{"id":3850,"date":"2019-11-05T07:40:43","date_gmt":"2019-11-05T06:40:43","guid":{"rendered":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/?p=3850"},"modified":"2019-11-01T13:29:04","modified_gmt":"2019-11-01T12:29:04","slug":"klima-die-verstrahlung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/2019\/11\/05\/klima-die-verstrahlung\/","title":{"rendered":"Klima &#8211; die Verstrahlung"},"content":{"rendered":"\n<p>Im Beitrag &#8222;Klima .\/. Wetter&#8220; haben wir festgestellt, dass Klimamodelle sich mit dem Strahlungshaushalt der Erde besch\u00e4ftigen. Sehen wir uns das genauer an, lassen aber erst einmal Schaupl\u00e4tze wie Wolken und Biosp\u00e4re fort.<\/p>\n\n\n\n<!--more-->\n\n\n\n<p>Die Erde bekommt ihre Energie von der Sonne in Form von elektromagnetischer Strahlung (nicht nur, aber haupts\u00e4chlich).<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"630\" src=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-1024x630.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-3851\" srcset=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-1024x630.png 1024w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-300x184.png 300w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-768x472.png 768w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik.png 1280w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><figcaption>Ich hoffe, die Restkenntnisse aus dem Physikunterricht erlauben es, die Abbildung ohne weitere Erl\u00e4uterung zu verstehen. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Das Spektrum, also die abgebildeten Kurven, kann man bequem mit Satelliten oder am Erdboden messen. Schwieriger wird es, wenn die Strahlung der Erde gemessen werden soll. Deshalb geht man davon aus, dass diese Strahlung der Strahlung eines so genannten Schwarzen K\u00f6rpers entspricht. Was das ist, ist ohne Belang; Hauptsache, man kann sie berechnen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"853\" src=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-1-1024x853.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-3852\" srcset=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-1-1024x853.png 1024w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-1-300x250.png 300w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-1-768x640.png 768w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-1.png 1229w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>Wie man sieht, h\u00e4ngt das Spektrum eines Schwarzen K\u00f6rpers nur von der Temperatur ab, und die kennt man ja. Also nimmt man die Kurve f\u00fcr 300K als Emissionsspektrum der Erde f\u00fcr die Modellrechnungen.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Probleme mit quantitativen Modellen fangen in dieser Stelle bereits an. Das berechnete Spektrum eines schwarzen K\u00f6rpers ist eine N\u00e4herung und stimmt bereits bei der Sonne auch nur n\u00e4herungsweise. Man muss sich klar machen, dass eine Temperatur\u00e4nderung von 1\u00b0C bei einer mittleren Erd-Temperatur, die ca. 300\u00b0C \u00fcber dem absoluten Nullpunkt liegt, nur gerade einmal eine \u00c4nderung von 0,3% darstellt. Wenn die Genauigkeit der Messwerte nicht besser als dieser Wert ist, sind die Rechenergebnisse entsprechend unzuverl\u00e4ssig. Wenn man im Diagramm der Sonnenstrahlung das Verh\u00e4ltnis der gelben Fl\u00e4che zur Gesamtfl\u00e4che betrachtet, macht das mehr als 0,3% aus. F\u00fcr Berechnungen ab einer bestimmten Genauigkeit wird man daher auf das reale Spektrum zur\u00fcckgreifen m\u00fcssen. Das ist aber f\u00fcr die Erdkomponenten ein messtechnisch schwer l\u00f6sbares Problem. In den Modellen stecken daher meist idealisierte Daten. Finden sich diese einschr\u00e4nkenden Angaben in den Modellen? <\/p>\n\n\n\n<p>Zum Verst\u00e4ndnis des Modelldetails ist noch eine Erl\u00e4uterung zu den Grafiken angebracht: Das Diagramm des Sonnenspektrums bezeichnet auf der Y-Achse die Strahlungs-Leistung in Watt\/m\u00b2. Anstelle des abstrakten Begriffs &#8222;Energie&#8220; kann man aber auch mit dem anschaulicheren Teilchenbegriff &#8222;Photon&#8220; operieren. Die Energie des einzelnen Photons ist umgekehrt proportional zur Wellenl\u00e4nge: je k\u00fcrzer die Wellenl\u00e4nge, desto h\u00f6her seine Energie. Wenige Photonen mit kurzer Wellenl\u00e4nge k\u00f6nnen mehr Energie transportieren als viele mit langer Wellenl\u00e4nge. Man kann das Strahlungsintensit\u00e4tsspektrum bei Bedarf leicht in ein Spektrum der Photonenanzahl umrechnen.<a href=\"#sdfootnote1sym\"><sup>1<\/sup><\/a><\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Die Sonnenseite<\/h4>\n\n\n\n<p>Von der Sonne kommende Strahlung trifft zun\u00e4chst auf die oberen Schichten der Atmosph\u00e4re, wo die hochenergetische Strahlung (kurze Wellenl\u00e4ngen) Atome und Molek\u00fcle in ihre Bestandteile zerlegt und eine Reihe chemischer und physikalischer Reaktionen ausl\u00f6st. Der gr\u00f6\u00dfte Teil hochenergetischer Strahlung wird hier ausgefiltert.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"640\" height=\"906\" src=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-2.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-3853\" srcset=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-2.png 640w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-2-212x300.png 212w\" sizes=\"auto, (max-width: 640px) 100vw, 640px\" \/><figcaption>Wetter und Klima spielen sich vorzugsweise in der Troposph\u00e4re ab. Die h\u00f6heren Schichten sind aber aus anderen Gr\u00fcnden nicht ganz unwichtig.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Die Filterung hat Auswirkungen auf das Leben auf der Erdoberfl\u00e4che. Ihr teilweiser Wegfall ist im Zusammenhang mit dem so genannten Ozon-Loch bekannt, das in Poln\u00e4he zu schw\u00e4cherer Filterwirkung f\u00fchrt und mit Chemikalien wie Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen und anderen Halogenverbindungen in Verbindung gebracht wird. Die Diskussion ist zwar im letzten Jahrzehnt ziemlich eingeschlafen, das Ozon-Loch als solches ist allerdings nach wie vor existent. Das Verh\u00e4ltnis nat\u00fcrliche\/menschengemachte Ursachen scheint heute anders bewertet zu werden als fr\u00fcher und sich mehr vom Alarmismus auf nat\u00fcrliche Ursachen zu verlagern.<a href=\"#sdfootnote2sym\">\u00b2<\/a> <\/p>\n\n\n\n<p>Im Zusammenhang mit dem Klima f\u00e4llt die Bewertung der Ozonschicht oder besser des Ozons (O<sub>3<\/sub>) unterschiedlich aus. Die Filterwirkung des Ozons, das wie alle Molek\u00fcle aufgrund unterschiedlicher Mechanismen in verschiedenen Bereichen des Spektrums Licht absorbiert, wird in den oberen Atmosph\u00e4renschichten einerseits als d\u00e4mpfend f\u00fcr den Klimawandel eingesch\u00e4tzt, andererseits in den unteren Schichten als \u201estarkes Treibhausgas\u201c und damit als Treiber betrachtet. Bei einem Klimawandel, der stets als Wandel zu einer Temperaturerh\u00f6hung zu verstehen ist, \u201ek\u00f6nnte sich die d\u00e4mpfende Wirkung abschw\u00e4chen\u201c, womit anscheinend irgendeine Wirkung des Klimawandels in den oberen Atmosph\u00e4renschichten gemeint ist.<a href=\"#sdfootnote3sym\">\u00b3<\/a> Die Modelle geben das irgendwie nicht her, da es sich um die Sonneneinstrahlung und nicht die Abstrahlung der Erde handelt. Wie kommen die Leute also auf diese Behauptung?<\/p>\n\n\n\n<p>Weitere Wirkungen kurzwelliger Strahlung unterhalb der Ozonschicht sind Ionisierungsvorg\u00e4nge, die sich in Blitzen \u00e4u\u00dfern k\u00f6nnen, Sonnenbrand bei Organismen (Zerst\u00f6rung von Molek\u00fclen) und Photosynthese, bei der die Strahlung in biologische Verbindungen unter Aufnahme von atmosph\u00e4rischem CO<sub>2<\/sub> umgesetzt wird. Blitze werden als klimarelevant eingestuft, da infolge der elektrischen Entladung Treibhausgase wie Stickoxide entstehen. Wie weit dies quantifizierbar ist und in den Modellen verwertet wird, ist nicht so ohne weiteres zu sehen, zumal Stickoxide auch aus anderen nat\u00fcrlichen Quellen (und nicht nur aus Dieselmotoren) stammt. Wie beim Thema Ozon ist aber auch die Sprache davon, dass \u201edie Anzahl und Intensit\u00e4t der Gewitter stark zunehmen k\u00f6nnte\u201c. Die Modelle geben das nicht her (es handelt sich um die Sonnenstrahlung, die das verursacht, nicht die Abstrahlung der Erde). Wie kommen die Leute also auf diese Behauptung?<\/p>\n\n\n\n<p>Ein weiteres Ph\u00e4nomen in der Atmosph\u00e4re ist die so genannte Lichtstreuung. Hierunter fasst man eine ganze Reihe unterschiedlicher Vorg\u00e4nge summarisch zusammen, die ein Photon gewisserma\u00dfen vom geraden Weg abbringen. Die Streuung ist wellenl\u00e4ngenabh\u00e4ngig und wirkt sich um so st\u00e4rker aus, je k\u00fcrzer die Wellenl\u00e4nge ist. Streueffekte in der oberen Atmosph\u00e4re sind f\u00fcr den blauen Himmel verantwortlich, der ansonsten schwarz w\u00e4re mit der Sonne als glei\u00dfender Punktlichtquelle. Ein Teil der Strahlung wird dabei in den Weltraum zur\u00fcck reflektiert, ein Teil auch absorbiert.  <\/p>\n\n\n\n<p>Die bislang vorgestellten Effekte in der oberen Atmosph\u00e4re sind insofern bedeutsam, als sie durch nat\u00fcrliche Ereignisse wie Vulkanausbr\u00fcche oder menschenproduzierte Klimaengineering-Projekte das Klima tats\u00e4chlich beeinflussen k\u00f6nnen. Die Wirkungen sind jeweils kurzfristig und werden durch eine Erh\u00f6hung der Sulfatkonzentration (h\u00e4ufig als Schwefelkonzentration bezeichnet) in der oberen Atmosph\u00e4re hervorgerufen. Sulfate bilden in der d\u00fcnnen Atmosph\u00e4re Aerosole, d.h. fein verteilte Tr\u00f6pfchen von Schwefels\u00e4ure, deren Wirkung \u00e4hnlich wie die von Wolken bzw. der Ozonschicht ist. Durch die feine gleichm\u00e4\u00dfige Verteilung sind sie nicht als Wolken wahrnehmbar. Sie reflektieren trotzdem eine betr\u00e4chtliche Menge der einfallenden Sonnenstrahlung oder strahlen die absorbierte Sonnenstrahlung in den Weltraum zur\u00fcck. Dadurch werden die unteren Schichten der Atmosph\u00e4re sowie die Erdoberfl\u00e4che stark aufgeheizt werden, was zu einer merklichen Abk\u00fchlung f\u00fchrt. <\/p>\n\n\n\n<p>Die Aerosolteilchen sind jedoch relativ schwer und sinken daher auch schnell ab. Ein gro\u00dfer Vulkanausbruch beschert der Erde allenfalls einige Jahre ein etwas k\u00fchleres Klima und fantastische Sonnenunterg\u00e4nge, ist aber schnell wieder Geschichte. Viel gravierender sind die Wirkungen der abgesunkenen Sulfate, die als \u201esauerer Regen\u201c niedergehen und vor wenigen Jahrzehnten im Rahmen des damaligen Waldsterbens diskutiert wurden und zur Entwicklung der Entschwefelungstechnologie bei der Energie-Erzeugung f\u00fchrten. Trotz dieser negativen Erfahrungen mit diesen Wirkungen wird dauerhaftes Klimaengineering mit Sulfataerosolen in Klimakreisen ernsthaft diskutiert. Was geht in den K\u00f6pfen solcher Leute vor?<\/p>\n\n\n\n<p>Wolken werden in der Klimamodellierung recht stiefm\u00fctterlich betrachtet, obwohl sie den Lichtstrahlen ziemlich im Weg sind. Ihre Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung l\u00e4sst sich mit Hilfe der Optik (Wellenoptik) modellieren. Wolken bestehen aus Wassertr\u00f6pfchen oder Eis. An den Phasengrenzen kommt es zur Reflexion oder Brechung, bei Durchgang durch eine Phase zu einer D\u00e4mpfung des Signals. F\u00fcr die Modellierung ben\u00f6tigt man die wellenl\u00e4ngenabh\u00e4ngigen Brechungs- und D\u00e4mpfungsindizes, die Tropfen- bzw. Kristallgeometrie sowie Tropfen- bzw. Kristalldichte. Im Prinzip l\u00e4sst sich damit durchrechnen, welcher Strahlungsanteil reflektiert, durchgelassen und absorbiert wird. Das gilt sowohl f\u00fcr die Strahlung der Sonne am Tag als auch f\u00fcr die abgestrahlte Energie der Erdoberfl\u00e4che in der Nacht.  Das Problem der Bew\u00f6lkung ist allerdings ihre Dynamik, H\u00f6he und innere Struktur. Grunds\u00e4tzlich sollte man erwarten, das Wolken am Tag die Energiezufuhr von der Sonne vermindern, also k\u00fchlen, in der Nacht aber den Abfluss von der Erde vermindern, also w\u00e4rmen. Man m\u00fcsste daher nicht nur die Wolkenart und Menge analysieren, sondern auch ihre Verteilung auf Tag- und Nachtstunden. Das l\u00e4sst sich anscheinend in den bislang nicht simulieren. Der Wolkeneinfluss wird daher durch gesch\u00e4tzte Parameter ber\u00fccksichtigt, wobei die offizielle Tendenz der aktuellen Wirkung in Richtung eines insgesamt leicht k\u00fchlenden Einflusses von ca. 5\u00b0C geht. In einigen Datenpr\u00e4sentationen wird das als best\u00e4tigter Fakt pr\u00e4sentiert, andere Klimaforscher geben sich unsicher, in welche Richtung die Wirkung tats\u00e4chlich erfolgt. Wolken sind damit bereits in den Modellen zum aktuellen Klima immer noch eine Baustelle, und was sich bei Klima\u00e4nderungen tut, steht in den Sternen. Trotzdem wird eine Zunahme von St\u00fcrmen und anderen mit Wolken verbundenen Wetterph\u00e4nomenen vorausgesagt. Wie kommen die Leute auf diese Behauptung?<\/p>\n\n\n\n<p>Die zunehmende Wegl\u00e4nge des Lichtes durch die Atmosph\u00e4re f\u00fchrt zu einer D\u00e4mpfung der auf dem Boden auftreffenden Energiemenge \u00e4hnlich der D\u00e4mpfung in den Wolken. Zusammen mit der Streuung resultiert die Wellenl\u00e4ngenabh\u00e4ngigkeit in den roten Sonnen-Unterg\u00e4ngen und der f\u00fchlbaren Abk\u00fchlung. Reflexion und Absorption von Licht durch Oberfl\u00e4chenwasser ergibt sich aus dem Einfallswinkel (Optik again) und kann geometrisch modelliert werden. Eis und Schnee k\u00f6nnen formal ebenfalls recht einfach ber\u00fccksichtigt werden. Was an Licht auf den Erdboden trifft, wird materialabh\u00e4ngig reflektiert oder absorbiert, wobei zu Ber\u00fccksichtigen ist, dass die Farbe von Gegenst\u00e4nden aus dem reflektierten Licht folgt; absorbiert wird gewisserma\u00dfen die Komplement\u00e4rfarbe, die dann auch wieder das Spektrum definiert, das emittiert werden kann. <\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Die Nachtseite der Erde<\/h4>\n\n\n\n<p>Die von der Nachtseite der Erde emittierte Strahlung deckt aufgrund der Temperatur vorzugsweise das Spektrum im Infrarotbereich ab. In diesem Energiebereich k\u00f6nnen Molek\u00fcle Energie durch interne Schwingungen oder durch Rotation aufnehmen, aufgrund der quantenmechanischen Gesetze aber nur durch Absorption von Licht mit bestimmten Wellenl\u00e4ngen. Licht mit anderen Wellenl\u00e4ngen wird durchgelassen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"624\" height=\"391\" src=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-3.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-3858\" srcset=\"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-3.png 624w, https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/11\/grafik-3-300x188.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 624px) 100vw, 624px\" \/><figcaption>Absorptionsspektren von Wasser und Kohlendioxid<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Jede Molek\u00fclart hat ein anderes Absorptionsspektrum und eine andere Empfindlichkeit. Wasser ist das weitaus wichtigste dieser Treibhausgase mit einer zwischen wenigen 100 und 40.000 ppm variierenden Konzentration. Das CO<sub>2<\/sub> kommt nur auf eine Konzentration von 400 ppm, die aber in Relation zu Wasser kaum variiert und mit menschlichen Einfl\u00fcssen in Verbindung gebracht wird. Daneben werden eine Reihe weiterer Gase ber\u00fccksichtigt, die teilweise in sehr geringer Konzentration vorhanden sind und deren Wirkung zur einheitlichen Darstellung oft auf CO<sub>2<\/sub> umgerechnet wird.<a href=\"#sdfootnote4sym\"><sup>4<\/sup><\/a> <\/p>\n\n\n\n<p>Die Spektren sind nur bei Gasen relativ schmalbandig. Bei Fl\u00fcssigkeiten sind die Banden aufgrund der Wechselwirkungen deutlich breiter, bei Festk\u00f6rpern durch weitere hinzu kommende Mechanismen noch wesentlich breiter. F\u00fcr die Emission des Bodens wird, wie oben schon bemerkt, vom Strahlungs-Modell des Schwarzen K\u00f6rpers ausgegangen, f\u00fcr die Prozesse in der Atmosph\u00e4re von der CO<sub>2<\/sub> &#8211; Konzentration oder der Konzentration anderer Spurengase. Fragen, die sich die Klimamodellierer an dieser Stelle gefallen lassen m\u00fcss(t)en:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Welchen Einfluss h\u00e4tte es, wenn die extrem variierende Wasser-Konzentration, die derzeit nur als Mittelwert (wie auch immer ermittelt oder gesch\u00e4tzt) in die Modelle eingeht, eine andere Verteilung (Geometrie) oder einen anderen Wert annimmt? Wasser ist immerhin einer der wichtigen &#8222;global Player&#8220; in dem Spiel, so dass \u00c4nderungen nicht einfach unterschlagen werden k\u00f6nnen.<\/li><li>Wie berechtigt ist die Annahme der Schwarzk\u00f6rperstrahlung bei extrem unterschiedlichen Oberfl\u00e4chen wie Wasser, verschiedenen Arten von B\u00f6den und Gesteinen und verschiedenen Arten von Vegetation? Angesichts der formal nur sehr geringen \u00c4nderungen in der Bilanz k\u00f6nnen die behaupteten \u00c4nderungen der Erdoberfl\u00e4che (andere K\u00fcstenverl\u00e4ufe, andere Vegetationsbilder) sehr gro\u00dfe Auswirkungen haben.<\/li><li>Wie zuverl\u00e4ssig sind die Annahmen \u00fcber die Verweildauer der Spurengase, die in CO<sub>2<\/sub> -\u00c4quivalente umgerechnet werden, in der Atmosph\u00e4re?<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Wer eine Antwort auf solche Fragen erh\u00e4lt, darf sie hier gerne posten.<\/p>\n\n\n\n<p>Wird ein Photon von einem Treibhausgasmolek\u00fcl absorbiert, so verbleibt das Molek\u00fcl eine gewisse Zeit, die grob aus der Energie folgt, im angeregten Zustand und strahlt dann wieder ein Photon der gleichen Wellenl\u00e4nge unter zur\u00fcckfallen auf den Ausgangszustand ab. Da die Richtung der Abstrahlung zuf\u00e4llig ist, wird von zwei auf diese Weise eingefangenen Photonen nur eines in Richtung Weltraum abgestrahlt, das andere wieder in Richtung Erdboden, den es wieder aufheizt. Ein erl\u00e4uterndes Zahlenbeispiel findet sich in &#8222;Klima .\/. Wetter&#8220;.<\/p>\n\n\n\n<p>Der Grad der theoretischen Aufheizung bei Verdopplung der Treibhausgaskonzentration hei\u00dft Klimasensitivit\u00e4t und die Auseinandersetzungen zwischen den verschiedenen Fraktionen kreisen um diesen Begriff. Wenn beispielsweise von den 120 Photonen mit der \u201erichtigen\u201c Wellenl\u00e4nge schon 110 eingefangen werden, das Absorptionssystem also ges\u00e4ttigt ist, macht eine Steigerung der Konzentration kaum noch etwas aus, anders sieht es bei nur 50 eingefangenen aus. Das h\u00f6rt sich alles zwar recht \u00fcbersichtlich an, ist es aber nicht. Anfang der 1990er Jahre beurteilte die Enquete-Kommission des Deutschen Bundestags die Absorption durch Kohlendioxid als bereits ges\u00e4ttigt und ordneten dem CO<sub>2<\/sub> in den h\u00f6heren Schichten der Atmosph\u00e4re sogar eine k\u00fchlende Wirkung zu. Allenfalls eine 30%-ige Senkung der Emissionen sei sinnvoll. Heute sind im Handel der Klimamodellierer Klimasensitivit\u00e4ten zwischen 0,2\u00b0C und 6\u00b0C erh\u00e4ltlich und eine vollst\u00e4ndige (!) Emissionseinstellung wird gefordert. Jeder Vertreter eines Wertes steht nicht an, die Vertreter anderer Werte \u201eahnungslose Schwachk\u00f6pfe\u201c zu schimpfen und sich selbst als einzigen echten Fachmann zu definieren. <\/p>\n\n\n\n<p>Um einen Einblick in die Dissonanzen zu geben: die angeregten Molek\u00fcle sto\u00dfen mit anderen Gasmolek\u00fclen zusammen, wobei sie sich meist analog zu Billardkugeln verhalten (elastische St\u00f6\u00dfe). Bei einem Teil der St\u00f6\u00dfe (inelastische St\u00f6\u00dfe) k\u00f6nnen sie allerdings die Anregungsenergie verlieren, die dabei in Geschwindigkeit der Sto\u00dfpartner umgesetzt wird, was als Temperaturerh\u00f6hung wahrgenommen wird. Ist der mittlere Abstand zwischen St\u00f6\u00dfen klein gegen\u00fcber der mittleren Lebensdauer, wird mehr Energie in W\u00e4rme umgewandelt als emittiert. Im unteren Teil der Atmosph\u00e4re liegen solche Verh\u00e4ltnisse vor und  erst in den oberen Schichten wird die Emission der f\u00fchrende Prozess. Auch die R\u00fcckstrahlung aus dieser Schicht wird zum Teil vor dem Erdboden absorbiert und verkleinert dessen Aufheizung erneute Aufheizung. Die untere Atmosph\u00e4re heizt sich dadurch auf und weniger der Erdboden wie im Modell ohne St\u00f6\u00dfe.  <\/p>\n\n\n\n<p>Wird die W\u00e4rme durch andere Prozesse (z.B. Konvektion, d.h. aufsteigende warme Luft) in die h\u00f6heren Schichten transportiert, wird dort der Umkehrprozess verst\u00e4rkt: bei St\u00f6\u00dfen k\u00f6nnen Molek\u00fcle zu Lasten der Geschwindigkeit (und damit der Temperatur) angeregt werden und sind nun in der Lage, durch Strahlungsemission Energie abzugeben. Je h\u00f6her die Temperatur, desto h\u00f6her die Wahrscheinlichkeit daf\u00fcr. Hinter diesen \u00dcberlegungen d\u00fcrfte auch der von den Enquete-Kommissionen referierte Abk\u00fchlungseffekt durch CO<sub>2<\/sub> stecken. <\/p>\n\n\n\n<p>Die n\u00e4chste Fraktion will das so nicht stehen lassen und argumentiert, dass die Sto\u00dfanregung ja auch in den unteren Schichten abl\u00e4uft und so doch der Boden aufgeheizt wird. Um diese Auffassung zu belegen, werden Arbeiten \u00fcber Strahlungsgleichgewichte vorgelegt, die genau dies aussagen, was wiederum Kritiker auf den Plan ruft, die darauf hinweisen, dass bei t\u00e4glichem Tag- und Nachtwechsel wohl kaum von erreichbaren Gleichgewichten ausgegangen werden kann, &#8230;<\/p>\n\n\n\n<p>Um die Verwirrung komplett zu machen, formulieren einige Modellierer noch komplexe Wechselwirkungen (R\u00fcckkopplungsverst\u00e4rkung): ein CO<sub>2<\/sub>-Molek\u00fcl kann auf dem Umweg \u00fcber St\u00f6\u00dfe auch andere Molek\u00fcle wie H<sub>2<\/sub>O anregen, die weniger effektiv Strahlung absorbieren. Dies k\u00f6nnte nun dazu f\u00fchren, dass ein CO<sub>2<\/sub>-Molek\u00fcl, das in einer bestimmten Zeit 20 Photonen emittiert (und 10 davon zum Erdboden sendet), in Gegenwart von H<sub>2<\/sub>O zwar nur zu 18 Emissionen kommt, aber 8 Emissionen des Wassers induziert, das alleine nur 2 Emission hinbekommen w\u00fcrde. Statt 11 Photonen w\u00fcrden nun 13 zum Erdboden geschickt und die Erw\u00e4rmung verst\u00e4rken. Dies w\u00e4re ein Beispiel f\u00fcr eine positive R\u00fcckkopplung. Man kann hier die Fantasie walten lassen und weitere Mechanismen f\u00fcr positive oder negative R\u00fcckkopplungen entwerfen. <\/p>\n\n\n\n<p>R\u00fcckkopplungen sind sicher in irgendeiner Form vorhanden. Solche Modelle zu entwickeln ist damit legitim. Das Problem besteht allerdings darin, so etwas auch nachzuweisen. In der Praxis wird flei\u00dfig mit irgendwelchen Messwertreihen herum getrickst, um bestimmte R\u00fcckkopplungen wie die zwischen CO<sub>2<\/sub> und H<sub>2<\/sub>O zu belegen (meist so formuliert, dass der Mechanismus offen bleibt, um m\u00f6glichst wenig Angriffsfl\u00e4che zu bieten), w\u00e4hrend andere Fraktionen wiederum herum tricksen &#8211; teilweise mit den gleichen Messwerten &#8211; um zu zeigen, dass das nicht stimmen kann.  <\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Fazit<\/h4>\n\n\n\n<p>Sowohl auf der Tag- als auch auf der Nachtseite bleiben eine ganze Reihe Fragen offen. Nicht nur nach Begr\u00fcndungen f\u00fcr Behauptungen, die aus den Modellen eigentlich nicht folgen, oder der Genauigkeit von Daten, sondern auch, wieso sich die Klimaleute bei einer ganzen Reihe von Sachen eigentlich nicht einig sind. Gerade die letzte Geschichte mit den St\u00f6\u00dfen ist im Zusammenhang von weiteren Klimagr\u00f6\u00dfen, zu denen wir in weiteren Kapiteln kommen werden, \u00e4u\u00dferst wichtig. <\/p>\n\n\n\n<p>Als Beobachter kann man sich derzeit ziemlich viel aussuchen, was hinkommen k\u00f6nnte \u2013 oder auch nicht. Also r\u00e4umt bitte erst mal zu Hause auf, bevor ihr andere beschimpft.<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<p class=\"has-small-font-size\"><a href=\"#sdfootnote1anc\">1 <\/a>Manchmal schleichen sich auf diesem Weg selbst bei Fachleuten Fehler ein: beim Weltraumteleskop Hubble wurden f\u00fcr die Berechnung der optischen Eigenschaften bei einigen Komponenten metrische, bei anderen z\u00f6llische Einheiten verwendet, was erst auffiel, als sich der Apparat im Weltraum befand, was zu entsprechend aufw\u00e4ndigen Updates f\u00fchrte. Ohne Experiment = unscharfe Bilder w\u00e4re das nicht aufgefallen. Damit soll allerdings nur eine m\u00f6gliche Fehlerquelle genannt und keinesfalls gesagt werden, dass Klimamodelle solche Fehler enthalten.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-small-font-size\"><a href=\"#sdfootnote2anc\">2<\/a> Ein Beispiel f\u00fcr das Kippen \u201egesichterer Erkenntnisse\u201c im Lauf der Wissenschaftsevolution, wobei unterschiedliche Interessengruppen anscheinend nach wie vor unterschiedliche Auffassungen vertreten.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-small-font-size\"><a href=\"#sdfootnote3anc\">\u00b3<\/a> Die d\u00e4mpfende Wirkung entsteht durch Aufnahme nennenswerter Mengen von Sonnenstrahlung, von der die H\u00e4lfte wieder in den Weltraum abgestrahlt wird und die Erdoberfl\u00e4che entlastet (vergleiche &#8222;Klima .\/. Wetter&#8220;, Modell). Bei den anderen Gasen ist eine nennenswerte Aufnahme von Sonnenstrahlung nicht m\u00f6glich, weshalb sie erst Nachts mit der Aufnahme der Erdstrahlung ihre Bedeutung erlangen. Das Grundmodell ist somit durchaus konsistent, nur die R\u00fcckwirkung auf die Ozonschicht m\u00fcsste genauer begr\u00fcndet werden.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-small-font-size\"><a href=\"#sdfootnote4anc\">4<\/a>Beispielsweise\n\tentsteht bei der Rinderhaltung aufgrund des Verdauungssystems\n\tMethan, das als kritisches Treibhausgas gilt. Aufgrund der Umrechung\n\tder Wirkung in CO<sub>2<\/sub>-Einheiten entstehen dann Aussagen,\n\tdass bei der Produktion von 1 kg Fleisch soundso viel kg CO<sub>2<\/sub>\n\t(-\u00c4quivalente) freigesetzt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Im Beitrag &#8222;Klima .\/. Wetter&#8220; haben wir festgestellt, dass Klimamodelle sich mit dem Strahlungshaushalt der Erde besch\u00e4ftigen. Sehen wir uns das genauer an, lassen aber erst einmal Schaupl\u00e4tze wie Wolken und Biosp\u00e4re fort. Download Artikel als PDF<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[18],"tags":[],"class_list":["post-3850","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-klima"],"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3850","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3850"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3850\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3860,"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3850\/revisions\/3860"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3850"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3850"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3850"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}