|
Welcher Treibhauseffekt soll es denn sein? Dr. Wolfgang Brune |
|
2. Wenn die Erde also von "Gegenstrahlung" getroffen wird, wird ihr hierdurch Energie zugeführt, zwangsweise und unabhängig von allen anderen Randbedingungen (wenn zumindest ein Teil dieser "Gegenstrahlung" absorbiert wird). Sind wir uns darüber einig? ... 2. Meine Stellungnahme (29.07.2009) ... schon Ihre erste Annahme kann nicht unwidersprochen bleiben. Ich muss nochmals darauf hinweisen, dass die Strahlungsabsorption in Nichtleitermaterial wellenlängen-abhängig (bzw. wellenzahl- oder frequenz-abhängig) ist: [Je größer die Wellenlänge ist, desto schwächer ist der Effekt der Welle. Je kürzer die Wellenlänge ist, desto stärker ist die Welle.] Das elektrische Wechselfeld der Strahlung wirkt auf die "äußeren" Ladungsträger im Material: Es vergrößert deren thermische Eigenbewegung - dann wärmt es; oder es bremst deren thermische Eigenbewegung ab - dann kühlt es. Ähnliches vollzieht sich mit dem magnetischen Wechselfeld der Strahlung [wenn auch quantitativ weniger von Bedeutung]: Es verstärkt die vorhandenen Ströme im Nichtleitermaterial oder es schwächt sie ab. In jedem Fall hat irdisches Nichtleitermaterial nicht eine thermische Eigenbewegung von Null - nur in einem solchen Fall würde absorbierte Strahlung immer wärmen, egal wie groß sie ist. Das heißt, atmosphärische Gegenstrahlung aus der Atmosphäre kann die Erdoberfläche nicht erwärmen, wenn sie aus Temperaturbereichen stammt, deren Temperatur kleiner oder gleich der Oberflächentemperatur ist; dann nämlich unterscheidet sich das Fequenzspektrum substanziell von dem der Sonne. Übrigens verhält es sich ebenso mit konvektiven Strömen (Niederschlägen), die aus der Atmosphäre auf die Erdoberfläche auftreffen: Stammen sie aus Bereichen niedrigerer Temperatur kühlen sie; anderenfalls würden sie erwärmen (aber: Warmer Regen ist nicht die Regel, sondern die Ausnahme).[Ergänzung: Auch wenn bei Absorption von höheren Frequenzen des Sonnenlichts, die an der Erdoberfläche ankommen, neben der oben beschriebenen Elektronenpolarisation auch schon Elektronenübergänge auf höhere Niveaus ausgelöst werden können, tritt eine Konkurrenzsituation zwischen Wiederaussendung von Licht und Thermalisierung ein: Die Folge ist, dass die Eindringtiefe der Sonnenstrahlung in Materie, zum Beispiel bei Wasser, erhöht wird. Es bleibt aber insgesamt bei der Umwandlung der Strahlungsenergie in Wärme - und folglich bei der Frage, ob die eingetragene Strahlungsenergie die ohnehin in der Materie vorhandene Wärmebewegung zu vergrößern oder abzubremsen vermag.] 3. Eine Frage dazu von Ihnen (E. R., Mail vom 29.07.2009) Bitte wo bleibt der Energieerhaltungssatz, wenn absorbierte Strahlung kühlt? 4. Die Antwort (29.07.2009) ... der Energieerhaltungssatz an der Erdoberfläche lautet (mit etwa den Werten IPCC, 4. Bericht, soweit sie dort ausgewiesen sind):Wärmezustrom von der Sonne 168 W/m² = Differenz der Wärmeabfuhr und der Wärmezufuhr durch Wärmestrahlung (Netto[Wärme]strahlung) 66 W/m² + Differenz der Wärmeabfuhr und der Wärmezufuhr durch Konvektion [Netto-Konvektion] 102 W/m² ... Mit dieser Energiebilanz werden die unterschiedlichen Wärmequalitäten sauber getrennt. Es erfolgt auch eine saubere Isolierung der Sonneneinstrahlung, der eine Temperatur von etwa 5800 K zugrunde liegt und nicht etwa eine Temperatur, die sich aus der 4. Wurzel der Intensität von 168 W/m² errechnen ließe. Und was die Emissionen der Niedertemperaturwerte anbelangt, erfolgen sie erst nach Absorption der entsprechenden Werte von oben - so wie eben auch die Sonneneinstrahlung in der Erdoberfläche absorbiert wird. Es wird auch klar, dass jede Änderung eines Wertes alle anderen Werte ändert. Insbesondere ist es unzulässig, an der Erdoberfläche erst einmal ein Strahlungsgleichgewicht zu postulieren und danach eine konvektive Korrektur vorzunehmen (z. Bsp. Pierrehumbert). Nein, es gibt an der Erdoberfläche kein Strahlungsgleichgewicht (damit ist auch eine Abstrahlung von 390 W/m² von der Oberfläche - entsprechend einer Temperatur 288 K eine fiktive Größe), ein Energiegleichgewicht wohl, s. o. Im Übrigen kann ich hier nur noch einmal auf mein Klimabuch 2 verweisen. [Vom Standpunkt der Energie macht es keinen Unterschied, ob es vom Himmel schneit, hagelt, kalter Regen fällt oder ob Wärmestrahlung aus Regionen gleicher niedriger Temperatur nach unten strahlt. Alles kühlt die Erdoberfläche - ganz und gar ohne Verletzung des Energieerhaltungssatzes, weil die Sonne die Erdoberfläche immer wieder auf die globale Mitteltemperatur um 288 K aufwärmt.] 5. Zwar keine Antwort auf meine 2. Mail, jedoch ein offensichtlich allgemein gemeinter Standpunkt an einen anderen Diskussionsteilnehmer (E. R., Mail vom 31.07.2009) ... Lassen Sie mich aber bitte noch eine Anmerkung machen, die nicht die Physik selbst, sondern die Wirkung von Wortmeldungen betrifft: Weil die Physik einen Treibhauseffekt eindeutig zulässt, ist jede Wortmeldung, die die Unmöglichkeit eines Treibhauseffektes behauptet, nur gefundenes Fressen für die Klimahysteriker. Die können die Argumente der Skeptiker dann einfach pauschal als haltlos verwerfen und sie haben dabei auch noch die Physik auf ihrer Seite. Die einfache Diskussion "den Treibhauseffekt gibt es rein physikalisch gesehen nicht", geht eindeutig nach hinten los. In meinen Augen gibt es nur 2 wenigstens potentiell erfolgreiche Argumentationsstrategien gegen die heute übliche Klimahysterie: Zu zeigen, dass der Treibhauseffekt zwar physikalisch möglich, aber real so klein ist, dass wir nichts dagegen unternehmen müssen, und dafür zu werben, dass angesichts der Ungewissheiten über die Höhe des Treibhauseffektes zunächst nur solche Gegenmaßnahmen ergriffen werden sollen, die sich ohnehin lohnen oder wenigstens nicht allzu viel kosten. Kostspielige Maßnahmen sollte man auf dann verschieben, wen sich ihre Notwendigkeit eindeutig herausgestellt hat. Alles Andere ist kontraproduktiv und in meinen Augen auch mit Schuld an der derzeitigen ziemlich verfahrenen Situation.6. Ein notwendiger Standpunkt von mir (31.07.2009) Insbesondere der letzte Absatz Ihres Antwortschreibens... muss Widerspruch hervorrufen, auch wenn er in wohltuend sachlichem Ton abgefasst ist. Die Grundaussage ist, aus der Sie Folgerungen für Klimaaktivisten und -realisten (dass das "Schwarz-Weiß-Malerei ist, ist mir bewusst, aber diese Vereinfachung soll zur Klärung des Wesentlichen beitragen) ableiten: "Weil die Physik einen Treibhauseffekt eindeutig zulässt, ist jede Wortmeldung, die die Unmöglichkeit eines Treibhauseffektes behauptet, nur gefundenes Fressen für die Klimahysteriker. Die können die Argumente der Skeptiker dann einfach pauschal als haltlos verwerfen und sie haben dabei auch noch die Physik auf ihrer Seite." Welchen Treibhauseffekt meinen Sie denn - das ist doch das Erste, was definiert werden muss. Den Temperatureffekt des "gärtnerischen Treibhauses" gibt es: Er kommt durch unterbundene Konvektion zustande (auch durch das sehr einfache Wood-Experiment bestätigt). In der realen Atmosphäre üben die Funktion der Abdeckung die Wolken aus (was auch in einer kalten Winternacht jeder körperlich spüren kann: klarer oder bedeckter Himmel). Dann entsteht aber sofort ein Problem in Ihrer Argumentation, wenn Sie sich auf reine Strahlungsvorgänge zurückziehen. Konvektion [die Sie also gedanklich erst einmal ausschließen] bedeutet doch zwangsläufig, dass eine Atmosphäre vorhanden sein muss, in der sich Luftpakete durch Erwärmung von der Erdoberfläche adiabatisch nach oben bewegen. Eine genügend dichte Atmosphäre (wie bei Erde und Venus, nicht aber bei Mars) ist jedoch Voraussetzung dafür, dass sich in ihr unter Einwirkung der Gravitation eine konstante trocken-adiabatische Temperatursenkungsrate ausbilden kann - unabhängig von jeder Strahlungsproblematik. Und damit ergibt sich, dass sich zwischen der mittleren globalen Oberflächentemperatur und der in einigen Kilometern Höhe befindlichen Strahlungsgleichgewichtstemperatur des Planeten (das ist diejenige effektive Höhe, in der die Zustrahlung von der Sonne gleich der Wärmeabstrahlung des Systems Erdoberfläche/Atmosphäre ist) eine Temperaturdifferenz ausbildet. Gemeinhin wird das als "natürlicher Treibhauseffekt" bezeichnet; besser ist jedoch der Begriff "atmosphärischer Temperatureffekt". Bis dahin spielen Strahlungseigenschaften von gasförmigen Bestandteilen der Planetenatmosphäre überhaupt keine Rolle. Einzige Voraussetzung ist, die Gase der Atmosphäre verhalten sich annähernd wie ideale Gase (so eben das N2/O2-Gemisch der Erde oder das CO2 der Venus). Danach muss man fragen: Verändert sich die Situation, wenn sich die Gaszusammensetzung der Atmosphäre ändert, zum Beispiel bei der Erde durch anthropogen erzeugtes CO2? Was die IR-Strahlungseigenschaften anbelangt, so muss man das grundsätzlich bejahen. Da aber die [Strahlungsfähigkeit der] Atmosphäre mit CO2 schon stark gesättigt ist, ist das nur ein kleiner Effekt, der vernachlässigt werden kann. Er nimmt erst dann nach dem IPCC eine "ordentliche" Größe an, wenn er durch Wasserdampf verstärkt wird. (Ich habe mich bis jetzt aber nur auf trockene Planeten beschränkt und bleibe aus Platzgründen auch dabei. Jedoch nur ein Hinweis: Ich denke, ich habe plausibel nachweisen können, dass auch bei einem "Wasserplaneten" der atmosphärische Temperatureffekt konstant bleibt.) Man darf jedoch nicht nur nach Veränderungen fragen, die sich bei mehr CO2 bezüglich der IR-Strahlungseigenschaften ergeben. Nach Chilingar et al. verändern sich selbstverständlich auch die "thermodynamischen" Eigenschaften der Luft, was zu besserer Konvektion und damit zu besserer Kühlung der Erde führt. - Damit hängt - auch im Zusammenhang mit meinen beiden früheren Meinungsäußerungen zu Ihren 5 Punkten - ein strahlungsbasierter Treibhauseffekt, der die Erde wärmen soll, buchstäblich "in der Luft", befindet sich jedoch nicht auf dem Boden der Physik. - Im Übrigen bin ich mit Ihnen einverstanden, sich erst einmal auf machbare (und im Nachhinein vermutlich nicht zu bereuende) Schritte bezüglich des Klimas zu einigen. Für mich ist das eindeutig das sofortige Stoppen der Rodung noch vorhandener Urwälder (insbesondere wenn das für den Anbau von Energiepflanzen für die reichen Länder erfolgt) und die machbare Wiederaufforstung. Damit macht man auch nichts Falsches, wenn sich denn - vermutlich binnen Kurzem - herausstellen sollte, dass es gar nicht das CO2 ist, das das irdische Klima korrumpiert, sondern dass der anthropogene Klimaeinfluss vorrangig über Wald und Wasser ausgeübt wird (wofür ich viele plausible Argumente finden konnte, so hoffe ich). Dazu von meiner Seite keinen Kommentar mehr. (Wolfgang.Brune@t-online.de) http://www.Wolfgang-Brune.eu/Klimakapriolen.htmlhttp://www.Wolfgang-Brune.eu/Klimabuch2.html |