Treibhausgase in der afrikanischen Wüstenluft – tagsüber heiß, nachts eiskalt

Von Tjeerd Wiersma from Amsterdam, The Netherlands - Flickr.com - image description page, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=344746

von Hans Hofmann-Reinecke

Wann waren Sie zum letzten Mal nachts in der Wüste? Ich war vor ein paar Monaten in der Karoo, einem Landstrich, den man mit viel Wohlwollen auch als „Halbwüste“ bezeichnen könnte, weil alle paar Kilometer ein dürres Grasbüschel steht.

In Südafrika gelegen, ist sie mit 400.000 qkm etwas größer als die Bundesrepublik. Je nach Gemütslage wird man diese Gegend entweder als großartig oder als trostlos bezeichnen. Falls ich Sie jetzt neugierig gemacht haben sollte, so soll mir das recht sein. Aber bitte verbringen Sie dort nicht Ihre Flitterwochen.

Als ich in mein Zimmer eincheckte, zusammen mit meinem Hund Snoopy, gab man mir den Tipp, lieber abends als in der Früh zu duschen. Warum? Weil die Wasserleitungen während der Nacht regelmäßig einfrieren. Das erstaunte mich, denn tagsüber hatte es gut und gerne 30˚C, es war immerhin Spätsommer. Aber tatsächlich, trotz elektrischer Heizlüfter sank die Temperatur mit jeder Minute nach Sonnenuntergang drastisch ab, und ich stieg schließlich mit allen Klamotten, die ich dabei hatte, ins Bett und fror trotzdem noch wie ein Schneider. Snoopy, der wuschelige Kerl, kam allerdings recht gut mit der Kälte zurecht.

Ursache für diese drastische Abkühlung ist der Mangel an Wassermolekülen in der Wüstenluft. Schauen wir uns das mal genauer an.

Die Wetterfrösche reden dann von „Strahlungsfrost“

Luft von beispielsweise 20˚C kann bis zu 17 Gramm Wasser pro Kubikmeter aufnehmen. Diese maximale Menge hängt stark von der Temperatur ab: je wärmer, desto mehr. Bei 25°C sind es immerhin schon 23 Gramm. Meist wird die Feuchtigkeit unter diesem Wert liegen, man spricht dann von der „relativen Feuchtigkeit“, die kleiner als 100 Prozent ist. Da fliegen die Wassermoleküle dann einzeln in der Gegend herum und stoßen sich mit den Luftmolekülen. Die Luft – sofern sie sauber ist – ist dabei total transparent. Bei 100 Prozent sind wir zwar noch nicht unter Wasser, aber die H2O-Moleküle treffen so häufig auf Artgenossen, dass sie sich zu winzigen Tröpfchen zusammenrotten – sie kondensieren – und schweben in der Luft umher.

Wasser und Luft sind in unserer Atmosphäre in einem permanenten Wechselspiel. Über Ozeanen, Seen oder feuchtem Gelände lädt sich die Luft mit Wasser auf, und wenn die Temperatur fällt, dann kondensiert das Wasser, es bilden sich Wolken oder Nebel, Regen oder Tau. Dieser Prozess ist für unser tägliches Leben von großer Bedeutung. Er stellt einen großen Teil dessen dar, was als Wetter bezeichnet wird.

Das unkondensierte Wasser in der Atmosphäre ist zwar nicht sichtbar, aber es ist ein „Treibhausgas“, das heißt es lässt die Sonnenstrahlen zwar ziemlich ungehindert durch, aber es absorbiert die von der Erde abgegebene, langwellige Wärmestrahlung. Das führt dazu, dass diese nicht weit kommt: Sie bleibt in den Wassermolekülen hängen und heizt die Atmosphäre auf beziehungsweise sorgt dafür, dass sich die Luft nachts weniger abkühlt. Ist die Luft aber sehr trocken, so wie in der Wüste, dann geht die Wärmestrahlung von der Erdoberfläche ungebremst in den Weltraum, und es wird nach Sonnenuntergang saukalt. Das beobachten wir übrigens nicht nur in der Wüste. Auch in unseren Breiten kann es, etwa im Herbst, solch klare Nächte geben, bei denen das Thermometer unter null Grad sinkt. Die Wetterfrösche reden dann von „Strahlungsfrost“.

Kontrastprogramm

Wenn Sie von der erwähnten Halbwüste tausend Kilometer nach Osten reisen, dann landen Sie am Indischen Ozean und, wenn Sie Glück haben, in den St. Lucia Wetlands. Hier sind Sie als Flitterwöchner wesentlich besser aufgehoben: Die hohe Luftfeuchtigkeit sorgt dafür, dass keine Wärmestrahlung in den Weltraum entweicht, es bleibt auch bei Dunkelheit angenehm warm und Sie können auf der Terrasse nach Mitternacht noch Ihre Piña Colada genießen.

Als aufmerksame Leserin oder Leser haben Sie jetzt natürlich eine Frage: Warum führt das Wasser in der Luft dann nicht zu einer grenzenlosen Erwärmung der Erde? Warum steigt die Temperatur in den Feuchtgebieten dieser Erde dann nicht beliebig hoch? Höhere Temperaturen führen doch dazu, dass mehr Wasser in der Luft ist, mehr Wasser in der Luft führt zu stärkerer Absorption der langwelligen Wärmeabstrahlung, das führt zu höheren Temperaturen und so weiter. Warum findet dieser Teufelskreis nicht statt?

Das liegt daran, dass, egal wie warm es ist, sich früher oder später Wolken bilden. Je wärmer es wird, desto wasserreicher werden diese Wolken. Wenn Sie auf einer tropischen Insel schon mal in den typischen nachmittäglichen Regen gekommen sind, dann können Sie das vielleicht bestätigen. Nach fünf Sekunden sieht man aus, als würde man an einem „Wet-T-Shirt-Contest“ teilnehmen und nach zehn Minuten ist der Wolkenguss vorbei.

Vom Flugzeug aus sind diese Wolken blendend weiß, solange wir noch „on Top“ sind. Das deutet darauf hin, dass sie das Sonnenlicht reflektieren, die Wolken sorgen also dafür, dass so gut wie keine Sonnenenergie mehr zur Erde vordringt; sie wird in den Weltraum zurückgelenkt. Sobald der Flieger aber in die Wolken taucht, wird es stockfinster und bleibt so bis zum Boden, allerdings haben sich die Augen dann schon adaptiert, und es kommt uns weniger dunkel vor.

Also: Wasser in Form von Wolken bremst tagsüber die Aufwärmung der Erde, Feuchtigkeit in der Luft bremst nachts die Abkühlung. Das in der Luft verteilte Wasser ist einerseits ein potentes Treibhausgas, andererseits dank Wolkenbildung ein gigantischer Sonnenschirm. Dieser natürliche Kreislauf ist ein perfekter Thermostat.

Noch ein Treibhausgas

Lassen Sie uns noch nach anderen Treibhausgasen in der Atmosphäre suchen. Das sind also Gase wie Wasserdampf, welche das sichtbare Sonnenlicht so ziemlich ungehindert durchlassen, die aber die infrarote Strahlung, die von der warmen Erde emittiert wird, absorbieren. Offensichtlich sind die beiden Hauptbestandteile der Luft, nämlich Stick- und Sauerstoff, keine Treibhausgase; sie lassen die Wärmestrahlung der Erde ungehindert in den Weltraum entweichen. Darum wird es ja in der Wüste nachts so kalt.

Stickstoff wird von den Chemikern N2 geschrieben, Sauerstoff ist O2 und Wasser bekanntlich H2O. Stickstoff tritt in der Luft als Molekül auf, das aus zwei identischen Atomen besteht, und mit dem Sauerstoff ist es nicht viel anders. Das Wassermolekül dagegen besteht aus drei Atomen. Die Erfahrung zeigt nun, dass Moleküle von Treibhausgasen aus mindestens drei Atomen bestehen, oder aber aus zwei Atomen, die nicht identisch sind.

Ja, natürlich, CO2, Kohlendioxid ist so ein Kandidat. Das Molekül besteht bekanntlich aus drei Atomen und kommt in der Luft mit einer Konzentration von 0,04 Prozent vor. Wenn wir hier von Prozenten reden, dann beziehen wir uns nicht auf das Gewicht, sondern auf die Zahl der Moleküle. 0,04 Prozent heißt, dass von 100 Molekülen in der Luft durchschnittlich 0,04 CO2 wären. Das ist wenig anschaulich, man rechnet daher besser mit ppm = parts per million, dann bekommen wir eine Konzentration von 400 ppm. In einer Million Luftmoleküle wären dann etwa 400 Moleküle CO2. Das ist nicht viel. Es ist etwa so, wie wenn 400 Schlachtenbummler einer Provinzmannschaft in die Millionenstadt München einziehen, wo ihr Verein gegen Bayern spielt. Die paar Schlachtenbummler gehen in der Menge unter, zumindest solange sie noch nüchtern sind.

Vergleichen wir die Konzentration von CO2 mit der von H2O: Wir hatten gesagt, dass Luft von 20°C maximal 17 g Wasser pro qm aufnehmen kann. Wenn man das umrechnet, dann sind das etwa zwei Prozent oder 20.000 ppm. Das wäre dann vergleichbar mit den 20.000 Fans von Bayern München, die ebenfalls in der Stadt umherziehen. Die fallen schon mehr auf. Warum spielt dann das relativ seltene CO2 angeblich so eine große Rolle?

Viel Lärm um nichts?

Seit Jahrzehnten dreht sich so ziemlich alles um CO2 oder auch Carbon, wie es manchmal etwas unwissend genannt wird. Es bedrohe das Überleben der Menschheit, und bereits jetzt suchten Klimaflüchtlinge Schutz vor der Erderwärmung in der Bundesrepublik. Von Greta, die das Gas angeblich sehen kann, werden wir aufgefordert, in Panik zu geraten, und die Politik in Deutschland dient fast nur noch der Vermeidung von CO2.

Nach besagter Nacht in der Wüste kommt mir das alles etwas übertrieben vor. Wo war das verdammte CO2, als ich dort wie ein Schneider gefroren habe? Schließlich ist das Zeug ja gleichmäßig über den Globus verteilt, ganz anders als das Wasser. Über mir in der Karoo war also auch damals der allgegenwärtige, mörderische Schirm aus CO2, der angeblich die nächtliche Abkühlung der Erde behindert. Davon habe ich absolut nichts bemerkt. Durch Studium der einschlägigen Literatur wurde mein subjektives Erlebnis mehr als bestätigt: In der Sahara kann es tagsüber sogar 40°C haben und dann Nachtfrost.

Stimmt das denn überhaupt mit dem CO2 als Treibhausgas? Ich antworte mit Radio Eriwan: „Im Prinzip ja.“ Die Physik beschreibt die Wirkung der CO2-Moleküle auf die von der Erde abgestrahlten Wellen ganz eindeutig. Es zeigt sich aber auch, dass der Effekt auf die globalen Temperaturen durch die Messdaten nur mit sehr viel Zureden und gutem Willen zu beobachten ist. Es gibt offensichtlich andere Faktoren, welche die Temperatur wesentlich stärker beeinflussen als CO2.

Und noch etwas: der Abschirmungseffekt durch ein Treibhausgas tritt sofort auf. Wenn die Luft trocken ist, dann wird es in derselben Nacht kalt und wenn sie feucht ist, dann bleibt es in genau dieser Nacht warm. Die globale Erwärmung sollte also mit dem Anstieg von CO2 Schritt halten. Die beiden über die Jahre erstellten Datenreihen zur CO2-Konzentration und zur globalen Temperatur sollten deutlich korrelieren. Das ist aber nicht der Fall. Zwischen 2000 und 2015 gab es keinen systematischen Anstieg, sondern nur Schwankungen anderen Ursprungs von etwa ± 0,1°C, siehe hier. Es gab dann auch den Namenswechsel von „Global Warming“ zu „Climate Change“.

Es mag natürlich sein, dass Sekundärfolgen des CO2-Anstiegs erst lange verzögert einsetzten, die Erwärmung aber muss mit ihm synchron gehen. Lassen Sie uns zur Antwort des Senders Radio Eriwan zurückkommen. Es bleibt bei „im Prinzip ja“. Die Theorie fordert es, dass CO2 das Klima beeinflusst. Die Erfahrung aber zeigt, dass dieser Einfluss nicht zweifelsfrei zu messen ist. Vermutlich spielt das Thema Wasser in seinen verschiedenen Aggregatszuständen eine viel zu dominante Rolle bei der Feinabstimmung der Energiebilanz auf Erden.

In diesem Sinne wäre es aus wissenschaftlicher Sicht sowohl töricht, diese Zusammenhänge zu leugnen, als auch sie als gesichert hinzustellen. Global Warming ist weder ausgeschlossen noch gesichert – mit anderen Worten, es ist möglich. Das soll die Politiker nicht daran hindern, im Sinne der Risikovorbeugung geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Und das tun sie ja seit Jahrzehnten voller Aufopferung und mit grandiosem Erfolg – wenn man den Medien Glauben schenken darf. Vielleicht stellt sich aber eines Tages heraus, dass wir das arme CO2 grundlos verdächtigt haben, und dann werden wir ein neues Urteil fällen: geruchlos, farblos, unschuldig.

Hans Hofmann-Reinecke ist promovierter Kernphysiker und schreibt auf der Achse des Guten. Dieser Artikel erschien zuerst dort und bei www.think-again.org und im Buch „Grün und Dumm“. Mit freundlicher Genehmigung. 

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61 Kommentare

  1. Als Laie hat man echt Probleme zu verstehen, daß die Sonne wenig Infrarotstrahlen sendet und die Erde viel davon abstrahlt.
    Ganz einfach weil man die warmen schwachen Sonnenstrahlen so richtig auf der Haut fühlen kann. Bei der starken Erdstrahlung passiert mir das nicht. Wäre ich Fachmann würde ich diese Erdstrahlung sicher viel stärker spüren.

    • „Wäre ich Fachmann würde ich diese Erdstrahlung sicher viel stärker spüren.“

      Richtige „Fachleute“ messen auch da noch was, wo nix ist…

  2. Auch wenn dieser Beitrag von Hans Hofmann-Reineke in diesem Blog arg verrissen wurde, enthält er doch viel Wahres. Wasserdampf UND Wolken in der Atmosphäre machen den entscheidenden Unterschied aus – nachprüfen kann man es am selben Standort mit annähernd derselben Bodenfeuchte anhand der Luftmassenwechsel: Momentan haben wir hier sonniges, mildes Frühlingswetter mit Tageswerten um 15 Grad und Nachts so zwischen 5 und 7 Grad in warm-gemäßigter Luft fast OHNE Wind (das wird gleich noch wichtig!). Aber ab spätestens 22./23.03. bekommen wir wasserdampf- und wolkenarme kontinentale Subpolarluft aus Nordost; da werden die Nächte mit minus 3 bis minus 5 Grad bitterkalt; tagsüber könnte die schon kräftige Frühlingssonne aber durchaus mehr als +10 Grad schaffen – doch der eisige, merkliche Nordostwind wird wohl nur 5 bis 8 Grad erlauben; trotz der Kaltluftadvektion ergibt das aber eine höhere Temperaturamplitude, als in der wasserdampfreichen Warmluft. Übrigens kann auch Staub in der Luft das Temperaturverhalten beeinflussen – er „dimmt“ tagsüber die solare Einstrahlung und mindert so die bodennahe Erwärmung; aber nachts reflektiert er die IR-Strahlung des Bodens (ähnlich einer Wolke, bloß schwächer), was die Abkühlung verzögert. Und dass trockener Sand, weil er viel Luft enthält (kaum Wärmeleitung!) sich nur oberflächennah erwärt und damit ganz wesentlich die Temperaturextreme in Wüsten begünstigt (Schnee wirkt übrigens ähnlich!) ist auch richtig. Hingegen speichern asphaltierte oder betonierte; aber auch schon nur stark verdichtete Böden, die Wärme deutlich besser – siehe Wärmeinseleffekt. Fazit: Alle haben irgendwie Recht, aber keiner völlig, denn die Natur ist und bleibt komplex, und „Klimamodelle“ sind schon deshalb grob fehlerhaft, weil sie erstens die Art und Menge der Bewölkung nicht oder nicht richtig simulieren, und zweitens die Verdunstung nur grob schätzen können.

  3. Die GLOBALE WASSER-DAMPF-(RH)-Verteilung in ALLEN HÖHEN und auch WOLKEN-Bedeckung, quasi live und mit ARCHIV, ganz einfach auf „EarthWindMap“ (earth.nullschool.net) zu „studieren“ – neben ALLEN weiteren DATEN, die das „Forsche Herz“ begehrt 😉

  4. Das tut ja schon beim Lesen weh! Also…

    1. Nein, es gibt keine besondere Temperatur-Spreizung in der Wüste, wie beispielsweise auch die Klimadaten zu Beaufort West (gelegen in der Karoo Region) beweisen. Die maximale Spreizung in Abwesenheit von Wolken und Gewässern (in der Wüste allerdings die Regel!) beträgt rund 20°C, nicht mehr.

    https://en.wikipedia.org/wiki/Beaufort_West#Climate

    2. Ist daher selbstverständlich auch diese Behauptung völlig falsch: „Durch Studium der einschlägigen Literatur wurde mein subjektives Erlebnis mehr als bestätigt: In der Sahara kann es tagsüber sogar 40°C haben und dann Nachtfrost“

    Nein, kann es nicht!

    3. Dass die Temperaturen am Indischen Ozean gemäßigter sind, das unterschreibe ich gerne. Das liegt allerdings halt nicht an Treibhausgasen, sondern natürlich vor allem am Meer und auch den dort wohl häufigeren Wolken.

    4. Ist die Logik sowieso grundlegend falsch. Treibhausgase sollen der Theorie nach Tag UND Nacht LWIR zurückhalten, also so oder so zu höheren Temperaturen führen. Eine Zunahme der Tagesspreizung lässt sich daraus zunächst mal gar nicht ableiten. Auch das ist ein Hirngespinnst.

    5. Schließlich zeigt analog die Empirik in Form von sorgfälltigen Untersuchungen von Wetterdaten, dass die natürliche Variation von Wasserdampf keinen signifikanten Einfluß die Rate der nächtlichen Abkühlung hat.

    Fazit: netter Artikel mit 10/10 Fehlerpunkten 😉

    • „5. Schließlich zeigt analog die Empirik in Form von sorgfälltigen Untersuchungen von Wetterdaten, dass die natürliche Variation von Wasserdampf keinen signifikanten Einfluß die Rate der nächtlichen Abkühlung hat.“

      So is et!!

    • Hier die Ansicht von Earth observatory NASA zu dem Thema:“… the temperature in the desert can change drastically from day to night because the air is so dry that heat escapes rapidly at night. The daytime temperature averages 38°C while in some deserts it can get down to -4°C at night. …“

      • Allein schon die Formulierung wird höchsten wissenschaftlichen Standards gerecht: „while in some deserts it can get down to -4°C at night“

        Nochmal, auf Deutsch: „In manchen Wüsten können die Temperaturen in der Nacht bis auf -4°C fallen“

        Ich mein, echt jetzt? Wenn jemand sowas liest muss ihm der Unsinn doch ins Auge springen. Ok, offenbar sind meine Erwartungen an die Intelligenz von Mitmenschen immer zu hoch. Ich formuliere es daher expliziter.

        Die Temperaturen können also bis auf -4°C fallen, nicht etwa -3°C, oder -5°C, nein genau -4°C. Und wo genau kann das passieren?? In manchen Wüsten! Damit wäre dann wohl alles geklärt..

    • „4. Ist die Logik sowieso grundlegend falsch. Treibhausgase sollen der Theorie nach Tag UND Nacht LWIR zurückhalten, also so oder so zu höheren Temperaturen führen. Eine Zunahme der Tagesspreizung lässt sich daraus zunächst mal gar nicht ableiten. Auch das ist ein Hirngespinnst.“
      Meine volle Zustimmung. Dies kann man leicht erkennen, wenn man die DWD-Zeitreihen der Tageswerte Tmax und Tmin von Potsdam oder Zugspitze im Zeitraum 1960-2019 auswertet. Mittelt man über alle Monate hat sich in Potsdam Tmax mit einer Rate von 0,36°C/Dekade erhöht,Tmin mit 0,32°C/Dekade. Für die Zugspitze ergeben sich für Tmax 0,32 °C/Dek und für Tmin 0,21 °C/Dek. Die große Differenz auf der Zugspitze hat das falsche Vorzeichen. Sie tritt vor allem in den Sommer- und Wintermonaten auf.

  5. Bislang fand ich im Internet nur Infrarot-Spektren, die die Strahlung aus Richtung Erde wiedergeben. Gibt es eigentlich auch spektrale Messungen (gerade unter solchen Bedingungen wie in der Wüste), die die Wärmestrahlung aus dem All bei Nacht darstellen? Wenn CO2 tatsächlich eine so große Wirkung hätte, müsste man ja (zumindest) dessen „reflektierten“ Stahlungsanteil (in W/(µm*m2)) quantifizieren können. Ist das zu naiv gedacht?

    • „Wenn CO2 tatsächlich eine so große Wirkung hätte, müsste man ja (zumindest) dessen „reflektierten“ Stahlungsanteil (in W/(µm*m2)) quantifizieren können. Ist das zu naiv gedacht?“

      Leider ja!
      Die verwendeten Meßgeräte „messen“ im CO2-Spektralbereich nicht, sondern errechnen Werte aus hinterlegten Datenbanken (MODtran, HItran) als Funktion der Temperatur.
      Der Grund ist einfach: im CO2-Spektralbereich gibt es bodennah nichts zu messen.
      Das soll aber niemand wissen…

      • „Das soll aber niemand wissen“ … Schöne Märchenstunde … Es war einmal vor langer, langer Zeit, als Messungen noch keine waren und Spektrogramme aus dem Hut gezaubert wurden.

        Wer keine Ahnung hat, spinnt sich halt etwas zusammen.
        Ich find sie einfach nur Klasse, die Leute mit einer kompetenten Unwissenheit.

        Mfg
        Werner Holtz

        • „Wer keine Ahnung hat, spinnt sich halt etwas zusammen.“

          Jo!
          Z.B. die Bedienungsanleitung des am Hamburger Wettermast eingesetzten „Meß“gerätes. Bedienungsanleitungen werden halt von Leuten geschrieben und von Herstellern autorisiert, die nicht wissen wie das eigene Gerät funktioniert.
          Klingt komisch – ist aber so.
          Zumindest nach Ihrer Logik…

          • Der Satz passt doch bei Ihnen wie die Faust aufs Auge.

            Um die Größe W/(µm*m^2) zu bestimmen, muss man eine spektral-aufgelöste Messung durchführen. Dazu benötigt man ein Interferometer/Spektrometer.
            Der Wettermast Hamburg misst mit einem Pyrgeometer, dass ist kein Spektrometer.

            Mfg
            Werner Holtz

          • „Dazu benötigt man ein Interferometer/Spektrometer“

            Was Sie nicht sagen…

            Nachfolgend ein Auszug aus dem Handbuch eines
            Atmospheric Emitted Radiance Interferometer (AERI):

            „7.1.3 Specifications

            Resolution of instrument is one wavenumber (1/cm). Range of wavelengths is 520 to 3300 wavenumbers or 400 to 3300 wavenumbers in the ER polar detector. Data are collected only in the atmospheric windows. Maximum range is top of atmosphere on a clear-sky day. Measurements are taken every 8 minutes in standard mode and every minute in rapid sampling mode. The instrument views straight up into the atmosphere with a 1.3-degree field-of-view.“

            Was steht da?
            „…Data are collected only in the atmospheric windows…“

            Und an anderer Stelle steht noch, daß für die Frequenzbereiche außerhalb des atm. Fensters die Daten aus einer Datenbank berechnet werden.

      • „Der Grund ist einfach: im CO2-Spektralbereich gibt es bodennah nichts zu messen.
        Das soll aber niemand wissen…“
        Danke für die Antwort. Ich habe es fast befürchtet. Allerdings, meine ich, wäre die Drstellung einer solchen „gemessenen(!) Nulllinie“ ein hilfreiches Mosaiksteinchen für die Argumentation.

  6. Ja sicher absorbiert auch CO2 IR Strahlung. In gemässigten Breiten wird der Effekt sicher vermischt/marginalisiert mit zusätzlichen Effekten z.B. durch Wasserdampf.in der Wuste nicht, hier könnte es ja darum Nachts jetzt etwas weniger kalt werden als früher und das
    musste sich in längeren Zeitreihen uber trockenen Wüsten feststellen lassen sauber parallel zum CO2 Anstieg. Wie sieht’s damit aus?

    • „In gemässigten Breiten wird der Effekt sicher vermischt/marginalisiert mit zusätzlichen Effekten z.B. durch Wasserdampf,in der Wüste nicht, hier könnte es ja darum Nachts jetzt etwas weniger kalt werden als früher und das musste sich in längeren Zeitreihen uber trockenen Wüsten feststellen lassen sauber parallel zum CO2 Anstieg. Wie sieht’s damit aus?“
      Der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre ist nicht nur in Wüsten gering, sondern auch in der Antarktis. Die interessanteste Station der Antarktis ist Amundsen Scott (90°S). Im Februar und März ist die Abkühlrate gegenüber dem Vormonat mit -13 °C am größten. Nach Wetterballon-Daten beträgt am Boden (2835 m üNN) der Wasserdampf-Partialdruck Feb/März 2019) etwa 1,3 mbar. Die Wasserdampf-Konzentration ist damit etwa 3x größer als die CO2-Konzentration. Die Boden-Temperatur im Februar/März hatte im Zeitintervall 1959-2019 einen Trend von 0,14 +/- 0,10 °C/Dekade. Da auch hier die Wasserdampf-Konzentration nicht vernachlässigbar ist, kann man diesen Trend nicht ausschließlich der Treibhaus-Wirkung von CO2 zuordnen.

  7. Michael Schnell
    Sehr geehrter Herr Hofmann-Reinecke!
    Danke für Ihren Beitrag. Die Frage warum Trockenwüsten nachts sehr kalt werden, feuchttropische Gebiete mit fast den gleichen Tag-Temperaturen aber nicht, hat mich in den 90er Jahren zu meinen experimentellen Untersuchungen zum Treibhauseffekt inspiriert. Ich war beruflich in Indien unterwegs, fast immer 40 °C am Tag und ich fragte mich, warum wird es nachts nicht kälter als 30 °C? Wer am CO2-Treibhauseffekt zweifelt oder ehrliche Antworten sucht, sollte sich mit der Frage der nächtlichen Abkühlung auseinandersetzen. Es lohnt sich, denn man kann man sowohl die starke atmosphärische Gegenstrahlung von Wasserdampf aber auch die geringen Auswirkungen von CO2 finden.
    https://www.youtube.com/watch?v=9qfThLR5psw
    Wasserdampf ist dem CO2, wegen seiner vielen Strahlungs-Banden und seiner viel größeren Konzentration haushoch überlegen.
    Nur ein Hinweis sei gestattet. Es geht hier nicht um Erwärmung, sondern ausschließlich um Abkühlung, genaugenommen Abkühlungs-Geschwindigkeit und zwar für Boden und Atmosphäre. Die Treibhausgase verringern die Abkühlungs-Geschwindigkeit des Bodens aber gleichzeitig transportieren sie die Wärme der Atmosphäre durch Wärmestrahlung in das Weltall. IR-aktive Stoffe sind immer beides, Absorber und Emitter, richtige Janusköpfe. Es ist dieser Dualismus von Erwärmung und Abkühlung, der den Treibhauseffekt so kompliziert macht.

    • Dr. Schnell,

      so kompliziert ist der THE gar nicht.

      Radiativ gibt es gar keinen. Da wird seit Jahren auf das falsche Pferd eingeschlagen.

      Richtig ist, das die Lapserate in der Atmosphäre, die unabhängig von Strahlungseigenschaften existiert, die Temperatur der unteren Atmosphäre bestimmt. Die Abstrahltemperatur ist durch die Solare Einstrahlung / 4 gegeben.
      Damit kann man ganz einfach den THE darstellen, ganz ohne Strahlungseigenschaften.

      Die bestimmende Größe ist neben der Gravitation, die Zusammenstellung der Atmosphäre mit seiner Wärmekapazität und die Masse aller Gase.

      MFG Werner

  8. Sehr guter Artikel Herr Hofmann-Reinecke, ich habe mir viele Gedanken gemacht warum es in der Sahara so heiß ist u. nachts so kalt obwohl es ja gar nicht so weit vom Äquator entfernt ist, am Äquator z.B. in Kenya Tansania gibt es ja eine reiche Fauna u. Flora, ebenso auf der anderen Seite des Mittelmeers Spanien Griechenland. Ich suchte immer den Zusammenhang mit dem CO2 aber den gibt es nicht was ja beweist daß das entscheidende die Wassertropfen, die Luftfeuchtigkeit u. die Wolken sind das sind die wahren Treibhausgase sie verursachen 60-85% der Erderwärmung deshalb werden die echten Treibhausgase vom PIK u. vom IPCC nicht erwähnt, so als gäbe es sie gar nicht, das ist der größte Wissenschaftsbetrug in der Geschichte der Menschheit unglaublich was die Geldgier für Menschen gebiert.

    • Ja sicher absorbiert auch CO2 IR Strahlung. In gemässigten Breiten wird der Effekt sicher vermischt/marginalisiert mit zusätzlichen Effekten z.B. durch Wasserdampf.in der Wuste nicht, hier könnte es ja darum Nachts jetzt etwas weniger kalt werden als früher und das
      musste sich in längeren Zeitreihen uber trockenen Wüsten feststellen lassen sauber parallel zum CO2 Anstieg. Wie sieht’s damit aus?

  9. „Man sieht deutlich den CO2-Trichter bei 15 Mikrometer.“

    Das ist aber schön…
    Wie oft wollen Sie eigentlich noch in den Trichter fallen?

    • Ja, tatsächlich und was sagt das jetzt aus? Dass die Abstrahlung im Breich der CO2 Frequenz nach oben ausbleibt? Gut dass Herrn Reinecke das Diagramm a nicht vorher gesehen hat, dann wüsste er dass er sich die Nachtfröste in der Wüste nur eingebildet hat!

      • Warum machen Sie die Diskutanten hier nicht einmal die Mühe, sich das Material anzusehen, das verlinkt wurde? Die besagte Grafik wurde bei einer Bodentemperatur größer als 40°C ermittelt. Forst gibt es da nur in der as Gefriertruhe.

        MfG
        Ketterer

        • Herr Ketterer,

          machen sie sich doch mal die Mühe zu verstehen was gesagt wird!

          Ich übersetze mal! Wenn CO2 so was aber von verhindert, dass sich die Oberfläche abkühlt, dann kann und sollte es sich in der Wüste nicht so doll abkühlen wie es das tut.

          Empfehle guten Schlafsack in der Wüste! Jetzt verstanden?

    • Herr Krueger,

      Nehmen sie einfach mal an, dass das CO2 das gesamte Spektrum der Oberfläche abfangen kann.

      Dann kommen aus der gleichen Abstrahlhöhe die 240 W/m2 bei -18 Grad C.

      Das wuerde dann den Energieeintrag und Austrag ausgleichen, wie sie das ja schon immer so gesagt haben.
      Welche Temperatur herrscht dann theoretisch an der Oberfläche, wie berechnen sie das?

  10. Das unkondensierte Wasser in der Atmosphäre ist zwar nicht sichtbar, aber es ist ein „Treibhausgas“, das heißt es lässt die Sonnenstrahlen zwar ziemlich ungehindert durch, aber es absorbiert die von der Erde abgegebene, langwellige Wärmestrahlung. Das führt dazu, dass diese nicht weit kommt: Sie bleibt in den Wassermolekülen hängen und heizt die Atmosphäre auf beziehungsweise sorgt dafür, dass sich die Luft nachts weniger abkühlt. Ist die Luft aber sehr trocken, so wie in der Wüste, dann geht die Wärmestrahlung von der Erdoberfläche ungebremst in den Weltraum, und es wird nach Sonnenuntergang saukalt.
    ////
    So als Kernphysiker, erklären Sie mir doch bitte wie Strahlung an einem H2O Molekül „hängen bleibt“ und dabei die Atmosphäre aufheizt….

    • Aber wenn doch 97% der „Wissenschaftler“ behaupten, dass in der Troposphäre Gegenstrahlung existiert, muss es doch stimmen. Warum ich die nicht mit dem IR-Thermometer messen kann??? Von Prof. Schellnhuber oder Rahmstorf hört man nichts dazu.
      P. Fickenscher

    • „So als Kernphysiker, erklären Sie mir doch bitte wie Strahlung an einem H2O Molekül „hängen bleibt“ und dabei die Atmosphäre aufheizt….“
      Wo schreibt Reinecke was von Aufheizen? Nirgends in dem Text. Der Effekt ist ja auch kein Aufheizen, sondern die „Aufheizung“ des Bodens findet tagsüber durch die Sonne statt, wenn kein Wasserdampf in der Luft ist und die Sonne geht unter, wird Wärme ungehindert als Inrarotstrahlung (400 ppm CO2 scheinen da wirklich vernachlässigbar zu sein)an die oberen Atmosphärenschichten abgegeben und verliert sich schließlich im All. In anderen Regionen hoher Luftfeuchtigkeit kommt es eben zur teilweisen Rückstrahlung, was aber eigentlich nur eine Verzögerung der Abstrahlung an das Weltall bedeutet. Würde man die Sonne für 1-2 Tage auschalten können, würde die Energie genauso ans All verloren gehen wie in der Wüste jede Nacht, nur eben verzögert. Vielleicht eine etwas einfache und laienhafte Vorstellung, aber ich glaube im Kern trifft es das. Auch Herr Puls sprach irgendwo in einem Vortrag von einer Verzögerung der Abstrahlung der Erdwärme durch die Treibhausgase, also ein Wärmepuffer, wie eine Thermoskanne. Also keine Aufheizung, sondern Wärmeisolierung.
      Ansonsten sehr guter Bericht, vor allem was den Wasserkreislauf angeht, der ja auch nicht zu 100% erforscht ist, angeht und seine möglicherweise viel größeren Auswirkungen auf das Erdklima.

      • Kleiner Tipp, lesen Sie den Artikel noch einmal und dann lesen Sie Ihre Frage…
        Na, dämmert es?
        Und was die Rückstrahlung angeht, die gibt es unter den Druckbedingungen im Höhenbereich bis 10 km praktisch nicht (Stossdeaktivierung). Und die Atmosphäre ist KEINE Themoskanne und jede Analogie damit ist FALSCH….

        • @Gerald Pesch
          Also wenn ich das richtig verstanden habe, dass weder H20 noch CO2 als Verzögerer, Puffer, Isolierung, wie man es auch bezeichnen will, der Wärmestrahlung ins All fungiert, dann gibt es auch keinen Treibhauseffekt durch diese Gase? Aber irgendeine Wirkung muss die Atmosphäre auf die Auskühlung bzw. Energieabstrahlung haben, denn sonst hätten wir Verhältnisse wie auf dem Mond, nachts extreme Minustemperaturen, tagsüber bis zu knapp 200°C + in der Sonne. Und warum die nächtlichen vollkommen unterschiedlichen Temperaturunterschiede in (trockenen) Wüstengebieten und anderen warmen Regionen mit hoher Luftfeuchtigkeit?

          Ach ja, und wenn das falsch sein soll mit der Verzögerung bzw. Puffer der „Klimagase“, fragen Sie doch mal Herrn Puls, der hat es irgendwo in einem seiner Vorträge oder Berichte hier selbst geschrieben.

      • „Vielleicht eine etwas einfache und laienhafte Vorstellung, aber ich glaube im Kern trifft es das.“

        Eben nicht.
        Der Wüstenboden „heizt“ sich nur an der Oberfläche auf, da Sand bedingt durch das fehlende Wasser eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat.
        Sie sehen dies an den Wüstentieren, die sich in den Sand tagsüber eingraben, um der Hitze zu entgehen.
        Damit kann der Boden tagsüber in einer dünnen Schicht nur sehr wenig Energie speichern, die dann am Abend schnell „verbraucht“ wird.
        Deshalb wird tagsüber die Oberfläche aufgrund der fehlenden Wärmeableitung in den Boden auch sehr heiß, womit ein großer Teil der eingestrahlten Sonnenenergie sofort vom Boden wieder abgestrahlt wird.

        Die Temperatur der bodennahen Atmosphäre ist bestimmt durch die Bodentemperatur.

        • Wie man am Titelbild sehen kann, bestehen Wüsten nicht nur aus Sand.
          Dort gibt es auch eine Schicht fruchtbaren Bodens, Feuchtigkeit und Vegetation.

          Ihr Argument mag zutreffen, trockener Boden kann Wärme schlechter speichern als feuchter, doch das bedeutet nicht automatisch, das jede andere Antwort falsch ist. Schließlich können Sie UND Herr Meyer recht haben und geringe Wärmekapazität und erhöhte Abstrahlung richtig sein.

          • „Schließlich können Sie UND Herr Meyer recht haben und geringe Wärmekapazität und erhöhte Abstrahlung richtig sein.“

            Ich behaupte ja nichts anderes:
            Wärmekapazität der Atmosphäre gering, Bodenabstrahlung stark erhöht (T^4!) wegen der heißeren Oberfläche. Damit geht die eingestrahlte Energie zum allergrößten Teil schon tagsüber wieder raus.

          • Sehr geehrter Herr Schraege,
            schön, dass Sie uns Unbedarfte hier immer wieder mit den einzig wahren Zusammenhängen aufklären! Ideen wie die, dass sich Wüsten durch starke Trockenheit und fehlende Vegetation auszeichnen, sind aber auch echt nur von der AFD in die Welt gesetzte Fakenews! Das muss man wissen!
            MfG
            PS: Es ist gleich 8 Uhr – alle Glöckchen schon geputzt?

        • @Hubert Keks
          Ich denke, es ist in der Natur tatsächlich noch viel komplizierter, wenn man den meist auch vorhandenen Wind in Bodennähe in der Wüste betrachtet, der auch schon viel Wärme vom Boden abführt, sich aufheizt und zu Thermikströmungen nach oben führt. Desgleich hat man ja hier in Deutschland auch in geringerem Maße, aber ausreichend um zehntausende Segelflieger zu beglücken. Reiner Wüstensandboden, da gebe ich Ihnen Recht, wird sich nicht in große Tiefe erwärmen. Wenn man an einem Strand in der Sonne liegt und der Hund ist dabei, der gräbt sich instinktiv eine mehr oder weniger flache Mulde, in der es schön kühl (und feucht) ist.

        • @ Hubert Keks: Ihre Argumentation mit geringer Wärmekapzität der Sandschicht ist falsch! Sonst müsste man ja ein ähnliches Temperaturverhalten auch in der feuchten Luft auf den reinen Sandinseln in der der Karibik- oder im Pazifik im feuchten Sommer beobachten.
          Tut man aber nicht. Es ist wie in den Tropen nachts kaum kühler als tags, während man im karibischen oder pazifischen Winter nachts eine deutliche Abkühlung spürt.
          Glauben Sie es halt, es ist der Treibhauseffekt des Wasserdampfs! Und bevor Sie jetzt noch über Wärmeaustausch mit dem Ozean nachdenken, kann ich Ihnen sagen, dass es in den schwülen Sommernächten keinen merklichen unterschied ausmacht, ob der Passat Wärme vom Oberflächenwasser aufs Land weht oder Windstille herrscht. Das zumindest müsste zu spürbaren Unterschieden führen, tut es aber nicht.

          • Geringere Wärmekapazität der Sandschicht ist nicht falsch, mindestens nicht der Felsen gegenüber! Die obere Sandschit wärm sich schnell und schnel kůhlt ab, mindenstens bei uns, in Tschechien. Und noch da zu, leitet sand die Wärme sehr schlecht, schon paar zentimeter unter der Oberfläche ist spürbar kälter.

          • „Ihre Argumentation mit geringer Wärmekapzität der Sandschicht ist falsch! Sonst müsste man ja ein ähnliches Temperaturverhalten auch in der feuchten Luft auf den reinen Sandinseln in der der Karibik- oder im Pazifik im feuchten Sommer beobachten.“

            OMG!!!!!
            Wie groß sind Ihre „Sandinseln“?
            Was ist um Ihre Rieseninseln herum??
            Wasser????????????
            Echt??????????????????
            Welche Temperatur hat das Wasser?????????????????????????
            Am Tag und in der Nacht????????????????????????????????????????????????????
            Und was bestimmt die Temperatur der bodennahen Luftschicht?

            Bleiben Sie Buchbinder…

        • Sehr geehrter Herr Keks,
          so ist es! Eine dünne heiße Oberflächenschicht in der Wüste gibt viel Stahlung ab und kühlt sich daher extrem schnell ab, wenn die Wärmezufuhr durch die Sonne beendet ist. Allein dadurch kann man erklären, warum sich Wüsten in der Nacht schneller abkühlen! Das ist Realschulphysik! Dass in diesen Prozess auch Faktoren wie die Wärmespeicherung der Atmosphäre (die in der Wüste noch kleiner ist als die sowieso schon geringe Wärmespeicherung bei feuchterer Luft) oder die Geschwindigkeit der Erdrotation hineinspielen ist klar aber nicht entscheidend.
          Wer dagegen wie im obigen Artikel die Abkühlung in einer Wüstennacht allein mit „Treibhausgasen“ erklären will und alles andere ignoriert, ist schon in die Falle der Klimaweltuntergangssekte hineingeraten.
          MfG

          • „Wer dagegen wie im obigen Artikel die Abkühlung in einer Wüstennacht allein mit „Treibhausgasen“ erklären will und alles andere ignoriert, ist schon in die Falle der Klimaweltuntergangssekte hineingeraten.“

            Hallo Herr Langer,
            vielen Dank, wir „Rufer in der Wüste“ freuen uns über Unterstützung (und können, weil wir dort beheimatet sind, die physikalischen Abläufe auch ohne Treibhausvoodoo erklären)

          • @U.Langer
            Danke für die kurze, aber einleuchtende Erklärung.
            Obwohl es, wie Sie sagen, Realschulphysik ist, scheint dieses simple Phänomen, oberfächlich betrachtet, doch zu sehr unterschiedlichen Erklärungen und Deutungen zu führen. Ihre scheint mir nach der ganzen Diskussion am plausibelsten, Danke dafür! MfG

  11. „Das unkondensierte Wasser in der Atmosphäre ist zwar nicht sichtbar, aber es ist ein „Treibhausgas“, das heißt es lässt die Sonnenstrahlen zwar ziemlich ungehindert durch, …….Auch in unseren Breiten kann es, etwa im Herbst, solch klare Nächte geben, bei denen das Thermometer unter null Grad sinkt. Die Wetterfrösche reden dann von „Strahlungsfrost“.“

    Ich würde da eher von „Hirnfrost“ reden.
    Entscheidend ist nicht der atmosphärische Wassergehalt, sondern der des Bodens.
    Die Wärmekapazität der Atmosphäre ist viel zu gering, um die Bodentemperaturen merkbar beeinflussen zu können. Zudem strahlt die untere Atmosphäre nicht.

      • Ganz einfache Physik. Die spezifische Wärme von flüssigem Wasser ist wesentlich höher als die anderer Materialien etwa Sand. Das ist auch der Grund, warum man am Tage Wind von der See und in der Nacht vom Land hat.

        • „Die spezifische Wärme von flüssigem Wasser ist wesentlich höher als die anderer Materialien etwa Sand.“

          Vor allem wird die Wärmeleitfähigkeit des Bodens stark erhöht

    • Warum soll sie nicht strahlen?
      Noch niemals Wärmebildaufnahmen von Objekten aus der Luft gesehen?
      Aus 500m Entfernung? Wenn der Boden/untere Atmosphäre nicht strahlen würde, wären solche Aufnahmen nicht möglich.

      • „Warum soll sie nicht strahlen?
        Noch niemals Wärmebildaufnahmen von Objekten aus der Luft gesehen?
        Aus 500m Entfernung? Wenn der Boden/untere Atmosphäre nicht strahlen würde, wären solche Aufnahmen nicht möglich.“

        Ich behaupte nicht, daß der Boden nicht strahlt.
        In der Wüste tut er dies besonders kräftig, weil er sehr heiß wird.

      • Das ist einerseits die sogenannte Fensterstrahlung. Anderseits die Strahlung der sehr dünnen Kontaktschicht in welcher die Luftmoleküle durch Stoß die Energie aufnehmen. Erkennbar ist dies an den sehr gut sichtbaren Konturen eines Objektes bei Wärmebildaufnahmen. In dieser Diskussion fehlt wieder der Effekt des Abkühlungsgesetzes. Überwiegend sind es die Stöße der Moleküle welche die Abkühlung verzögern und nicht irgendeine Gegenstrahlung. Die gibt es auch: bei Phasenwechsel wenn Wasserdampf kondensiert wird Energie abgestrahlt.

      • Dort wo die Atmosphäre strahlt, kann man gar kein Wärmebild vom Boden machen, weil die Atmosphäre ja dazwischen liegt. Die Aufnahme gelingt wenn man sie im atmosphärischen Fenster macht oder wenn die Atmopshaere gar nicht strahlt.

        Ihre Aussage, dass die untere Atmosphäre strahlen muss für eine Wärmebild, ist demnach falsch.

    • @ Hubert Keks: Es geht auch nicht um die Bodentemperatur sondrn um die Lufttemperatur in Bodennähe. Herr, schmeiss Hirn herab!

      • „Herr, schmeiss Hirn herab!“

        Jo, aber kräftig!!!

        Die Temperatur der bodennahen Atmosphäre wird ausschließlich von der Bodentemperatur bestimmt.
        Guckst Du nach bei Prandtl

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