Anthropogener Klimawandel und "Treibhauseffekt":

 

Beeinflußt der Mensch wirklich Wetter und Klima?

Sind die Zusammenhänge wirklich verstanden?

© Heinz Thieme

 

English version see: http://realplanet.eu/Influence.htm

 

Derzeit unter Verunsicherung über vermutete Einflussnahmen des Menschen auf die klimatischen Verhältnisse veranlasste Aktivitäten zum Schutz des Klimas sind wenig begründet. Die maßgeblichen Wirkungsmechanismen, aber auch mögliche wesentliche Einflußgrößen auf Wetter und Klima sind von den die Politik beratenden Wissenschaftlergruppen offenbar nicht erkannt. Eine Verbesserung der Wissensbasis dürfte zur Umgestaltung der Klimaschutz-Aktivitäten führen, sofern solche überhaupt nötig und möglich sind. Zum Verständnis der atmosphärischen Vorgänge wie auch zur Bewertung, ob menschliche Einflüsse Wetter und Klima verändern können, sind noch wesentliche Forschungsarbeiten der Fachbereiche Biologie, Chemie, Thermodynamik und Meteorologie notwendig.

 

1. Situation

Die in verschiedenen Regionen Europas im Sommer des Jahres 2002 aufgetretenen üppigen Regenfälle brachten wieder Wasser auf die Mühlen derjenigen, die uns bei ausbleibendem Wohlverhalten, besonders dann, wenn wir nicht endlich die Emissionen von sogenannten „Treibhausgasen“, hauptsächlich CO2, einschränken, also nicht auf die Verbrennung fossiler Energieträger verzichten und auch nicht verzichten, mit dem Auto zu fahren, künftig häufiger ähnliche Wetterverhältnisse prognostizieren. Diese Extremereignisse seien bereits Zeugnis der schon eingetretenen, vom Menschen verursachten globalen Erwärmung. (Zeugnisse von historischen Hochwasserständen sowie Sturmflut-Wasserständen, die ohne heutiges, vermutetes menschliches Zutun eingetretenen sind, sind hier zu finden, außerdem enthält dieser Link Daten zur Statistik der Hurrikane und Taifune sowie Links zu weiteren Seiten zum gleichen Thema.)

Ein Blick in vereinzelte Beiträge in der Fachliteratur bestätigt allerdings nicht diese vielfach vernommenen Äußerungen. So legt Leroux [1] dar, daß auch gegenwärtig von einer globalen Erwärmung keine Rede sein könne, vielmehr gebe es regional recht unterschiedliche Entwicklungen. Höhere Temperaturen hier stehen niedrigeren Temperaturen dort gegenüber. Daß bei dem angenommenen klimabeeinflussenden Wirkungsmechanismus der sogenannten „Treibhausgase“ wesentliche physikalische Gesetze, besonders die der Thermodynamik und außerdem noch das Strahlungsverhalten von Gasen ignoriert werden, darauf hat der Verfasser in [2] und [3] hingewiesen. Hug hat in [4] ebenfalls hierzu ausgeführt. Aber selbst nach dem Erkennen der Bedeutungslosigkeit von begrenzten Variationen des CO2-Gehalts der Atmosphäre für die thermischen Verhältnisse im Lebensraum der Menschheit bleibt aber doch noch die Frage, ob es denn eventuell eine vom Menschen - wie auch immer - verursachte Beeinflussung wetterbestimmender und damit klimabestimmender Faktoren gibt.

Hinweise auf in den vergangenen Jahren gemessene Veränderungen (Anstiege) der mittleren Temperaturen in der Nähe größerer Städte, im Gegensatz zu den zeitgleichen Entwicklungen in kaum besiedelten und bewirtschafteten Gebieten, die keine ähnlichen Entwicklungen zeigen, lassen zumindest hier eine gewisse Einflußnahme des Menschen vermuten. Aber man muß bei einer kritischen Betrachtung noch etwas grundlegender einsteigen.

 

2. Temperatur oder Enthalpie?

Unstrittig ist offenbar, dies ist auch vom IPCC 1990 so bekundet worden [5], daß es sich beim untersten Bereich der Atmosphäre, der Troposphäre (von der Erd- bzw. Wasseroberfläche bis hinauf in Höhen – je nach geographischer Breite – von 10 bis 17 km), um ein thermodynamisches System handelt. Es sollte demnach auch unzweifelhaft sein, daß zur Bestimmung und Analyse dieses thermodynamischen Systems thermodynamische Größen und Gesetzmäßigkeiten beachtet werden müssen. Dies wird nun aber besonders von den Anhängern der Teibhaus-Hypothese ignoriert. Man betrachtet ausschließlich Temperatur-Meßwerte und spricht sogleich von Wärme. Daß in thermodynamischen Systemen wie der Troposphäre richtigerweise die Enthalpie (der Wärme- bzw. Energieinhalt der Luft, Dimension: kJ/kg) zur Beurteilung energetischer Vorgänge zu betrachten ist, wird hingegen überhaupt nicht erwähnt. Die Enthalpie der Luft ist nun aber eine Funktion von Temperatur, Dampfgehalt und Druck bzw. Dichte. Die stellvertretende Nutzung der Temperatur als Indiz für Wärme (= Arbeit, Energie) ist problematisch, kann sehr irreführend sein. Zudem handelt es sich bei der troposphärischen Luft um ein Zweistoff-System (Luft und Wasser) mit wechselndem Mischungsverhältnis, wobei der Wasseranteil noch in drei Phasen (dampfförmig, flüssig, fest) mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften auftritt. Dies ist ein äußerst komplexes, bislang keineswegs rechnerisch perfekt zu behandelndes System. Und solange dieses System nicht exakt berechnet werden kann, ist die Annahme, man könne es bereits in Klimamodellen simulieren, ziemlich abwegig. (Nebenbei bemerkt: Solange das bestehende Unverständnis des Zweistoff-Systems der feuchten Luft im Bereich des Luftdrucks von 1,0 bar bis hinab zu etwa 0,1 bar und bei Lufttemperaturen von 0°C bis -80°C nicht beseitigt wird, ist kaum Hoffnung gegeben, daß Ereignisse wie Hurrikane / Taifune und auch Tornados detailliert verstanden werden. Nur auf der Grundlage des Verständnisses dieser Prozesse wären dann auch Eingriffsmöglichkeiten zur Abschwächung der Gewalt dieser Ereignisse denkbar.)

Es muß zudem noch beachtet werden, daß häufig zwei völlig unterschiedliche Temperaturbegriffe durcheinander gebracht werden: einerseits die Lufttemperatur (thermodynamische Temperatur), welche mit einem Thermometer beim thermischen Gleichgewicht zwischen zu messendem Medium und Thermometer festzustellen ist, und andererseits die Strahlungstemperatur, die auf Grund der von der Oberfläche eines Körpers ausgehenden Strahlung mittels Strahlungsmessung feststellbar ist. Dabei befindet sich der aussendende Körper nicht im thermischen Gleichgewicht mit dem Meßinstrument. Ganz im Gegenteil, das Meßinstrument muß, um überhaupt Strahlung des zu messenden Objektes registrieren zu können, auf einem niedrigeren Temperaturniveau als das zu messende Objekt sein.

(Anmerkung: Ignoriert wird von der herrschenden Meinung der theoretischen Klimatologie bislang schlichtweg der Sachverhalt, daß es sich bei jeder ausreichend dichten Atmosphäre, also bei Drücken von mindestens 0,1 bar (bei der irdischen Atmosphäre ist dies der Bereich der Troposphäre), um Energiespeicher handelt. Zur Veranschaulichung der Energiespeicherkapazität der irdischen Atmosphäre ist es vielleicht nützlich zu wissen, daß in einer Luftschicht von 80 m Dicke, beim Druck von 1 bar, bei der Lufttemperatur von 15°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% eine Energiemenge vergleichbar der im weltweiten Mittel während eines Tages (24 h) von der Sonne empfangenen Einstrahlung gespeichert ist (rd. 8,2 kWh/(m2 * Tag)). In der Troposphäre insgesamt, d.h. im weltweiten Durchschnitt, beläuft sich die in der Form von Wärme gespeicherte Energiemenge auf einen Wert, der der Sonneneinstrahlung in das System Erde/Atmosphäre über einen Zeitraum von 2,5 bis 3 Monaten entspricht.

Zum Verständnis der Vorgänge in solchen Atmosphären ist die Kenntnis der Thermodynamik unverzichtbar. Die herrschende Meinung in der theoretischen Klimatologie vertritt jedoch die Auffassung, daß die Energieübertragung durch Strahlung innerhalb der Atmosphäre im Wesentlichen die Vorgänge in dieser Atmosphäre bestimmt. Es sind jedoch vielmehr die Energieein- und -austragsvorgänge sowie die sich bei Vermischung von Luftmassen unterschiedlicher Energiezustände einstellenden Ausgleichsvorgänge und sonstigen Veränderungen (Erwärmung, Abkühlung, Verdunstung, Kondensation, Erstarrung, die dabei eintretenden Veränderungen der Luftvolumina sowie der Durchlässigkeit der Luft für Licht- und Wärmestrahlung) für das Wettergeschehen und damit letztlich für das "Klima" ursächlich.

In den Schriften der theoretischen Klimatologie ist nicht zu erkennen, daß die Gesetzmäßigkeiten der Thermodynamik den Verfassern überhaupt bekannt sind, geschweige den korrekt angewendet werden. Daß mit Auffassungen, wie sie von der theoretischen Klimatologie vertreten werden, - auch unter Nutzung größter Rechenanlagen - keine brauchbaren Ergebnisse zu Klimabeeinflussungen und auch keine brauchbaren Prognosen erarbeitet werden können, ist eine Zwangsläufigkeit.)

Für das Verständnis thermodynamischer Systeme ist die (thermodynamische) Temperatur (und nicht die Strahlungstemperatur) von Bedeutung. Mit der Kenntnis dieser (thermodynamischen) Temperatur, des Druckes und der Feuchtigkeit beispielsweise von Luft ist dann deren Enthalpie, deren Energieinhalt bestimmt. Dabei ist es so, daß Luft geringerer Temperatur mit hohem Feuchtigkeitsgehalt mehr Energie enthalten, eine höhere Enthalpie ausweisen kann als trockenere Luft von höherer Temperatur. Beispielsweise ist beim Druck von 1000 mbar die Enthalpie von feuchter Luft, rel. Feuchte 90%, bei 11°C nahezu gleich groß wie die von relativ trockener Luft, rel. Feuchte 10%, bei 26°C. Insofern ist aus einer geringen Temperaturerhöhung noch keine eindeutige Aussage über den eingetretenen Vorgang, höherer Energieinhalt oder rückläufige Feuchte, zulässig. Außerdem sind auch die (Luft-)Temperaturverläufe im Tages- und Jahresrhythmus sehr bedeutend. Ein Ansteigen der Tagesmittelwerte (die üblicherweise als Vergleichsgrößen herangezogen werden) kann durchaus bei absinkenden Tageswerten und gleichzeitig stärker ansteigenden Nachtwerten auftreten, z.B. wegen ausbleibender Abkühlung durch Zunahme nächtlicher Bewölkung (siehe [6] [7]). Vergliche man nur die mittleren Temperaturwerte, dies ist derzeit gängige Praxis, dann hätten beispielsweise Kuala Lumpur (Tropisches Regenklima) und Zouerate/Mauretanien (West-Sahara, Subtropische Wüste) mit 26,2°C mittlerer Jahrestemperatur identische klimatische Situationen.

 

3. Ist die Atmosphärenmasse konstant?

Besonders bei der Betrachtung der Klimaänderung über längere zurückliegende Zeiträume ist zudem zu beachten, daß bisher stets stillschweigend eine Prämisse gesetzt wird, die keineswegs gesichert ist. Es wird unterstellt, daß die Atmosphärenmasse konstant ist. Die Troposphäre ist nun aber ein thermodynamisches System. Die Masse der Atmosphäre, der Druck, der dadurch im untersten Bereich erzeugt wird, spielt die womöglich entscheidendste Rolle für die energetischen Verhältnisse und damit auch für die Temperatur im Bodenbereich der Atmosphäre. Die Masse der Atmosphäre könnte damit die wichtigste Einflußgröße für die Temperatur sein. Ursächlich für den Einfluß der Atmosphärenmasse auf die Temperatur in Bodennähe ist der Sachverhalt, daß wesentliche Anteile der vom System Erde/Atmosphäre in das All gesandten Strahlung aus der Höhe (und nicht von der Erd-/Wasseroberfläche) abgehen, wodurch die Temperatur der abstrahlenden Zonen in der Höhe mitbestimmt ist (s. Bild). 

Der Temperaturgradient (Temperaturabnahme mit der Höhe um rd. 7 K je 1000 m bei feuchter Luft, rd. 10 K je 1000 m bei trockener Luft) ist durch die Druckabnahme und durch die thermodynamischen Eigenschaften der Luft entsprechend dem jeweiligen Feuchtegehalt bestimmt. Je mächtiger, je dicker das thermodynamische System Troposphäre, je größer der Abstand zwischen der Abstrahlungszone in der Höhe und dem Boden ist, desto wärmer ist es im bodennahem Bereich der Troposphäre - und umgekehrt.

Wenn die Atmosphäre in der erdgeschichtlichen Entwicklung unterschiedlich mächtig gewesen wäre, dann wären hierdurch Temperaturunterschiede bereits erklärbar. Daß bei einer mächtigeren Atmosphäre auch die weltweiten Energieaustauschprozesse über die vermehrte Zirkulation (größere Transportmasse, geringere Transportwiderstände) verstärkt ablaufen würden - und umgekehrt, darauf sei hier nur am Rande hingewiesen.

Es ist offenbar nicht bekannt, ob der mittlere atmosphärische Druck, dessen Mittelwert gegenwärtig mit 1013,5 mbar auf Meeresniveau genannt wird, über längere Zeiträume auf diesem Niveau lag. Es gibt jedoch Hinweise, daß in den letzten 20 Jahren eine geringfügige Vermehrung der Atmosphärenmasse eingetreten sein könnte, erkennbar durch im Mittel um ca. 2 mbar angestiegenen Luftdruck etlicher Meßstationen. Santer et al. berichten z.B. in [8] über einen im Zeitraum 1979 bis 1999 festgestellten Anstieg der Höhe der Tropopause, der Grenzschicht zwischen Tropospäre und Stratosphäre, um etwa 100 bis 200 m.

Wir haben keine Vorstellungen davon, ob und in welchem Umfang die Atmosphärenmasse Schwankungen zeigt/zeigen könnte. Wenn die Atmosphärenmasse um nur 10% vermindert würde, d. h. wir hätten auf Meeresniveau einen Druck, wie er derzeit in etwa 1000 m Höhe herrscht, dann hätten wir auf Meeresniveau auch entsprechend verminderte Temperaturen, möglicherweise durch Rückkopplungseffekte noch verstärkt. Ein Verlust von Atmosphärenmasse in einem solchen Ausmaß würde durchaus ausreichen, um Eiszeiten zu erzeugen (siehe hierzu: Die These von der "Snowball Earth", unten im Anhang); der umgekehrte Vorgang hätte Folgen entgegengesetzter Art. Es dürfte zudem kaum krasse Hinweise auf Veränderungen der Atmosphärenmasse geben, da die Hauptbestandteile der Luft, Stickstoff und Sauerstoff, in der festen Erdkruste als auch im Wasser und den darin gelösten Verbindungen in ausreichend großer Menge (Masse) vorkommen. Verlagerungen von Anteilen der Atmosphäre in die feste Erdkruste bzw. in die Ozeane würden vermutlich kaum auffallen. Insofern sind sämtliche Untersuchungen der erdgeschichtlichen Klimaentwicklung mit erheblichen Unklarheiten befrachtet, nämlich mit der Frage, ob denn in der erdgeschichtlichen Entwicklung die Masse der Erdatmosphäre stets dem heutigen Stand entsprach. (Trotz intensiver Recherche konnte der Autor hierzu keine Erkenntnisse gewinnen, außer der, daß man dies nicht wisse. Falls Sie, verehrte Leser, hierzu über Kenntnisse verfügen, wäre ein Kontakt hilfreich, Adresse am Ende dieser Seite.)  

 

4. Beeinflußt der Wassergehalt die Atmosphäre?

Der CO2-Anteil in der Luft ist bezüglich der Atmosphärenmasse wegen Geringfügigkeit (weit weniger als 1 Promille) ohne Bedeutung. Der Wassergehalt kann hingegen eine gewisse Bedeutung haben, welche aber wegen der begrenzten Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasser auch nicht ausufernd sein kann. Aber gerade beim Wassergehalt der Atmosphäre dürften sich die menschlichen Aktivitäten, z.B. ganz erheblich durch Land- und Forstwirtschaft, darüber hinaus auch durch wasserbauliche Maßnahmen, vor allem Bewässerungsprojekte, aber auch technische und energetische Prozesse sowie als Abfallprodukt menschlichen und tierischen Lebens, bemerkbar machen. Es gibt bereits Beobachtungen [9] [10], die auf einen Anstieg des Wassergehalts der Atmosphäre in jüngster Zeit deuten, sowohl bezüglich der relativen Feuchte als auch der Niederschlagsmenge hierzulande.

In dieser Hinsicht sollte keinesfalls unbeachtet bleiben, daß die Produktion des menschlichen Nährmittelbedarfes einen erheblichen Feuchtigkeitseintrag in die Troposphäre bewirkt. Beispielsweise müssen für die Tagesration an Lebensmitteln für einen durchschnittlich, allerdings ausschließlich vegetarisch ernährten Menschen rd. 2000 kcal (entsprechend rd. 2,3 kWh) in Form von Biomasse heranwachsen. Geht man davon aus, daß diese Lebensmittelproduktion durch Vermehrung des Pflanzenwachstums gedeckt wird, dann werden durch das hinzukommende Pflanzenwachstum für einen Menschen je Jahr rd. 90 m³ Wasser über Verdunstung im Rahmen des Pflanzenwachstums in die Troposphäre abgegeben (Grundlagen hierzu: [11] und [12]). Bei einer Weltbevölkerung von rd. 6 Milliarden Menschen bedeutet dies die kontinuierliche Befeuchtung der Atmosphäre mit rd. 17.000 m³ Wasser pro Sekunde; dies entspricht dem knapp achtfachen der mittleren Wasserablaufs des Rheins in die Nordsee. Wenn man noch einbezieht, daß wir auch in erheblichem Masse tierische Produkte verzehren, welche auch wieder agrarische Produkte als Ausgangsbasis haben, dann vergrößert sich der vom Menschen verursachte Feuchtigkeitseintrag in die Troposphäre auf ein Mehrfaches. (Der Verzehr von Fischen/Meeresprodukten würde allerdings keine Befeuchtung bewirken).

Hinzu kommen noch Wasser-Eintragsmengen von Pflanzen, welche von der agrarischen und forstwirtschaftlichen Rohstoffproduktion verursacht sind (z.B. Nutzholz, Baumwolle). Die wegen des Anbaus von Baumwolle dem Zufluß vom Aral-See entnommenen sehr erheblichen Wassermengen werden zumindest dort in ihrem Ausmaß durch das zu beobachtende Austrocknen des Sees anschaulich vorgeführt (siehe hierzu [13]). Überschläglich kann man davon ausgehen, daß heute eine Wassermenge ungefähr vergleichbar der gesamten Wasserführung des Amazonas bzw. dem 50-fachen der des Rheins kontinuierlich über zusätzliche, vom Menschen verursachte pflanzliche Wachstumsprozesse in die Troposphäre gelangt. (Da außerdem mit einer Veränderung der Vegetation die Albedo der Erdoberfläche ebenfalls verändert wird ("...Vegetation (ist) eher dunkler als nackter Boden...", siehe hierzu [14]), ist mit der Intensivierung der agrarischen und forstwirtschaftlichen Produktion offenbar auch in dieser Hinsicht eine Einflußnahme des Menschen auf Wetter und Klima gegeben.) 

Im Vergleich zu diesem vom Menschen verursachten Wassereintrag in die Troposphäre (50-fache mittlere Wasserführung des Rheins) ist die Befeuchtung der Troposphäre durch die übrigen menschlichen Aktivitäten wie Atmung, Verbrennung von Energieträgern, Tierhaltung und auch durch industrielle Prozesse (u.a. Naßkühltürme) relativ gering, insgesamt dürfte durch diese allerdings noch einmal die mittlere Wassermenge des Rheins kontinuierlich in die Troposphäre geleitet werden.

Im weltweiten Mittel beträgt diese zusätzliche Befeuchtung der Troposphäre knapp 1% jener Wassermengen, die ohne menschliche Einflüsse in die Atmosphäre gelangen. Dabei ist allerdings zu beachten, daß diese zusätzliche Befeuchtung auf näherungsweise nur 10% der Erdoberfläche, den besiedelten und bewirtschafteten Flächen, geschieht. Deshalb ist der relative Beitrag des zusätzlichen Feuchtigkeitseintrages in diesen Gebieten bereits knapp 10%. Zudem sind in diesen Gebieten die überwiegende Zahl der Wetterstationen eingerichtet. Außerdem ist nicht zu vernachlässigen, daß sich der größte Teil der weltweit besiedelten und bewirtschafteten Flächen in der nördlichen Hemisphäre befindet. (Es sollte an dieser Stelle nicht übersehen werden, daß nach der FAO-Statistik in der Zeit von 1960 bis 2002 die weltweite Fläche der Bewässerungslandwirtschaft auf rd. 2.800.000 km² verdoppelt wurde [19]. Damit ist die weltweite mit künstlicher Bewässerung genutzte Landwirtschaftsfläche mittlerweile etwa so groß wie 90% der Fläche des indischen Staatsgebietes bzw. knapp 8 mal so groß wie Deutschland.)

Noch mehr Feuchtigkeit gelangte in die Troposphäre, wenn man nun die Energiegewinnung auf die Nutzung von extra zu diesem Zweck erzeugter Biomasse umorientieren wollte. Bei der Erzeugung von einer kWh Brennstoffwärme in Form von Biomasse gelangen rd. 100 l Wasser in die Atmosphäre. Dies ist die 1000-fache Menge dessen, was bei der Verbrennung der gleichen Brennstoffwärmemenge des Energieträgers Erdgas entsteht (rd. 0,1 l). Um beim Vergleich mit der Abflussmenge des Rheins zu bleiben, bei Deckung von 10% des aktuellen jährlichen Welt-Energiebedarfes durch zusätzliche Erzeugung von Biomasse würde man noch zusätzlich das 15-fache der mittleren Abflußmenge des Rheins kontinuierlich in die Troposphäre leiten.

Die Befeuchtung der Troposphäre wird allerdings relativ kurzfristig wieder ausgetragen, und zwar über Bewölkung mit anschließendem Regen. (Daß Bewölkung einen erheblichen Einfluß auf den Energieein- und -austrag aus der Troposphäre hat, ist u.a. von Raschke in [15] eingehender dargestellt worden.) Wenn aber die Landfläche durch vermehrten Niederschlag oberflächlich feuchter wird, dann steigt nun auch wieder die Verdunstung (von trockenen Flächen kann nichts verdunsten), wodurch die stärkere Befeuchtung der Atmosphäre zumindest für einige Zeit erhalten bleibt.

Daß die bereits stattfindende Befeuchtung der Atmosphäre durch den Menschen durchaus gewisse Wetterwirkungen haben kann, erscheint dem Verfasser plausibel, und dies nicht nur durch vermehrte Bewölkung und Niederschläge. Bei den Kraftwerksprozessen - und diese laufen sehr ähnlich den Vorgängen in der Troposphäre ab - wird beispielsweise durch die Befeuchtung  der heißen Brenngase (bei gleichzeitiger Erhöhung der Brennstoffzufuhr) im offenen Gasturbinen-Prozeß (Cheng Cycle oder prinzipiell ähnlich modifizierte Prozesse) die Dynamik und damit die Leistung gegenüber dem entsprechenden, nicht befeuchteten Vergleichsprozeß erheblich gesteigert [16]. In Analogie hierzu könnte für das Wettergeschehen in einer feuchteren Troposphäre mehr Dynamik, also mehr Wind erwartet werden. Außerdem dürften auch die Niederschläge zunehmen.

Seit dem Jahresende 2003 sind zudem Untersuchungen bekannt geworden, daß die an der Erdoberfläche noch ankommende Sonneneinstrahlung in den vergangenen 20 Jahren um etwa 3% pro Dekade vermindert hat, und dies bei unverändert gebliebener Sonneneinstrahlung am oberen Rand der Troposphäre [17][18]. Diese Untersuchungsergebnisse können durchaus auch das Resultat des vom Menschen verursachten vermehrten Feuchtigkeitseintrages in die Troposphäre sein.

 

5. Klärungsbedarf besteht – Vorsicht bei Entscheidungen auf wackligen Grundlagen

Die Klärung, ob und in welchem Umfang die Befeuchtung der Atmosphäre Wirkungen auf die klimatischen Verhältnisse im Lebensbereich der Menschheit haben könnte, wäre sicherlich die Aufgabe qualifizierter, sachverständiger und unvoreingenommener Wissenschaftler. Es gibt aber noch weitere Punkte, die einer Klärung bedürfen: Es könnten auch Eingriffe des Menschen in den Stickstoff- und möglicherweise auch in den Sauerstoff-Kreislauf von Bedeutung sein. Diese Eingriffe verüben wir sowohl durch Eintrag über biologische Prozesse (Landwirtschaft) und - für Stickstoff - auch durch Verbrennung. Und besonders diese Eingriffe müßten in ihren Wirkungen beurteilt werden, weil es hier möglicherweise zu Akkumulationen, d.h. Vermehrung der Atmosphärenmasse, kommen kann. Und es gibt wahrscheinlich kaum kurzfristig wirkende Prozesse, welche die der Atmosphäre zugeführten Gas-Mengen wieder in fester Form austragen könnten.

Die vielleicht wichtigsten Fragen für eine ernsthafte Forschung zur Klimaentwicklung und zum eventuellen Einfluß des Menschen hierauf sind damit zu stellen: Hat sich die Masse der Atmosphäre in erdgeschichtlichen Zeiträumen geändert? Wenn ja, durch welche Ereignisse? Hat die irdische Atmosphäre lediglich zufällig dieses aktuelle Ausmaß? Verändern wir durch unsere Aktivitäten gegenwärtig die Atmosphärenmasse? Gibt es Reaktionen, welche die Atmosphärenmasse im gegenwärtig vorhandenen Umfang stabilisieren? Wenn ja, welche sind dies? Welche Einflüsse hat die Befeuchtung der Atmosphäre?

Eine Politik der Daseinsvorsorge, zu der bei eventueller Gefährdung des Klimas auch Klimaschutz gehören muß, verlangt eine unzweifelhafte, wissenschaftlich gesicherte Grundlage. Die vorstehend aufgezeigten offenen Fragen der Atmosphärenkonstanz, die Hinweise auf die Befeuchtung der Atmosphäre verlangen eine Abschätzung der hieraus resultierenden Konsequenzen. Die Politik sollte zumindest nicht voreilig Produktionsweisen fördern (Energieerzeugung durch eigens hierfür angebaute Biomasse), die womöglich eine vermeidbare Beeinträchtigung der Troposphäre verursachen. 

Das bisherige Nichterkennen bzw. Ignorieren der vorstehend gezeigten Zusammenhänge trotz erheblicher  Forschungsaufwendungen weist darauf hin, daß für eine erfolgversprechendere Klimaforschung sowohl unvoreingenommene Meteorologen und Klimatologen als auch eine Verbreiterung der Basis durch Einbeziehen der einschlägig sachverständigen naturwissenschaftlichen Bereiche erforderlich sind; dies wären in erster Linie: Biologie, Chemie und Thermodynamik.

Hingegen ist alles das, was gegenwärtig als "Klimaschutzpolitik" betrieben wird, hierzu gehören beispielsweise Aktivitäten bezüglich der Förderung (=Subventionierung) der Nutzung erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz, Biomasseverordnung), aber auch die beabsichtigte Einführung des Handels von CO2-Emissionsrechten (Verteuerung der Nutzung kohlenstoffhaltiger Primärenergieträger) sowie die seit Februar 2002 in Kraft befindliche Energieeinsparverordnung (EnEV), welche (im Verhältnis zu den einzusparenden Energiekosten) die Kosten der Erstellung neuer bzw. Erhaltung bestehender Gebäude durch zusätzlichen Errichtungsaufwand in unwirtschaftlichem Ausmaß erhöht (siehe hierzu [21]), letztlich nicht durch wissenschaftliche Erkenntnisse begründet, geschweige denn abgesichert.

Nach heutigem Wissensstand der Physik gibt es keine Klimagefährdung durch einen erhöhten CO2-Gehalt der Atmosphäre. Deshalb sind sämtliche unter dem Gesichtspunkt der CO2-Vermeidung eingeleiteten Aktivitäten unsinnig. Alle diese Aktivitäten haben nur folgende Wirkungen: Minderung des Wohlstands, Minderung unserer Wettbewerbsfähigkeit, Schädigung unserer wirtschaftlichen Lebensgrundlage, nachhaltige Beeinträchtigung unserer wirtschaftlichen Prosperität, empfindliche Störung unseres Gesellschaftssystems, Verlangsamung der Verbesserung der Lebensverhältnisse in den sich entwickelnden Ländern, Lächerlichmachen des Wissenschafts- und Wirtschaftsstandortes Deutschland, aber auch der EU.

Investoren, die auf Grund der gegenwärtig politisch gewollten CO2-Vermeidung geschaffenen Förderungen/Subventionen in Wirtschaftsgüter investieren, welche erst unter längerdauernder Nutzung dieser Subventionen Gewinne erwarten lassen, sollten vorsichtig sein. Die Lebensdauer bzw. Wirksamkeitsdauer von Gesetzen und Gesetzesinhalten ist mitunter weitaus kürzer als die technisch-wirtschaftliche Lebensdauer der investierten Anlagen. Insbesondere kann dann nicht mit dauerhaftem Bestand von gesetzlichen Regelungen und Verordnungen gerechnet werden, wenn Irreführung bzw. Irrtum der Parlamentarier und der Administration für den Beschluß von Gesetzen und den Erlaß von Verordnungen ursächlich war. Es ist dem Verfasser schwer vorstellbar, daß es einen Bestandsschutz für Unsinn gibt.

Und daß unser Land/unser Volk nach Phasen beträchtlicher Verirrungen wieder auf einen zukunftsorientierten Pfad gelangt, ist eine Hoffnung, ja Zuversicht, die der Verfasser schon auf Grund unserer jüngsten Geschichte nicht verliert. Aber letztlich wäre das Zurückfinden auf den zukunftsorientierten Pfad ohnehin unvermeidbar, wenn man sich denn aus der Geschichte nicht endgültig verabschieden will. Auf ein mögliches längerfristiges Verirren der Menschheit z.B. durch den Verlust des Interesses an den Naturwissenschaften und deren Anwendung, verbunden mit dem Umschwenken auf andere Interessen, hatte Fucks als Risiko in seinen Analysen zur künftigen Machtentwicklung [20] hingewiesen. Es scheint gegenwärtig, als wäre dieses Risiko inzwischen Realität geworden.  

 

Quellenhinweise:

[1] Leroux, M., „Global Warming“: mythe ou réalité, Annales de Géographie, No. 624, 2002

[2] Thieme, H., http://real-planet.eu/treibhauseffekt.htm

[3] Thieme, H., http://real-planet.eu/gegenstrahlung.htm

[4] Hug, H., Der CO2-Effekt oder die Spur der Spur, Chemische Rundschau, Nr. 15, 2002

[5] IPCC 1990, Climate Change, The IPCC Scientific Assessment, S. 49

[6] Lehmann, A., Die Säkulare Klimareihe von Potsdam, DWD, Klimastatusbericht 2001, S. 232

[7] Fricke, W., Kronier, M., Betrachtungen zum Klimawandel am Hohenpeißenberg, DWD, Klimastatusbericht 2001, S. 253

[8] Santer, B. D., Contributions of Anthropogenic and Natural Forcing to Recent Tropopause Height Changes, SCIENCE, Vol. 301, 2003, S. 479-483

[9] Wasserdampf ist Treibhausgas Nr. 1, Pressemitteilung, Forschungszentrum Jülich, Mai 2001

[10] Leiterer, U. u.a., Aerologischer Schichtaufbau der Atmosphäre und Trends über Lindenberg, DWD, Klimastatusbericht 2000

[11] Hartmann, H., Zukunft der biogenen Festbrennstoffe: Holz oder Halmgut, BWK 47(1995) Nr. 6

[12] http://www.educeth.ch/biologie/puzzles/wachstum/gruppe3/arbeits.html 

[13] Diercke Weltatlas, 5. aktualisierte Auflage 2002, S. 155

[14] Claussen, M., Die Rolle der Vegetation im Klimasystem, promet, Jg. 29, 2003, Nr. 1-4, S.80-89

[15] Raschke, E., Die Rolle der Wolken und des Wasserkreislaufs im Klimasystem, VDI Berichte Nr. 703, 1988, S. 61 ff.

[16] van Liere, J., Meijer, C.G., Laagland, G.H.M., Leistungssteigerung und NOx-Reduktion der Gasturbinen durch SwirlFlash®-Overspray-Eindüsung, VGB PowerTech, 2/2002, S. 51 ff.

[17] Goodbye sunshine, http://www.guardian.co.uk/life/feature/story/0,13026,1108853,00.html

[18] Globe Grows Darker as Sunshine Diminishes 10% to 37%,        http://www.commondreams.org/headlines04/0513-01.htm 

[19] http://www.fao.org/es/ess/yearbook/vol_1_1/xls/a06.xls 

[20] Fucks, W., Formeln zur Macht, 3. Auflage, DVA, Stuttgart, 1965, S. 158 f.

[21] www.konrad-fischer-info.de/213baust.htm

 
Hinweis: Grundlagen zur Thermodynamik der Atmosphäre sind in der Seite http://www.meteo.physik.uni-muenchen.de/~roger/Einfuehrung_Teil_I/Teil_I_WS2001-07.pdf
zu finden. Allerdings enthält auch diese Seite, dies ist üblich in der Meteorologie, keinen Hinweis auf den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ("Kein Wärmeübergang von selbst von kalt nach warm").

 

Lesenswert zum Thema Klima/Klimagefährdung durch CO2

"Der Wasserplanet" von Ernst-Georg Beck,  www.biokurs.de/treibhaus/

"Stellungnahme von Dr. John Christy vom 13. Mai 2003 gegenüber dem Ressourcenausschuss des US – Repräsentantenhauses",  http://mitglied.lycos.de/WilfriedHeck/20062003.htm

"Welt in Angst", Roman von Michael Crichton mit zahlreichen Quellendaten und -angaben zur Klimaentwicklung, Karl Blessing Verlag, 2005

Und allgemeine, vergleichende Ausführungen zur Ideologie der "Klimaerwärmung": Richard S. Lindzen, "Science and Politics: Global Warming and Eugenics", in  http://www-eaps.mit.edu/faculty/lindzen/180_Eugenics.pdf

Zu Messungen des CO2-Gehaltes der Luft in den letzten 200 Jahren: http://www.realCO2.de

Eine Sammlung von Marken, die über historische Hochwasserereignisse Auskunft geben, enthält die Seite Hochwassermarken 

Der vorstehende Artikel ist eine ergänzte und erweiterte Fassung des in Fusion 3/2002 erschienenen Aufsatzes "Wodurch könnte der Mensch das Wetter und damit das Klima beeinflussen"

 

Anhang

In der "Neue Zürcher Zeitung" war in der Ausgabe vom 17.04.2003 im Teil Forschung und Technik der Artikel "Die umstrittene These von der <<Snowball Earth>>" erschienen. In diesem Artikel wurde u.a. die These einer nahezu vollständigen Vereisung der Erde vor knapp einer Milliarde Jahren behandelt. Zu diesem Artikel hatte ich den folgenden Leserbrief verfaßt, der u.a. anhand der aktuellen Temperaturmessungen in den Stationen Jungfraujoch und Luzern auf die allein aus den thermodynamischen Eigenschaften der Luft resultierenden Temperaturunterschiede in unterschiedlichen Höhenlagen hinweist. Der Leserbrief ist am 03.06.2003 gekürzt abgedruckt worden ist. Hier ist die ungekürzte Fassung:

Die These von der <<Snowball Earth>>

Die These von der „Snowball Earth“ (NZZ vom 17.4.2003) bedarf vielleicht bezüglich der Ursachen, die eine solche extreme Vereisung der Erde hervorgerufen haben könnten, einer Ergänzung. Bisher werden Temperaturschwankungen im Erdklima im Wesentlichen auf veränderte Gehalte von Kohlendioxid in der Atmosphäre zurückgeführt, wobei höhere Temperaturen stets als Folge höherer Kohlendioxid (CO2)-Gehalte der Atmosphäre angenommen werden. Eingehendere Forschungen zur erdgeschichtlichen Klimaentwicklung, z.B. von Veizer und auch Caillon, weisen hingegen nach, dass höhere CO2-Gehalte der Luft erst in zeitlicher Verzögerung nach Erwärmungen nachgewiesen werden können. Die CO2-Anstiege sind den im erdgeschichtlichen Verlauf eingetretenen Temperaturanstiegen also nicht vorausgegangen, sondern gefolgt. Ausserdem ist mittlerweile die Erkenntnis gesichert, dass der Wassergehalt der Atmosphäre (dampfförmig, flüssig und fest) die weitaus bedeutsamste der gegenwärtig bekannten Einflussgrössen für die klimatischen Gegebenheiten auf unserer Erde ist.

Verdrängt wird hingegen in der gegenwärtigen theoretischen Klimaforschung die Tatsache, dass die Mächtigkeit der Atmosphäre den womöglich entscheidendsten Einfluss auf die klimatischen Bedingungen auf unserer Erde hat. Es wird in Umgehung dieses Sachverhaltes schlichtweg unterstellt, dass unsere Atmosphäre stets von gleicher Mächtigkeit war und in diesem Umfang auch erhalten bleibt.

Ursächlich für den Einfluss der Atmosphärenmasse auf die Temperatur in Bodennähe ist der Sachverhalt, dass wesentliche Anteile der vom System Erde/Atmosphäre in das All gesandten Strahlung aus der Höhe (und nicht von der Erd-/Wasseroberfläche) abgehen, wodurch die Temperatur der abstrahlenden Zonen in der Höhe mitbestimmt ist. Die Temperaturabnahme mit der Höhe um rd. 7 Grad je 1000 m bei feuchter Luft, rd. 10 Grad je 1000 m bei trockener Luft, ist wiederum durch die Druckabnahme und durch die thermodynamischen Eigenschaften der Luft entsprechend dem jeweiligen Feuchtegehalt bestimmt. Je mächtiger, je dicker der Bereich der Atmosphäre ist, in dem die Luft so dicht ist, dass diese sich wie ein Gas mit den entsprechenden thermodynamischen Eigenschaften verhält, also als thermodynamisches System funktioniert, desto wärmer ist es in deren bodennahem Bereich - und umgekehrt. Der Bereich der Atmosphäre, der als thermodynamisches System funktioniert, ist die Troposphäre (von der Erdoberfläche bis hinauf auf 8000 bis 17000 m, je nach geographischer Breite). Je grösser also der Abstand zwischen der Abstrahlungszone in der Höhe und dem Boden ist, desto wärmer ist es in Bodennähe. Dass die Lufttemperaturen am 16.4.2003 um 14 Uhr MESZ am Jungfraujoch (3470m) –3 Grad C und in Luzern (435m) +19 Grad C betrugen, geht im wesentlichen auf die unterschiedlichen thermodynamischen Zustände der Luft in den jeweiligen Höhenlagen zurück. Dabei sollte nicht vergessen werden, dass der Luftdruck in Luzern um 55% höher ist als auf dem Jungfraujoch.

Wenn die Atmosphäre in der erdgeschichtlichen Entwicklung unterschiedlich mächtig gewesen wäre, dann wären hierdurch Temperaturunterschiede bereits erklärbar. Bei einem Verlust von vielleicht einem Drittel der Atmosphärenmasse, also bei dann weltweiten Gegebenheiten, wie sie auf dem Jungfraujoch derzeit anzutreffen sind, wäre ein „Snowball Earth“ durchaus wahrscheinlich.

Es ist gegenwärtig offenbar nicht bekannt, ob der mittlere atmosphärische Druck, dessen Mittelwert mit 1013,5 mbar auf Meeresniveau genannt wird, über längere Zeiträume auf diesem Niveau lag. Wir haben keinerlei Vorstellungen davon, ob und in welchem Umfang die Atmosphärenmasse Schwankungen zeigt/zeigen könnte. Es dürfte zudem kaum Hinweise auf Veränderungen der Atmosphärenmasse geben, da die Hauptbestandteile der Luft, Stickstoff und Sauerstoff, in der festen Erdkruste als auch im Wasser und den darin gelösten Verbindungen in ausreichend grosser Masse vorkommen. Verlagerungen von Anteilen der Atmosphäre in die feste Erdkruste bzw. in die Ozeane würden vermutlich kaum auffallen, sind zumindest bislang nicht aufgefallen.

Hieraus ergeben sich die vielleicht wichtigsten Fragen zur Klimaentwicklung und auch zum eventuellen Einfluss des Menschen hierauf: Hat sich die Masse der Atmosphäre in erdgeschichtlichen Zeiträumen geändert? Wenn ja, durch welche Ereignisse? Hat die irdische Atmosphäre lediglich zufällig dieses aktuelle Ausmass? Gibt es Reaktionen, welche die Atmosphärenmasse im gegenwärtig vorhandenen Umfang stabilisieren? Wenn ja, welche sind dies? Greifen wir eventuell in diese Prozesse ein?

Diese Seite wurde am 05.01.2003 veröffentlicht. Letzte Ergänzung, Einfügung mit Hinweis auf Quelle 20, am 20.02.2008

Autor und Urheberrecht: Dipl.-Ing. Heinz Thieme, Kaarst,

Der Autor ist Mitverfasser und gehört zu den Erstunterzeichnern des Heiligenrother Klima-Manifestes http://www.klimamanifest-von-heiligenroth.de/ , er war Mitbegründer von EIKE.

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