[6] https://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/carbon-dioxide-fertilization-greening-earth

[7] Metoffice: https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadcrut3/diagnostics/comparison.html

Der Beitrag erschien zuerst bei Die Kalte Sonne hier

Über den Autor:

Andreas Karl, ist promovierter Diplom-Chemiker (Organische Chemie) 55 Jahre alt, verheiratet, 3 erwachsene Kinder und auch schon stolzer Opa.

Lebt in der Mittleren Oberpfalz. Seit der Uni-Ausbildung nicht mehr in der Forschung tätig, hat jedoch nie den Bezug und das Interesse an Naturwissenschaft und Technik verloren. Seit ca. 2 Jahren großes Interesse zum Thema „ Klimawandel“. Arbeitet im Vertrieb bei einem großen Chemie-/ Pharma-Konzern.

Anmerkung der Redaktion

Es sei auch in diesem Zusammenhang auf die grundlegenden Arbeiten unseres Vizepräsidenten Michael Limburg verwiesen. Der sie im März 2010 über seine offiziell eingereichte Dissertation der Öffentlichkeit vorstellte. Wer sie nachlesen möchte mag dies hier tun.

Die schwierige, nimmer endende Fehlerdiskussion! Oder wie gut sind historische meteorologische Temperaturdaten? Wie wurden sie ermittelt, wie zusammengestellt und wie verarbeitet? (Teil 1)

Teil 2 hier und Teil 3 hier

Mein Beitrag über zwei kleine Anfragen der AfD (hier) zur ungelösten Problematik der absoluten globalen Mitteltemperatur in jüngerer historischer Zeit – die Pariser Klimaübereinkunft bezieht sich sogar auf „Werte vorindustrieller Zeit“ ohne diese auch nur ansatzweise zu beziffern- hat eine große, manchmal hitzige, Diskussion ausgelöst. Mit aktuell 127 Kommentaren und über 3000 Aufrufen (Stand 27.4.20 12:00 Uhr) gehört er sicher zur Klasse der Meistgelesenen. Soweit so gut.

Die z.T. hitzigen Kommentare zeigen m.E.n. aber auch, dass viele Leser mit der zugrunde liegenden, manchmal komplizierten, meteorologischen Messtechnik nicht so vertraut sind, wie sie der Artikel vielleicht voraussetzt. Das hat zur Folge, dass sie nicht auf Anhieb verstehen, warum der Artikel Versäumnisse – gar Falschinformationen- der Bundesregierung – beanstandet.

Sie vertrauen dabei auf ihre eigenen, oft in wissenschaftlicher Arbeit gemachten Erfahrungen aus eigener Anwendung der Messtechnik und ihrer Behandlung von Messdaten. Diese stimmen aber – so meine eigene Erfahrung – wenig bis nicht mit den hier angewendeten Methoden und Verfahren, insbesondere bei der Erstellung und Bewertung von Zeitreihen, überein. Und sind deshalb in ihrer Schlichtheit selten auf diese Messdaten anzuwenden.

Dies voraus geschickt will ich die Leser jetzt ein wenig in die meteorologische Messtechnik von Temperaturdaten und deren Auswertung einführen. Dabei sollen die alten wissenschaftlichen Grundsätze gelten, klassifiziere erst und vergleiche dann, aber vergleiche immer nur Vergleichbares.

Zunächst schauen wir uns an, wie, wo, wann und wie oft die historischen Temperaturdaten gemessen und vorverarbeitet wurden.

Dann werden wir uns die Bildung von Anomalien aus diesen bereits vorverarbeiteten Daten und die sich daraus ergebenden Besonderheiten anschauen und zum Schluss die Bildung von Zeitreihen, und wie diese auf Fehlerkompensation bzw. Nichtkompensation Einfluss nehmen.

Was nicht behandelt wird.

Gänzlich außen vor lassen wir hier den magischen Trick der Klimaforscher, aus bekannten absoluten Unsicherheiten der Messwerte durch Bildung von Anomalien aus vielen Temperaturdaten statistische Wahrscheinlichkeiten werden zu lassen, die sich mit der bekannten Wahrscheinlichkeitsverteilung der Normalverteilung über ein oder zwei Sigma berechnen ließen. Darüber hat Kip Hansen eine sehr eindrückliche Kritik geschrieben. Sie finden Sie hier unter dem Titel„Der „Trick“ anomaler Temperatur-Anomalien“

Weil es das Thema viel zu weit ausdehnen würde, lassen wir auch die merkwürdige Behauptung des Stammvaters aller Klimaängste, James Hansen außen vor, der in einem paper zusammen mit seinem Kollegen Lebedeff 1987[2] behauptet, es wäre möglich auch mit einer sehr geringen Zahl von ca. 80 Gitterzellen gleicher Fläche von 2500 x 2500 km die Temperaturentwicklung der gesamten Erde zu bestimmen. Und dies obwohl in den meisten Zellen nur sehr wenige, in anderen überhaupt keine Messstationen vorhanden waren. Dieser Artikel war die Grundlage und ist es noch heute, für die Behauptung, dass die Anomalienbildung und deren Korrelation über große Flächen hinweg aussagefähig für die Temperaturentwicklung sehr große Flächen seien. Diese Idee, die jeder Korrelations- und Fehlerrechnung widerspricht, wird hier unter dem Titel Von Korrelationen, Trends bei Anomalien! besprochen

Und ebenfalls lassen wir die Erkenntnis von Dresdner Statistikern außen vor, die nachwiesen, dass selbst echt zufällige Fehler, sofern sie sich in Daten finden, die für autokorreliert sind und in entsprechenden Zeitreihen verwendet werden, systematische Komponenten in der Größe von einigen Zehntel Grad entwickelten. Details dazu finden Sie im Artikel mit dem Titel „Konfidenz-Intervalle* für zeitliche Mittelwerte bei langfristigen Korrelationen: eine Fallstudie zu Anomalien der Temperatur auf der Erde“

Am Schluss der Vorbemerkung erlaube ich mir noch den Hinweis auf die Tatsache, dass mit der Bildung von raum- und zeitüberspannenden Durchschnittswerten, die darin enthaltenen Temperaturwerte ihre physikalische Bedeutung als Temperatur verlieren. Es entsteht stattdessen irgendeine Art von Index. Er ist für statistische Zwecke begrenzt brauchbar, wenn man die Randbedingungen beachtet, aber keine physikalische energetisch relevante Größe mehr. Wer dazu genaueres wissen möchte, der sei auf den schöne Beitrag von C. Essex und R. McKittrick von 2006 verwiesen mit dem schönen Titel „Does A Global Mean Temperature exist“[3]

Wie, wo und wann wurden die historischen meteorologischen Messdaten gewonnen?

Thermometer

Am Anfang stand und steht das Thermometer. Dabei ist es zunächst egal, ob es ein mechanisches oder ein elektronisches ist, obwohl jede Art einen erheblichen Einfluss auf die (systematischen) Fehler hat, natürlich auch auf die erzielbare Genauigkeit.

Messumgebung

Doch mindestens ebenso wichtig ist die Messumgebung. Diese wird bestimmt durch das Gehäuse (Messhütte), welches das Thermometer vor verfälschenden Umgebungseinflüssen, wie Strahlung, Wind oder Niederschlag aber auch Beschädigung schützen soll, aber auch in starkem Maße von der unmittelbaren Umgebung. Um vergleichbare Ergebnisse wenigstens annähernd zu erreichen, muss dies bestimmten überall vergleichbaren Standards genügen und sorgfältig gebaut und gepflegt werden.

Messregime

Und auch das Messregime ist von entscheidender Bedeutung, nämlich wann und wie oft, von wem und wie das Thermometer abgelesen wird.

Die geografische und zeitliche Abdeckung

Und da das Wetter- wie das Klimageschehen nicht an nationalen Grenzen haltmacht, muss die geografische Abdeckung mit Messstationen gesichert sein, und das sowohl nach Zahl als auch nach Ort und Zeit. Alle drei Anforderungen werden erst seit dem Aufkommen der Satelliten hinreichend erfüllt. Dabei tauscht man die Vorzüge der Satellitenmessung gegen einen enormen Nachteil ein, denn man musste einen unangenehmen Kompromiss akzeptieren. Es ist die sehr schlechte vertikalen Auflösung. Eine Satellitenmessung ist daher immer der Mittelwert von Temperaturänderung über eine Distanz von ca. 5000 m. (z.B. der lower troposphere)

Was geschieht mit den meteorologischen Messdaten? Die Weiterverarbeitung!

Bis zur „Erfindung“ der Idee von der Notwendigkeit einer weltweiten Mitteltemperatur, gab es nur wenige Meteorologen, die die vorhandenen Messdaten nutzen wollten, um evtl. aus ihnen eine weltweite Mitteltemperatur zu extrahieren. Man begnügte sich damit – nachdem solche großartigen Wissenschaftler der Meteorologie wie Köppen die Definition von Klimazonen etabliert hatten- für diese Klimazonen oder Regionen Mitteltemperaturen und deren Jahresgänge zu berechnen. Normalerweise dienten die meteorologischen Messdaten aber vor allem der örtlichen Wettervorhersage und bez. ihrer Langzeit-Analyse auch dazu ggf. lokale Klimaänderungen im Nachhinein zu erkennen.

Anmerkung: Achten Sie mal auf die örtlichen Wetterberichte, dort wird man ihnen so gut wie nie die erwartetet Durchschnittstemperatur der nächsten Tage nennen, sondern ausschließlich deren Maxima und Minimawerte.

Dazu erstellte man Zeitreihen (hier Temperatur-Ganglinien) entweder aus absoluten Werten oder von Anomalien je nach Bedarf, deren erzielbare Genauigkeit für die gewünschten Zwecke völlig ausreichte.

Zu 1. Thermometer

Abbildung 1 zeigt eine klassische, deutsche Wetterhütte (erweiterter Stevenson Screen) und (rechts) ein darin befindliches modernes Thermometerensemble gezeigt, wie es immer noch in vielfältiger Vewendung ist. Die senkrechten Thermometer sind (links) das Assmansche Aspirationthermometer zur Temperaturmessung, rechts daneben ein befeuchtetes und belüftetes Psychrometer zur Messung der Luftfeuchte. Quer darunter befinden sich zwei liegende Thermometer zur Messung von Max. und Min. Temperaturen. Die runde Plastiktrommel enthält den Federmotor mit Ventilator zur Erzeugung des Luftstromes mit Ø 2,5 m/s vor und während der Messung. Im März 2009 vom Autor im Metereologischen Institut der Freien Universität Berlin aufgenommen

Obwohl schon Galileo erste Versuche unternahm mit einem Thermometer meteorologische Messungen zu machen, und sich danach ein ziemlicher Wildwuchs an solchen Thermometer ausbreitete, weil viele Landesfürsten die aufkommende Meteorologie aus naheliegenden Gründen für äußerst wichtig hielten, kann man erst ab 1892 von einem Standardinstrument für meteorologische Zwecke sprechen. Es handelt sich dabei um das zwangsbelüftete Assmansche (Quecksilber gefüllte) Aspirationsthermometer (linkes, senkrechtes Thermometer). Die zuvor verwendeten tlw. mit Alkohol gefüllten Thermometer mit mehr als ± 1 Kelvin Gesamt-Unsicherheit wurden nach und nach weltweit ersetzt. In den angelsächsisch orientierten tlw. auch regierten Ländern setzte sich hingegen oft zusätzlich das Max-Min-Thermometer durch.

Doch allein die Wahl des Thermometers, sein jeweiliger Zustand, seine Montage, sein Betrieb und seine Ablesung sorgen für eine ganze Reihe von zufälligen wie systematischen Fehlern. Diese wurden vielfach sorgfältig untersucht, aber nur in geringer Anzahl auch quantitativ bestimmt und damit überhaupt erst theoretisch korrigierbar.

Zu 2. Messumgebung

Für die Messumgebung war von Anfang an klar, dass dieses zuallerst eine Art Schutzhütte sein sollte, von denen besonders im 19 Jahrhundert eine ganze Reihe von Konstruktionen erprobt wurden, wobei sich letztendlich die erweiterte englische Hütte als Standard durchsetzte. Doch bis dahin waren die (wenigen) Messergebnisse praktisch unvergleichbar, weil die Hütte auf ihre eigene Art die Messergebnisse beeinflusste.

Abbildung 2 Darstellung der zum Ende des 19. Jahrhunderts und bis heute verwendeten Hüttentypen bzw. Screens von links: französische Hütte, daneben (kaum erkennbar) Mitarbeiter zum Größenvergleich, daneben (Original) Stevenson Hütte, dann Wildsche Hütte, dann mehrere erweiterte Stevenson Hütten und moderne runde kleine Screens. (Quellen. Linkes Bild [Sprung, 1890] rechtes Bild: KNMI Messfeld von van der Meulen für die Zeit von 1989-1995)

Praktisch unkorrigiert, obwohl seit langem bekannt, ist der systematische Fehler, der allein durch die Wärmeträgheit der Hütte entsteht, und der ca + 1 bis 2 Kelvin zu jedem Ergebnis der eigentlich gesuchten Außentemperatur hinzuaddiert. Praktischerweise definieren jedoch die Meteorologen die Temperatur in der Hütte[4], als die gesuchte Außentemperatur. Woraus geschlossen werden muss, dass jede durch diese Messungen gewonnene absolute Temperatur im Mittel im 1 bis 1,5 Kelvin gegenüber der wahren Außentemperatur zu hoch sein muss.

Abbildung 3(links): Englische Hütte und moderne Messstation am Messort Detroit Lakes USA, kurz vorher aufgenommen und ins Netz gestellt am 25.07.07 von A. Watts; (rechts) Temperaturverlauf aus der GISS Datenbank zur Messstelle Detroit Lakes USA

Beispiel für den Zustand und Umgebung einer meteorologische US Messstation sowie deren Zeitreihe ihrer Jahresmittelwerte, die vom Projektteam untersucht wurde. Man beachte den Sprung ab etwa dem Jahr 2000 und die Entlüftungen der Klimaanlagen in unmittelbarer Nähe.

Nicht weniger Einfluss hat die unmittelbare Umgebung in der die Messhütte.

Zur Klärung dieses Sachverhaltes hat sich der Meteorologe und Betreiber des inzwischen weltweit erfolgreichsten Klimarealisten- Blogs Wattsupwiththat Antony Watts große Meriten erworben. Er rief 2007 das SurfaceStationorg. Netzwerk ins Leben, das 2009 erfolgreich mit einer Veröffentlichung [5]abgeschlossen wurde. Freiwillige im ganzen Land untersuchten über 850 der 1200 meteorologischen Messstationen, die von der US-Wetter- und Ozeanbehörde NOAA betrieben wurden.

Abbildung 4 Untersuchung von bisher (Ende Februar 2009) 854 von 1221 offiziell verwendeten Messstationen der unterschiedlichsten Art. Man beachte, dass nur 3 % aller Stationen dem Standard voll entsprechen, weitere 8 % können evtl. noch als dem Standard genügend zugeordnet werden. Die restlichen 89 % zeigen jedoch potentielle Abweichungen nach den Vorgaben der CRN von mindestens 1 °C (20 %) über 2 °C ( 58% ) bis 5 °C (11%).

Auswertung der Überprüfung von 807 US Messstationen in Bezug auf die offizielle Einstufung ihrer Qualität und Umgebung (CRN).

Das Ergebnis war erschreckend. Der Zustand der Messstationen und damit die Messergebnisse waren miserabel. 89 % von ihnen lagen oberhalb der Fehlerklasse 2, was bedeutet, dass sie > 2 ° C bis > 5 °C fehlerhafte Ergebnisse zeigten. Nur 3 % lagen gleich oder unterhalb von 1 °C. Und noch schlimmer war, dass diese Stationen für die gesamte Welt sozusagen als Goldstandard in Punkto Qualität galten. D.h. die vom IPCC und ihren Zuarbeitern immer wieder herangezogenen Daten aus den anderen Kontinenten waren mit hoher Wahrscheinlichkeit noch schlechter.

Es würde hier zu weit gehen, die vielfältigen Fehlerquellen allein der landbasierten Messstationen aufzulisten, daher beschränke ich mich auf zwei kurze Ergänzungen.

Selbst bei identischer Konstruktion von Hütte und Messinstrument, ergeben sich große Unterschiede allein durch das Material und seinen Anstrich, bzw. dessen Veränderung über der Zeit, z.B. durch Alterung
Sind die landbasierten Messungen schon oft mit mehr (systematischen) Fehlern behaftet als ein Hund Flöhe hat, so ist das bei den seegestützten Messungen noch weit schlimmer. Und weil das Land nur 29 % der Erdoberfläche bedeckt, aber 71 % der Erde Ozeane sind, ist dieser Umstand eigentlich noch schlimmer. Denn dort sind die Messungen wirklich nur punktuell, d.h. äußerst selten sowohl in räumlicher als auch in zeitlicher Hinsicht. Ein wenig wird dieser Mangel gelindert durch die Tatsache, dass statt der eigentlich gesuchten Lufttemperatur, stattdessen, als Proxy, die Temperatur der Seewasser Oberfläche (SST Sea Water Surface Temperature) verwendet wird. Wegen der großen Wärmeträgheit und guten -Leitfähigkeit des Wassers deckt ein Messpunkt im Vergleich zum Land viel größere Gebiete ab.

Wer Interesse daran hat, diese Fehler etwas genauer behandelt zu sehen, der sei auf das Video „Wie glaubwürdig sind die Zeitreihen historischer Klimadaten“ (hier) verwiesen, dass einige der wichtigsten Aspekte zu diesen Fehlern aufzeigt.

Ende Teil 1

[1] https://www.wsj.com/articles/SB10001424052970204422404576594872796327348#printMode

[2] HANSEN, JAMES LEBEDEFF, SERGEJ (1987) Global Trends of Measured Surface Air Temperature. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH 92:13345 13372.

[3] Essex, C, Mc Kittrick, R. Andresen, B. (2006) Does A Global Temperature Exist? Non-Equilibrium Thermodynamics

[4] Weischet [Weischet, 1995] S115 – S 109 ff

[5] Is the U.S. Surface Temperature Record Reliable? By Antony Watts SurfaceStations.org ISBN 13: 978-1-934791-29-5

Für alle, die diese Information am Stück lesen wollen hier das Ganze als pdf Die schwierige nimmer endende Fehlerdiskussion