Rettung vor den Klimarettern — Teil III

Von 24. März 2010 Aktualisiert: 24. März 2010 6:40
Das „Klimasystem“ der Erde – ein einfaches Modell

Wir ziehen ein kurzes Zwischenfazit: Indem wir das behauptete Er­gebnis („Erderwärmung“) hinsichtlich seiner Auswirkung auf die Energiebilanz der Erde hinterfragt haben, konnten wir schon zeigen, dass ein An­stieg des CO2-Gehalts der Luft keine Aufheizung verur­sa­chen kann. Das Dogma ist falsch, und die „Klimakatastrophe“ Science Fiction.

Daraus folgt, dass Grundannah­men oder Gedanken­füh­rung der CO2-Treibhauslehre falsch sein müssen. Und tat­säch­lich wi­der­­leg­te Wood bereits 1909 mehrere Grund­an­nah­men, die jetzt in dem Treibhausdogma wieder auftauchen (siehe Teil 2). Folglich müssen die Prozesse  zwischen „Boden“ (Erdoberfläche und Weltmeer) und Atmosphäre  sowie die Interaktionen mit Sonne und Weltall anders ablaufen,  als die „IPCC-Fraktion“ ­es stets dar­­stellt (vgl. Abb.1).
Aber wie funktionieren sie wirklich? Das wollen wir in diesem Teil der Analyse aufklären. Der entscheidende Aspekt dabei ist die Ener­gie: deren Transport, Speicherung und Umwandlung.
Um die komplexen und ineinander verzahnten Abläufe leicht ver­ständlich erklären zu können, ordnen wir sie mit­samt der je­weils beteiligten Materie drei fiktiven „Sy­stemen“ zu (Abb. 2): [1]
Das „Heizsystem“ bezieht Energie von der Sonne [2] und regelt den Energiezufluss zum Boden. Einen Teil der Energie re­flek­tiert bzw. streut es ungenutzt zurück ins All. Von diesem Heizsystem hängt es also ab, wie viel Son­nen­energie „netto“ den Boden er­reicht und diesen erwärmt.

  • Das „Energiespeicherungs- und Transportsystem“ (ESTS) spei­chert Energie und transportiert sie innerhalb des Systems Erde plus Atmosphäre.
  • Das „Kühlsystem“ strahlt ständig Wärme ins Weltall ab.

Diese „Systeme“ werden wir in diesem und im folgenden Teil der Studie der Reihe nach analy­sie­ren. Dazu werfen wir vorab einen Blick auf den Aufbau der Atmosphäre. Uns interessieren der Druckverlauf sowie die auffäl­lige und höchst be­deut­­same Temperatur­schichtung.
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Die Atmosphäre der Erde
Die Atmosphäre besteht aus einem Gas­ge­misch na­mens „Luft“. Bis zu einer Höhe von circa 100 Kilometern ist es homogen gemischt.

Steigt man vom Erdboden aus nach oben, so stellt man fest, dass der Druck immer mehr abnimmt – die Luft wird „dün­ner“. Auch zeigt sich eine sehr auffällige Tem­pe­ratur­schich­tung (Abb. 3):

  • Vom Erdboden beginnend nimmt mit dem Druck zunächst auch die Temperatur kontinuierlich ab. Diese Schicht heißt Tropo­sphä­re, in ihr spielt sich unser ge­sam­tes Wet­tergeschehen ab. Er­wärm­te Luftmassen steigen in der Tropo­sphä­re auf (Konvektion), wobei sie sich immer mehr aus­­deh­nen. Eine solche Ausdehnung von Gas führt aber zur Ab­küh­lung. Feuchtigkeit kondensiert, bil­det Wolken und regnet schließ­lich ab (Abb. 3).

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  • In einer bestimmten Höhe aber endet dieser Temperaturrückgang abrupt. Anstatt dem weiter fallenden Luftdruck entsprechend noch weiter abzukühlen, bleibt ab hier die Tem­pe­ratur über meh­rere Kilometer in etwa kon­stant. Diese Schicht heißt Tro­po­pause. Weil sie wärmer und damit leichter ist, als sie es aufgrund der Druck­ver­hältnisse eigent­lich sein müsste, liegt sie wie ein Deckel über der Tro­po­sphä­re und riegelt das Wettergeschehen nach oben ab. Von unten aufsteigende Konvektionsströmungen kön­nen in die Tro­po­pau­se nicht vordringen (Siehe Bild „Die Troposphäre“).
  • Über der Tropopause liegt die Stratosphäre, und diese ist auffällig warm. In dieser Schicht wird nämlich vom Sauerstoff (O2) der Luft die eingehende „harte“ UV-Strahlung der Sonne („UV-C“) absor­biert. Dabei wird Ozon (O3) gebildet, das aber dann von „weniger harter“ UV-Strahlung („UV-B“) gleich wie­der auf­­gespalten wird. Bei beiden Prozessen in dieser „Ozon­schicht“ wird Strah­lungs­ener­gie absorbiert und in thermi­sche Energie umgesetzt, die an die umgebende Luft abgegeben wird.

Die obere Atmosphäre (Mesosphäre und Thermosphäre) hat für das Thema unseres Reports keine Bedeutung.
Das „Heizsystem“ der Erde
Der Antreiber unseres Wettergeschehens ist die Son­ne. Sie wärmt bei Tage den Boden, der dann diese Wärmeenergie an die käl­tere Atmosphäre wei­ter­­­gibt. (De­­tails dazu im nächsten Teil der Serie).
Für uns sind hier zwei Fragestellungen wichtig:

  • wie­ viel von der ursprünglich „brutto“ vorhandenen Son­nen­energie kommt „netto“ am Bo­den an, und was passiert mit dem Rest?
  • wovon hängen eventuelle Schwan­kungen oder Änderungen der Nettoeinstrahlung ab? Gibt es ein steuerndes Element?

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Von der am Rand der Atmosphäre eintreffenden Son­­­nen­ener­gie wird auf dem Weg zum Erdboden rund die Hälfte abge­fan­gen. Da­für ver­ant­wortlich sind vier Mechanismen (Abb. 4):

  • die Ozonprozesse in der Stratosphäre.
  • die Raleigh-Streuung: sie lenkt kurzwelliges Licht (UV, Blau) von der ur­sprüng­li­chen Einstrahlrichtung ab. Dank ihr sehen wir den Him­mel blau statt schwarz und die Sonne gelb statt weiß, und wir können am Strand auch im Schat­­ten braun werden. Sechs Prozent der Energie befördert sie un­genutzt ins Weltall.
  • Wolken: Sie bestehen aus sehr feinen Tröpfchen, Höhenwolken (Cir­rus) aus Eiskristallen. Sie reflektieren UV- und sichtbares Licht zurück ins Weltall und absorbieren nahezu das gesamte IR!
  • IR-aktive Gase absorbieren IR in bestimmten Fre­quenz­be­rei­chen.

Stratosphäre und Raleigh-Streuung spielen in der Klima-Debatte kei­­ne Rolle. Wichtig sind dagegen die Wolken. Schon jedes Kin­d erlebt, dass ihr Aufziehen an einem Som­mer­tag sofort zu Abküh­lung führt. Blauer Himmel dagegen ermöglicht eine Erwärmung.
Das führt zu der Frage, wie sich diese Wolkenbedeckung ei­gent­lich im glo­ba­­len Maßstab ent­­wickelt hat [3]. Ist der Wolkenanteil tat­sächlich konstant und damit un­be­achtlich, wie es die meisten Pu­­­bli­­kationen zum Thema „Global War­ming“ bzw. „Climate Chan­ge“ suggerieren?
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Die Antwort ist eigentlich eine Sensation. In der Zeit von 1987 bis 2000, als die Erd­tem­pe­ra­turen tatsächlich leicht stiegen, stieg der Anteil des blauen Himmels um cirka 19 Prozent (Abb. 5 – blaue Kurve)! Seit etwa 2000 aber hat die Bewölkung wieder zu­genommen – und wir sehen einen Rückgang der gemittelten Tem­pe­raturen. [4]
Wolken sind reale und (inzwischen!) messbare Objekte, die

  • die Energie­zu­führung zum Erdboden unmittelbar beeinflussen, mit maßgeblichen Auswirkungen auf die Temperaturen,
  • in ihrer Gesamtfläche („Bedeckung“) nicht konstant sind, sondern in der Zeit sehr stark schwanken,
  • und die in keiner Weise selbst vom CO2 gesteuert werden.

Aber seltsamerweise spielt die Bewölkung als die offenbar wich­­tigste kurzfristig wirksame Steuergröße der Bo­­den­tem­pera­turen in der öffentlichen Diskus­sion keine Rolle. Der Wolken­ein­fluss wird totgeschwiegen – und der Blick aller in Richtung CO2 dirigiert!
 
Glossar:
„Treibhausgas“?

„Treibhausgas“ ist ein politisch eingefärbter und – wie wir noch zeigen werden – physikalisch irreführender Begriff für solche Gase, die infrarote Strahlung (IR) absorbieren und auch abstrahlen können. Hierzu gehören insbesondere H2O (Wasserdampf), CO2 (Kohlendioxid), CH4 (Methan) N2O (Lachgas) und O3 (Ozon). Wir werden hier den neutralen Begriff „IR-aktive Gase“ verwenden und ihre tatsächliche Funktion erläutern.
Die Hauptgase der Luft (Stickstoff, Sauerstoff und Argon) sind nicht IR-aktiv. Sie können IR-Strahlung weder absorbieren, noch aussenden.
Wolken oder Sonne?

Viele Kritiker des CO2-Dogmas benennen die Sonne als die Lenkerin des Klimas – wir die Wolken. Ein Widerspruch? Nein. Wolken beeinflussen den Wärmezufluß zum Boden unmittelbar.
Was aber steuert die Wolkenbedeckung? Nach einer guten Hypothese wird Wolkenbildung von der energiereichen Kosmischen Strahlung begünstigt. Starker Sonnenwind aber schwächt die Kosmische Strahlung. Eine „aktive Sonne“ steht daher für „wenig Wolken“.
 
Fußnoten:
[1] Die Einteilung in diese „Systeme“ erfolgt aus didaktischen Gründen. Echte Systeme im Sinne der Physik bestünden jeweils aus eige­ner Materie, was aber hier nicht der Fall ist. Ein einzelnes H2O-Molekül in z.B. 6 Kilometer Höhe kann im ersten Augenblick ein IR-Photon der Son­­nen­strahlung abfangen und absorbieren und damit eine Rolle im „Heizsystem“ wahrnehmen, um nur eine Milli­sekun­de später seinerseits ein IR-Photon ins Weltall abzustrahlen und dadurch für das „Kühl­sy­stem“ tätig zu werden.
[2] Die geo­thermische Heizleistung, verursacht durch den Zer­fall ra­dio­aktiver Stoffe im Erdinnern, beträgt we­­­­­­­ni­ger als 0,03 Prozent der Son­nenleistung und spielt keine Rolle: Chilingar, Khilyuk (2007).
[3] Leider kann man die globale Wolkenbedeckung weder vom Bo­den aus messen, noch für die Vergangenheit anhand von Pro­xy­daten rekonstruieren. Man braucht dazu Aufnahmen von Sa­telliten und compu­ter­ge­stützte Bildverar­bei­tung. Trotz der sehr kurzen Zeit­reihe ist bereits jetzt klar, daß der Anteil des blau­en Him­mels sehr stark schwankt. Dies hatten viele IPCC-kritische Wissenschaftler auch schon vermutet, z.B. Thieme (2005a) und Hug (2007). Das Verschweigen dieses Sach­verhalts zieht die wissen­schaft­liche Seriösität bestimmter Institute infrage.
[4] Gemeint sind hier die globalen Mitteltemperaturen, wie sie z.B. vom „MetOffice“, der britischen Wetterbehörde, berechnet werden. http://hadobs.metoffice.com/hadcrut3/diagnostics/global/nh+sh/
 
Lesen Sie auch:
Rettung vor den Klimarettern – Teil I
Rettung vor den Klimarettern – Teil II
Rettung vor den Klimarettern – Teil IV


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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
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