Neue Studie: Temperaturrückgang um 1°C bis 2020 infolge der geringen Sonnenaktivität

geschrieben von Anthony Watts | 30. Juni 2014

Zentrale Punkte
• Ein längerer Sonnenzyklus zeigt niedrigere Temperaturen im darauf folgenden Zyklus an.
• Ein Temperaturrückgang um 1°C oder mehr wird im Zeitraum 2009 bis 2020 für bestimmte Gebiete vorhergesagt.
• Die Sonnenaktivität kann 40% oder mehr zur Erwärmung bis zum Ende des vorigen Jahrhunderts beigetragen haben.
• Eine Verzögerung von 11 Jahren ergibt eine maximale Korrelation zwischen der Länge eines Sonnenzyklus‘ und der Temperatur.
Die Autoren zeigen auch, dass die „Sonnenaktivität 40% oder mehr zur Erwärmung zum Ende des vorigen Jahrhunderts beigetragen haben kann“ und „an 3 Stationen im Nordatlantik zeigt sich ein solarer Beitrag von 63% bis 72% zum Temperaturanstieg der letzten 150 Jahre. Dies weist darauf hin, dass die Strömungen im Atlantik ein solares Signal verstärken“.
Ko-Autor der Studie ist der Geowissenschaftler Dr. Ole Humlum, der in einer früheren Studie nachgewiesen hatte, dass das CO2-Niveau der Temperatur auf kurzfristiger Basis hinterher läuft und dass CO2 nicht der Treiber der globalen Temperatur ist (hier).
Die Studie:

Der lange Sonnenflecken-Zyklus 23 sagt eine signifikante Abkühlung während des Zyklus‘ 24 voraus (hier)

Jan-Erik Solheim, Kjell Stordahl, Ole Humlum DOI: 10.1016/j.jastp.2012.02.008
Abstract
Beziehungen zwischen der Länge eines Sonnenflecken-Zyklus’ und der mittleren Temperatur im gleichen und dem darauf folgenden Zyklus werden für eine Anzahl von meteorologischen Stationen in Norwegen und dem Nordatlantik berechnet. Zwischen der Länge eines Zyklus‘ und der mittleren Temperatur im gleichen Zyklus konnte kein signifikanter Trend gefunden werden. Sehr wohl aber zeigte sich ein signifikanter negativer Trend zwischen der Länge eines Zyklus‘ und der mittleren Temperatur im darauf folgenden Zyklus. Dies stellt ein Tool zur Verfügung, um eine mittlere Temperaturabnahme von mindestens 1,0°C vom Zyklus 23 zum Zyklus 24 an den analysierten Stationen und Gebieten vorherzusagen. Für die untersuchten norwegischen lokalen Stationen fanden wir, dass 25% bis 56% der Erwärmung der letzten 150 Jahre der Sonne zugeordnet werden kann. Für 3 nordatlantische Stationen zeigt sich sogar ein Beitrag von 63% bis 72%. Dies deutet darauf hin, dass atlantische Strömungen ein solares Signal verstärken.
Introduction
Der Frage nach einer möglichen Beziehung zwischen der Sonnenaktivität und dem Erdklima ist während der letzten 200 Jahre bedeutende Aufmerksamkeit zuteil geworden. Perioden mit vielen Sonnenflecken und Protuberanzen korrespondieren mit Perioden höherer Einstrahlung im sichtbaren Spektralbereich und sogar noch stärkerer Beeinflussung im Ultraviolett, welches auf die Ozonschicht einwirkt. Es wird auch gezeigt, dass galaktische kosmische Strahlen als Kondensationskerne für Wolken fungieren können. Dies kann ein Link sein zwischen Variationen der Wolkenbedeckung und der Sonnenaktivität, da mehr kosmische Strahlen das Magnetfeld der Erde durchdringen, wenn die Sonnenaktivität gering ist. Eine Übersicht über mögliche Verbindungen zwischen der Sonne und dem Erdklima findet sich bei Gray et al. (2010).
Auf der Grundlage einer starken Korrelation zwischen der Entstehungsrate kosmogenischer Nukleide 14C und 10Be sowie Proxys aus den Strömungen des Meereises kamen Bond et al. (2001) zu dem Ergebnis, dass extrem schwache Durchdringungen des Outputs der Sonnenenergie im Zeitscale von Jahrzehnten und Jahrtausenden eine starke Reaktion des Klimas in der Tiefsee des Nordatlantik (NADW) zur Folge haben. Dies beeinflusst die globale thermohaline Zirkulation und das globale Klima. Die mögliche Beziehung zwischen Sonne, Ozean und Klima kann in Temperaturreihen aus dem Gebiet des Nordatlantik hervorgehen. Da der Ozean mit seiner großen Wärmekapazität gewaltige Wärmemengen speichern und transportieren kann, ist eine zeitliche Verzögerung zwischen der Sonnenaktivität und einer Zunahme der Lufttemperatur zu erwarten. Eine beobachtete Zeitverzögerung gibt uns die Möglichkeit für eine Vorhersage, was die Grundlage dieser Untersuchung ist.
Beim Vergleich der Sonnenflecken-Zahlen und der Temperaturanomalien auf dem Festland der Nordhemisphäre haben Friis-Christensen and Lassen (1991) ein ähnliches Verhalten zwischen der Temperatur und den Sonnenflecken-Zahlen von 1861 bis 1990 bemerkt, aber es schien, als ob die Sonnenflecken-Zahl R der Temperatur-Anomalie vorausläuft. Sie fanden eine viel bessere Korrelation zwischen der Länge eines Sonnenzyklus‘ (SCL) und der Temperatur-Anomalie. In ihrer Studie haben sie einen Mittelwert der SCL verwendet, der über 5 Zyklen nach der Methode 1-2-2-2-1 geglättet worden ist. Sie korrelierten die Temperatur während des zentralen Sonnenflecken-Zyklus‘ des Filters mit diesem geglätteten, gewichteten Mittel für einen SCL. Grund für die Auswahl dieser Art Filterung war, dass er traditionell bei der Beschreibung langfristiger Trends der Sonnenaktivität verwendet worden ist. Allerdings ist es überraschend, dass die Temperatur nicht in der gleichen Weise geglättet wurde. In einer Folgestudie kamen Reichel et al. (2001) zu dem Ergebnis, dass die richtige Ursache-Wirkung-Reihenfolge im Sinne der Granger-Kausalität [?] in der geglätteten SCL und der mittleren Temperaturanomalie während eines Zyklus‘ gegenwärtig ist, und zwar für die Festlands-Temperatur auf der Nordhemisphäre im 20. Jahrhundert mit einem Signifikanz-Niveau von 99%. Dies zeigt, dass ein physikalischer Mechanismus existiert, der die Sonnenaktivität mit Klimavariationen in Zusammenhang bringt.
Die Länge eines Sonnenzyklus’ wird definiert durch das Erscheinen des ersten Sonnenflecks in einem Zyklus auf einer hohen solaren Breite bis zum Verschwinden des letzten Flecks im gleichen Zyklus nahe dem Sonnenäquator. Bevor jedoch der letzte Fleck eines Zyklus‘ verschwindet, zeigt sich bereits der erste Fleck des folgenden Zyklus‘ in hohen Breiten, wobei es normalerweise zu einer Überlappung von zwei Jahren kommt. Die Zeit des Minimums wird definiert als der Mittel-Zeitpunkt der Überlappung zwischen den beiden Zyklen (Waldmeier, 1939), und die Länge eines Zyklus‘ kann gemessen werden zwischen aufeinanderfolgenden Minima oder Maxima. Die neueste Beschreibung, wie man die Zeit des Minimums berechnen kann, stammt von NGDC (2011): „Wenn es die Beobachtungen zulassen, kann ein Datum, dass entweder als Minimum- oder Maximum-Zeitpunkt eines Zyklus‘ gewählt worden ist, teilweise basiert werden auf ein Mittel der Zeitpunkte, an denen die monatliche mittlere Sonnenflecken-Zahl ein Extrem erreicht und auf die mittlere monatliche Anzahl von Sonnenflecken-Gruppen allein. Zwei weitere Messungen werden zur Zeit des Sonnenflecken-Minimums verwendet: Die Anzahl der Tage ohne Sonnenflecken und die Häufigkeit des Auftretens von Sonnenflecken des alten und des neuen Zyklus‘ gleichzeitig“.
Lange Zeit hatte man gedacht, dass das Auftauchen eines Sonnenzyklus’ lediglich eine zufällige Sache war, was bedeutet, dass Länge und Amplitude eines jeden Zyklus’ unabhängig vom jeweils vorigen waren. Allerdings zeigte Dicke (1978), dass im Inneren der Sonne ein interner Chronometer existieren muss, der nach einer Reihe kürzerer Zyklen wieder längere Zyklen auslöst, so dass das Mittel der 11,2 Jahre beibehalten wird. Richards et al. (2009) analysierten die Länge der Zyklen von 1610 bis 2000 mit Hilfe von Median-Trace-Analysen [?] der Zykluslängen und Analysen des Energiespektrums der O-C-Restgrößen der Zeitpunkte von Sonnenflecken-Maxima und –Minima. Sie identifizierten eine Periode von 188 ± 38 Jahren. Sie fanden auch einen Zusammenhang zwischen langen Zyklen und Minima der Fleckenzahlen. Ihre Studie zeigt, dass die Länge von Sonnenflecken-Zyklen während der nächsten ~75 Jahre graduell zunehmen müsste, begleitet von einer graduellen Abnahme der Sonnenflecken-Zahlen.
Eine Autokorrelations-Studie von Solanki et al. (2002) zeigte, dass die Länge eines Sonnenzyklus‘ ein guter Prädiktor für die maximale Sonnenfleckenzahl (Rmax) im folgenden Zyklus ist, und zwar in dem Sinne, dass kurze Zyklen hohe Rmax und lange Zyklen niedrige Rmax prognostizieren. Sie erklären dies mit dem Sonnendynamo, der sich die Länge des vorangegangenen Zyklus‘ merkt.
Unter der Annahme einer Relation zwischen der Sonnenfleckenzahl und der globalen Temperatur könnte die profane periodische Änderung einer SCL auch korrelieren mit der globalen Temperatur, und solange wir uns auf dem aufsteigenden (oder absteigenden) Ast der 188-Jahres-Periode befinden, können wir ein wärmeres (oder kälteres) Klima vorhersagen.
Auch wurde gezeigt (Friis-Christensen and Lassen, 1992, Hoyt and Schatten, 1993 und Lassen and Friis-Christensen, 1995), dass die Korrelation zwischen SCL und Klima möglicherweise seit Jahrhunderten aktiv ist. Eine statistische Untersuchung von 69 Sätzen von Baumringen, die über 594 Jahre abdeckt, und SCL zeigte, dass dickere Baumringe (bessere Wachstumsbedingungen) in Verbindung standen mit kürzeren Sonnenflecken-Zyklen (Zhou and Butler, 1998).
Die Relation zwischen der geglätteten SCL und der Temperatur funktionierte sehr gut, solange die SCL abnahm, wie in Abbildung 1 gezeigt. Aber zum Ende des kurzen Zyklus‘ 22 haben Thejll and Lassen (2000) von einer sich entwickelnden Inkonsistenz gesprochen. Um die hohen Temperaturen zur Jahrtausendwende zu erklären, musste der noch nicht beendete Zyklus 23 kürzer als 8 Jahre sein, was sehr unwahrscheinlich war, weil noch nie zwei derartig kurze Zyklen nacheinander beobachtet worden sind (siehe Abbildung 1). Sie schlossen daraus, dass die Art Sonnentreiber wie von diesem SCL-Modell beschrieben die Temperaturänderung nicht mehr so stark dominiert. Die endgültige Länge des Zyklus‘ 23 betrug schließlich 12,2 Jahre; die Diskrepanz wurde sogar noch größer.

Abbildung 1: Länge von Sonnenzyklen (invers) 1680 bis 2009. Der letzte Punkt bezieht sich auf den Zyklus 23, der 12,2 Jahre lang war. Die graduelle Abnahme der Länge von Sonnenzyklen wird mit einer geraden Linie dargestellt.
…
Schlussfolgerungen
Signifikante lineare Relationen wurden gefunden zwischen der mittleren Lufttemperatur während eines Sonnenzyklus’ und der Länge des vorangegangenen Zyklus’ (PSCL) für 12 von 13 Stationen in Norwegen und im Gebiet des Nordatlantik. An neun dieser Stationen wurde keine Autokorrelation auf dem 5%-Signifikanz-Niveau in den Restgrößen gefunden. An vier Stationen war der Autokorrelationstest unbestimmt, aber die Signifikanz der PSCL-Relationen erlaubte Vorhersagen für drei dieser Stationen mit einem Vertrauensniveau von 95%. Signifikante Relationen fanden sich auch hinsichtlich der gemittelten Temperaturen für Norwegen, die Temperaturanomalie an 60 europäischen Stationen sowie für die Temperaturanomalie bei HadCRUT3N. Die Temperaturen für Norwegen und dem Mittel von 60 europäischen Stationen zeigten indifferente oder gar keine Autokorrelationen in den Restgrößen. Die HadCRUT3N-Reihen zeigten signifikante Autokorrelationen in den Restgrößen.
Für die mittleren Temperaturen von Norwegen und die 60 europäischen Stationen liegt der solare Beitrag zu Temperatur-Variationen im untersuchten Zeitraum in einer Größenordnung von 40%. Ein sogar noch höherer Beitrag (63% bis 72%) wurde an den Stationen Färöer-Inseln, Island und Svalbard gefunden. Das ist höher als die 7% solarer Beitrag zum globalen Temperaturanstieg, der im AR 4 des IPCC genannt worden ist. Etwa 50% der Temperaturvariationen im HadCRUT3N-Datensatz seit 1850 kann der Sonnenaktivität zugeordnet werden. Allerdings ist diese Schlussfolgerung unsicherer wegen der in den Restgrößen gefundenen starken Autokorrelationen.
Die signifikanten linearen Relationen zeigen eine Verbindung zwischen der Sonnenaktivität und den Temperaturvariationen für die untersuchten Stationen und Gebiete. Ein Regressionsmodell auf der Grundlage der Relation zwischen PSCL und der mittleren Lufttemperatur wird verwendet, um die Temperatur im begonnenen Zyklus 24 vorherzusagen. Dieses Vorhersagemodell hat im Gegensatz zur Mehrheit der anderen Regressionsmodelle mit erläuternden Variablen den Vorteil, eine erläuternde Variable – die Länge eines Sonnenzyklus‘ – fast ohne Unsicherheiten zu verwenden. Normalerweise müssen die erläuternden Variablen vorhergesagt werden, was natürlich signifikante zusätzliche Unsicherheiten bei der weiteren Vorhersage zur Folge hätte.
Unsere Vorhersage zeigt eine mittlere Abkühlung von 0,9°C in der Nordhemisphäre während des Zyklus’ 24. Für Messungen der Stationen südlich von 75°N liegt der Temperaturrückgang in der Größenordnung 1,0°C bis 1,8°C und kann auch bereits begonnen haben. Für Svalbard wird eine Temperaturabnahme der jährlichen Mitteltemperatur während des Zyklus‘ 24 um 3,5°C vorhergesagt. Eine sogar noch stärkere Abkühlung wird für die Wintermonate vorhergesagt (Solheim et al., 2011).
Die arktische Verstärkung infolge von Rückkopplungen durch Änderungen der Schnee- und Eisbedeckung hat die Temperatur nördlich von 75°N um den Faktor 3 stärker zunehmen lassen als südlich von 60°N (Moritz et al., 2002). Eine Abkühlung der Arktis könnte hinsichtlich einer globalen Abkühlung in gleicher Weise wirken, was zu einer geringeren globalen Abkühlung während des solaren Zyklus‘ 24 führen würde, und zwar um 0,3°C bis 0,5°C.
Unsere Studie hat sich auf einen Effekt konzentriert, der eine Sonnenzyklus-Länge verzögert auftritt, um ein Modell zur Vorhersage zu entwickeln. Da sich der solare Antrieb des Klimas in vielen Zeitmaßstäben zeigt, behaupten wir nicht, dass unser Ergebnis ein komplettes Bild des solaren Antriebs unseres Erdklimas vermittelt.
Link: http://wattsupwiththat.com/2014/06/13/new-study-suggests-a-temperature-drop-of-up-to-1c-by-2020-due-to-low-solar-activity/
Übersetzt von Chris Frey EIKE

Russlands geheime Waffen im Energiekrieg mit Europa

geschrieben von Vivienne Walt, Fortune Magazine | 30. Juni 2014

Mit der endlich geleisteten Unterschrift der Ukraine für ein „Partnerschaftsabkommen“ mit der EU scheint Russlands Umklammerung der Ökonomien der Region geschwächt. Aber das bedeutet noch lange nicht, dass es in seinen Versuchen nachlässt, die Ökonomien dieses Gebietes zu beeinflussen.
Der in Brüssel unterschriebene EU-Vertrag schiebt die ex-sowjetische Ökonomie näher an den Westen, was den Weg bereitet für finanzielle Unterstützung aus Europa und einen gewaltigen Markt für dessen Produkte. Die hoch verschuldete neue ukrainische Regierung braucht dringend frisches Geld. „Der Vertrag bedeutet neue Investitionen, neue Regeln ohne Korruption und neue Märkte, den größten Markt der Welt“, sagte der neue ukrainische Präsident Petro Pereschenko, ein im vorigen Monat gewählter Milliarden schwerer Schokoladen-Tycoon, nach der Unterzeichnungs-Zeremonie. Aus genau diesem Grunde könnte Russland seine Schlacht um den Erhalt seines Einflusses über die früheren Verbündeten verstärken – einschließlich der Versuche, Europas Abhängigkeit von den riesigen Energie-Ressourcen Russlands zu erhalten.
Dem Wirtschaftsminister der Ukraine Pavlo Sherementa zufolge macht sich das Land schon jetzt gefasst auf russische Vergeltungsmaßnahmen einschließlich der möglichen Blockierung von Exporten und Preisanhebungen. Vor Reportern sagte er kürzlich: „Wir müssen davon ausgehen, schon bald in einen Handelskrieg mit Russland einzutreten“.
Aber selbst unabhängig von einem Handelskrieg ist die Schlacht um ein anderes grundlegendes Thema – Energieabhängigkeit – bereits in vollem Gange.
Die Art und Weise, mit der Russland versucht, die Energieabhängigkeit Europas von Russland zu erhalten, kam vor Kurzem ans Tageslicht, und zwar aus einer unwahrscheinlichen Quelle, nämlich von NATO-Generalsekretär Anders Fogh Rasmussen. Der normalerweise unauffällige Däne, der sich nur selten zu Energiethemen äußert, sagte der in London ansässigen Denkfabrik Chatham House am 19. Juni (hier), dass Russland still und leise einige europäische Anti-Fracking-Umweltaktivisten unterstützt, um Europa daran zu hindern, der Schiefergas-Revolution in den USA zu folgen – und in der Folge den Kontinent von Russland abhängig bleiben zu lassen. Rasmussen behauptete, dass die NATO-Verbündeten die russische Manipulation auf frischer Tat ertappt hätten, und zwar durch „ausgeklügelte Informations- und Desinformations-Kampagnen“ innerhalb der gut organisierten europäischen Anti-Fracking-Gruppen.
Umweltaktivisten waren empört über Rasmussens Vermutung, dass Russland ihre Sache übernommen habe. „Man muss sich fragen, auf welchem Planeten er lebt“, sagte der Greenpeace-Campaigner Ben Ayliffe, der Leiter der Kampagne, Ölunternehmen daran zu hindern, in der Arktis zu bohren. Er verwies darauf, dass Russland jüngst zahlreiche Greenpeace-Aktivisten verhaftet habe. „Zu sagen, dass der Kreml uns in die Tasche steckt, ist absurd“.
Jedoch ist die Aussage, dass Russland danach trachten könnte, Anti-Fracking-Gruppen zu sponsern, Energiepolitik-Experten zufolge nicht ganz so absurd wie sie klingt.
Russland hat seine Gasexporte nach Europa lange als einen grundlegenden politischen Hebel betrachtet. Jedes Jahr gibt das Land Millionen aus, um westliche Regierungen hinsichtlich ihrer Energiepolitik zu beeinflussen. Gazprom allein wandte im vorigen Jahr 6 Millionen Dollar für Lobbyisten in Washington auf. Im Mai stoppte Russland seine Gaslieferungen an die Ukraine, transportieren doch Pipelines durch das Land das Gas nach Westeuropa. Begründet wurde der Lieferstopp mit der Behauptung, dass Kiew Milliarden Schulden bei Gazprom hat. Ein noch bedeutenderer Grund ist jedoch eine Vergeltungsmaßnahme für die Entscheidung der Ukraine, das Abkommen mit der EU zu unterzeichnen. Etwa 60% des von der Ukraine verbrauchten Gases stammt aus Russland, und im April hat Gazprom seine Preise für Exporte in die Ukraine um gewaltige 80% erhöht.
Aber es scheint so, als ob Russland auf subtilere Art versucht, Druck auf andere Nachbarländer auszuüben – vor allem auf jene, die EU-Mitglied sind. Forscher glauben, dass Russland tatsächlich Anti-Fracking-Kampagnen gesponsert hat, wenngleich in moderaten Mengen, die für sich genommen nicht ausreichen, die Meinung der Regierungen hinsichtlich des hydraulischen Brechens zu ändern. Nehmen wir zum Beispiel Bulgarien. Dort haben Energie-Analysten herausgefunden, dass die Russen verschiedene lokale Umweltgruppen finanziell gefördert haben.
Bulgarien, das ärmste EU-Mitglied mit geschätzten Schiefergas-Reserven von 17 Billionen Kubikfuß [?] hat im Jahre 2011 einen Schiefergas-Ausbeutungsvertrag mit Chevron unterschrieben, das Abkommen jedoch ein Jahr später aufgekündigt, nachdem lokale Umweltgruppen gegen die Pläne von Chevron protestiert hatten – und noch bevor das Unternehmen mit der Arbeit überhaupt begonnen hatte.
„Einige der hier aufgetauchten lokalen Umweltgruppen sind plötzlich sehr ängstlich geworden hinsichtlich Fracking und der Verschmutzung von Grundwasser“, sagte Andreas Goldthau, ein deutscher Energiepolitik-Experte, der gegenwärtig Dozent des Belfer Center for Science and International Affairs von Harvard ist und der Dutzende Politiker und Umweltaktivisten in Bulgarien interviewt hat, und zwar für eine Forschungs-Studie über die Energie-Kämpfe des Landes, die im Juni veröffentlicht wurde.
„Sie alle wurden offensichtlich von Russland finanziell gefördert, aber die Frage lautet, in welchem Umfang? Selbst wenn man eine noch rauchende Waffe findet, könnte man einfach einen 1000-Dollar-Scheck finden“.
Full story
Link: http://www.thegwpf.org/russias-secret-weapons-in-the-energy-war-with-europe/
Übersetzt von Chris Frey EIKE

Die Kernenergie ist wieder da

geschrieben von Wolfgang Müller | 30. Juni 2014

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Es ist genau drei Jahre her: Um 12.18 Uhr am Donnerstag, 30. Juni 2011, war es so weit: Bundestagspräsident Lammert bat die Abgeordneten zur Abstimmung per Handzeichen über die Novelle des Atomgesetzes und verkündete daraufhin: “Der Gesetzentwurf ist mit den Stimmen der vier Fraktionen CDU/CSU, FDP, SPD und Grünen angenommen.” Deutschland hatte den Atomausstieg beschlossen. Die politische Klasse in Berlin war sich sicher – die Welt werde diesem Beispiel folgen. Tatsächlich aber passiert genau das Gegenteil.
Vor allem das neue Großmächte-Quartett (Brasilien, Russland, Indien und China) setzt massiv auf Atomenergie. In China sind nach Angaben der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) derzeit 29 neue Kernkraftwerke im Bau. Russland hat mit der Errichtung von zehn neuen Atomkraftwerken begonnen, in Indien werden bald sechs neue Meiler installiert sein. Der frisch gewählte indische Premierminister Narendra Modi erklärt: “Kernkraft wird ein Eckstein der indischen Energieversorgung.”
Doch nicht nur die aufstrebenden Wirtschaftsgroßmächte investieren massiv, immer mehr Länder entscheiden sich für den Neu-Einstieg, darunter die Türkei, Bangladesch, Ägypten, Jordanien, Nigeria und Vietnam. Selbst die Vereinigten Arabischen Emirate haben mit dem Bau eines Atomkraftwerks begonnen, ebenso Weißrussland und Finnland. Und rechtzeitig zur Fußball-WM meldet auch Argentinien den Spatenstich für ein neues Kernkraftwerk. Brasilien baut zwischen den Metropolen Rio de Janerio und Sao Paolo die Anlage “Angra dos Reis” am Atlantik. Auch die großen Bestände in Frankreich und den USA werden ausgeweitet. Der IAEA-Generaldirektor resümiert, die Kernenergie sei wieder ein globaler Wachstumsmarkt. Insgesamt seien weltweit 72 Kernkraftwerke neu im Bau; sie würden die bestehenden 435 Meiler massiv ergänzen……

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Wer erzeugt die „Wärmestrahlung“ und wer die „Lichtstrahlung“?

geschrieben von Wolfgang Müller | 30. Juni 2014

Materie ist energiegeladen, bewegte Atome erzeugen Wärmestrahlung
Alle Materie ist aus Atomen zusammensetzt. Diese sind in ständiger Bewegung. Es gibt kein Atom im Universum, das keine Wärme abgibt. Mag diese Wärme auch noch so winzig sein, sie ist doch niemals gleich null. William Thomson (1824-1907), der spätere Lord Kelvin, ist der Frage nachgegangen, bei welcher Temperatur jedwede Atombewegung erlischt und alle Atome sich in absoluter Ruhe befinden. Er fand heraus, dass alle Gase sich bei 1 Grad Temperaturänderung um den 273,2-ten Teil ihres Volumens ausdehnen oder zusammenziehen. Daraus folgerte er, dass es einen absoluten Temperatur-Nullpunkt gibt, bei -273,2° Celsius (O Kelvin). Bei dieser Temperatur ist der Wärmegehalt eines Stoffes, seine Energie, gleich null. Es ist zu vermuten, dass bewegte Atome die Quelle aller elektromagnetischen Strahlung sind. Die Atome enthalten Wärme. Wärme ist nichts anderes als die Bewegungsenergie der Atome und Moleküle. In festen Körpern ist es die Bewegungsenergie der Atome innerhalb eines Atomgitters.
Wärme ist die kinetische Energie der Molekülbewegung und somit die Temperatur der Luft aus der kinetischen Gastheorie gemäß der Maxwell-Boltzmann-Verteilung berechenbar. Bei einem Luftgemisch von 80% Stickstoff (N2) und 20% Sauerstoff (O2) ergibt sich eine mittlere Molekül-Geschwindigkeit von etwa 500 m/sec. Ein leichtes Wasserstoffmolekül (H2) hätte eine mittlere Geschwindigkeit von etwa 1900 m/sec. Schwerere Gasteilchen wie CO2 besitzen ob des größeren Molgewichts bei gleicher Temperatur eine wesentlich geringere Geschwindigkeit. Sie reduzieren die mittlere Geschwindigkeitsverteilung, wirken folglich kühlend.
Wärme tritt überall dort auf, wo Atome vorhanden sind, also Materie. Jeder materielle Körper hat ein Gewicht, ist schwer. Das Gewicht wird verursacht durch das Schwerkraftfeld der Erde. Die Schwer- oder Gravitationskraft ist eine „Elementarkraft“, die zum Erdmittelpunkt gerichtet ist. Sie nimmt nach außen mit dem Quadrat der Entfernung ab. Daher hat jeder Körper auf der Erdoberfläche eine potenzielle Energie. Hebt man eine Kugel hoch, so erhöht man deren potenzielle Energie, die beim Fallenlassen in kinetische Energie gewandelt wird. Rollt eine Kugel auf einer waagerechten Fläche, so verliert sie nach und nach ihre Bewegungsenergie. Das Rollen der Kugel ist mit Reibung verbunden. Diese erhöht die Temperatur, erzeugt Wärme. Derartige Roll- oder Trittspuren geben die Wärme als langwellige Wärmestrahlung ab. Diese ist für das menschliche Auge nicht sichtbar, aber sehr wohl für das infrarotsensible Auge einer Klapperschlange, die auf diese Weise in aller Ruhe Mäuse ortet, verfolgt und verschlingt.
Führt man einem Stoff, etwa einem Stück Eisen, Energie zu, dann erwärmt es sich und ab einer bestimmten Temperatur kann man mit der Haut die Wärmestrahlung spüren. Deren Reichweite ist jedoch gering, vergrößert sich aber mit zunehmender Erhitzung. Erhitzt man das Eisenstück weiter, dann fängt es irgendwann schwach rötlich zu glühen. Bei weiterer Erhitzung geht die Rotglut in Gelbglut und schließlich Weißglut über. Das Eisen sendet nun nicht mehr nur unsichtbare infrarote Wärmestrahlung aus, sondern auch sichtbares Licht. Mit der Zunahme der Temperatur verschiebt das Maximum der abgestrahlten Energie in immer kürzere Wellenlängenbereiche. Es ist wie bei der Sonnenstrahlung, wo der Anteil der unsichtbaren Wärmestrahlung fast 50% der Gesamtstrahlung ausmacht. Es war Wilhelm Herschel (1738-1822), der im Jahr 1800 die Sonnenstrahlung durch ein Prisma leitete, in die Regenbogenfarben zerlegte und deren Temperaturen maß. Jenseits des Roten entdeckte er die Infrarotstrahlung. Die Gesamtenergie, die ein glühender Stoff abstrahlt, ist stets die Summe aus Wärme- und Lichtenergie.
Wenn auch Energie niemals ausgelöscht werden kann, so erleidet sie bei jeder Umwandlungsstufe einen Qualitätsverlust. Ein Anteil wird zu Wärme. Wenn kein Temperaturgefälle zur Umgebung mehr da ist, dann kann sie keine Arbeit mehr leisten, auch nicht mehr einen Raum heizen. Eine naturgesetzliche Eigenschaft der Wärme ist, dass sie stets vom Heißen zum Kalten fließt, niemals umgekehrt. Alle Materie hat nämlich das Bestreben, den ihr möglichen niedrigsten Energiezustand einzunehmen. Bringt man zwei Körper unterschiedlicher Temperatur zusammen, so wird sich der wärmere abkühlen, bis beide die gleiche Temperatur haben.
Die Wärmeenergie nimmt in der Natur eine Sonderstellung ein. Wärme fließt immer „bergab“, von höherer zu tieferer Temperatur. Das bedeutet: Zum Erwärmen eines Stoffes ist immer Energie nötig. Abkühlen tut er sich von ganz alleine. Aus dieser Beobachtung heraus formulierte Isaac Newton sein berühmtes „Abkühlungsgesetz“. Nur mittels Energiezufuhr kann Wärme Arbeit leisten, d. h. Wasser zum Verdampfen bringen, mit dem Dampf einen Kolben bewegen, somit einen Dynamo in Bewegung setzen und elektrischen Strom erzeugen. Mit diesem Strom kann man einem Raum beleuchten und einen Heizkörper erwärmen. Bei jedem Energieumwandlungsprozess geht ein Teil als Wärmeenergie unwiederbringlich verloren, vermindert sich die Arbeitsfähigkeit der ursprünglich erzeugten Energie.
Licht und Wärme sind beide elektromagnetische Wellen, die nur unterschiedliche Wellenlängen haben. Wärmestrahlung ist langwelliger als Lichtstrahlung, deren Spektrum von 0,4 bis 0,8 µm reicht. Wir Menschen können sie nur deshalb nicht sehen, weil die Nervenzellen unserer Augen auf sie nicht reagieren. Dafür können die Nervenzellen unserer Haut die Wärmestrahlung wahrnehmen, Gewinne wie Verluste registrieren, damit wir uns vor Überhitzung ebenso wie vor Unterkühlung schützen können. Bei Überhitzung fangen wir an zu schwitzen und nutzen die Verdunstungskälte zur Abkühlung der Haut. Bei Unterkühlung ziehen wir „nackte Affen“ Felle an, um den Wärmeverlust des Körpers zu reduzieren.
Nicht das Atom als Ganzes, nur seine Elektronen erzeugen Licht
Licht ist zwar auch elektromagnetische Strahlung, aber es spielt eine ganz besondere Rolle, denn es bildet die Grundlage für alles Leben auf der Erde. Vor allem ist das Licht die Energiequelle bei der Photosynthese. Die Photosynthese ist der Prozess, in dem die grüne Pflanze aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) mit Hilfe des grünen Blattfarbstoffs (Chlorophyll) und des Sonnenlichts Kohlenhydrate (C6H12O6, z. B. Zucker, Stärke) und Sauerstoff (O2) produziert. In einem Jahr werden nach vorsichtigen Schätzungen 1010 Tonnen Kohlenstoff durch die Photosynthese fixiert, d. h. in Zucker bzw. Stärke umgewandelt. Diese riesige Menge an Kohlenstoff entspricht der Ladung eines Kohlenzuges, der fünfmal zum Mond und zurück reicht. Jeder Wagen enthalte 25 Tonnen Kohle und sei 10 m lang. Die Entfernung Erde – Mond beträgt 380 000 km. Der Zug hätte eine Länge von 3,8 Millionen km. Die Photosynthese ist der größte Syntheseprozess, den es auf der Erde gibt. Ohne CO2 in der Luft käme er zum Erliegen und mit ihm alles Leben auf der Erde.
Aber wie wird die Entstehung von Licht physikalisch erklärt? Dazu muss man sich das Atom näher ansehen. Bei der Wärme sind es die ganzen aus positiven und negativen Ladungen aufgebauten Atome, die sich bewegen. Die Elektronen verharren auf ihren angestammten Schalen und schwingen mit. Steigt die Wärmezufuhr von außen und beginnt Eisen rot zu glühen, dann ändern die Elektronen plötzlich ihre Energiezustände. Sie verlassen ihre Schale und springen auf eine höhere, weiter außen gelegene Schale. Dies tun sie nicht freiwillig, sie werden durch Energiezufuhr dazu gezwungen. Die Elektronen wollen wieder in ihren Grundzustand und fallen auf die ursprüngliche Schale zurück, wobei sie die aufgenommene Energie als Lichtwelle mit ganz bestimmter Frequenz wieder abgeben. Licht ist eine Art „Fallenergie“ der Elektronen in der Atomhülle.
Man bedient sich bei dieser Beschreibung dem 1913 von Niels Bohr (1885-1962) entworfenen Atommodell. Dieses Modell ist unserem Sonnensystem entlehnt, wo Planeten auf geschlossenen Bahnen die Sonne umkreisen. Atome bestehen danach aus einem schweren, positiv geladenen Kern und leichten, negativ geladenen Elektronen, die in verschiedenen Schalen auf geschlossenen Bahnen den Kern umkreisen. Da die Anziehungskraft des Atomkerns auf die Elektronen mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, werden bei äußerer Energiezufuhr zuerst die äußeren Elektronen Schalensprünge ausführen, denn ihre Bindung an den kern ist am schwächsten. Der Licht-Tanz der Elektronen zwischen den Schalen geht solange weiter, wie dem Atom Wärme zugeführt wird. Wird bei einer glühenden Herdplatte der Strom ausgeschaltet, so kann man zusehen, wie die Rotglut und mit ihm das Licht verschwindet. Es dauert aber noch längere Zeit, bis die Herdplatte soweit abgekühlt ist, dass man sie berühren kann, ohne sich die Finger zu verbrennen. Auch hier zeigt sich, dass die Abkühlung automatisch erfolgt, die Erhitzung aber viel Energie erfordert.
Inzwischen ist die „Theorie der Elektronensprünge“ von Niels Bohr längst überholt. Ab etwa 1925 haben sich quantenmechanische Atommodelle durchgesetzt, die den Elektronen keine Bahnen mehr zuweisen, sondern nur von Aufenthaltswahrscheinlichkeiten sprechen. Unser Verstand wird stark strapaziert, wenn wir begreifen sollen, dass Licht, je nach Experiment, mal als Welle, mal als Teilchen erscheinen kann. Diese mangelnde Eindeutigkeit bzw. Unschärfe der elementaren Materie führte zu der Erkenntnis, dass die Natur im Bereich der Atome nicht mehr eindeutig und dem Menschen verschlossen ist. Werner Heisenberg (1901-1976) hat diese Tatsache der Beobachtungsunschärfe im Quantenbereich als Erster erkannt und als Gesetz formuliert. Er erhielt dafür 1932 den Nobelpreis für Physik. Das menschliche Wissen hat also Grenzen, die die Natur selbst zieht. Die Natur will nicht, dass der Mensch alles über sie weiß. Wenn das für den Ist-Zustand schon gilt, wie viel schwieriger ist es dann, zukünftige Zustände zu berechnen und vorherzusagen? Meteorologen wissen ein Lied davon zu singen!
Spektralanalyse und „Treibhauseffekt“ vertragen sich nicht!
Wenn auch dem Mensch die inneratomaren Vorgänge mit dem „Tanz der Elektronen“ schleierhaft sind, so weiß er doch, dass jede Elementart einen einmaligen Atomaufbau hat, der sie von allen andern Elementen unterscheidet. Jedes Element zeigt beim Erhitzen eine für sie typische Art der Lichtaussendung. Gustav Kirchhoff (1824-1887) und Robert Bunsen (1811-1899) haben im Jahre 1859 die Spektralanalyse entwickelt und dabei erkannt, dass jedes Element in ganz charakteristischen Farben verbrennt. Dieser Umstand ermöglicht es, die genaue Zusammensetzung eines Stoffes zu bestimmen. Man muss den Stoff durch Erhitzen nur in den Gaszustand bringen, wobei jedes im Stoff enthaltene Element ein ganz bestimmtes Farbspektrum zeigt. Dies wird mit dem Spektrographen aufgezeichnet. Jedes Element sendet beim Verbrennen eine bestimmte Anzahl verschiedener Wellenlängen aus und bringt so ein immer gleiches Muster von Spektrallinien hervor, das kein anderes Element mit ihm teilt.
Jedes Element kann an den für es charakteristischen Spektrallinien identifiziert werden, so wie ein Mensch anhand seines Fingerabdrucks. Dies gilt aber nur für Atomgase mit ihren Linienspektren und Molekülgase mit ihren Bandenspektren. Heiße Festkörper zeigen weder Banden noch Linien, sondern fortlaufende kontinuierliche Spektren, die keine Elementbestimmung erlauben. Da jeder feste oder flüssige Körper ein kontinuierlicher Strahler ist, kann die Erde, deren atmosphärische Gase nur ganz selektiv auf ganz bestimmten Wellenlängen Strahlung absorbieren können, nicht an ihrer Abkühlung, der Wärmeabgabe durch Strahlung, gehindert werden.
In dem ganz entscheidenden Temperaturbereich mit Oberflächentemperaturen zwischen -50 und +100° Celsius ist die Atmosphäre transparent oder durchsichtig. Die Erde hat in dem Spektralbereich zwischen 8 und 12 Mikrometer ein „stets offenes Strahlungsfenster“, durch das ihre Wärmestrahlung ungehindert ins Weltall entweichen kann. Es gibt kein Zurück für sie! Keines der „Treibhausgase“ mit seinen stoffspezifischen Absorptionslinien kann dieses „Fenster“ schließen. Die Atmosphäre ist eine Gashülle und keine Glashülle, wie sie bei Gewächshäusern üblich ist. Letztere müssen aus Glas sein, weil zur Photosynthese Sonnenlicht unverzichtbar ist. Ebenso unverzichtbar ist auch das angebliche „Umweltgift“ CO2!
Oppenheim, dim Juni 2014 Dipl.-Met. Dr. phil. Wolfgang Thüne

Stimmt die Behauptung, eine Windturbine amortisiere sich nach 8 Monaten

geschrieben von Anthony Watts | 30. Juni 2014

Amortisierung von Windturbinen

US-Forscher haben eine Abschätzung des Umwelt-Lebenszyklus’ von 2-Megawatt-Windturbinen durchgeführt, die im Rahmen eines großen Windparks im Nordwesten der USA am Pazifik errichtet worden sind. Im International Journal of Sustainable Manufacturing kommen sie zu dem Ergebnis, dass hinsichtlich der kumulierten Energie-Amortisierung oder der Erzeugung der Energiemenge, die die Produktions- und Installationskosten einspielt, eine Windturbine mit einer Lebensdauer von 20 Jahren innerhalb von fünf bis acht Monaten insgesamt einen Vorteil erwirtschaftet, wenn sie online geschaltet ist.
Windturbinen werden oftmals aufdringlich als die Antwort nachhaltiger Stromerzeugung angepriesen, vor allem, wenn damit eine Hochkapazitäts-Speicherung verbunden ist, wenn der Wind zu stark oder zu schwach bläst. Sie bieten eine Energiequelle, die nahezu Null Kohlenstoff-Emissionen aufweist.
Die gekoppelten Kosten des Lebenszyklus’ und die Umwelt-Einschätzung hinsichtlich Energieverbrauch und Emissionen bei Herstellung, Installation, Wartung und ordnungsgemäßem Rückbau scheinen in den Diskussionen für und gegen diese Apparate begrenzt zu sein. „Alle Formen der Energieerzeugung erfordern die Umwandlung des Inputs natürlicher Ressourcen, die mit Umweltauswirkungen und Kosten einhergehen, die quantifiziert werden müssen, um vernünftige Entscheidungen zur Entwicklung von Energiesystemen zu treffen“, erläutern Karl Happala und Preedanood Prempreeda von der Oregon State University in Corvallis.
Das Duo hat eine Abschätzung des Lebenszyklus’ (LCA) von 2-Megawatt-Windturbinen durchgeführt, um die Umwelteinflüsse insgesamt von Herstellung und Gebrauch dieser Apparate zur Stromerzeugung zu identifizieren. Bei einer LCA gehen die Förderung zentraler Rohmaterialien ein (Stahl, Kupfer, Fiberglas, Plastik, Beton und andere Materialien), sowie Transport, Herstellung, Installation der Turbine, durchgehende Wartung während der vorgesehenen 20 Betriebsjahre und schließlich auch die Auswirkungen von Recycling und Entsorgung am Ende dieses Zyklus‘.
Ihre Analyse zeigt, dass die große Mehrheit der vorhergesagten Umweltauswirkungen bei der Herstellung der Materialien und des eigentlichen Herstellungsprozesses auftreten. Allerdings fand das Team, dass die Amortisierung der damit verbundenen Energieerzeugung nach etwa 6 Monaten eintritt. Es ist wahrscheinlich, dass selbst im Worst-Case-Szenario die Windturbine schon im ersten Betriebsjahr Gewinn abwirft. Folglich wird jede Turbine während der 19 folgenden Jahre im Endeffekt über 500 Haushalte mit Strom versorgen, ohne dass diese konventionell erzeugte Energie verbrauchen.

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Haapala, K.R. and Prempreeda, P. (2014) ‘Comparative life cycle assessment of 2.0 MW wind turbines’, Int. J. Sustainable Manufacturing, Vol. 3, No. 2, pp.170-185.
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Und hier der Fehler, den einige auch einfach das Übersehen eines unbequemen Umstands nennen:
Folglich wird jede Turbine während der 19 folgenden Jahre im Endeffekt über 500 Haushalte mit Strom versorgen, ohne dass diese konventionell erzeugte Energie verbrauchen.
Das Problem hier ist die Hypothese, dass eine Windturbine das Äquivalent eines konventionellen Kohle- oder Kernkraftwerkes ist. Das ist nicht der Fall, wissen wir doch, dass der Wind nie konstant weht:
„Meine größte Angst ist: falls einmal nur 20 Prozent Wind in unserem System weht und er dann zu einer Zeit ganz einschläft, ohne dass man Ersatz-Ressourcen hat – das wird zu einer Blackout-Situation führen“, sagt er.
Falls es keine Backup-Energiequelle für jene 500 Haushalte gibt, würden sie im Dunkeln liegen, wenn der Wind unter ein Minimum fällt, der zum Betrieb der Windturbine erforderlich ist.
Beispiel: eine populäre Windturbine, die Vestas V90-2.0 mit 2 Megawatt nennt in ihren technischen Details:

Durch Eigenbeobachtung kann ich sagen, dass es eine ziemlich große Anzahl von Tagen gibt, an denen der Wind unter dem Level von 4 m/s weht, selbst an der Spitze der Turbine. Heute zum Beispiel gibt es ziemlich viele Gebiete mit geringer Windgeschwindigkeit oder gar Windstille in den USA. Die blauen Bereiche markieren die Gebiete mit geringem Wind:

Quelle
Wie wir oben gesehen haben: Wenn am meisten Strom gebraucht wird, können wir uns nicht immer darauf verlassen, dass der Wind mit einer Stärke weht, die die Windturbine am Leben hält (hier). Notwendig ist also eine andere Energiequelle als Backup. Folglich ist es ein krasser Trugschluss zu behaupten:
Folglich wird jede Turbine während der 19 folgenden Jahre im Endeffekt über 500 Haushalte mit Strom versorgen, ohne dass diese konventionell erzeugte Energie verbrauchen.
Link: http://wattsupwiththat.com/2014/06/16/wind-turbine-payback-period-claimed-to-be-within-8-months/#more-111554
Übersetzt von Chris Frey EIKE