Was gibt es Neues von der Sonne? Eine Übersicht zu aktuellen Arbeiten im Themenkomplex Sonne-Klima

Vom Blog „Die Kalte Sonne“
Vor mehr als drei Jahren erschien (im Februar 2012) unser Buch Die kalte Sonne. Darin beschrieben wir eine Vielzahl von wissenschaftlichen Ergebnissen, die eine signifikante Beteiligung von Sonnenaktivitätsschwankungen am Klimageschehen nahelegen. Führende deutsche Klimawissenschaftler fühlten, dass Ihr CO2-dominiertes Weltbild plötzlich in Gefahr geriet und kämpften aktiv gegen die Sonne an.


Mit etwas Abstand ist dem einen oder anderen IPCC-Klimakämpfer die überzogene Reaktion vielleicht sogar peinlich geworden. Mittlerweile wird immer klarer, dass man die klimatische Rolle der Sonne wohl lange Zeit unterschätzt hatte. Hierauf weisen auch aktuelle Studien hin, die wir in den kommenden Tagen hier im Blog zusammenfassen möchten. Was gibt es eigentlich Neues von der Sonne?

Erste Anlaufstelle zur Literaturrecherche ist die Webseite „Club de Soleil“ die vom Klimaforscher Maarten Blaauw von der Queen’s University of Belfast betrieben wird. Allein für 2015 hat Blaauw bis jetzt 23 Arbeiten vorgestellt, und ein Drittel des Jahres steht sogar noch aus. Hochaktuell sind auch zwei zusammenfassende Arbeiten von David Douglass und Robert Knox, die im April 2015 in Physics Letters A erschienen sind. Die Autoren fanden ein klares solares Signal in den Ozeantemperaturen:

Teil 1:

Die Sonne ist der Klima-Schrittmacher I: Wassertemperatur des tropischen Pazifiks

Zeitreihen der Wassertemperatur im tropischen Pazifik enthalten Segmente, die sowohl ein jährliches Signal als auch ein solches von zwei oder drei Jahren zeigen. Beide sind verbunden mit dem jährlichen Sonnenzyklus. Drei solche Segmente gab es zwischen 1990 und 2014. Es wird vermutet, dass diese einem solaren Antrieb geschuldet sind mit einer Frequenz von 1,0 pro Jahr. Diese periodischen Features findet man auch in globalen Klimadaten (folgende Studie). Die Analyse nutzt einen zwölf-Monats-Filter, der eindeutig jahreszeitliche Effekte aus den Daten separiert. Dies ist wichtig zum Verständnis des Phänomens El Niño/La Niña.

Teil 2:

Die Sonne ist der Klima-Schrittmacher II: globale Ozean-Wassertemperatur

In Teil I war vom äquatorialen Pazifik und seiner Wassertemperatur die Rede, hier soll es jetzt um die globalen Ozeane gehen mit einem Vertikalprofil von 0 bis 700 m bzw. o bis 2000 m Tiefe. Der El Niño/La Niña-Effekt diffundiert in den Weltozeanen mit einer Verzögerung von etwa zwei Monaten.

Siehe auch Besprechung der Arbeiten auf WUWT.

Im April 2014 wies der Blog The Hockey Schtick darauf hin, dass eine zeitliche Aufsummierung der Sonnenaktivität möglicherweise ein viel besserer Ansatz für den Vergleich mit der Temperaturentwicklung darstellt. Begründet werden kann dies durch die große Trägheit des Klimasystems. Plotten Sie es hier einmal selber. Das Ergebnis ist erstaunlich.

Interessant ist auch eine chinesische Arbeit aus dem Juni 2014 über das Science China Press die folgende Pressemitteilung herausgab:

Beeinflusst die Sonnenaktivität die globale Erwärmung der Erde?

Eine neue Studie demonstriert die Existenz signifikanter Resonanz-Zyklen sowie hohe Korrelationen zwischen Sonnenaktivität und der gemittelten Temperatur an der Erdoberfläche über Jahrhunderte. Dies bietet einen neuen Weg zur Ergründung des Phänomens der globalen Erwärmung während der letzten Jahre.

Interessant ist auch eine chinesische Arbeit aus dem Juni 2014 über das Science China Press die folgende Pressemitteilung herausgab:

Die Studie mit dem Titel „Periodicities of solar activity and the surface temperature variation of the Earth and their correlations” wurde auf chinesisch im Chinese Science Bulletin im Jahre 2014 veröffentlicht mit Dr. Zhao Xinhua und Dr. Feng Xueshang von der Chinese Academy of Sciences als Mitautoren. Dabei wird das Verfahren der Kleine-Welle-Analyse [?] und das Verfahren der cross correlation method [?] angewendet, um die Periodizitäten der Sonnenaktivität und der Erdtemperatur zu untersuchen, ebenso wie deren Korrelationen während der vergangenen Jahrhunderte.

Die globale Erwärmung ist derzeit eines der am heißesten diskutierten Themen. Das IPCC behauptete, dass die Freisetzung anthropogener Treibhausgase zu 90% oder mehr für die beobachteten gestiegenen globalen mittleren Temperaturen der letzten 50 Jahre verantwortlich war. Allerdings hört die Debatte um die Gründe der globalen Erwärmung niemals auf. Forschungen zeigen, dass die gegenwärtige Erwärmung nicht über die natürlichen Klimafluktuationen hinausgeht. Die Klimamodelle des IPCC scheinen den Einfluss natürlicher Faktoren zu unterschätzen, während sie denjenigen menschlicher Aktivitäten überschätzen. Die Sonnenaktivität ist ein wichtiger Bestandteil der natürlichen Klimatreiber. Daher ist es wichtig, den Einfluss der Solarvariabilität auf das Erdklima im langfristigen Zeitscale zu untersuchen.

Diese innovative Studie kombiniert die gemessenen Daten mit den rekonstruierten Daten, um die Periodizitäten der Sonnenaktivität im Verlauf von Jahrhunderten hervorzuheben sowie deren Korrelationen mit der Temperatur der Erde. Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass die Sonnenaktivität und die Temperatur der Erde signifikante Resonanzzyklen aufweisen, und dass die Temperatur der Erde periodische Variationen ähnlich denen der Sonnenaktivität durchläuft. Diese Studie impliziert auch, dass das „moderne Maximum“ der Sonnenaktivität sehr gut mit der jüngsten globalen Erwärmung der Erde korreliert. … Einer der Begutachter drückte es so aus: „diese Arbeit bietet eine mögliche Erklärung für die globale Erwärmung“.

ZHAO X H, FENG X S. Periodicities of solar activity and the surface temperature variation of the Earth and their correlations (in Chinese). Chin Sci Bull (Chin Ver), 2014, 59: 1284, doi: 10.1360/972013-1089 http://csb.scichina.com:8080/kxtb/CN/abstract/abstract514043.shtml

Maliniemi und Kollegen beschrieben im August 2014 im Journal of Geophysical Research einen Zusammenhang der Wintertemperaturen auf der Nordhemisphäre mit dem Sonnenfleckenzyklus:

Räumliche Verteilung der Wintertemperaturen auf der Nordhemisphäre während verschiedener Phasen des Sonnenzyklus‘

Viele Studien der letzten Zeit haben die Variabilität des Winterklimas auf der Nordhemisphäre als zusammenhängend mit verschiedenen Parametern der Sonnenaktivität gefunden. Während diese Ergebnisse immer wieder irgendeine Art und Weise belegen, mit der die Sonne die Zirkulation in der Troposphäre und der Stratosphäre sowie die Temperaturen an der Oberfläche moduliert, gehen die Meinungen hinsichtlich des genauen Ablaufs dieses Phänomens sowie den solaren Antrieb auseinander. Unter den angeführten Treibern sind u. A. die gesamte solare Einstrahlung TSI, die solare UV-Strahlung, galaktische kosmische Strahlen und energetische Partikel der Magnetosphäre. Während einige dieser Treiber nur schwer von der sehr ähnlichen Variation eines solaren Zyklus‘ zu unterscheiden sind, zeigen andere angenommene Treiber klare Unterschiede bzgl. ihres Verlaufs während eines Sonnenzyklus‘. Zum Beispiel erreichen die geomagnetische Aktivität und Flüsse von Partikeln der Magnetosphäre einen Spitzenwert während der abnehmenden Phase eines Sonnenfleckenzyklus‘. Dies steht im Unterschied zu TSI und UV-Strahlung, die enger dem Verlauf der Sonnenflecken folgen. Durch Betrachtung von 13 solaren Zyklen (1869 bis 2009) studieren wir die Temperaturen an der Oberfläche im Winter und die Nordatlantische Oszillation NAO, und zwar während vier unterschiedlicher Phasen des Sonnenfleckenzyklus‘: Minimum, Anstieg, Maximum und Abnahme. Wir finden signifikante Unterschiede der Temperaturverteilung, was eine Modulation der Wintertemperaturen an der Oberfläche durch einen Sonnenzyklus belegt. Allerdings findet sich die eindeutigste Verteilung nicht während des Sonnenflecken-Maximums bzw. -minimums, sondern während der abnehmenden Phase, wenn die Temperaturverteilung eng mit der Verteilung während einer positiven NAO zu finden ist. Außerdem finden wir die gleiche Verteilung während der geringen Sonnenfleckenaktivität vor 100 Jahren. Dies zeigt, dass die Verteilung weitgehend unabhängig ist vom Gesamtniveau der Sonnenaktivität.

Und schließlich wollen wir noch ein Paper von Nicola Scafetta vorstellen, das im November 2014 in der Elsevier-Zeitschrift Physica A: Statistical Mechanics and its Applications erschienen ist. Es handelt sich um eine Diskussion einer Arbeit von Gil-Alana et al., in der die Autoren behauptet hatten, Sonnenaktivitätsschwankungen hätten keinen Einfluss auf das Klima. Scafetta zeigt, dass es durchaus einen Zusammenhang gibt, der jedoch komplexer ist als von Gil-Alana und Kollegen angenommen. Hier der Abstract von Scafetta‘s Diskussion:

Globale Temperatur und Anzahl der Sonnenflecken: Gibt es eine Beziehung? Ja, aber sie ist nicht linear. Eine Erwiderung auf Gil-Alana et al. 2014

Jüngst haben Gil-Alana et al. (2014) die Aufzeichnung der Sonnenfleckenzahl und die Temperaturaufzeichnung miteinander verglichen und herausgefunden, dass diese sich unterscheiden: Die Anzahl der Sonnenflecken ist charakterisiert durch einen dominanten 11-Jahre-Zyklus, während die Temperaturaufzeichnung charakterisiert zu sein scheint durch eine „Singularität“ oder einen „Pol“ in der spektralen Dichte-Funktion bei der „Null“-Frequenz. Sie zogen hieraus die Konsequenz, dass beide Aufzeichnungen charakterisiert sind durch substantiell unterschiedliche statistische fraktionale Modelle, und sie wiesen die Hypothese zurück, dass die Sonne die globalen Temperaturen signifikant beeinflusst. Ich zeige hier, 1) dass die „Singularität“ oder der „Pol“ in der spektralen Dichte-Funktion bei der „Null“-Frequenz nicht existiert – die beobachtete Verteilung leitet sich aus dem Erwärmungstrend der Temperatur nach dem Jahr 1880 ab und ist eine typische Fehlinterpretation, zu der diskrete Energiespektren nicht-stationärer Signale verleiten können; 2) dass angemessene kontinuierliche Periodogramme [?] die Angelegenheit klären und auch eine Signatur des 11-Jahre-Zyklus‘ der Sonne zeigen (Amplitude ≤0.1°C), welche seit dem Jahr 1850 eine mittlere Periode von etwa 10,4 Jahren aufweist, ebenso wie Signaturen vieler anderer natürlicher Oszillationen; 3) dass die solare Signatur in den Aufzeichnungen der Bodentemperatur nur erkannt werden kann mittels spezifischer Analyseverfahren, die die Nicht-Linearität berücksichtigen sowie die Filterung der multiplen Klimawandel-Beiträge: 4) dass der Temperatur-Erwärmungstrend nach 1880 nicht mit der Aufzeichnung der Sonnenflecken und deren 11-jährigem Zyklus verglichen oder untersucht werden kann, sondern dass dies solare Proxy-Modelle erfordert, die die kurz- und langfristigen Oszillationen plus den Beitrag der anthropogenen Antriebe zeigen, wie es in der Literatur gemacht wird. Vielfältige Belege zeigen, dass die globale Temperatur und die Anzahl der Sonnenflecken ziemlich miteinander in Beziehung stehen während verschiedener Zeiträume. Folglich werden sie charakterisiert durch zyklische fraktionale Modelle. Allerdings stehen die solaren und die Klima-Indizes durch komplexe und nicht lineare Prozesse miteinander in Beziehung. Und schließlich zeige ich, dass die Vorhersage eines semi-empirischen Modells der globalen Temperatur auf der Grundlage astronomischer Oszillationen und anthropogener Antriebe, wie sie von Scafetta seit 2009 durchgeführt werden, bislang erfolgreich waren.

Dieser Beitrag war zuerst erschienen im Blog „Die Kalte Sonne“. Der Link: http://www.kaltesonne.de/was-gibt-es-neues-von-der-sonne-eine-ubersicht-zu-aktuellen-arbeiten-im-themenkomplex-sonne-klima/

Übersetzung der englischen Passagen von Chris Frey EIKE

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45 Kommentare

  1. #35: Werner Holtz sagt:
    ‚An der Erdoberfläche herrscht aber nur eine Temperatur von 288 K‘
    Kann ich nicht ganz glauben. Wenn man nur Tag und Nacht berücksichtigt, herrscht immer irgendwo eine Temperatur von 288K + 30 und 288 K -30. Nur mal grob falsch geschätzt. Da ich leider nicht die Zeit habe, das selber nachzurechnen, und Sie schon eine Tabellenkalkulation dafür haben, wäre es für Sie doch ein leichtes, Ihre Rechnung mal mit 0,5 * 318K und 0,5 * 358 K durchzuführen. Einfach nur um sehen, ob dabei auch im Mittel 288 K raus kommt. Kann ich mir aber schwer vorstellen bei den ganzen T^4 – Termen.

  2. @#40: T.Heinzow, Apropos des NicoBaekers „erklären und aufs wesentlichen hinweisen“, das kann von jedem meiner Mitarbeiter (Software Entwickler) in Null-Komma-Nix erledigt werden, hier der Irreduktible Bau“plan“ für „Klima“modelle (aka. basic Climate Clown Models CCM) nach dem Motto „Betrug gibt es dort, wo er Vorteile bringt“:

    – Wolkenbedeckung verändert n i c h t die Eisbedeckung;
    – Meeresströmungen verändern n i c h t die Bewölkung;
    – Biologie (eg. deren Schattenfläche) verändert n i c h t die Wolken;
    – nur Änderungen an der Oberflächentemperatur verändern die Wolkenbedeckung.

    Ist doch klar, in Climate Clown Model Spielekonsolen Software ist Feedback nur in Richtung der Oberflächentemperatur programmiert, und wenn anderes Feedback kühlt dann besteht das ‚halt aus Null Erwärmung und Betrug + 0 = Betrug, am Paradebeispiel:
    http://bit.ly/1KN4mOW

    MfG

  3. Sehr geehrter Herr NicoBaecker,
    Sie haben die Naturwissenschaften nicht verstanden. Sie müssen überprüfbar und nachvollziehbar sein und zwar für alle. Dafür ist ein solches Forum gut geeignet.

  4. 38# Nico Baecker.
    Sie schreiben in 38#.

    Sie können sich zwar als Propheten ausgeben, aber Klimamodelle können Sie nicht bewerten. Dazu fehlt Ihnen der Sachverstand.

    Wo sitzen die Propheten den nun wirklich?
    Schauen Sie bitte mal beim IPCC und Pik , da können Sie die wildesten Prophezeiungen nachlesen ,womit man die Bevölkerung Jahr für Jahr aufs Neue Angst gemacht hat.
    Bei einigen Prophezeiungen ( Klima -vorhersage durch Klimamodelle) würden wir schon Wüsten – ähnliche Verhältnisse haben in Deutschland.

    Aber das halten Sie ja bestimmt für seriös, oder?

    Es reicht ein klarer Sachverstand und eine gesunde Logik um zu verstehen das da etwas nicht mit rechten Dingen zu geht.

  5. #38: Professor NicoBaecker? Ihr Zitat:

    „Sie können sich zwar als Propheten ausgeben, aber Klimamodelle können Sie nicht bewerten. Dazu fehlt Ihnen der Sachverstand.“

    Nein, das stimmt nicht. Er kann sehr wohl Klimamodelle bewerten. Was reden Sie da wieder für einen Unsinn? Nur, sein Ergebnis passt Ihnen nicht in den Kram. Sie ertragen es nicht, dass jemand, der kein Professor sein will, zu besseren Resultaten kommen will, als Eure Majestät.

    Sie sind rassistisch veranlagt? Was verstehen Sie schon von Sachverstand? Sie belieben es lieber die Menschheit zu quälen und sind nicht in der Lage Ihre universalen Forschungsergebnisse allgemeinverständlich darzulegen.

    Arbeiten Sie daran. Und was ist nun mit Ihrem Aufsatz über Ihre überragenden (und verrückten) naturwissenschaftlichen [..]?

    Sie werden immer schlimmer, Professor, immer elender. Nehmen Sie einen Schluck Diesel und dann ein Schluck CO2. Dann geht es Ihnen wieder besser. Irre, diese Wissenschaftler.

  6. @ #38 Pseudonym NicoBaecker

    Kennen Sie den Nullsatzwurm? Nein? Hier ist ein Prachtexemplar:

    „Denn selbst wenn man als Normalbürger selber von der Thematik keine Ahnung hat, so ist doch allgemein akzeptiert, daß es wenigstens Experten geben sollte, die Ahnung haben und denn den Sachverhalt allgemeinverständlich erklären und aufs wesentlichen hinweisen“

    Sie übersehen da was: In der Wissenschaft zählt nur der Beweis. Unsereins kann auch erklären, warum die Sonne um die Erde wandert, wie jedermann beobachten kann. Nur beweisen kann unsereins das nicht.

    Macht aber nix, denn Ihre Nullsätze und Nullsatzwürmer sind einfach höchst amüsant.

  7. 31# Nico Baecker.

    Sie sind witzig!
    Welche Experten meinen Sie? Die von Greenpeace? Oder die Experten die schon so oft falsch lagen und uns immer wieder aufs neue Angst machen wollen und die Politik auf ihrer Seite ziehen und dann unnütze Gesetze verlangen die a nichts bringen und b zu teuer und dann die Bevölkerung verarmen lassen, Umverteilung des Vermögens.

    Mein Sachverhalt und meine Kenntnisse reichen voll und ganz aus um zu erkennen was wirklich geschieht, meine Kenntnisse reichen auch aus um 1×1 zusammen zu zählen und zu verstehen das die kommenden Jahrzehnten kühler werden.

  8. Lieber Herr Oellien, #31

    „Ich glaube nicht das hier ein Stammtisch -Gelaber herrscht“

    Gemessen am Anspruch des Themas schon. Ich halte nichts von Diskussionen über Dinge, die man nicht wenigstens grundlegend verstanden hat und sich wohl möglich noch damit brüstet, nichts zu verstehen. Aufgrund dessen haben die Klimaskeptiker es ja auch nicht nur in Wissenschaftskreisen schwer, ernstgenommen zu werden, sondern auch in der gesamten Bevölkerung. Denn selbst wenn man als Normalbürger selber von der Thematik keine Ahnung hat, so ist doch allgemein akzeptiert, daß es wenigstens Experten geben sollte, die Ahnung haben und denn den Sachverhalt allgemeinverständlich erklären und aufs wesentlichen hinweisen. Bei Klimaskeptikern habe ich jedoch den Eindruck, die wollten „intellektuelle Gleichmacherei“.

    „Dieses welches gibt es schon weitaus extremer und Naturwissenschaftlich schon zu genüge in den Medien zu den Thema Treibhausefekt.
    Ganz schlimm ist es bei der SZ und Berliner Zeitung. „

    In Zeitungen lernt man die Grundlagen nicht. Um die Zeitungsberichte im Wissenschaftsteil bewerten zu können, müssen Sie natürlich auch Vorwissen haben.

    „Sie werden es in den nächsten Jahrzehnten ja selbst spüren was das Klima wirklich macht ,jedenfalls tut es nicht das was die “ Klimamodelle“ sagen . Spätestens dann werden sie bemerken das dass mit dem CO2 Treibhaus und Klimamodellen grosser Humbug war und werden dann skeptisch“ Klimaskeptiker. :)“

    Sie können sich zwar als Propheten ausgeben, aber Klimamodelle können Sie nicht bewerten. Dazu fehlt Ihnen der Sachverstand.

  9. #36: Addendum:
    Der Ceres-Satellit misst den TOA einfallenden solaren Strahlungsfluss S(toa, down), den von der Erde reflektierten kurzwelligen TOA Strahlungsfluss S(toa,up) und den langwelligen Strahlungsfluss s(toa,up) bei „clear sky“ und bei „all sky“. Insgesamt sind dies also für „all sky“ 5 ortsaufgelöste Messwerte. Aus dem im IR-Fenster gemessenen IR-Strahlungsfluss kann man den langwelligen Fluss der Oberfläche s(sur,up) und daraus den Beitrag der Atmosphäre s(atm,up)= s(toa,up)- s(sur,up) separieren. Die Strahlungstemperatur der Atmosphäre ergibt sich dann nach SB.
    SBcon*T(atm)^4= s(atm,up)*(1+aniso(atm))/(2*E(atm)
    (Der Faktor 2 ist nötig, da die Atmosphäre 2 abstrahlende Oberflächen hat.) E(atm) ist die Emissivität der Atmosphäre und aniso(atm) beschreibt die Anisotropie der Abstrahlung in der Atmosphäre:
    aniso(atm)= s(atm,down)/s(atm,up)
    Aus den Energiebilanzen ergibt sich aniso(atm)= 1,6. Nun zur Abstrahltemperatur der Oberfläche: Die Oberfläche absorbiert langwellige Strahlung der Atmosphäre und kurzwellige Strahlung der Sonne und gibt Energie durch Konvektion und Verdunstung wieder ab. Die von der Oberfläche absorbierte LW-Strahlung der Atmosphäre ist
    s(atm,down)*(1-a(sur))/(1-a(sur)*a(atm)). Hierbei ist a die Albedo im IR. Die anderen Flüsse kann man den Energiebilanzen entnehmen Wenn a(sur) und a(atm) von Null verschieden sind, ist der sich ergebende abgestrahlte Fluss s(sur,up) kleiner als für a(sur)= a(atm)=0).
    SBcon*T(sur)^4= s(sur,up)/ E(sur)
    Wählt man für die Energiebilanz von Stephen (2012) a(atm)= 0,23, a(sur)=0,09, E(atm)= E(sur) 0,96, erhält man eine Oberflächentemperatur von 14,8 °C. Diese Werte sehen doch recht vernünftig aus.

  10. #35: Werner Holtz sagt:

    „Der Energiewert der so genannten „atmosphärischen Gegenstrahlung“ kann nicht größer sein, als der maximale Energie-Input von der Sonne, dieses würde der Energiebilanz-Erhaltung widersprechen. Die energetischen Bilanzen müssen zudem schon zusammen passen, sonst sind alle daraus abgeleiteten Folge-Werte nicht plausibel bzw. suggerieren eine Wirkung, die nicht vorhanden ist.“

    Siehe mein Beitrag #15:

    „Da haben Sie auch Recht. Nur wird dies in den Energiebilanz-Diagrammen nicht so dargestellt (siehe z. B. Stephens et al.). Bei Konvektion und Verdunstung wird nur der Nettotransport gezeigt, bei Strahlung dagegen beide Flüsse. Dies suggeriert dem Laien eine viel größere Bedeutung des Strahlungstransportes. In dem Buch von W. Roedel Physik unserer Umwelt werden in Abb. 1.25 sogar 109% der einfallenden Sonnenstrahlung von der Erdoberfläche abgestrahlt.“

    Ich habe deshalb die sog. „Gegenstrahlung“ in Anführungsstrichen gesetzt, da nur der Netto-Transport von Bedeutung ist. Bei Verdunstung spricht ja auch nicht von „Gegenverdunstung“. Aber die Autoren Trenberth, Stephens usw. stellen das so in in ihren Bilanzen dar. Ein Vorteil ist dass man die Strahlungstemperatur berechnen kann.

    Korrektur meines Beitrags #33:
    „Ebenso steigt die Strahlungs-Temperatur der Atmosphäre von -13,1 °C auf -11,4 °C (Stephens -7,4 °C).“

  11. #33: P. Berberich sagt:

    Zitat: Er beruht hauptsächlich auf der Auswertung von Satellitenmessungen.

    Schauen wir uns nur mal Stephens et al (2012) – „An update on Earth’s energy balance in light of the latest global observations“ an. Wie ich bereits sagte, müssen die Energieblianzen auch zu den wirklichen „mittleren oder homogenen“ Gegebenheiten passen.

    ## Meine Welt
    Betrachten wir mal den Troposphären-Bereich. Der mittlere Temperaturgradienten liegt bei -6,5 K/km (internationale Standard-Atmosphäre).

    Für den Fall eines thermisches Gleichgewichts (Kontakttemperatur) an der Grenzfläche (Kontaktfläche) zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre beträgt der Netto-Energieaustausch:
    (dQ/dt)/A = sigma*[e(O)*TO^4 – e(U)*TU^4] = 5,67*10^-8*(0,96*288^4 – 0,872*288^4) = 34,4 W/m^2

    Für den Troposphären-Kontakt-Bereich erhält man: E(Tropo) = 0,872*5,67*10^-8*288^4 = 340,15 W/m^2.
    Daraus lässt sich eine Temperaturänderung ableiten: dT = [340,14/(0,96*5,67*10^-8)]^0,25 – 288K = -6,8K.
    Diese Temperaturänderung von -6,8K pflanzt sich dann durch die Troposphäre fort.

    Dazu die passende Folge-Betrachtung – Für einen reversible adiabatischen Prozeß gilt: p^(1-k)*T^k = const. -> T2 = T1*(p2/p1)^[(k-1)/k]
    Diese adiabatische Annahme erlaubt uns, die Temperaturänderungen für die adiabatische Expansion und Kompression zu bewerten. Für ein ideales zweiatomiges Gas, wie N2/O2 erhält man p^-0,4*T^1,4 unter Standardbedingungen.

    Die Bedingungen am Rand der Troposhpäre zur Tropopause unserer Ausgangspunkt, weist eine Temperatur von 216 K und einen Druck von 22 kPa auf. Durch die adiabatische Kompression wird die absteigende Luft vom Rand der Troposhpäre zur Oberfläche auf die Temperatur von 216*(100/22)^[0,4/1,4] = 333K und der Druck auf 100kPa erhöht. An der Erdoberfläche herrscht aber nur eine Temperatur von 288 K. Nach dem S&B-Gesetz ergibt das eine Divergenz von dP = 5,67*10^-8*(333^4-288^4) = 307 W/m^2 und diese Divergenz plus den Energieaustausch der Kontaktfläche zwischen Oberfläche und Atmosphäre ergibt 307 + 34 = 341 W/m^2.

    ## Stephens et al (2012) Welt – Messwerte ERBE
    + Oberfläche: 398 W/m^2 -> T = (398/(1*5,67*10^-8))^0,25 = 289,5K
    + atm. Gegenstrahlung: 345,6 W/m^2 -> T = (345,6/(1*5,67*10^-8))^0,25 = 279,4K
    + Differenz: (dQ/dt)/A = 52,4 W/m^2 -> dT = (345,6/(1*5,67*10^-8))^0,25 – 289,5K = -10,1K

    Messwerte sind schön und gut, aber wenn diese Messwerte nicht die Realität widerspiegeln, die durch andere vergleichende Messungen erhalten werden, dann sind diese Messungen vielleicht besser als eine grobe Schätzung anzusehen.

    Der Energiewert der so genannten „atmosphärischen Gegenstrahlung“ kann nicht größer sein, als der maximale Energie-Input von der Sonne, dieses würde der Energiebilanz-Erhaltung widersprechen. Die energetischen Bilanzen müssen zudem schon zusammen passen, sonst sind alle daraus abgeleiteten Folge-Werte nicht plausibel bzw. suggerieren eine Wirkung, die nicht vorhanden ist.

    Mfg
    Werner Holtz

  12. #33: P. Berberich welche „Gegenstrahlung“?
    Eine „Gegenstrahlung“, die stärker ist als die Sonne und am Tag kühlt?
    Sind Sie ein Troll?

    mfG

  13. #20: Werner Holtz sagt:
    „Und alle Energiebilanz-Diagramme der Erde, die ich bisher gesehen habe, von Kiehl/Trenberth über Solomon bis Stephens sind für die gegebenen Bedingungen physikalisch nicht plausibel.“

    Herzlichen Dank für die Literaturhinweise. Ich habe die Daten von Trenberth et al. 1995 und 2009 meiner Excel-Datei hinzugefügt und den „Fortschritt“ der Bilanzierung untersucht. Er beruht hauptsächlich auf der Auswertung von Satellitenmessungen. Die solare Einstrahlung geht von 342 W/m^2 auf 340 W/m^2 zurück, die von der Oberfläche absorbierte Solarstrahlung von 168 auf 161 (Stephens 165) W/m^2. Demgegenüber steigt die IR-Emission der Oberfläche von 350 auf 356 (Stephens 378) an, während die „Gegenstrahlung“ von 324 auf 333 (Stephen 346) zunimmt. Der Netto-IR-Fluss von der Oberfläche zur Atmosphäre nimmt von 66 auf 63 ab (Stephens.52). Die Folge ist, dass die Oberflächentemperatur von 14,8 auf 15,9 °C ansteigt (Stephen 16,3 °C). Trenberth et al. geben folgende Erklärung für die Differenzen zur gemessenen Globaltemperatur. Man muss die „Skin-Temperatur“ der Oberfläche verwenden. Außerdem muß man wegen des SB-Gesetzes das Mittel ()^0,25 verwenden. Dabei sollten nicht die monatlichen Mittelwerte, sondern die stündlichen Mittelwerte herangezogen werden, um die täglichen Temperaturschwankungen zu berücksichtigen. Dies kann ich nicht überprüfen. Ebenso steigt die Strahlungs-Temperatur der Atmosphäre von 1,7 °C auf 2,2 °C (Stephen 8,1 °C). Ich habe aus den RSS-Satellitenmessungen (TLT) eine mittlere Temperatur der Atmosphäre von – 3,3 °C ermittelt. Ich muss Ihnen zustimmen: in Zukunft wird es wohl noch weitere Updates der Bilanz geben.

  14. #26: Günter Heß sagt:

    Zitat: ohne Atmosphäre wäre die Albedo trotz allem größer Null. Der Mond hat 0.15.

    Erstens hat der Mond laut NASA eine Oberflächen-Albedo von 0,11 und nicht 0,15. Und Zweitens geht es nicht um die Oberfläche, sondern um die Atmosphäre. Jetzt will man schnell den so genannten „Treibhaus-Effekt“ der Erd-Oberfläche zuschieben.

    Lesen Sie nochmals aufmerksam meine Anmerkung in #19 zum so bezeichneten planetarischen Albedo.

    Als homogene Oberflächen-Tempertur erhält man ohne Atmosphären-Wirkung etwa 271K, macht also (288K – 271K) = +17K energetische Atmosphären-Wirkung aus.

    Und beim Oberflächen-Albedo der Erde gibt es auch verschiedene Werte:
    + Geophysical Fluid Dynamics Laboratory at Princeton (GFDL) a(sfc) = 0,09
    + Goddard Institute for Space Studies (GISS) a(sfc) = 0,11
    + MET.O a(sfc) = 0,15
    + NCAR a(sfc) = 0,07

    Der Mittelwert von der Oberflächen-Albedo der Erde wird von der NASA mit 0,125 angegeben.

    Mfg
    Werner Holtz

  15. Mh ,also Herr Nico Baecker.

    Ich glaube nicht das hier ein Stammtisch -Gelaber herrscht, nicht bei eike.
    Dieses welches gibt es schon weitaus extremer und Naturwissenschaftlich schon zu genüge in den Medien zu den Thema Treibhausefekt.
    Ganz schlimm ist es bei der SZ und Berliner Zeitung.
    Da steht das “ Zeitgeistliche, und Naturwissenschaftlich blinde Stammtisch-gelaber ja zu genüge drin.
    Also Herr Nico Baecker ,so einfach ist das dann doch nicht mit dem Treibhausefekt und dem Klimaquatsch,
    Sie werden es in den nächsten Jahrzehnten ja selbst spüren was das Klima wirklich macht ,jedenfalls tut es nicht das was die “ Klimamodelle“ sagen .
    Spätestens dann werden sie bemerken das dass mit dem CO2 Treibhaus und Klimamodellen grosser Humbug war und werden dann skeptisch“ Klimaskeptiker. 🙂

  16. Lieber Herr Paul,

    Nun ja, Treibhauseffekt mag ein schlechter Name sein, aber dann weiß jeder was gemeint ist. Herr Holtz hatte ja sein etwa entsprechend definiert. Es beschreibt die Gegenstrahlung aus der Atmosphäre so wie er es parametrisiert hat.
    Tag und Nacht hat Herr Holtz nicht unterschieden. Macht ja bei globaler Mittelung die er verwendet auch keinen Sinn.

  17. #26: Günter Heß dabei muss man nur wissen, dass der komische Atmosphären-„Treibhauseffekt“ am Tag kühlt und in der Nacht erwärmt,
    deshalb sollte man den Begriff „Treibhaus“ lieber meiden, wenn man als seriöser Naturwissenschaftler angesehen werden will.

    Und wenn Sie da wieder Wolken reinbringen wollen, bitte erst #27 lesen. Auch die können nur einen „Treibhauseffekt“ machen, der kühlt.

    mfG

  18. #24: Herr Doktor Professor Doktor Honorar Student NicoBaecker, ich darf Sie mal zitieren?

    „[…] wenn Leute hier selbst dieses naturwissenschaftliche Basiswissen abstreiten. […]“

    Das kommt ins Museum in eine Großstadt.

    Sie mögen ja ein Super-Wissenschaftler sein (der hinterhältige Sigmund Freud lässt grüßen), der von EIKE aufgeklärte Mensch, und nicht nur, hat eine Waffe, die all Ihre (nutzlose) Arbeit zum Einsturz bringt.

    Das Zauberwort lautet: nein. (Höfliche Variante, ausgesuchte!)

    Suchen Sie sich eine andere Arbeit. Werden Sie Segelflieger, im Norden. Da wird Ihnen sicherlich geholfen. Sie tun mir kein wenig leid. Sie dürfen von Glück sagen, ich bin nicht Ihre Vorgesetzte. Danken Sie es dem Admin, dass Sie hier noch tätig sein dürfen. Für Sie würde ich auf dem Mond WLAN installieren lassen.

    Schreiben Sie doch bitte mal einen Aufsatz über Ihr (verrücktes) naturwissenschaftliches Basiswissen.

    Mit schrecklichen Grüßen

  19. #18: P. Berberich und Mitdiskutanten:
    bei dieser Kindergarten-Strahlungsbilanz-Diskussion muss noch einmal daran erinnert werden,
    dass auch die falsche Annahme einer ausgeglichenen Bilanz von Einstrahlung zu Ausstrahlung (input=output) nicht die Annahme einer Gegenstrahlung rechtfertigt.

    Und weil in diese Gegenstrahlungshypothesen, die zu einer Eroberflächentemperatur erhöhung führen soll,
    immer wieder die Wolken zu hilfe genommen werden, die kein Gas sind und tatsächlich strahlen,
    muss hier daran erinnert werden, was jeder Normalmensch und auch ein Meteorologe weis,
    dass Wolken nicht zu einer Erwärmung, sondern zu einer Abkühlung führen,
    weil sie den input auf die Erdoberfläche nicht vermehren, sondern vermindern.
    http://tinyurl.com/ns3jeha
    Und der August war in Deutschland so heiß, weil er so wolkenarm war, vielleicht mit Ausnahme von NRW, wo zufällig die meisten Menschen wohnen 🙂

    Kindergartenphysik deshalb, weil die Gase in der Tropsphäre NICHT strahlen. Das ist kein Geheimnis.

    mfG

  20. Lieber Herr Holtz #25,

    ohne Atmosphäre wäre die Albedo trotz allem größer Null. Der Mond hat 0.15.

    Ihr eta ist aber Null mit Atmosphäre ohne Treibhausgase und Wolken. Es ist also nicht eine Folge der Energiebilanz wie sie schreiben, sondern eine Folge der Wirkung von Treibhausgasen und Wolken. Eine Wirkung die man üblicherweise mit Treibhauseffekt bezeichnet. Die Energiebilanz bilanziert dann diese Wirkung im quasistationären Zustand.

    Genau deshalb beschreibt ihr eta einen Treibhauseffekt.

    Die Albedo hingegen beschreibt die Beobachtung, dass ein Teil des ins Erdsystem einfallenden Sonnenlichtes ins Weltall zurück reflektiert wird. Mit einem Antitreibhauseffekt hat das physikalisch nichts zu tun. Aber wenn sie das so bezeichnen wollen können sie das gerne tun.

  21. #23: Günter Heß sagt:

    Zitat: Das ist kein Antitreibhauseffekt. In einer Erdatmosphäre ohne Treibhausgase und Wolken hat ihr eta den Wert Null.

    Und ohne Atmosphäre wäre der Wert von a ebenfalls null. Somit haben wir einen Anti-Treibhaus-Effekt.

    Mfg
    Werner Holtz

  22. Lieber Herr Endres, #13

    „#1: Sie bringen leider auch immer wieder nur die ollen Kamellen.“

    Kann sein, aber es hilft ja nichts, wenn Leute hier selbst dieses naturwissenschaftliche Basiswissen abstreiten. Man kann sich nicht auf eine Diskussion auf Stammtischniveau einlassen.

  23. Lieber Herr Holtz #22,

    ihr eta beschreibt die Wirkung der Treibhausgasen und Wolken auf die Emission des Erdsystems und das ist der Treibhauseffekt, während ihr a die Albedo beschreibt. Das ist kein Antitreibhauseffekt.
    In einer Erdatmosphäre ohne Treibhausgase und Wolken hat ihr eta den Wert Null.

  24. #21: Günter Heß sagt:

    Zitat: Ihr Parameter eta beschreibt den Treibhauseffekt.

    Und der Parameter a beschreibt den Anti-Treibhaus-Effekt.

    Mfg
    Werner Holtz

  25. #18: P. Berberich sagt:

    Zitat: Mein Resüme: ich glaube nicht, dass die von Stephen et al. präsentierte Energiebilanz schlechter ist als die der beiden anderen Autoren, sondern dass der Teufel im Detail steckt.

    Da haben Sie Recht, dass der Teufel im Detail steckt. Aber was nutzen mir Energiebilanzen, die die Realität noch nicht mal im „Groben“ abbilden. Und alle Energiebilanz-Diagramme der Erde, die ich bisher gesehen habe, von Kiehl/Trenberth über Solomon bis Stephens sind für die gegebenen Bedingungen physikalisch nicht plausibel.

    Mfg
    Werner Holtz

  26. #17: P.Berberich sagt:

    Zitat: Mein Modell behandelt die Atmosphäre bisher allerdings nur als eine Schicht.

    Ist auch legitim, wenn man nur die externe Energiebilanz-Erhaltung betrachten möchte, reicht das völlig aus. Ich benutze immer die beiden nachfolgenden einfachen Modelle, um zu zeigen, dass der so genannte „Treibhaus-Effekt“ eigentlich kein Effekt ist. Hierbei geht es einzig und allein um die Energiebilanz-Erhaltung.

    Alle nachfolgenden Betrachtungen sind auf der Grundlage der externen Energiebilanz-Erhaltung E(in) = E(out) aufgebaut. Ich benutze generell das Raumwinkel-Maß, weil Flächen-Betrachtungen nach meiner Auffassung für den Strahlungsaustausch von Körpern ungünstig sind.

    ++ Das einfachste Modell der externen Energiebilanz-Erhaltung

    4pi*(1 – eta)*T(Oberfläche,homogen)^4 = Omega*(1 – a)*T(sonne,eff)^4

    T(sonne,eff) = 5800 K
    a = 0,296 (sphärisches Albedo vom Planet)
    Omega = Fläche(Sonne)/Abstand(Sonne->Erde)^2 = pi*(6,958*10^5)^2/(1,496*10^8)^2 = 6,796*10^-5 sr
    Die Energieübertragung vom Planetenkörper durch/über die Atmosphäre in die Umgebung (das Weltall) ergibt sich aus: eta = [E(ohne Atmosphärenwirkung) – E(mit Atmosphärenwirkung)]/E(ohne Atmosphärenwirkung).
    Für die Erde erhält man: eta = (374 – 238)/374 = 0,3636.

    T(Oberfläche,homogen) = [(1 – a)/(1 – eta)]^0,25*[6,796*10^-5*T(sonne,eff)^4/4pi]^0,25 = [(1 – a)/(1 – eta)]^0,25 * 280K
    Für die Erde erhält man somit: T(Oberfläche,homogen) = [(1-0,296)/(1-0,3636)]^0,25 * 280K = 287,2K

    ++ Das winkeltreue Modell der externen Energiebilanz-Erhaltung

    Die Berechnung zur winkeltreuen Betrachtung der Ein-/Ausstrahlung von Sonne->Erde(Oberfläche)->All, wobei die Bestrahlungsstärkeverteilung auf einer um die sekundäre Strahlungsquelle (Erd-Oberfläche) gedachten Kugeloberfläche (Kugelradius re) dA = re^2*sin(theta)*d(theta)*d(phi) ist.
    E(Sonne->Erde,theta)*d(theta) = (1-a)*sin(theta)*d(theta)*integral[re^2*S*cos(phi)*sin(theta)*d(phi)][-pi/2 bis pi/2] = (1-a)*2*re^2*S*[sin(theta)]^2*d(theta)
    E(Erde->All,theta)*d(theta) = (1-eta)*sin(theta)*d(theta)*integral[re^2*Se*d(phi)][0 bis 2pi] = (1-eta)*2pi*re^2*Se*sin(theta)*d(theta)

    Aus der Energiebilanz-Erhaltung E(Sonne->Erde,theta) = E(Erde->All,theta) folgt:
    Se = (1-a)/(1-eta)*S*sin(theta)/pi -> mit Se = e*sigma*T^4 -> T = {(1-a)/(1-eta)*S*sin(theta)/[pi*e*sigma]}^0,25

    Die Kugelzonen-Oberfläche ist O = 4*pi*r^2*sin(b), wobei die Fläche einer Kugelzone vom Äquator bis zum Breitengrad b darstellt.
    Der prozentuale Flächenanteil der Kugelzone ist dabei gegebenen durch: F[%] = sin(b1) – sin(b0).
    – prozentualer Flächenanteil zwischen 0 und 23,5 Grad: F[%] = sin(23,5) – sin(0) = 0,3987
    – prozentualer Flächenanteil zwischen 23,5 und 66,5 Grad: F[%] = sin(66,5) – sin(23,5) = 0,5183
    – prozentualer Flächenanteil zwischen 66,5 und 90 Grad: F[%] = sin(90) – sin(66,5) = 0,0829

    Daraus kann für die kurzwellige Strahlung der Sonne (ein Lambert-Strahler) eine durchschnittliche Neigung theta bezogen auf die Wendekreis-Flächen der Erd-Oberfläche von 23,5*0,3987+66,5*0,5183+90*0,0829 = 51,3 Grad bestimmt werden. Wenn man die Erd-Abplattung mit einbezieht, dann ergibt sich ein Winkel theta von 51,1 Grad. Da die Sonne ein Flächenstrahler und kein Punktstrahler ist, wird eine parallele Bestrahlungsfläche mit dem Druchmesser von 130 – 160 km auf der Erde erzeugt. Diese Gegebenheit würde die durchschnittliche Neigung nochmals etwas verringern (Habe ich aber vernachlässig). Es gibt noch eine andere Möglichkeit der Berechnung der durchschnittlichen Neigung theta, und zwar über die Kreisflächen-Mittelung zur Kugelflächen-Mittelung.

    T(Oberfläche,homogen) = {(1-0,296)/(1-0,3636)*1361*sin(51,1)/[pi*0,96*5,67*10^-8]}^0,25 = 287,7K

    Anmerkung: Die planetarische (sphärische) Albedo (Bond-Albedo), welche als das Verhältnis des von dem gesamten Planeten sphärisch in den Raum emittierten Strahlung zu dem auf dessen Querschnittsfläche einfallender Strahlung definiert ist: a = Ip/Iref. Oder anders formuliert, sie ist eine quasi Gleichgewichtsgröße zwischen der Einstrahlung und Ausstrahlung, die in sich Informationen über die effektive Temperatur und gewissen Eigenschaften der Atmosphäre und Oberfläche des Planeten subsummiert.

    Albedo(Planet) = Albedo(Atmosphäre) + [1 – Absorption(Atmosphäre) – Albedo(Atmosphäre)]*Albedo(Oberfläche)
    Albedo(Erde) = 0,224 + [1 – 0,2 – 0,224]*0,125 = 0,296
    Die Energieübertragung von der Sonne durch/über die Atmosphäre zur Oberfläche ergibt: Albedo(Planet) = [E(ohne Atmosphärenwirkung) – E(mit Atmosphärenwirkung)]/E(ohne Atmosphärenwirkung).
    Albedo(Erde) = (340 – 238)/340 = 0,3

    Mfg
    Werner Holtz

  27. #15:

    Sehr geehrter Herr Holtz,

    ich habe die Energiebilanzen verschiedener Autoren (W. Roedel, Physik unserer Umwelt, E.Boeker et al. Environmental Physics und Stephens et. al.) mit Excel durchgerechnet. R. und B. rechnen mit einer Emissivität EOberfläche = 0,96 bzw. EAtmosphäre = 1. Die Bilanzen sind ausgeglichen und für die Oberflächentemperaturen ergeben sich 14,5 und 14,8 °C.
    S. rechnet mit EOberfläche = EAtmosphäre = 1. Für „clear sky“ werden 3W/m^2 mehr in das All abgestrahlt als ankommen, bei „all sky“ werden 3W/m^2 weniger in das All abgestrahlt als ankommen. Wie Sie schon festgestellt haben, führt die von S. verwendete IR-Emission der Oberfläche von 398 W/m^2 zu einer hohen Oberflächentemperatur von 16,5 °C. Dieser Wert stammt aus Auswertungen von Satellitenmessungen (siehe Supplement). Mein Resüme: ich glaube nicht, dass die von Stephen et al. präsentierte Energiebilanz schlechter ist als die der beiden anderen Autoren, sondern dass der Teufel im Detail steckt.

  28. #15:

    Sehr geehrter Herr Holtz,

    ich danke Ihnen herzlich für Ihre ausführliche Rechnung. Es lohnt sich sicher für mich dies im einzelnen nachzurechnen. Mögliche Ursachen der Diskrepanzen könnten sein, dass man die Atmosphäre durch viele Schichten beschreiben müsste und dass der meridionale Wärmetransport nicht berücksichtigt ist. Es wäre verlockend für mich, mit meinem numerischen Energie-Bilanz-Modell die Energieflüsse unter Verwendung Ihrer Emissivitäten zu berechnen. Mein Modell behandelt die Atmosphäre bisher allerdings nur als eine Schicht.

    MfG

    Paul Berberich

  29. #15: P. Berberich sagt:

    Sollte man nicht die erhaltenen Messwerte einer physikalischen Plausibilitätsprüfung unterziehen, anhand der uns bekannten Gesetzmäßigkeiten.

    + Man kann den Erd-Körper (Innenkugel) und die Erd-Atmosphäre (Außenkugelschale) als konzentrische Sphären betrachten. Die Atmosphäre besitzt 2 Energie-Übertragungs-Flächen einmal zur Oberfläche und in den Weltraum.

    Die Energiebilanz-Erhaltung vom Strahlungsaustausch der Innenkugel mit der Außenkugelschale (Index i) ist:
    Pi = Ei/dt = 4pi*ri^2*sigma*(Ti^4 – Ta^4)/[1/ei(Ti) + (ri/ra)^2*(1/ea(Ta) – 1)]
    und die Energiebilanz-Erhaltung vom Strahlungsaustausch der Außenkugelschale mit dem Hintergrund (Index a) ist:
    Pa = Ea/dt = 4pi*ra^2*sigma*(Ta^4 – Th^4)/[1/ea(Ta) + (ra/rh)^2*(1/eh(Th) – 1)].
    Der Index h kennzeichnet den Hintergrund (Umgebung) zur Außenkugelschale.

    + Mit den Randbedingungen für Erd-Körper/Erd-Atmosphäre/Weltraum: ri = 1, ra = 1,003 und rh = 100000 bzw. eh=1, erhält man:

    Pi = dEi/dt = 4pi*ri^2*sigma*(Ti^4 – Ta^4)/[1/ei(Ti) + (ri/ra)^2*(1/ea(Ta) – 1)]
    Pa = dEa/dt = 4pi*ra^2*sigma*(Ta^4 – Th^4)/[1/ea(Ta)]

    Mit Pi = Pa Energiebilanz-Erhaltung ergibt sich für Ta:
    Ta^4 = [ei*ri^2*(Ti^4 + Th^4 – ea*Th^4) + ea*ra^2*Th^4]/[ei*ri^2*(2 – ea) + ea*ra^2]

    + Folgende Anfangsbedingungen sollen gelten:
    – 374 W/m^2 der Innenkugel ergibt eine homogene Temperatur von Ti = 288K bei einem mittleren Emissionsgrad ei=0,96 der Oberfläche
    – für die Hintergrund-Temperatur Th = 2,8K wird die Hintergrund-Strahlung des Weltalls verwendet

    + Nimmt man mal einige Werte für den Parameter ea (Emissionsgrad der homogenen Atmosphäre) an, die in der Literatur ausgewiesen werden:
    – Brunt (1932): ea = 0,61 + 0,05*ew^0,5 -> ea=0,768 und ei=0,96 ergibt sich: Ta = 241,1K Pa = 147 W/m^2
    – Brutsaert (1975): ea = 0,575*ew^(1/7) -> ea=0,799 und ei=0,96 ergibt sich: Ta = 241K Pa = 153 W/m^2
    – Idso (1981): ea = 0,7 + 5,95*10^-5*ew*e^(1500/TL) -> ea=0,809 und ei=0,96 ergibt sich: Ta = 241K Pa = 155 W/m^2
    – Brock/Arnold (2000): ea = (1 + k*n)*8,733*10^-3*TL^0,788 -> ea=0,875 und ei=0,96 ergibt sich: Ta = 240,9K Pa = 167 W/m^2
    ew – Wasserdampfdruck in der unteren Atmosphäre in [hPa] – im Mittel ein Wert von ew = 10hPa
    k – Wolkentyp – im Mittel ein Wert von k = 0,26
    n – Wolkenbedeckungsgrad von 0 (wolkenfrei) bis 1 – im Mittel ein Bedeckungsgrad von n = 0,5-0,6
    TL – Lufttemperatur in 2m Höhe in [K] – im Mittel TL = 288K

    Wenn man für ea=1 und ei=1 (Schwarzkörper) setzt, ergibt sich Ta = 242K Pa = 195 W/m^2.

    Also, alle „gemittelten“ Energiebilanz-Schemas die 195 W/m^2 und mehr Leistungsdichte über die Atmosphäre an den Weltraum angeben, haben mit der Realtität wenig zu tun.

    Physikalisch sinnvoll würden folgende Werte für die gegebenen Bedingungen sein (Überschlagsrechnung):
    – Latente/sensible Energie Oberfläche->Atmosphäre + Atmosphäre->Atmosphäre: 102 W/m^2 + 17 W/m^2
    – Netto-Strahlungsenergietransport über die Atmosphäre, also Oberfläche(LW)->Atmosphäre(LW)->Weltraum + Atmosphäre(SW)->Atmosphäre(LW)->Weltraum: 34 W/m^2 + 17 W/m^2
    – Netto-Strahlungsenergietransport durch die Atmosphäre, also Oberfläche(LW)->Weltraum: 68 W/m^2

    Die Summe aus latenter/sensibler Energie + Netto-Strahlungsenergietransport über die Atmosphäre würde dann 170 W/m^2 Strahlungsemission der Atmosphäre am TOA ergeben und dieses würde mit einem Emissionsgrad der Atmosphäre von ea=0,872 korrespondieren.

    Stephens et al (2012) geben für „All-sky longwave absorption“ 187,9+/-12,5 W/m^2 (175,4 – 200,4) an. Mit dem mittleren Wert von 187,9 W/m^2 würde man einen Emissionsgrad der homogenen Atmosphäre 187,9/195 von ea=0,964 erhalten.

    Sorry, diese beiden Werte des Emissionsverhalten nach Stephens et al (2012) der Atmosphäre am TOA sind für mich physikalisch unter den gegebenen Bedingungen nicht plausibel. Das kann natürlich auch damit zusammenhängen, dass alle Berechnungen von ERBE mit dem Emissionsgrad von 1 durchgeführt werden.

    Mfg
    Werner Holtz

  30. #11: Werner Holtz sagt:
    „Die Energiebilanz vom Erd-System und Umgebung (Weltall) ergibt sich durch den externen Energie-Input und -Output vom Erd-System mit dem Weltraum, welche energieverteilende Prozesse im Inneren des Systems ablaufen sind dabei erstmal nebensächlich.“

    Sie haben Recht: im jährlichen und globalen Mittel unter Vernachlässigung sonstiger Energiespeicher gilt Energieerhaltung: einfallender und ausfallender Energiefluss sind ausgeglichen. Aber es geht ja um die bodennahe Temperatur. Da sind die Prozesse im Inneren des Systems nicht mehr nebensächlich.

    „Nein, der Energietransport durch Strahlungsaustausch ist in der Troposphäre geringer, als der Energietransport durch Stoffaustausch. Es sind immer die Netto-Größen bestimmend.“
    „Aber, wie ich schonmal schrieb, ist das Energiebilanz-Schema von Stephens et al (2012) im physikalischen Sinn nicht plausibel.“

    Da haben Sie auch Recht. Nur wird dies in den Energiebilanz-Diagrammen nicht so dargestellt (siehe z. B. Stephens et al.). Bei Konvektion und Verdunstung wird nur der Nettotransport gezeigt, bei Strahlung dagegen beide Flüsse. Dies suggeriert dem Laien eine viel größere Bedeutung des Strahlungstransportes. In dem Buch von W. Roedel Physik unserer Umwelt werden in Abb. 1.25 sogar 109% der einfallenden Sonnenstrahlung von der Erdoberfläche abgestrahlt. In dieser Hinsicht ist die Darstellung von Stephens schon ein Fortschritt. Es ist zu hoffen dass dies in zukünftigen Darstellung korrigiert wird.

  31. #13: Hallo Professor Frank Endres:
    welche “ Modulation beläuft sich auf der Zeitskala von 100 Jahren unter einem Zehntelgrad“???
    Die gibt es nicht.

  32. #10: Hallo, Herr P. Berberich, ich verstehe ehrlich gesagt nicht, dass Sie nach den vielen Diskussionen über die groben physikalischen Fehler der Strahlungsmodelle durch „Treibhausgase“ noch immer an diesem Quatsch festhalten.
    Deshalb ist auch der Begriff „Treibhausgase“ falsch. Was soll denn bitte daran auch noch „gefährlich“ sein ????
    Das Energiebilanz-Schema von Stephens et al (2012) ist prinzipiell das K&T Modell, das auch vom IPPC verwendet wird und eine Beleidigung für jeden Physiker.
    Den Unterschied zwischen Wärmetransport durch Kontakt und durch Strahlung kennt jeder Laie, wenn er eine Hand über eine glühende Herdplatte hält:
    Es passiert fast nicht,
    aber wehe er legt die Hand direkt auf die heiße Platte.

    mfG

  33. #10: P. Berberich sagt:

    Zitat: Warum spricht man nur von den 32% und sagt zu dem Rest „die Prozesse sind vielfältig“?.

    Der Energietransport durch Stoffaustausch ist nur im Erd-System relevant. Die Energiebilanz vom Erd-System und Umgebung (Weltall) ergibt sich durch den externen Energie-Input und -Output vom Erd-System mit dem Weltraum, welche energieverteilende Prozesse im Inneren des Systems ablaufen sind dabei erstmal nebensächlich. Da der externe Energietransport fast nur durch Strahlung durchgeführt werden kann. Die geringen Mengen des stofflichen Energieaustausches vom Weltraum mit dem Erd-System vernachlässig werden können.

    Zitat: In der bodennahen Atmosphäre soll plötzlich alles anders sein. Da überwiegt der Strahlungstransport.

    Nein, der Energietransport durch Strahlungsaustausch ist in der Troposphäre geringer, als der Energietransport durch Stoffaustausch. Es sind immer die Netto-Größen bestimmend.

    Aber, wie ich schonmal schrieb, ist das Energiebilanz-Schema von Stephens et al (2012) im physikalischen Sinn nicht plausibel.

    Mfg
    Werner Holtz

  34. #1: NicoBaecker sagt:
    Es wird noch Jahrzehnte dauern bis man die die Langfrist-Modulationen in der bodennahen Temperatur durch in der Atmosphäre evtl. von der Sonnenaktivität abhängigen Prozesse physikalisch-quantitativ verstanden hat und in Klimamodellen einfüttern kann.

    Fest steht bislang aber schon lange:
    1) die Modulation beläuft sich auf der Zeitskala von 100 Jahren unter einem Zehntelgrad
    2) die Prozesse sind vielfältig

    Diese Aussagen sind richtig. Das Hauptproblem ist aber meiner Meinung nach dass der Einfluss von CO2 auf die bodennahe Temperatur in den Klimamodellen ebenso unsicher ist. Mich wundert immer folgender Sachverhalt: Ich erhitze Wasser in einem Wasserkocher und versuche die Temperaturverteilung im Topf zu erklären. Da spricht man von aufsteigenden Dampfblasen und Konvektion. Der Wärmetransport durch Strahlung wird vernachlässigt. In der bodennahen Atmosphäre soll plötzlich alles anders sein. Da überwiegt der Strahlungstransport. Die große Gefahr sind die Treibhausgase, die den Strahlungstransport hemmen. Betrachten wir die Energiebilanz in der Atmosphäre (Stephens 2012, An update on Earth’s energy balance in light of the latest global observations). Es werden 15 % des Transports durch Konvektion, 54% durch Verdunstung und nur 32% durch Wärmestrahlung verursacht. Warum spricht man nur von den 32% und sagt zu dem Rest „die Prozesse sind vielfältig“?.

  35. Das mit der Sonne verstehen 6jährige Kinder wenn man sich erst um 12.00 mittags und dann wieder um 0.00 nachts auf dieselbe Terracotta Fliese im Garten setzt…
    Für masslos überbezahlte VolksZERtreter, Journaillehuren sowie debile, ideologisch verblendete Trollos aber einfach zu hoch…

  36. Liebe CO2 – Freunde,

    Herr Pesch hat recht: in der Ausatemluft findet man 4 % CO2 . Dafür ist aber der Sauerstoffanteil von ursprünglich 20 % auf 16 % reduziert worden. Trotzdem darf man eine Atemspende geben. Der Sauerstoff von 16 % wirkt sich positiv auf einen Verunfallten aus, der hohe CO2 Gehalt dagegen schadet nicht.

    Mit freundlichen Grüßen
    Peter

  37. Herr Uhlemann, es sind 4% CO2 in der Ausatemluft.
    Könnte nicht den Klimaschützern klar gemacht werden, dass sie hier sofort und nachhaltig das Klima schützen können, wenn sie auf das Atmen verzichten?
    Für die große gute Sache!
    Einen größeren Gefallen könnten die der Menschheit nicht erweisen.

  38. Das Problem sind nicht die Irren, es sind die welche es besser wissen und trotzdem schweigen.
    Das gabs schon mal. Eine irre Regierung und die „deutsche Intelligenz von Wirtschaft und Wissenschaft“, welche am Geburtstag vorbehaltlos den Irren zujubelte.
    Was nutzt ein Siemens CEO, der zwar im Ausland mal einen kritischen Satz sagt, sich in Deutschland aber grüner als ein Grüner gebärdet und nur danach trachtet, Technologie zur CO2-Minderung zu verkaufen (und sich wie E.ON und RWE dafür den Kraftwerkszweig von der Politik widerspruchslos kaputt machen lässt).
    In jeder größeren Firma sind die Schauwände mit Nachhaltigkeitsparolen vollgepflastert. Fehlen nur noch die „Merkelbilder“ an den Wänden.

  39. sehr erholsam und klarsichtig bzgl. der prognostischen Wertlosigkeit der Klima-Modelle auch FREEMAN DYSON, April 2015, ab ca. 9:40, engl.

  40. Herr Pesch hat völlig recht. Allerdings muss natürlich die Menschheit ausgerottet werden. Nimmt man seine Angaben nämlich und rechnet sie auf eine Weltbevölkerung von derzeit 7,3 Milliarden hoch, dann atmet die Menschheit immerhin 12% des gesamten CO2 Ausstoßes von 35 Milliarden Tonnen aus.
    Sarkastisch könnte man also Klimaschutz mit Wasserstoff oder Neutronenbomben empfehlen.

  41. Deutschland muss sterben, das hat die Bundesumweltministerin beschlossen:

    …..
    Zudem verweisen die Beschlüsse der Minister demnach auf die Erklärung der großen Industrienationen beim G7-Gipfel vom Juni in Deutschland. Dort wurde „Dekarbonisierung der Weltwirtschaft im Laufe des Jahrhunderts“ beschlossen, also der komplette Ausstieg aus Kohle, Erdgas und Öl. Deutsches Ziel ist es, bis 2100 kein CO2 mehr auszustoßen.
    ……

    Nach Pschyrembel, Medizinisches Wörterbuch, 257. Auflage, 1994 S. 130 enthält
    die ausgeatmete Luft:

    16 % Sauerstoff,
    80 % Stickstoff + Argon und
    4 % CO2.

    Die Atemfrequenz beträgt beim Erwachsenen 16 – 20/min.

    Das Atemzugvolumen (Atemvolumen) beträgt beim Erwachsenen in Ruhe 400 – 600 ml.

    Das bedeutet rund 9 l Atemvolumen pro min und damit einen CO2-Ausstoß eines Menschen von rund 0.7 g/min oder 380 kg CO2 pro Jahr.

    Hochgerechnet auf 82 Mill. Bürger in Deutschland ergibt dies eine Emission durch die Menschen von rund 30 Mill. t CO2 pro Jahr.

    Fazit: Deutschland muss sterben, damit das Klima leben kann! Wir werden von Irren regiert….

  42. Mit anderen Worten: man weiß nicht mehr als bisher schon.

    Es wird noch Jahrzehnte dauern bis man die die Langfrist-Modulationen in der bodennahen Temperatur durch in der Atmosphäre evtl. von der Sonnenaktivität abhängigen Prozesse physikalisch-quantitativ verstanden hat und in Klimamodellen einfüttern kann.

    Fest steht bislang aber schon lange:
    1) die Modulation beläuft sich auf der Zeitskala von 100 Jahren unter einem Zehntelgrad
    2) die Prozesse sind vielfältig

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