Lügen, verdammte Lügen und Anomalien-Lügen

Die vielfach -fast ausschließlich- verwendeten Anomalien (Differenz zu einem Referenzwert) zur Darstellung der globalen Mitteltemperatur, sind ungeeignet als Maßstab für globale Temperaturtrends. Eine Anomalie ist ganz einfach ein Wert, den man erhält, wenn man die aktuelle Messung mit irgendeiner mittleren Messung vergleicht. Falls also die Mitteltemperatur der letzten 30 Jahre 15°C und das Mittel dieses Jahres 16°C beträgt, ergibt das eine Anomalie von einem Grad. Welchen Wert haben Anomalien? Sind sie eine geeignete Methode, über Temperaturdaten zu diskutieren, wie es in der Klimadebatte geschieht?

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Oberflächlich betrachtet scheinen Anomalien nützlich zu sein. Aber die Antwort auf die zweite Frage ist ziemlich einfach:

Nein!

Wenn die ganze Erde eine einzige uniforme Temperatur aufweisen würde, bräuchten wir keine Anomalien. Tatsache ist aber, dass die Temperaturen in den Tropen nicht allzu stark variieren, während sie in den gemäßigten Breiten häufig um 80 Grad oder mehr im Jahresverlauf schwanken. Wie vergleicht man die Temperaturen beispielsweise von Khartoum mit einer Jahresschwankung zwischen 25 bis 35 Grad je nach Monat mit Winnipeg, wo die Temperatur von -40°C im Winter bis +40°C im Sommer schwanken kann?

Bleiben wir bei den Anomalien. Mittels Definition eines Referenzwertes, normalerweise der Temperatur über 30 Jahre, ist es möglich zu erkennen, wie stark sich die Temperaturen (zum Beispiel) im Winter in Winnipeg im Vergleich zu den Temperaturen im Sommer in Khartoum verändert haben. Oberflächlich gesehen ist das sinnvoll. Aber stützt die Physik selbst diese Methode der Vergleiche?

Das tut sie absolut NICHT.

Die Theorie der direkten Auswirkungen des CO2 auf die Lufttemperatur an der Erdoberfläche ist nicht so schwer zu verstehen. Für diese Diskussion wollen wir für den Moment die Details der genauen physikalischen Mechanismen ignorieren, ebenso wie Größenordnung und Bandbreite von Rückkopplungen. Stattdessen wollen wir mal vermuten, dass das IPCC und andere warmistische Literatur in dieser Hinsicht recht haben und dann nachschauen, ob es logisch ist, diese Theorie mit Hilfe von Anomaliedaten zu analysieren.

Die „Konsens”-Literatur sagt, dass die direkten Auswirkungen des CO2 zu einem Energiefluss [a downward energy flux] von 3,7 W/m² bei einer Verdoppelung des CO2 führen. Akzeptieren wir das mal für den Augenblick. Dann wird vorgeschlagen, dass dies wiederum zu einer Temperaturzunahme um 1 Grad führt. Diese Aussage kann nicht unterstützt werden.

Fangen wir mit der Ein-Grad-Rechnung selbst an. Wie konvertiert man W/m² in Grad?

Die Antwort kann man in jedem Lehrbuch finden, in dem es um Strahlenphysik geht. Die Ableitung der Formel erfordert einiges Tiefenverständnis davon, und für Interessierte gibt es eine gute Erklärung bei Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Stefan%E2%80%93Boltzmann_law

Für die Ziele dieser Diskussion ist jedoch alles, was wir brauchen die Formel selbst, die da lautet:

P=5,67*10^-8*T^4

Dabei ist P die Strahlungs-Leistung eines schwarzen Körpers pro Flächeneinheit, T die absolute Temperatur in K und der Koeffizient 5,67* 10^8 die Stefan-Boltzmann-Konstante. Es bedurfte physikalischer Arbeiten, die mit dem Nobelpreis ausgezeichnet worden waren, diese Formel zu entwickeln, aber alles, was wir benutzen müssen, ist ein Taschenrechner:

Für die mathematisch Gebildeten sollte die Aufgabe sofort offensichtlich sein. Es gibt keine direkte Korrelation zwischen P in W/m² und der Temperatur T. Die Leistung ist der 4. Potenz der Temperatur proportional, nicht mit der Temperatur selbst.  Das wirft eine offensichtliche Frage auf. Bei welcher Temperatur führt die Verdoppelung des CO2 zu einem Temperaturanstieg von einem Grad? Verwenden wir die definierte Mitteltemperatur der Erde von +15°C (288 K) in der Formel, so zeigt sich, dass dieser Anstieg NICHT bei der Mitteltemperatur der Erde gilt:

Für T = 288K
P = 5.67*10^-8*288^4 = 390.1

Für T = 289K (plus 1 Grad)
P = 5.67*10^-8*289^4 = 395.5

Das ist ein Unterschied von 5,4 W/m², nicht 3,7 W/m²!

Wie also rechtfertigt das IPCC seine Behauptung? Vom Weltraum aus gesehen ist die Temperatur der Erde an der Erdoberfläche nicht definiert, noch kann sie an der Obergrenze der Atmosphäre (Top of Atmosphere TOA) definiert werden. Photonen, die von der Erde in den Weltraum entweichen, können aus jeder Höhe stammen, und es ist das Mittel von diesen, das die „effektive Schwarzkörpertemperatur der Erde“ definiert, von der sich herausstellt, dass sie um -20°C (253 K) liegt, viel kälter als die Mitteltemperaturen an der Erdoberfläche. Füttern wir diesen Wert in die Formel, erhalten wir:

253K  = 232.3 w/m2
254K  = 236.0 w/m2

236.0 – 232.3 = 3.7

Da sind die flüchtigen 3,7 W/m² = 1 Grad! Doch das hat nichts zu tun mit den Temperaturen an der Erdoberfläche! Aber wenn wir diese Analyse noch einen Schritt weiter führen, wird es sogar noch schlimmer. Der Zweck der Temperaturanomalien war es ursprünglich, Temperaturveränderungen unter verschiedenen Temperaturspannen zu vergleichen. Wie wir aus der obigen Analyse erkennen, da W/m² sehr Verschiedenes bedeutet bei verschiedenen Temperaturbereichen, ist diese Methode komplett unbrauchbar, um die Veränderungen der Energiebilanz der Erde infolge der Verdoppelung des CO2 zu verstehen.

Zur Verdeutlichung dieses Punktes: nehmen wir an, dass sich manche Gebiete der Erde zu einer bestimmten Zeit im Abkühlungs-, andere in Erwärmungstrends befinden. Durch das Mitteln von Temperaturanomalien über den Globus hat das IPCC und die „Konsens“-Wissenschaft gefolgert, dass es alles in allem einen positiven Erwärmungstrend gibt. Das Folgende ist ein einfaches Beispiel, wie leicht Anomaliedaten nicht nur zu einem irreführenden Ergebnis führen können, sondern schlimmer, in einigen Fällen sogar zum GEGENTEIL dessen, was aus Sicht einer Energiebilanz passiert. Um das zu illustrieren, wollen wir vier verschiedene Temperaturwerte nehmen und ihren Wert bedenken, wenn sie in W/m² konvertiert werden, wie man es mit der Stefan-Boltzmann-Gleichung tun kann:

-38 C = 235K = 172.9 W/m²
-40 C = 233K = 167.1 W/m²
+35 C = 318K = 579.8 W/m²
+34 C = 317K = 587.1 W/m²

Nehmen wir jetzt an, dass wir zwei gleichartige Gebiete haben, von denen eines eine Anomalie von +2 Grad aufweist durch eine Erwärmung von -40 auf -38°C. Im anderen Gebiet zeigt sich zur gleichen Zeit eine Anomalie von -1 mit einer Abkühlung von +35 auf +34°C.

-38 C Anomalie von +2 Grad = +5.8 W/m²
+35 C Anomalie von -1 Grad = -7.3 W/m²

 „Gemittelte" Temperaturanomalie = +0,5 Grad

„Gemittelte" W/m²-Anomalie = -0,75 W/m²

Die Temperatur ist gestiegen, die Energiebilanz aber gefallen? Tatsache ist: Weil Temperatur und Leistung nicht direkt miteinander variieren, führt das Mitteln von Anomaliedaten in dramatisch unterschiedlichen Temperaturbereichen zu einem bedeutungslosen Ergebnis.

Kurz gesagt: falls es das Ziel der Bestimmung von Temperaturanomalien ist, die Auswirkungen einer CO2-Verdoppelung auf die Energiebilanz der Erde an deren Oberfläche zu quantifizieren, sind die Anomalien vom Winter in Winnipeg und dem Sommer in Khartoum einfach nicht vergleichbar. Es trotzdem zu versuchen und dann Rückschlüsse zu ziehen über die CO2-Auswirkungen in W/m² ist einfach sinnlos und erzeugt eine globale Anomalie, die bedeutungslos ist.

David M. Hoffer

Link: http://wattsupwiththat.com/2012/08/26/lies-damn-lies-and-anoma-lies/

David M. Hoffer ist Naturwissenschaftler und arbeitet auf ökologisch relevanten Themen.

Übersetzt von Chris Frey EIKE

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6 Kommentare

  1. „falls es das Ziel der Bestimmung von Temperaturanomalien ist, die Auswirkungen einer CO2-Verdoppelung auf die Energiebilanz der Erde an deren Oberfläche zu quantifizieren,“

    Ist es aber nicht, seine Annahme ist also falsch und damit ist der Rest Fantasie.

    Hoffers Rechnung zeigt es ja, und da das Ergebnis kein Geniestreich ist und keinen Meteorologen überraschen wird, ist die logische Schlußfolgerung, dass seine Annahme falsch ist. Ist doch eigentlich ganz einfach.

    Es gibt meines Wissens auch keine wissenschaftliche Arbeit, die aus dem Trend der Temperaturverteilungen am Boden (also der räumlichen Verteilung, nicht von globalen Anomalien) Rückschlüsse auf einen Trend der thermischen Abstrahlung des Bodens zieht (und damit auf einen globalen Trend). Wenn, dann sollte man das mit den Messdaten der Abstrahlung direkt machen. Dazu gibt es ja auch ein Messnetz, welches aber dünner als das der Temperaturen ist. Es gibt allerdings den Nachweis, dass die Gegenstrahlung am Boden zugenommen hat von Philipona et al., dies auch aus direkten Messungen.

  2. Ergänzung zu M.Hofmann
    Genauso ist es, wobei ich diese Aussagen nicht persönlich auf einen gerichet sehen möchte, aber als Ganzes für die Warmisten könnte man die Darlegungen noch verlängern.
    1) Es gibt viele Gutmenschen darunter, die glauben, der Mensch mache alles schlecht (Erbsündegedanke) und nun müsse endlich eine Änderung eintreten. Vor allem in den beiden Kirchen und deren Anhänger sind diese „Gutmenschen“ häufig.
    2) Das Treibhausmodell ist ein Geschäftsmodell, erdacht für die Geldumverteilung von unten nach oben.
    3) Das Treibhausmodell hat mit Natur- und Umweltschutz überhaupt nichts zu tun. Es läuft nur unter dem Deckmantel dieser Richtung, ähnlich wie Scientology als Religion sich ausgibt. Das hat enorme steuerliche Vorteile

  3. @S.Hader #6
    Ihr „Warmisten“ behauptet doch, dass das Klima nicht um 2 Grad wärmer werden soll und zieht gleich eine starre Richtlinie damit ein.
    Ihr Treibhausmärchen basiert doch auf starren und an den Haaren herbeigezogenen CO2-Anteilsrechnungen an der Atmosphäre.
    IHR Ökosozialisten (Weltenverbesserer)wollt doch der Natur (Klima) und uns Menschen vorschreiben, wieviel CO2 und wieviel Grad auf Erden gut sind.
    Ohne Beweise, ob CO2 oder gar eine Erwärmung für Flora und Fauna (und damit auch für uns Menschen) überhaupt schädlich ist. Die AGWLer Gemeinde macht doch zukunftsvorhersagen für das Klima um damit beim Bürger Zunkunftsängst auszulösen um Ihn dann in der Gegenwart besser zu kontrolliern und abzukassieren.
    IHR lügt den Bürger eine zukünftige Horrorwelt, mit der Mathematik und Computersimulationen,vor. Die Realität ist EUER größter Feind.
    Und nur zum Verständnis für Sie. Die Erdatmosphäre gehört zum Erdsystem und der Kosmos = Weltall.

  4. Lieber Herr Hofmann,

    Ihre letzten Beiträge waren im wahrsten Sinne des Wortes bemerkenswert. In einem anderen Forum erlangen Sie mittlerweile Kultstatus. Mehr möchte ich dazu gar nicht sagen, sondern lieber gleich zum Inhalt kommen.

    „Warum soll das Klima starr und berechenbar sein, wenn es von der Physik der Natur aus nicht dafür vorgesehen ist?!“

    Das Klima ist starr? Von wem haben Sie das? Erstaunlich auch, dass Sie anscheinend wissen wollen, was die Natur für uns vorgesehen hat.

    „Was wir wissen, dass die Launen des Klima ihren Ausgangspunkt von kosmischen Einflussfaktoren bekommen (Sonne,Erdachsenneigung,Umlaufbahn).“

    Wenn Sie die Zusammensetzung der Atmosphäre ebenfalls als kosmische Komponente ansehen, dann ist gegen die These nichts einzuwenden.

  5. Wie will man was defenieren (bestimmen) das von Natur aus als nicht bestimmbar vorgesehen ist?!
    Oder anders gefragt.
    Warum soll das Klima starr und berechenbar sein, wenn es von der Physik der Natur aus nicht dafür vorgesehen ist?!
    Was wir wissen, dass die Launen des Klima ihren Ausgangspunkt von kosmischen Einflussfaktoren bekommen (Sonne,Erdachsenneigung,Umlaufbahn). Diese Ereignisse treiben dann verschiedene Mechanismen auf der Erde an. Wasser verdunstet, bildet Wolken, es kühlt ab, es regnet. (um nur einen Mechanismus zu nennen)
    Die Sonne in Verbindung mit Wasser und CO2 lässt unseren Planeten ergrünen. Die ergrünten Pflanzen tragen zu einer Kühlung des Planeten bei. Vorausgesetzt die ergrünten Pflanzen (Bäume) werden nicht zuvor vom Menschen abgeholzt um z.b. Wind- oder Solaranlagen zu erbauen oder für mehr Ackerplatz von Mono-Energiepflanzen (Mais) für Bioanlagen zu sorgen.

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