Rettung vor den Klimarettern — Teil II
Man kann eine wissenschaftliche Annahme (eine „Hypothese“) auf drei Wegen überprüfen und ggf. widerlegen:
- man prüft ihre Grundannahmen
- man prüft die Korrektheit jedes einzelnen ihrer Gedankenschritte
- man prüft das behauptete Ergebnis auf dessen Vereinbarkeit mit etablierten Naturgesetzen.
Wir wählen den dritten Weg und schauen zunächst auf das Ergebnis: Das Wirken des „Treibhauseffektes“ soll dazu führen, dass bei Anstieg der CO2-Konzentration die Temperaturen von Boden und bodennaher Luft ansteigen. Aber ist das überhaupt möglich?
Dazu machen wir ein Gedankenexperiment. Wir nehmen an, aus zunächst unbekannter Ursache sei eine „Erderwärmung“ tatsächlich eingetreten. Nun fragen wir: unter welchen Bedingungen könnte jetzt die Erde überhaupt erwärmt bleiben?
Hierzu muss man wissen, dass Materie ständig Energie abstrahlt, in einer kälteren Umgebung hat sie daher das Bestreben auszukühlen. Wollen wir eine Herdplatte oder einen Grill heißer halten als ihre Umgebung, so müssen wir ihnen ständig Energie zuführen: durch „Strom“ bzw. Verbrennung von Holzkohle. Fällt der Strom aus, so ist unser Herd bald kalt.
Für die Erde gilt das auch. Erdoberfläche, Wolken und die Atmosphäre strahlen ständig Energie ins Weltall – und Abstrahlung bewirkt Kühlung. Trotz Schwankungen in Tageslauf und Wetter bleibt aber die Erde „warm“, weil die Sonne ständig neue Energie zuführt. Modellhaft vereinfacht können wir uns den Energiehaushalt der Erde also als ein „Fließgleichgewicht“ vorstellen: mit einem „Zufluss“ (Heizung: Sonne), einem Energievorrat und einem „Abfluss“ (Kühlung: Abstrahlung ins Weltall). Die Temperaturen hängen am Energievorrat – nimmt der ab, dann wird es kalt.
{R:2}
Steigt die Temperatur, steigt auch die Abstrahlung
Die Abstrahlung von Materie wird bestimmt durch deren Temperatur. Steigt die Temperatur, dann steigt auch die Abstrahlung. Das ist der Grund, warum eine Herdplatte nach dem Hochschalten der Stromzufuhr nicht einfach verglüht. [1] Erhöht man nämlich die elektrische Energiezufuhr, zum Beispiel um 500 Watt, dann steigt die Temperatur, aber nur so lange, bis die zusätzliche Energieabgabe (und damit die Selbstkühlung) der Platte ebenfalls um 500 Watt gestiegen ist. Dann herrscht wieder Gleichgewicht, und der Temperaturanstieg kommt zum Stillstand.
Nehmen wir nun an, die Erde erwärmte sich, zum Beispiel um jene als angebliche Gefahrenschwelle beschworenen zwei Grad Celsius. Wie zuvor im Beispiel der Herdplatte stiege jetzt die Kühlleistung der Erde an, und zwar nach unserer Abschätzung um circa drei Prozent.
{R:3}
Kühlleistung durch Satellitenmessungen bestätigt
Ein solcher Anstieg der Kühlleistung als Folge von Erwärmung ist durch Satellitenmessungen bestätigt. Im warmen Jahr 2002 zum Beispiel lag die mittlere Kühlleistung in der Spitze um circa sieben Watt pro Quadratmeter (W/qm) über den Minima der kälteren Periode 1984-93 (Abb. 1)
Für Verfechter des Treibhausdogmas ein unlösbares Problem
Aber hier entsteht für die Verfechter des Treibhausdogmas ein unlösbares Problem: Strahlt die Erde mehr Energie ins Weltall ab, dann muss dieses „Mehr“ ausgeglichen werden: durch einen gleich großen Anstieg der Energiezufuhr. CO2 aber kann keine zusätzliche Energie auf die Erde schaffen. Eine fiktive CO2-Erderwärmung führt daher unausweichlich zum Ungleichgewicht (Abb. 3).
Für den Ausgleich der als Folge von „Erderwärmung“ angestiegenen Kühlleistung bleiben daher nur zwei Möglichkeiten:
- Entweder die Heizleistung am Boden steigt aus einem anderem Grund, zum Beispiel aufgrund eines Rückgangs der Bewölkung (Das wird im Kapitel „Das Heizsystem der Erde“ im Teil III betrachtet.). Diese Ursache ist physikalisch denkbar, nur hätte sie überhaupt nichts mit dem behaupteten „CO2-Treibhauseffekt“ zu tun.
- Oder aber die fehlende Differenz wird dem vorhandenen Energievorrat der Erde entnommen (Abb. 3). Dann aber würde dieser Vorrat laufend kleiner. „Energie verlieren“ heißt aber nichts anderes als „auskühlen“ – die Temperaturen gingen zurück.
{R:4}
Das „Aus“ für die Treibhauslehre
Die Konsequenzen bedeuten das „Aus“ für die Treibhauslehre:
- Wenn sich die Erde erwärmen soll, muss der Verursacher dieser Erwärmung „Energie mitbringen“: er muss die erwartete stärkere Kühlung durch höhere Netto-Heizleistung am Boden ausgleichen. (Abb. 2)
- Änderungen in der Konzentration IR-aktiver Gase scheiden daher als Ursache aus. Sie können keine „Erderwärmung“ herbeiführen – und eine „Klimakatastrophe“ schon gar nicht.
- Auch alle früheren Klimaänderungen müssen Ursachen gehabt haben, die außerhalb des CO2-Treibhausdogmas liegen.
Dieses Ergebnis mag viele überraschen, die bisher unter dem Einfluss von Medien und Politik die Treibhauslehre für wissenschaftlich fest etabliert gehalten hatten. Aber jenes Dogma beruht auf Grundannahmen, die physikalisch falsch sind: sie sind spätestens seit 1909 widerlegt. Das lesen Sie im folgenden Kapitel.
{R:5}
Treibhausirrtümer und das Experiment von Wood
Der behauptete „Treibhauseffekt“ in der Atmosphäre hat seinen Namen nach einem Wirkprinzip, das angeblich das Gärtnertreibhaus kennzeichnen soll: dem vermeintlichen „Einsperren“ von infraroter Strahlung. Folgende Annahmen liegen dem zugrunde (Abb. 4):
- Die Sonne schickt sichtbares Licht zur Erde.
- Dieses Licht erwärmt den Boden im Glashaus und außerhalb.
- Der Boden strahlt die Wärme als Infrarotlicht (IR) ab.
- Die Glaswände lassen das IR nicht durch, sondern halten es im Glashaus fest.
- Weil die Bodenstrahlung nicht entweichen könne, bleibe deren Energie im Treibhaus. Dadurch würde die Luft erhitzt.
- In der Atmosphäre passiere im Prinzip das Gleiche: hier hätten „Treibhausgase“ die Rolle der Glasplatten, sie „sperrten die Strahlung ein“ und erwärmten den Boden.
Schon vor über 100 Jahren widerlegt
Einer, der diese Deutung für falsch hielt, war Robert W. Wood, Professor für Experimentalphysik an der Johns Hopkins University in Baltimore im US-Bundesstaat Maryland (Abb. 7). Schon 1909 stellte er Versuche an, deren Ergebnisse diese (Glas-)Treibhaushypothese widerlegten. Wood ahnte wohl nicht, dass sich rund 70 Jahre später mit der CO2-Treibhauslehre ein politisch getriebenes Dogma entwickeln würde, das auf genau den Grundannahmen aufsetzt, die er schon 1909 falsifizieren konnte!
Das Experiment
Wood fertigte also zwei Kästen aus schwarzem Karton und befestigte darin Thermometer (Abb. 5). Einen Kasten deckte er luftdicht mit einer Glasplatte ab, den anderen mit einer gleich dicken Platte aus Steinsalz (NaCl). Der Hintergrund:
{R:6}
- Glas lässt sichtbares Licht durch, filtert aber (abhängig von der Sorte!) IR-Licht fast vollständig heraus.
- Salz dagegen ist sowohl im sichtbaren als auch im IR-Spektrum nahezu vollkommen durchlässig.
Dann stellte er beide Kästen in die Sonne. Ausgehend von der „Einsperrhypothese“ hätte nun Folgendes eintreten müssen: Starke Aufheizung der Glasbox (vergleichbar mit einem Auto, das man in der Sonne parkt). Und nur sehr geringe Erwärmung der Salzbox (am Boden erzeugte IR-Strahlung kann ungehindert den Behälter verlassen).
Aber das Ergebnis des Experiments war völlig anders! Statt nur der Glasbox heizten sich beide Modelltreibhäuser stark auf. Das Salztreibhaus blieb sogar ständig wärmer als das Modell mit der Glasabdeckung. Es erreichte schließlich eine Temperatur von 65 Grad Celsius.
Offensichtlich war die „Einsperrhypothese“ falsch. Aber warum? Ihr erster Fehler war die Annahme, Sonnenlicht enthielte kein IR. Tatsächlich ist der IR-Anteil groß, und diesen sperrte die Glasscheibe aus, während die Salzscheibe ihn ungehindert hineinließ, und der die Wände der Box zusätzlich aufheizte.
Die wirkliche Wirkungsweise eines Glastreibhauses
Um diese Wirkung zu neutralisieren und die IR-Einstrahlung noch vor Erreichen der Versuchsanordnung auszufiltern, brachte Wood nun oberhalb beider Modelltreibhäuser je eine weitere Glasplatte an (Abb. 6). Dann wiederholte er den Versuch. Das Ergebnis:
- Die Glasbox erreichte jetzt nur noch eine Temperatur von 55 Grad Celsius, fast 10 Grad weniger als zuvor. [2]
- Die Salzbox blieb jetzt etwas kühler als das Glasmodell. Aber dieser Unterschied betrug kaum 1 Grad [3], gegenüber den 25-30 Grad, um die die Modelltreibhäuser insgesamt wärmer wurden als die Umgebung. [4]
Diese Beobachtungen offenbaren uns die wirkliche Wirkungsweise eines Glastreibhauses. Und sie gewähren uns einen Einblick in das Zusammenspiel zwischen Erdboden und Atmosphäre:
{R:7}
- Da das „Einsperren von Strahlung“ (Glasplatte) kaum eine Temperaturänderung bewirkt, kann der bodennahe Energietransport nur zu einem sehr kleinen Teil auf Strahlung beruhen.
- Die Luft im Treibhaus erwärmt sich durch Kontakt zum Boden (Wärmeleitung, Konduktion). Die wärmere Luft steigt auf, kühlere sinkt zu Boden (Konvektion). [5]
- Damit hat für das Kühlen des Bodens dessen Abstrahlung nur eine völlig untergeordnete Bedeutung.
- Ein Treibhaus wirkt, indem es warme Luft einsperrt – und nicht Strahlung. Im Glashaus wird bereits warme Luft immer weiter erwärmt. Die Konvektion in größere Höhe und das Nachströmen kalter Außenluft werden unterdrückt.
- Die Benutzung des Wortes „Treibhaus“ im Zusammenhang mit behaupteten Wirkungen IR-aktiver Gase ist irreführender Unsinn.
Die Bedeutung von Woods Ergebnissen für heute
Die moderne CO2-Treibhaushypothese beruht auf Grundannahmen, von denen Wood bereits drei experimentell widerlegt hatte.
Irrtum 1: Das Sonnenlicht durchdringe die Atmosphäre ungehindert, denn es sei „sichtbar“ bzw. „kurzwellig“. Wood zeigt, dass das Sonnenlicht einen großen IR-Anteil aufweist. Es kann daher die Atmosphäre nicht ungehindert durchdringen.
Irrtum 2: Der Boden würde vor allem gekühlt, indem er Infrarotlicht abstrahlt. Diese Strahlung fangen die „Treibhausgase“ ab. Wood bewies, dass die Abstrahlung für die Bodenkühlung kaum eine Rolle spielt. Die Wärme des Bodens fließt vor allem durch andere, viel stärkere Mechanismen in die kältere Atmosphäre ab.
Irrtum 3: Würde genug Bodenstrahlung „eingesperrt“, sei die „Klimakatastrophe“ unausweichlich. Als Wood mittels Glas sogar die gesamte Bodenstrahlung zurückhielt, ergab sich eine Erwärmung von weniger als ein Grad Celsius. Ein Bruchteil dieser Ursache (Änderung im CO2-Anteil) könnte allenfalls einen Bruchteil der Wirkung auslösen. Die Klimakatastrophe durch so genannte „Treibhausgase“ bleibt auch daher ein Hirngespinst.
{R:8}
Eine Hypothese ist widerlegt, wenn sie auf notwendigen Grundannahmen aufbaut, die selbst widerlegt sind. Das ist hier der Fall.
[1] Gegenstände auf der Erde geben Wärme auch durch Wärmeleitung ab (zum Beispiel an die Luft) und nicht nur durch Strahlung. Korrekt müsste man also als Vergleich zur Erde einen „Herd im Vakuum“ heranziehen. Hier mag das gewählte Beispiel aber genügen.
[2] Das Einfügen einer weiteren Glasplatte in den Strahlengang bewirkt auch Verluste an sichtbarem Licht durch Reflektion. Von dem Temperaturrückgang von insgesamt 10 Grad Celsius kann daher nur ein Teil dem Ausfiltern des Sonnen-IR zugerechnet werden.
[3] Wood hat die Temperatur, die während seines Versuches im Freien herrschte, leider nicht publiziert. Aufgrund der klimatischen Verhältnisse in Baltimore gehen wir hier von geschätzten Außentemperaturen von 25 bis 30 Grad Celsius aus.
[4] Wichtig für jede weitergehende Bewertung: Die Wärmeleitfähigkeit von Salz ist etwa sechsmal so hoch wie die von Glas!
[5] Im richtigen Treibhaus und in der Natur erfolgt ein großer Teil der Kühlung durch die Verdunstung von Wasser. Wood untersuchte diesen Aspekt nicht, sondern arbeitete mit trockenen Modelltreibhäusern, weil sonst das Kondenswasser die teuren Steinsalzscheiben ruiniert hätte.
Lesen Sie auch:
Rettung vor den Klimarettern – Teil I
Rettung vor den Klimarettern – Teil III
Rettung vor den Klimarettern – Teil IV
{SL:9}
Klaus Ermecke ist Wirtschafts- und Organisationswissenschaftler. Sein Unternehmen, Klaus Ermecke GmbH – KE Research in Oberhaching bei München, unterstützt Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft bei der Beurteilung von Zukunftsfragen für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Die hier vorgestellte Studie erstellte er mit der Unterstützung von nahezu einem Dutzend einschlägig spezialisierten Physikern, Meteorologen und anderen Fachexperten. www.ke-research.de