Anthropogener Klimawandel und "Treibhauseffekt":
English version see: http://realplanet.eu/backrad.html
© Heinz Thieme
1. Situation
In der Diskussion um etwaige vom Menschen verursachte Klimaänderungen ist der von Klimatologen, zum Teil auch von Meteorologen, benutzte Begriff des „Treibhauseffektes“ mit all den diesem Effekt zugeordneten Zusammenhängen die wesentliche Grundlage der aufgestellten Behauptungen. Die Anwender des Begriffes „Treibhauseffekt“ verstehen darunter, so beispielsweise Kraus in [1], „...dass in Bodennähe eine viel höhere Lufttemperatur anzutreffen ist als die dem (...) (Strahlungs-) Gleichgewicht entsprechende Temperatur, mit der die Erde in den Weltraum strahlt. Konkret: im globalen und langzeitlichen Mittel finden wir in 2 m Höhe eine Temperatur von +15oC, die (...) errechnete Strahlungstemperatur beträgt aber -18oC“. Dabei soll „...die höhere Temperatur am Erdboden (zuvor war von der Temperatur in 2 m Höhe die Rede; auf dieses Durcheinanderbringen von nur bedingt und in wechselndem Verhältnis in Beziehung stehenden Größen wurde von Thüne in [2] aufmerksam gemacht, in http://www.wetteronline.de/Deutschland.htm findet man durch Anklicken von Erdbodentemperatur und Tiefsttemperatur die aktuelle Übersicht über beide Minimalwerte der letzten Nacht) durch langwellige Emissionen der atmosphärischen Strahler (v. a. der Gase CO2 und H2O, der Wolken und der Aerosolteilchen) bewirkt (werden) und durch den Umstand, dass die solare Strahlung am Boden und nicht in der Atmosphäre absorbiert wird.“
Zu den wesentlichen Fehlinterpretationen, die den Aussagen der vorstehend aus [1] zitierten Sätze zugrunde liegen, hat sich der Verfasser bereits eingehender in [3], [4], [5] geäußert.
Im übrigen ist es unzutreffend, daß es ohne den sogenannten Treibhauseffekt auf unserem Planeten -18°C kalt wäre. Es sind gerade strahlungsaktiven Substanzen ("Treibhausgase"), die in der irdischen Atmosphäre dafür sorgen, daß es auf unserem Planeten nicht lebensfeindlich heiß ist, was es im Fall einer Atmosphäre ohne strahlungsaktive Substanzen zwangsläufig wäre. Die Erklärung hierfür enthält: Die Erdatmosphäre - ein Wärmespeicher http://real-planet.eu/wspeicher.html .
Im folgenden soll lediglich auf ein Phänomen eingegangen werden, das notwendigerweise zur Behauptung des „Treibhauseffektes“ gebraucht wird: die sogenannte „Gegenstrahlung“.
2. Was soll atmosphärische Gegenstrahlung sein?
Der Begriff „Atmosphärische Gegenstrahlung“ geistert seit geraumer Zeit durch die wissenschaftliche Literatur bezüglich der prinzipiellen meteorologischen/klimatischen Randbedingungen für die Temperaturbedingungen auf unserer Erde. Milankovitch [6] sprach noch von einer „...dunklen Strahlung der Atmosphäre...“, die vor allem in der Absorption von Anteilen der Einstrahlung der Sonne ihre Energiequelle hat. Es findet sich dort der Satz „Sind in der Atmosphäre Wolkenbildungen enthalten, so werden alle Strahlungen, welche auf diese Bildungen auffallen, teilweise reflektiert, teilweise durchgelassen und teilweise absorbiert, um die Ursache einer von diesen Wolken ausgehenden dunklen Strahlung zu werden.“
Später mutierte dann die „dunkle Strahlung“ zur Gegenstrahlung. Eine detailliertere Darstellung einschl. Hinweisen auf alternative Erklärungen der Temperaturbedingungen auf der Erde und deren Schwankungen gibt Ufer in [7].
Seitens des Max-Planck-Instituts für Meteorologie wird im Internet auf dessen Grundlagen-Webseite [8] ein Bild über die Strahlungs- und sonstige Energieflüsse in der Atmosphäre gezeigt, das dem folgenden Bild 1 zugrunde liegt:
Bild 1: Strahlungs- und sonstige Energieflüsse in der Atmosphäre
3. Würdigung der „Gegenstrahlung“
Bedenkt man bei dem vorstehenden Bild 1, dass in der Troposphäre die Temperatur nach oben hin abnimmt und erinnert sich gleichzeitig noch an den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik (in der verständlichen Form, wie sie von Clausius formuliert worden ist): „Es kann nie Wärme aus einem kälteren in einen wärmeren Körper übergehen, wenn nicht gleichzeitig eine andere damit zusammenhängende Änderung eintritt“ (vgl. Baehr, [9]), oder, - noch leichter verständlich - „Wärme kann nie von selbst von einem Körper niederer Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen“ (vgl. Schmidt, [10]), so kommen Zweifel, wie denn die „Gegenstrahlung“ funktionieren könnte. Bereits allein unter Würdigung des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik entpuppt sich die „Gegenstrahlung“ als nichts anderes als ein Phantasieprodukt.
Aber nicht nur der Zweite Hauptsatz beweist die „Gegenstrahlung“ als Nonsens, auch ein etwas genaueres Betrachten der mathematischen Randbedingungen der in Bild 1 dargestellten Strahlungsflüsse führt zur gleichen Schlussfolgerung. Bei der Abstrahlung von der Erdoberfläche wie auch der „Gegenstrahlung“ handelt es sich um Strahlungsflüsse, also um Größen, die durch Richtung und Betrag gekennzeichnet sind. Solche Größen werden Vektoren genannt. Für die Kombination (hier Addition) von Vektoren gilt, dass die Summe mehrerer Vektoren ein neuer, resultierender Vektor ist. (Vgl. Bronstein-Semendjajew [11]). Die Addition zweier absolut gleich großer, jedoch entgegen gerichteter Vektoren ergibt: Null.
Unter Beachtung der Gesetze der Vektorrechnung ist es sinnvoll, die im Bild 1 gezeigte „langwellige Ausstrahlung durch die Erde“ durchgängig in die Komponenten Wärmeabfuhr durch Abstrahlung, hier 45 W/m², und „Abstrahlung der Gegenstrahlung“, hier 348 W/m², aufzuspalten. Es lässt sich dann leicht erkennen, dass es sich ausschließlich bei der Abstrahlungskomponente von 45 W/m² um die Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche handelt, siehe Bild 2. Bei den weiteren 348 W/m² Ausstrahlung und der gleichgroßen, aber entgegengerichteten „Gegenstrahlung“ (348 W/m²) handelt es sich um nichts anderes als physikalischen Nonsens.
Bild 2: Strahlungs- und sonstige Energieflüsse in der Atmosphäre (Zirkulation der angenommenen „Gegenstrahlung" und der hierdurch verursachten zusätzlichen langwelligen Abstrahlung von der Erdoberfläche eingezeichnet)
Zur zusätzlichen Verdeutlichung der Absurdität der "Gegenstrahlung" ist es sinnvoll, auch nach der Herkunft der durch diese angenommene Strahlung übertragenen Energie zu fragen. In den obigen Bildern ist die transportierte Leistung dieser "Gegenstrahlung" mit 348 W/m² angegeben. Nun geht aber jegliche Strahlung notwendigerweise von einer Strahlungsquelle aus; die Strahlungsquelle gibt die ihr zuvor zugeführte Energie, die sich als Wärme der Strahlungsquelle bemerkbar macht, als Strahlung ab.
Wenn der Stahlungsquelle nicht kontinuierlich die ausgesandte Energie nachgeliefert wird, kühlt sie sich ab, sie kann dann nur noch solange Strahlung emittieren, bis die zuvor zugeführte und gespeicherte Energie (Wärme, als Temperatur der Strahlungsquelle feststellbar) wieder abgeführt ist. Um die erwähnten 348 W/m² aus einer Luftsäule (von oben strahlend nach unten) abgeben zu können, müßte sich beispielsweise eine Luftsäule von 100 m Höhe, 1 m² Querschnitt, bei 1,0135 bar, 15°C, und 50% rel. Feuchte (das sind rd 121 kg Luft) innerhalb von 58 Minuten um 10°C abkühlen. Derartige Vorgänge sind bisher in der Natur nicht beobachtet worden.
Zu beobachten ist vielmehr, daß in klaren und windstillen Nächten, in denen die Lufttemperatur noch deutlich oberhalb von 0°C verbleibt, Bodenfrost, auch "Strahlungsfrost" genannt, auftritt. Vom Erdboden wird in solchen Situationen Energie in Richtung All abgestrahlt (das wären die 45 W/m² im Bild 2), wodurch sich, wegen des ausbleibenden Nachschubs von Einstrahlung, der Boden auf unter 0°C abkühlt und - sofern feucht - gefriert. Dieser Strahlungsfrost ist somit ein Beweis dafür, daß es eine nennenswerte Strahlung der Luft unter atmosphärischen Bedingungen nicht gibt. Anderenfalls gäbe es keinen Bodenfrost, weil die in der über 0°C warmen Luft gespeicherte Energie (bei gleichzeitiger Auskühlung der Luft) auf den Boden übertragen würde, wodurch es dort nicht zum Absinken der Temperatur auf unter 0°C käme. Sofern es eine nennenswerte Strahlung der Luft gäbe, würde in solchen Situationen stets auch die Luft auf das Temperaturniveau des Bodens abkühlen, es gäbe dann nur noch den üblichen "Frost", das heißt Luft- und Bodentemperatur würden gleichzeitig unter 0°C liegen.
Die der "Gegenstrahlung" zugemessene Strahlungswärmeleistung von 348 W/m² entspricht zudem ungefähr der einer Rotlicht-Bestrahlungslampe in einem Meter Abstand zum Strahler; der Empfang ein solchen Strahlungsleistung wird von normal intelligenten Menschen in unseren Breiten zumindest in der kühleren Jahreszeit vorübergehend durchaus als angenehm, auf jeden Fall aber registriert. Die angeblichen 348 W/m² Leistung der "Gegenstrahlung" sind jedoch weder durch menschliches Empfinden noch durch meßtechnischen Nachweis festzustellen.
Die „Gegenstrahlung“ ist eine recht willkürliches Phantasieprodukt. Sie wurde benötigt, um unter Vernachlässigung der allein zulässigen Betrachtung des thermodynamischen Gleichgewichtes an der Erdoberfläche und bei gleichzeitigem Durcheinanderbringen von Lufttemperatur (in 2 m Höhe, in „Englischer Hütte“ gemessen) und Temperatur der Erdoberfläche (prinzipiell überhaupt nicht zuverlässig messbar, es kann hier lediglich die momentane Strahlungstemperatur festgestellt werden, welche, weil sehr stark schwankend, stets nur die Verhältnisse zum Messzeitpunkt erkennen läßt) eine Temperatur der Erdoberfläche errechnen zu können, die einem gewünschten Wert entspricht. Anschaulich ist diese Methode von Malberg in [12] und von Kraus in [13] vorgeführt.
Von Storch et al. bestätigen in [14], daß der Ansatz der "Gegenstrahlung " willkürlich gewählt und damit nicht im geringsten durch Messung verifiziert ist. Dieser Ansatz ist getroffen worden, um beobachtete Temperaturen in einem angewendeten Energiebilanzmodell rechnerisch reproduzieren zu können, was ohne Einbeziehung einer solchen "Gegenstrahlung" bei dem genutzten (hypothetischen) Energiebilanzmodell nicht gelänge. Es handelt sich bei der "Gegenstrahlung" also keinesfalls um eine gemessenene, es ist vielmehr eine frei erfundene Größe.
Daß an Stelle des angewendeten Energiebilanzmodells richtigerweise jeweils die (wesentlich kompliziertere) Betrachtung des thermodynamischen Gleichgewichtes zur Bestimmung der lokalen energetischen Gegebenheiten notwendige und unverzichtbare Voraussetzung ist, wird von den Anhängern der Treibhaushypothese, d.h. von der herrschenden Meinung in der theoretischen Klimatologie, bisher geleugnet. Die absurde Idee der "Gegenstrahlung" ist das notwendige Begleitprodukt, die ebenso absurde Methode einer Energiebilanzierung unter Nichtbeachtung des thermodynamischen Gleichgewichts einigermaßen zutreffend erscheinen zu lassen.
Aus der bearbeiteten Fassung des Bildes der Strahlungsflüsse, Bild 2, ist ersichtlich, dass jede beliebige Variation jener Komponente der langwelligen Ausstrahlung der Erde, welche anschließend wieder als „Gegenstrahlung“ zurückkommt, zulässig ist. Solange die effektive, schließlich in Richtung All abgeführte Strahlung 45 W/m² beträgt, ist es völlig unerheblich, ob die schließlich als im Kreislauf (Abstrahlung - „Gegenstrahlung“) verbleibende Komponente der Abstrahlung (hier 348 W/m²) nun den im Bild angesetzten Wert oder irgendeinen beliebigen Wert von Null bis unendlich annimmt. Es muß lediglich die Bedingung erfüllt bleiben, dass die Summe aus zu rezirkulierender langwelliger Abstrahlung und „Gegenstrahlung“ Null ergibt.
Damit wäre aber auch jede beliebige Temperatur der Erdoberfläche errechen- und beweisbar.
Der Ansatz einer „Gegenstrahlung“ ist somit auch wegen der Beliebigkeit des Ergebnisses des mit diesem Ansatz geführten Beweises als nicht belastbar und unzulässig zu beurteilen. Deshalb kann man die „Gegenstrahlung“ nur als eine Verirrung und als ein bedauerliches Phantasieprodukt der sich mit diesem Thema beschäftigenden Leute einordnen. Von Leuten, die nicht über ausreichende Kenntnis der physikalischen Gegebenheiten und Gesetzmäßigkeiten innerhalb von Atmosphären verfügen und deshalb nicht imstande sind, die beobachteten Fakten zu erklären.
Insofern ist die „Gegenstrahlung“ als ein weiteres Beispiel des in [15] beschriebenen Prinzips „Vom Irrtum zum Lehrsatz“ anzusehen.
4. Resümee
Die Betrachtung der für den sogenannten „Treibhauseffekt“ notwendigen „Gegenstrahlung“ führt unter Anerkennung des/der
- Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik
- Gesetzmäßigkeiten der Vektoralgebra
- Gegebenheiten, die zu Bodenfrost führen
zu dem Ergebnis, dass es sich bei der „Gegenstrahlung“ um ein Phantasieprodukt und physikalischen Nonsens handelt.
Das einzig Phänomenale an der „Gegenstrahlung“ ist, dass diese bis heute in zahlreichen Lehrbüchern, sowohl der schulischen als auch der universitären Ausbildung, als zur wissenschaftlichen Lehre gehörend verkündet wird. Es ist allerdings anzumerken, das neuerdings in der diesbezüglichen bildlichen Darstellung der NASA http://eosweb.larc.nasa.gov/EDDOCS/images/Erb/components2.gif die "Gegenstrahlung" nicht mehr auftaucht.
Eine Frage an die Leser (aus
http://real-planet.eu/wspeicher.html
übernommen)
Die Wirkung der "Treibhausgase" hinsichtlich der Wärme in der Lufthülle der Erde ist hier erläutert: http://www.real-planet.eu/treibhausgas.html
[1] Kraus, H., Die Atmosphäre der Erde, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2000, S.128 f.
[2] Thüne, W., Die Temperaturstrahlung, die Infrarot-Thermographie und der sogenannte „Treibhauseffekt“, KI Luft- und Kältetechnik, 4/1999, S 211 ff.
[3] Thieme, H., Treibhauseffekt ohne wissenschaftliche Grundlage, Elektrizitätswirtschaft, Jg. 98 (1999), Heft 20, S 8 ff., (fast wortgleicher Text: http://krahmer.freepage.de/klima/thieme/thieme.html )
[4] Thieme, H., Treibhauseffekt im Widerspruch zur Thermodynamik und zu Strahlungseigenschaften von Gasen, in http://real-planet.eu/treibhauseffekt.html
[5] Thieme, H., Der thermodynamische Atmosphäreneffekt - eine Erklärung in wenigen Schritten, FUSION, 21. Jg. Heft 3, S45 ff., (etwas erweiterter Text: http://real-planet.eu/atmoseff.html )
[6] Milankovitch, M., Mathematische Klimalehre, Berlin,1930, KRAUS REPRINT, Nendeln/Liechtenstein, 1972, S. A55 f.
[7] Ufer, D., Energiewirtschaft und Klimakatastrophe, in: Energie, Umwelt und Wirtschaft: Visionen statt Illusionen, B. G. Teubner, Stuttgart Leipzig, 1999, S. 28 ff.
[8] http://www.mpimet.mpg.de/Depts/Modell/EXPO/hintergrund.html
[9] Baehr, H. D., Thermodynamik, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 1973, S. 33
[10] Schmidt, E., Einführung in die Technische Thermodynamik, Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1953, S.68
[11] Bronstein, I. N., Semendjajew, K. A., Taschenbuch der Mathematik, 6. Aufl., B.G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1961, S 447 ff.
[12] Malberg, H., Meteorologie und Klimatologie, 3. Aufl., Springer, 1997, S. 47 f.
[13] Kraus, H., a.a.O., S. 128 ff.
[14] von Storch, H., Güss, S., Heimann, M., Das Klimasystem und seine Modellierung, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 1999, S. 83
[15] Beck-Bornholdt, H.-P., Dubben, H.-H., Der Hund, der Eier legt, Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH, Reinbek bei Hamburg, 1997
Diese Seite wurde am 16.05.2001 an dieser Stelle veröffentlicht. Letzte Ergänzung am 12.06.2009
Kontakt: heinz.thieme@gmx.net,
Der Autor ist Mitverfasser und gehört zu den Erstunterzeichnern des Heiligenrother Klima-Manifestes http://www.klimamanifest-von-heiligenroth.de/
Zur Lektüre zu empfehlen: "Das Skeptiker-Handbuch" http://www.eike-klima-energie.eu/uploads/media/Das_Skeptiker_Handbuch_3_0_kurz_96dpi_1047-1.pdf
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