Wie funktioniert der Treibhauseffekt wirklich? - Jochen Ebel - E-Book

Wie funktioniert der Treibhauseffekt wirklich? E-Book

Jochen Ebel

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Beschreibung

Die Debatte um die Klimasensitivität weist einige Merkwürdigkeiten auf. Falsche Behauptungen und Analogien finden sich nicht nur bei Leugnern des menschlichen Einflusses auf den Klimawandel. Auch einigen Wissenschaftlern scheint z.B. die Bedeutung der Dicke der Troposphäre nicht bekannt zu sein. Dieses Buch richtet sich an alle, die den Treibhauseffekt verstehen wollen. Den größten Nutzen können junge Wissenschaftler daraus ziehen, indem es ihnen hilft, fatale Fehler von Kollegen zu vermeiden. Einige Versuche, den Klimawandel zu modellieren, sind aufgrund physikalisch falscher Annahmen gescheitert, z.B. wegen mangelnder Kenntnis der Wärmetransportvorgänge. Oft wird nicht zwischen den strahlungsbedingten (Stratosphäre) und adiabatisch bedingten (Troposphäre) Temperaturgradienten unterschieden. Ohne diese Differenzierung ist der Einfluss der Treibhausgaskonzentration kaum zu erklären (Schwarzschild 1906). Eine weitere Quelle von Irrtümern ist der atmosphärische Wasserdampf. In der wissenschaftlichen Literatur wird häufig eine "Wasserdampfverstärkung" vermutet. Ohne Wasserdampf wäre die Oberflächentemperatur aber höher - von einer Verstärkung kann also keine Rede sein. Mehrere Kapitel mit Grundlagenwissen sind für Leser mit geringeren Vorkenntnissen gedacht. Wer glaubt, schon alles über den Treibhauseffekt zu wissen, wird über manches erstaunt sein; wer ihn für nicht existent hält, wird nach der Lektüre seine Meinung überdenken.

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Inhaltsverzeichnis

1. Wozu dieses Buch?

1.1. Vorwort

1.2. Anmerkungen

1.2.1. Zu Wikipedia1.2.2. Hinweise auf weitere Veröffentlichungen1.2.3. Physik und Meßbarkeit1.2.4. Verteilung der Treibhausmoleküle1.2.5. Moleküldaten und Strahlungswiderstand

2. Klima und Wetter

3. Einordnung in die Klimaliteratur

englisch

4. Untersuchungen der Auswirkung

4.1. Übersicht

4.2. Verkürzte Zusammenhänge

4.3. Berechnung der Oberflächentemperatur

4.3.1. Tropopause

4.4. Die Folgen höherer Treibhausgaskonzentration

4.5. Berechnung der veränderten Tropopausenhöhe

4.6. Der Einfluss des Wasserdampfes

4.6.1. Berechnung einer Zwischengröße4.6.2. Temperaturhöhenverl. der Stratosphäre4.6.3. Oberflächentemperaturen

4.7. Änderung der Oberflächentemperatur

4.8. Zusammenfassung

4.9. Kritik an den Darstellungen

4.9.1. Wasserdampf4.9.2. Verkürzung der Absorptionslänge

4.10. Zusätzliche Abwärme

4.10.1. Übersicht4.10.2. Schwarzschild-Kriterium4.10.3. Temperatur und Wärmestrom

A. Grundlagenwissen

Anhang

A.1. Älteres bereits bekanntes Wissen

A.2. Weiteres für den Treibhauseffekt bedeutsames

A.3. Kugelwelle

A.4. Einführung der Photonen

A.5. Angeregte Zustände

B. Ergänzungen und Zitate

B.1. Warum Zitate?

B.2. Zweiter Hauptsatz

B.2.1. Der Zufallscharakter der EntropieB.2.2. Zitate, unter anderem zur Gegenstrahlung

C. Höldersche Ungleichung

D. Weiterer Spezialfall: Ohne Treibhausgase

E. Prinziplösung des Strahlungsgleichgewichts

E.1. Warum?

E.2. Die Strahlungstransportgleichung

E.3. Vereinfachung

E.4. Probleme bei vielen Einflussfaktoren

F. Sättigungsvorurteile

F.1. Grundsätzliches

F.2. Ein Vergleich zwischen Venus und Erde

G. Lösungstabelle

H. Physik versus Leugnerbehauptungen

H.1. Vorbemerkung

H.2. Kommentiertes Zitat

H.2.1. Physikalische Erklärung der Unmöglichkeit

H.3. Andere Klimawandel-Leugner

I. Verzeichnisse

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Literaturverzeichnis

1. Wozu dieses Buch?

1.1. Vorwort

Die Debatte um die Klimasensitivität weist sogar in der Mainstreamliteratur einige Kuriositäten auf. Falsche Annahmen und unzutreffende Modelle finden sich keineswegs nur bei Leugnern des menschlichen Einflusses auf den Klimawandel. Grundlegende Unsauberkeiten in populärwissenschaftlichen Darstellungen deuten darauf hin, dass es auch einigen allgemein anerkannten Klimawissenschaftlern an einem hinreichenden Verständnis der tatsächlichen Wärmetransportvorgänge in der Atmosphäre mangelt. Sollte dies zu falschen Annahmen bei der Formulierung von Klimamodellen führen1), so wäre damit deren Aussagekraft beeinträchtigt. Geo [2024]

Angesichts der komplexen Zusammenhänge beim Treibhauseffekt (z.B. der Überlagerung von Durchschnittswerten mit einer Vielzahl chaotischer Abweichungen - besonders in der Troposphäre2)) darf die Bedeutung physikalisch richtiger Annahmen nicht unterschätzt werden. Unklarheit scheint vor allem darüber zu bestehen, dass die Dicke der Troposphäre aufgrund der darin stattfindenden Konvektion großen Einfluss auf die Klimasensitivität hat. Die Bedeutung der Konvektion ist auch Dietze [2016] bekannt, er spricht von einem Bypass zum Strahlungstransport3).

Allerdings wird dieser Bypass von ihm und vielen anderen nicht entsprechend berücksichtigt. Es wäre schon mit dem Wissen von 1906 (Schwarzschild [1906]) eine in allen wesentlichen Punkten überzeugen-dere Darstellung der Klimasensitivität möglich gewesen. Eine weitere Literaturstelle aus dieser Zeit: Emden [1913].

Auch wird oft Ursache und Wirkung verwechselt und dabei keine schlüssige Wirkungskette genannt. Die Abkühlung der Tropopause wird als Folge der Abkühlung der Ozonschicht genannt - aber die Abkühlung der Stratosphäre ist hauptsächlich die Folge der Abkühlung des Fußpunktes der Stratosphäre - nämlich der Abkühlung der Tropopause. Eine veränderte Wolkenbildung wird auch als Ursache der Erhöhung der Oberflächentemperatur angegeben. Aber auch das ist die Folge der veränderten Tropopausenhöhe durch mehr Treibhausgase: die veränderte Tropopausenhöhe verändert die Konvektionsmuster.

Ein weiterer Punkt ist wesentlich. Der Höhenanstieg der Tropopause ist Anzeige Santer et al. [2003] und wesentlicher Schritt in der Erwärmung der Erdoberfläche bei allen Ursachen der Erwärmung - ganz gleich ob Zunahme der Solarintensität, Erhöhung der Treibhausgaskonzentration oder zusätzlicher Abwärme. Auf Grund der Höhe werden Mittelwerte über große Flächen gebildet, so dass Meßfehler, Wärmeinseleffekte usw. kaum eine Rolle spielen. Diese fast unwesentlichen Punkte werden von Leugnern des Klimawandels oft hochgespielt, um den Klimawandel zu bestreiten.

Der Wasserdampf der Atmosphäre ist eine weitere Quelle von Missverständnissen. In der wissenschaftlichen Literatur findet sich häufig der Begriff der Wasserdampf-Rückkopplung oder Wasserdampfverstärkung. Ohne Wasserdampf wäre die Oberflächentemperatur jedoch höher (siehe Abschnitt 4.6.3 auf Seite →), von einer verstärkenden Wirkung des Wasserdampfes auf den Treibhauseffekt kann daher keine Rede sein.

Zur Beweisführung sind in der zweiten Hälfte der Abhandlung viele Gleichungen erforderlich. Wer deren Auflösung nicht in allen Details folgen kann, möge die entsprechenden Abschnitte bitte überlesen und die Ergebnisse als richtig betrachten.

Zur einfacheren Lesbarkeit ist die Rechtschreibung bei älteren Zitaten durch die aktuelle Rechtschreibung ersetzt.

1.2. Anmerkungen

1.2.1. Zu Wikipedia

In der Fachliteratur ist es unüblich, die Wikipedia zu zitieren. Grund dafür sind gleichzeitig auch die Vorzüge der Wikipedia - dass nämlich viele Autoren an den Formulierungen beteiligt sind. Das sorgt für allgemeinverständliche Darstellungen, leichtere Lesbarkeit, einfache Erreichbarkeit; bringt aber auch die Gefahr mit sich, daß Laien oder Interessengruppen eine richtige Darstellung verfälschen.

Da der Autor einen breiten Leserkreis anstrebt, möchte er die Vorzüge der Wikipedia nutzen und zitiert an einigen Stellen auch diese Quelle. Der Autor beherrscht die Physik, weiß die Wikipedia kritisch zu lesen und verweist nur auf Stellen, die inhaltlich richtig sind und durch vielfältiges Korrekturlesen eine allgemeinverständliche Form erreicht haben.

Bei Bedarf kann die zitierte Fassung eines Artikels in der Wikipedia mit Hilfe von dessen “Versionsgeschichte“ wiederhergestellt werden.

1.2.2. Hinweise auf weitere Veröffentlichungen der Autoren

Die folgenden Verweise führen zu vollständigen Texten (darunter von Fourier und Einstein) mit Erläuterungen, Kommentierungen, Kritiken und Ergänzungstexten:

Anmerkungen zu den Strahlungsgesetzen: Ebel [2021a]Kommentare zu Schriften über den Treibhauseffekt (pro und contra): Ebel [2021b]Widerlegung einer oft zitierten “Klimaskeptiker“-Schrift: Ebel [2021c]Außerdem eine allgemeinverständliche Erklärung des Treibhauseffekts (mit Powerpoint-Folien): Ebel [2021d]

1.2.3. Physik und Meßbarkeit

Der nachfolgende Absatz hat teilweise nicht unmittelbar mit der Atmosphäre zu tun - aber er sollte das Verständnis der atmosphärischen Erscheinungen erleichtern.

Die grundlegenden physikalischen Größen sind in der Theorie genau definiert. Störeinflüsse werden bei Messungen so weit wie möglich eliminiert. Jeder weiß, was 1 kg sind. Aber bei den genauen Messungen sind im Lauf der Zeit große Anforderungen entstanden: Westram [2023]. Je nach Meßverfahren ist z.B. auch der Auftrieb des Meßkörpers in der Atmosphäre zu berücksichtigen. Wie sieht es mit der Bestimmung einer großen Masse aus: z.B. der Erdkugel. Dafür kann man keine Waage verwenden, man muß rechnen. Dafür braucht man aber Konstanten, die auch erst gemessen werden müssen (siehe Herz-Stiftung [2023]).

Ein anderes Beispiel ist die Messung der Siedetemperatur. Dazu wird eine Flüssigkeit erhitzt und laufend die Temperatur gemessen. Das Sieden ist erreicht, wenn sich Dampfblasen bilden. Siehe AnonymS [2023]. Dabei bilden sich Dampfblasen bei sauberen Bedingungen erst bei sehr hohen Temperaturen. Es wird versucht, die Dampfblasenbildung zu beschleunigen um die Siedetemperatur zu bestimmen. Außerdem ist die Siedetemperatur vom Druck abhängig - besonders schön ist das bei Geysiren zu sehen: Ein tiefer Schacht ist mit Wasser gefüllt und wird am Boden durch Erdwärme geheizt. Wegen des hohen Drucks der Wassersäule ist die Siedetemperatur sehr hoch. Beim Einsetzen des Siedens werfen die Dampfblasen Wasser aus und die verkürzte Wassersäule erniedrigt den Druck und damit die Siedetemperatur. Dadurch steigen Sieden und Dampfblasenbildung, wodurch sich der Wasserauswurf verstärkt.

Ein weiteres Beispiel ist die Kondensation bei übersättigten Wasserdampf. Ohne Kondensationskeime verwandelt sich Wasserdampf nicht in flüssiges Wasser. Um vorzeitiges Abregnen aus einem übersättigten Bereich zu erreichen, wird dieser Bereich z.B. mit Silberjodid geimpft.

Ein solch besonderer Fall ist auch die Tropopause. Schwarzschild [1906] schrieb (zwar zur Sonnenatmosphäre, aber nicht nur):

Von besonderem Interesse ist ein Vergleich des Temperaturgradienten bei Strahlungs- und bei adiabatischem Gleichgewicht . . .

.

.

.

Im Vordergrunde der Betrachtung stand bisher allgemein das sog. adiabatische Gleichgewicht, wie es in unserer Atmosphäre herrscht, wenn sie von auf- und absteigenden Strömungen gründlich durchmischt ist. Ich möchte hier auf eine andere Art des Gleichgewichts aufmerksam machen, welche man als Strahlungsgleichgewicht bezeichnen kann. Strahlungsgleichgewicht wird sich in einer stark strahlenden und absorbierenden Atmosphäre einstellen, in welcher die durchmischende Wirkung auf- und absteigender Ströme gegenüber dem Wärmeaustausch durch Strahlung zurücktritt.

.

.

.

Das Strahlungsgleichgewicht ist demnach überall stabil, ... Für mehratomige Gase würde in tieferen Schichten (von höherer Temperaturt) Instabilität eintreten.

Es wird daher hier die Vorstellung nahe gelegt, daß eine äußere Schale der Sonnenatmosphäre sich in stabilem Strahlungsgleichgewicht befindet, während sich vielleicht in der Tiefe eine dem adiabatischen Gleichgewicht angenäherte Zone auf- und absteigender Ströme erstreckt, die dann zugleich die Entnahme der Energie aus ihren eigentlichen Quellen besorgen wird.

Die Zweiteilung der Atmosphäre gilt aus physikalischen Gründen natürlich auch für die Erdatmosphäre. Zwischen zwei verschiedenen Schichten existiert natürlich auch eine Berührungsfläche - hier die Tropopause. Allerdings ist die reale Bestimmung der Tropopausenhöhe nicht so einfach wie in der Theorie:

. . . gegenüber dem Wärmeaustausch durch Strahlung zurücktritt. Das bedeutet, daß die Zweiteilung von vielen Faktoren abhängt: von der Stärke des Wärmestroms (Temperaturgradient), von den Mischungsverhältnissen (z.B. Konzentration der Treibhausgase, Reste von Wasserdampf) usw. Das hat zur Folge, das verschiedene Definitionen der Tropopause verwendet werden (müssen) - siehe Sprenger and Wernli [2010]4).

Die ”Entnahme der Energie“ erfolgt hauptsächlich von der Oberflächenschicht der Erde als Wärmetransport und Strahlung.

Der Treibhauseffekt ist ein großvolumiger Effekt5) mit unterschiedlichen Werten an unterschiedlichen Orten. Aus Messungen in einem kleinen Labor lassen sich keine Beweise für oder gegen den Treibhauseffekt ableiten, sondern man kann nur Zahlenwerte gewinnen: Analog dazu kann man mit der Cavendishwaage nicht das Erdgewicht beweisen, sondern nur Zahlenwerte gewinnnen, um das Gravitationsgesetz anzuwenden.

Trotzdem gibt es Einige, die den Treibhauseffekt nicht verstanden haben z.B. Ermecke [2009, 2010] oder Kapitel H auf Seite →: Sie sammelten unbrauchbare Beweise, daß kein Treibhauseffekt existiert.

1.2.4. Verteilung der Treibhausmoleküle

Die Atmosphäre besteht aus einem Gemisch verschiedener Gase. Ein geringer Anteil davon sind Gase, die mit Infrarotstrahlung wechselwirken, indem sie diese absorbieren und emittieren. Diese Gase werden meistens Treibhausgase genannt (engl. Greenhouse Gases). Die wichtigsten Gase der Atmosphäre sind Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2), deren Wechselwirkung mit der Infrarotstrahlung zu vernachlässigen ist. Zu den Treibhausgasen gehören gasförmiges Wasser (Wasserdampf - H2O), Kohlendioxid (CO2), Ozon (O3) usw.

Im Bereich des Strahlungsgleichgewichts wird durch Kollisionen der Moleküle die Temperatur der Treibhausgasmoleküle an die Menge der Moleküle6) der anderen Gase übertragen - im Bereich des adiabatischen Gleichgewichts wird die Temperatur der anderen Gase auch an die Treibhausgasmoleküle übertragen.

Die Verteilung der Treibhausmoleküle ist im allgemeinen nicht örtlich gleich. Das trifft nur für gut gemischte Treibhausgase zu, zu denen z.B. CO2 gehört. Bei anderen Gasen ist das anders. So z.B. beim Wasserdampf, der in der unteren Atmosphäre konzentriert ist, denn da es nach oben kälter wird, kondensiert der Wasserdampf und das kondensierte Wasser fällt aus. Durch die Kondensationswärme beeinflußt Wasserdampf den Temperaturverlauf auch zusätzlich zu den Strahlungseigenschaften des Wasserdampfes.

Ozon ist hauptsächlich in der Ozon-Schicht vorhanden, da es dort durch UV-Absorption gebildet wird.

Gleiche Druckunterschiede (dp) zwischen verschiedenen Höhen bedeuten, dass die vertikale Menge der Moleküle in den zugehörigen Höhenabschnitten gleich ist, aber die zugehörigen Höhenunterschiede ggf. unterschiedlich sind. Das gilt auch für die Teilmenge der Treibhausgase, da in der Stratosphäre von einer annähernd gleichmäßigen Vermischung ausgegangen werden kann. Jedes einzelne Treibhausmolekül, mit dem ein Wärmestrahl wechselwirkt, trägt fast7) in gleichem Maße zur Behinderung des Wärmestrahls bei.

1.2.5. Moleküldaten und Strahlungswiderstand

Ohne Treibhausgase gäbe es keinen Treibhauseffekt. Die Treibhausgase bestehen aus Molekülen. Das Verhalten von Molekülen in einem Strahlungsfeld wurde von Einstein [1916] beschrieben mit drei Konstanten B12 und B21 - der Absorption von Photonen aus dem Strahlungsfeld, der Emission von Photonen in das Strahlungsfeld und der Konstante der spontanen Emission A21. Das gemeinsame Verhalten einer Vielzahl von Molekülen folgt aus den Eigenschaften der einzelnen Moleküle und wird als Absorptionskonstante k bzw. Transportwiderstand gemessen.

Moleküle, die ein Photon emittierten können, werden als angeregte Moleküle bezeichnet, Moleküle, die ein Photon absorbieren können, werden als nicht angeregt bezeichnet. Die Dichte der angeregten Moleküle wird in der nachfolgenden Gleichung mit N2 und die Dichte der nicht angeregten Moleküle mit N1 bezeichnet (die Gesamtdichte von N1 + N2 ist konstant). Der Zusammenhang ist in Gleichung (15) aus [ Šimečková et al., 2006, S. 135] [ν ist eine Frequenz im Strahlungsfeld, ν0 ist die Mittenfrequenz, ϕ(ν − ν0) ist der Formfaktor, der die Frequenzabhängigkeit beschreibt]:

Schon bei der Absorption spielt die Emission eine Rolle - wenn auch nur der Teil der induzierten Emission. Allerdings ist bei den Temperaturen der Atmosphäre die Temperaturabhängigkeit der Absorption gering, da die Dichte von N2 klein gegenüber N1 ist (siehe Abschnitt A.5 auf Seite →). In diesem Abschnitt ist auch der Transportwiderstand als Folge der spontanem Emission erklärt.

Über den Mechanismus des Strahlungstransports existieren leider auch Mythen. Durch Verzögerung bei der Speicherung der Photonen soll Transportwiderstand entstehen oder ein Photon soll im Zick-Zack weitergehen und oben soll wegen geringerer Luftdichte das Zick-Zack seltener werden (siehe Seite →) usw.

Der Strahlungstransportwiderstand ist die Folge der spontanen Emission der Treibhausgasmoleküle. Jede Richtung der Emission jedes angeregten Treibhausgasmoleküls ist gleich wahrscheinlich (nach oben, unten, schräg usw.). Da es oben kühler ist, wird von oben nach unten von der höheren kühleren Schicht weniger emittiert als von der wärmeren tieferen Schicht nach oben (Stefan-Boltzmann-Gesetz). Die Differenz der Ströme beider Transportrichtungen ist der Nettowärmestrom nach oben. Die Temperaturdifferenz ist die Folge von Absorption und Emission, deren Größe durch den Wärmestrom der Atmosphäre aufgedrückt wird (siehe Seite →ff).

Der Wärmestrom nach unten wird auch als Gegenstrahlung bezeichnet.

Der Gesamtwärmestrom ist noch komplizierter, da nicht nur von der Oberfläche emittiert wird, sondern auch von wärmeren Schichten emittiert wird - z.B. der Ozonschicht, die durch Absorption der UV-Strahlung der Sonne geheizt wird.

1)Beispiel: geozentrisches Weltbild Geo [2024] - Um die Beobachtungen mit der (falschen) Theorie in Einklang zu bringen wurden immer kompliziertere Planetenbahnen erfunden.

2)oberflächennahe Schicht der Atmosphäre bis zur Tropopause - Tropopause: Siehe Seite →.

3)[Dietze, 2016, Seite 2]:

Nicht berücksichtigt wird von IPCC auch, dass die tropische Feuchtkonvektion einen Bypass zum Energie-Abtransport durch IR-Strahlung darstellt.

4) In einer Definition der Tropopause steht der Begriff Vortizität: Im Bereich der Tropopause sind Winde. Die Stärke der Winde wird als Wirbelstärke gemessen.

5)Der größte Temperaturgradient in der Atmosphäre ist ca. 10 K/km. Im Labormaßstab mit ca. 1 m ergeben sich auch bei starker Strahlung nur ca. 0,01 K - wegen Meßunsicherheiten kaum oder schwierig zu messen.

6) ein einzelnes Molekül hat keine Temperatur, die Temperatur beschreibt einen durchschnittlichen Zustand.

7)fast, da die Druckverbreiterung der Spektrallinien die Wellenlängenabhängigkeit etwas ändert.

2. Klima und Wetter

Wettermodelle liefern das in der nahen Zukunft zu erwartende Wetter. Ab einer Vorhersagezeit von ca. 10 Tagen (je nach Wetterlage) wird die Abweichung vom sich tatsächlich einstellenden Wetter so groß, dass die Wettervorhersage unbrauchbar wird. Aus diesem Sachverhalt schließen einige fälschlich, dass Klimavorhersagen über mehrere Jahrzehnte unmöglich sind.

Klima ist jedoch definiert als durchschnittliches Wetter über einen Zeitraum, der hinreichend lang ist, um charakteristische Häufigkeitsverteilungen von Wetterereignissen einzuschließen. In der Meteorologie hat man sich dafür auf 30 Jahre geeinigt.

Rückschlüsse aus dem Durchschnitt von vielen Einzelvorgängen auf Zustandsänderungen von Gesamtsystemen werden in den Naturwissenschaften häufig verwendet. Als Beispiel seien hier die Gasgesetze genannt - als Gesamtwirkung der zufälligen Zusammenstöße und Bewegungen der Moleküle im Gasvolumen. Für jeden Zusammenstoß der einzelnen Moleküle gelten die Gesetze der Physik - es wäre aber wenig sinnvoll, auf dieser Basis das Verhalten von Gasen bestimmen zu wollen. [In diesem Beispiel etwa macht die Zufälligkeit der Zusammenstöße sich bei genauerer Analyse bloß als geringfügige Druckschwankung bemerkbar (hörbar gemacht als Rauschen) - analog zu den Wetterschwankungen aus der Perspektive der Klimaforscher.]

Auch ein weiterer Vergleich ist aufschlussreich: Man kann die Vielzahl der Molekülzusammenstöße mit Hochleistungscomputern simulieren und mit sehr viel mathematischer Statistik werden daraus die relativ einfachen Gasgesetze formuliert, oder es werden die Gasgesetze mit elementarer Betrachtung formuliert. Die Klimawissenschaftler fordern immer leistungsfähigere Computer, die immer kleinere Volumen der Atmosphäre simulieren, um die Klimafolgen zu berechnen. Es scheint jedoch, das dabei die elementare Betrachtung auf der Strecke bleibt.

Wie sich die Einstellung zu Klimafragen im Laufe der Zeit geändert hat, zeigen Zitate aus zwei Büchern im Abstand von 28 Jahren:

Zuerst ein Auszug aus [Fortak, 1982, S. 78]:

Die Konsequenzen dieser Entwicklung sind beachtlich, denn das CO2 ist einer der Hauptabsorber der langwelligen Strahlung um 15 μm (vgl. Abb. 1) und somit an der atmosphärischen Gegenstrahlung8) ganz maßgeblich beteiligt. Eine Erhöhung des CO2-Gehaltes verstärkt demnach die Gegenstrahlung, mit dem Resultat, daß sich die Mitteltemperatur der Erde erhöhen müßte. Allerdings setzen damit in unserem komplizierten System Erde-Atmosphäre Regelprozesse ein, die nicht einfach zu überblicken sind und es sind deshalb auch noch keine eindeutigen Schlüsse auf Klimaänderungen möglich.

Man beachte das noch. Ein zweiter Auszug 28 Jahre später [Lange, 2010, S. 486]:

8.6(c)Zusammenfassend kann man also sagen, daß ein Klimasignal vom Rauschen des Wetters getrennt wurde, denn es wurde eine mit der entsprechenden Spektrallücke2) zum Wetter ausgestattete neue Variable9) gefunden, die den angestrebten Qualitätssprung beim Übergang vom Wetter zum Klima verkörpern kann. Diese Entdeckung erfolgte empirisch. In Kapitel 8.5 wurde betont, daß solche Signale durch physikalische Zwangsbedingungen begründet sein sollten. Welche Zwangsbedingungen hier vorliegen, muß noch erforscht werden. Eine Idee dazu auf der Grundlage der neuen Energie-Wirbeltheorie von Névir10) [1998] (→ Kapitel 10) liegt jedoch bereits vor.

Auch das Diagramm 4.3 auf Seite → zeigt, dass bei kurzen Zeiträumen von wenigen Jahren praktisch kein Trend zu einer Klimaänderung zu beobachten ist - bei längeren Zeiträumen hingegen sehr wohl.

8) Siehe Kapitel B.2.2 auf Seite →

9)Gebrauchtes Kennzeichen zur Unterscheidung von Wettererscheinungen zu Klimaerscheinungen.

10)Névir [2016]

3. Einordnung in die Klimaliteratur

Dieses Buch soll helfen, u.a. den Einfluss der Konvektion auf den Treibhauseffekt angemessen einzuordnen. Für diesen Zweck wird im Hauptteil [Abschnitt 4 auf Seite →] . . .

Inhalt

3

18

hypothetisch berechnet, welche Oberflächentemperatur sich bei fehlender Konvektion und ansonsten unveränderten Bedingungen einstellen würde.

4

21

dargestellt, wie sich eine höhere Treibhausgaskonzentration in erster Linie als Verschiebung der Tropopause (der Zone beginnender Konvektion) auswirkt.

5

24

die rechnerische Abhängigkeit der Tropopausenhöhe vom (mit der Treibhausgaskonzentration steigenden) Strahlungswiderstand ermittelt.

6

28

der Einfluss des Wasserdampfs untersucht.

7

33

die Änderung der Oberflächentemperatur bestimmt.

8

34

das vorherige Ergebnisse zusammengefaßt.

9

35

an den Mainstreamdarstellungen Kritik geübt.

10

40

zusätzliche Abwärme betrachtet.

Das Verständnis des Treibhauseffekts erfordert viel Grundlagenwissen, das in den ungewöhnlich großen Anhang ausgelagert wurde. Es folgt eine Übersicht:

Inhalt

A

45

Teils weit über hundert Jahre altes, doch im Wesentlichen heute noch gültiges Grundlagenwissen über den Treibhauseffekt

B

63

Entropie

11

)

und Gegenstrahlung

12

)

C

24

Für den hypothetischen Fall einer Erde ohne Treibhauseffekt wird die obere Schranke der Oberflächentemperatur errechnet

D

69

Hypothetische Betrachtung einer Erde ohne Treibhausgase

E

73

Nachweis, dass der Treibhauseffekt sich rechnerisch auch bei starken Vereinfachungen einstellt

F

83

Widerlegung von

Sättigungs“-Vorurteilen

G

89

Tabellarische Auflistung numerischer Lösungen für Troposphärenänderungen

H

95

Widerlegung eines Leugners

I

109

Verzeichnis der Grafiken, Tabellen und Referenzen

englisch