{"id":3827,"date":"2019-11-02T07:42:06","date_gmt":"2019-11-02T06:42:06","guid":{"rendered":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/?p=3827"},"modified":"2019-11-01T06:58:19","modified_gmt":"2019-11-01T05:58:19","slug":"klima-wetter","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/2019\/11\/02\/klima-wetter\/","title":{"rendered":"Klima .\/. Wetter"},"content":{"rendered":"\n<p>Klima ist bekanntlich verallgemeinertes Wetter. Was schnell zu der Frage f\u00fchrt, wieso das Wetter von n\u00e4chster Woche au\u00dferhalb der Reichweite von Prognosen liegt, aber das Wetter (eigentlich Klima) f\u00fcr August 2050 genau vorhersagbar ist. Wie geht das?<\/p>\n\n\n\n<!--more-->\n\n\n\n<p>Die Wettervorhersage basiert auf der computerbasierten Simulation der Atmosph\u00e4re. Dazu wird die Atmosph\u00e4re in kleine Volumeneinheiten und die Erdoberfl\u00e4che in kleine Fl\u00e4chenst\u00fccke zerlegt. Den aktuellen Zustand der einzelnen Komponenten kennt man einigerma\u00dfen gut: das aktuelle Wetter. Die einzelnen Elemente tauschen mit ihren Nachbarn Materie, W\u00e4rme-Energie und Strahlungs-Energie aus. An den Grenzen des Systems wird Strahlungs-Energie von der Sonne zugef\u00fchrt oder W\u00e4rme\/Strahlung und teilweise auch Materie vom Erdboden. Innerhalb der Zellen k\u00f6nne sich weitere \u00c4nderungen wie die Bildung oder Aufl\u00f6sung von Wolken vollziehen. Alles zusammen eine Vielzahl von Parametern, die man aber recht gut theoretisch in den Griff bekommen kann. In kleinen Schritten wird nun durchgerechnet, wie sich das System durch die Austauschprozesse zwischen den Elementen ver\u00e4ndert, und wenn das schneller gelingt als in der Natur, landet man bei einer Wettervorhersage. <\/p>\n\n\n\n<p>Nun wei\u00df man schon vom Wetterbericht, dass die Rechnung mit solchen Modellen nicht lange gut geht. F\u00fcr den Hochsommer in Mitteleuropa kann man bei mehr als 5 Tagen Voraussage zwar mit Sicherheit 1 m Neuschnee ausschlie\u00dfen, aber das ist auch schon fast alles. Der Grund daf\u00fcr ist, dass man den Zustand der vielen Volumenelemente nicht hinreichend genau kennt. Wei\u00df man beispielsweise, dass die Temperatur bei 15,8\u00b10,15\u00b0C liegt, so kann man zwei Grenzrechnungen mit 15,65\u00b0C und 15,95\u00b0C durchf\u00fchren, de je nach den mathematischen Details in mehr oder weniger kurzer Zeit zu deutlich unterschiedlichen Ergebnissen f\u00fchren, mit der Rechnung mit dem Mittelwert 15,80\u00b0C als bester N\u00e4herung. Die Temperatur ist aber nur einer unter sehr vielen Parametern, die nur begrenzt genau bekannt sind, was schnell zum sprichw\u00f6rtlichen Chaos f\u00fchrt. <\/p>\n\n\n\n<p>Wenn man den Wetterverlauf auf gr\u00f6\u00dfere Zeit hin betrachtet, beispielsweise im Verlauf eines Jahres, \u00e4ndert sich am Chaos kaum etwas. Der Wetterverlauf variiert stark in verschiedenen Jahren. Man kann lediglich feststellen, dass sich das Ganze in einem Verlaufskorridor abspielt, der es einer bestimmten Anzahl von Tier- und Pflanzenarten erlaubt, langfristig zu \u00fcberleben. Wer nicht reinpasst, wird nach einiger Zeit eliminiert. Dabei ist auch klar, dass das nicht an einem einzigen Parameter, beispielsweise der mittleren Temperatur, aufgeh\u00e4ngt werden kann. Eine ungen\u00fcgende Adaption an Temperaturausschl\u00e4ge und Extremwerte, Niederschl\u00e4ge, Luftfeuchtigkeit, Wind, usw. Nichtwetterbezogene Parameter wir konkurrierende Arten, Bodenbeschaffenheit, usw. machen die ganze Sache noch komplizierter. Bleiben wir aber beim Wetter\/Klima.<\/p>\n\n\n\n<p>Vereinbarungsgem\u00e4\u00df fasst man Klima als den gemittelten Verlauf \u00fcber eine Zeitraum von etwa 30 Jahren auf. Leider wird das (aus weiter unten erl\u00e4uterten systematischen Gr\u00fcnden) derzeit auf die mittlere Temperatur verdichtet, was aber zur Beschreibung des Ph\u00e4nomens &#8222;Klima&#8220; alles andere als ausreichend ist, wie gerade erl\u00e4utert. Bl\u00f6dsinn noch h\u00f6herer Art sind Aussagen wie &#8222;<em>jeder konnte im letzten Sommer den Klimawandel sp\u00fcren<\/em>&#8222;, denn das ist gem\u00e4\u00df Begriffsdefinition Wetter und nicht Klima. Leider aber ein sehr eing\u00e4ngiger Betrug: 30 Jahre sind eine Generation. Kaum jemand ist in der Lage, mehrere Jahre zu \u00fcberblicken. So kann man den Leuten recht erfolgreich Wetterschwankungen zwischen den Jahren als Klima\u00e4nderungen verkaufen. Meteorologen, die das wissen, laufen gegen solche Darstellungen aber vergebens Sturm.<\/p>\n\n\n\n<p>Wenn von Klima die Rede ist, ist eigentlich immer eine Klima\u00e4nderung gemeint. Das ist so \u00e4hnlich wie beim Wetterbericht, wo es auf die \u00c4nderung im Laufe der Zeit ankommt. Nun d\u00fcrfte klar sein, dass man nicht einfach die Wetterrechnung auf 30 Jahre in der Hoffnung ausdehnen kann, dass sich das Chaos verfl\u00fcchtigt. Wird es nicht tun. Klimatologen werden daher im ersten Schritt versuchen m\u00fcssen, den aktuellen Klimastand zu berechnen, d.h. so etwas wie den 30-j\u00e4hrigen Mittelwert bestimmter Parameter, und da alles irgendwie zusammen h\u00e4ngt, auch nicht f\u00fcr Berlin-Kreuzberg sondern gleich global. Im Prinzip m\u00fcssen sie dazu \u00e4hnlich vorgehen wie die Meteorologen und sich die Bilanzen anschauen und verdichten. Aber welche? Also welche Bilanzen verdichtet man und auf welche Werte wird verdichtet? <\/p>\n\n\n\n<p>Das f\u00fchrt auf einen Haufen von komplizierten Gleichungen, die auch in der Meteorologie auftauchen. Unten sind f\u00fcr die, die sich das aus welchen Gr\u00fcnden auch immer antun m\u00f6chten, ein paar technische Dokumente zum Download aufgef\u00fchrt. Zus\u00e4tzlich analysiert man die Vergangenheit, um heraus zu bekommen, auf was man sich konzentrieren sollte. Als Ergebnis konzentriert man sich im Wesentlichen auf die Strahlungsbilanz der Sonne und die daraus resultierende Temperatur auf der Erde. Das f\u00fchrt zu dem bekannten Bild<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"945\" height=\"558\" src=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/10\/Bildschirmfoto-vom-2019-10-31-08-02-44.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-3833\" srcset=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/10\/Bildschirmfoto-vom-2019-10-31-08-02-44.png 945w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/10\/Bildschirmfoto-vom-2019-10-31-08-02-44-300x177.png 300w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/10\/Bildschirmfoto-vom-2019-10-31-08-02-44-768x453.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 945px) 100vw, 945px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Die gesamte Energie, die die Erde wohnlich macht, stammt von der Sonne und erreicht die Erde auf der Tagseite in Form von elektromagnetischer Strahlung. Letzten Endes wird die Erde diese Energie sp\u00e4testens auf der Nachtseite durch Strahlung wieder so weit los, dass sich ein Geichgewicht mit lebenswerten Bedingungen einstellt. Die Atmosph\u00e4re ist dabei ein Puffer, der daf\u00fcr sorgt, dass die Temperaturdifferenzen ertr\u00e4glich bleiben.<\/p>\n\n\n\n<p>In der Atmosph\u00e4re treten nun so genannte Treibhausgase auf &#8211; eigentlich ein v\u00f6llig falscher Begriff, der sich aber genauso eingeb\u00fcrgert hat wie der physikalische Unsinn erneuerbarer Energie. Die sind in der Lage, Strahlungsenergie zu absorbieren, und zwar vorzugsweise von der Sorte, die Nachts von der Erde selbst ausgestrahlt wird. Die Absorption ist nat\u00fcrlich nur vor\u00fcbergehend: nach kurzer Zeit wird die gleiche Energie wieder abgestrahlt, nur halt nicht in der gleichen Richtung. Ungef\u00e4hr die H\u00e4lfte der absorbierten Photonen wird wieder in Richtung Erde zur\u00fcck geschickt und heizt sie auf.<\/p>\n\n\n\n<p>Zum besseren Verst\u00e4ndnis sei das einmal in Form eines Rechenbeispiels formuliert: der Boden sende 200 Photonen aus, von denen 120 so beschaffen sind, dass sie absorbiert werden k\u00f6nnten, und von denen wiederum 50 absorbiert werden. Von den 200 Photonen gelangen 80 (falsche Eigenschaften) + 70 (nicht absorbiert) + 25 (in Richtung Weltall emittiert) = 175 in den Weltraum, 25 kommen wieder am Boden an. Steigt die Konzentration des Treibhausgases so, dass nun 80 von den 120 absorbiert werden, so entkommen 160 und 40 kommen wieder zur\u00fcck. Die Erde wird weniger Energie los und heizt sich auf. Das Aufheizen f\u00fchrt dazu, dass sie mehr Photonen als 200 emittiert. Das steigert sie so lange, bis sich wieder ein neues Gleichgewicht einstellt, bei dem alles, was tags\u00fcber absorbiert wurde, nachts abgegeben werden kann.  <\/p>\n\n\n\n<p>So weit das an sich einfache Modell, das Temperatur\u00e4nderungen auf der Erdoberfl\u00e4che mit dem Gehalt der Atmosph\u00e4re an bestimmten Gasen verkn\u00fcpft. Leider geht die ganze sch\u00f6ne Physik f\u00fcr die Konstruktion des Bilanzdiagramms drauf, wobei trotzdem noch ein paar L\u00fccken bleiben, und es reicht auch nur f\u00fcr eine globale Temperatur. Weiter geht das Modell nicht, kann also nicht genauer sagen, wo welche Temperaturen herrschen. <\/p>\n\n\n\n<p>Im Modell ebenfalls nicht drin stecken andere im Diagramm ber\u00fccksichtigte Parameter wie beispielsweise Wolken (wir beschr\u00e4nken uns einmal auf die; andere Parameter kann man genauso diskutieren, aber nicht so anschaulich). Die Modelle beschr\u00e4nken sich auf eine Prognose, wie sich die globale Temperatur bei \u00c4nderung der Treibhausgaskonzentration \u00e4ndert, beinhalten aber nicht, wie sich die Wolken verhalten. Wenn die bei einer Klima=Temperatur\u00e4nderung mehr oder weniger werden, \u00e4ndert sich nicht nur die &#8222;R\u00fcckstrahlung&#8220; durch die Klimagase, sondern auch die Prim\u00e4rbilanz, was bei einer Ber\u00fccksichtigung zu ganz anderen Schl\u00fcssen f\u00fchrt. <\/p>\n\n\n\n<p>Als Konsequenz k\u00f6nnen die Klimamodelle keine Prognose liefern wie die Wettermodelle, sondern nur eine Projektion unter der Annahme, dass die nicht berechnungsf\u00e4higen Parameter sich in einer bestimmten Weise verhalten. Das kann stimmen, muss es aber nicht. Die Klimamodelle sind deshalb auch nicht in der Lage, vergangene Warm- und Kaltzeiten zu simulieren. Was ist aber dann mit den Projektionen in die Zukunft? <\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Noch mal zusammen gefasst<\/h4>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\"><li>Klima-Modelle prognostizieren Ver\u00e4nderungen einer globalen Temperatur bei Ver\u00e4nderungen bestimmter Gase in der Atmosph\u00e4re unter sonst konstanten Bedingungen.<\/li><li>Klima-Modelle sind nicht in der Lage. lokalen Temperaturver\u00e4nderungen zu prognostizieren. Alle diesbez\u00fcglichen Aussagen sind Meinungen und nicht wissenschaftlich begr\u00fcndet.<\/li><li>Klima-Modell sind nicht in der Lage, die \u00c4nderung anderer Wetter-Parameter zu prognostizieren. Alle diesbez\u00fcglichen Aussagen sind Meinungen und nicht wissenschaftlich begr\u00fcndet.<\/li><li>Klima-Modelle sind nicht in der Lage, Ver\u00e4nderungen der Biosph\u00e4re zu prognostizieren. Alle diesbez\u00fcglichen Aussagen sind Meinungen und nicht wissenschaftlich begr\u00fcndet.<\/li><li>Klima-Modell sind nicht geeignet, Ver\u00e4nderungen der Polkappenvereisung in gr\u00f6\u00dferem Ma\u00df zu prognostizieren. Alle diesbez\u00fcglichen Aussagen sind Meinungen und nicht wissenschaftlich begr\u00fcndet.<\/li><li>Klima-Ver\u00e4nderungen sind aufgrund der Zeitkonstanten nicht direkt erfahrbar. Alle diesbez\u00fcglichen Aussagen sind Meinungen und nicht wissenschaftlich begr\u00fcndet.<\/li><\/ol>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<p>Hier der &#8222;Hard Stuff&#8220; mit viel Mathematik und Details.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-file\"><a href=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/10\/Einfuhrung-in-die-Klimamodellierung-Thomas-Stocker.zip\">Einfuhrung in die Klimamodellierung<\/a><a href=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/10\/Einfuhrung-in-die-Klimamodellierung-Thomas-Stocker.zip\" class=\"wp-block-file__button\" download>ZIP\/PDF herunterladen<\/a><\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-file\"><a href=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/10\/Numerische-Klimamodelle-DWD.pdf\">Numerische-Klimamodelle<\/a><a href=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/10\/Numerische-Klimamodelle-DWD.pdf\" class=\"wp-block-file__button\" download>Herunterladen<\/a><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-small-font-size\">Rechtehinweis: beide Dokumente sind im Internet als PDF frei verf\u00fcgbar und werden daher hier gespiegelt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Klima ist bekanntlich verallgemeinertes Wetter. 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