Mehr geht nicht

Ein klimawissenschaftliches Vermächtnis

Uli Weber

• Verlag: Books on Demand
• Jahr: 2019
• ISBN drucken: 9783744818513
• eBook-ISBN: 9783749474370
• Auflage: 1
• Thema: Naturwissenschaften
• Thema: Geologie & Geowissenschaften

In einer immer komplexer werdenden Welt sind wir abhängig von der Expertise anderer, deren Motive wir wiederum nicht kennen. Gegen die gegenwärtige Klimahysterie hilft also nur selbständiges Denken. Denn nichts von dem, was die Weltgemeinschaft jetzt in Klimapanik versetzt, ist wissenschaftlich erwiesen: Es gibt in der Wissenschaft gar keinen 97%-Konsens. Die Klimawirksamkeit von CO2 läge deutlich unter 1 Grad Celsius.Ein globales CO2-Budget wäre fortlaufend erneuerbar.CO2 ist aber gar nicht der natürliche Klimaantrieb auf unserer Erde.Und es gibt auch keinen natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt. Vielmehr ist ein alleiniger solarer Klimaantrieb durchaus wahrscheinlich.Alle wissenschaftlichen Nachweise finden Sie in diesem Buch. Wir sollten unsere fossil betriebene industrielle Kultur und unsere naturnahen Landschaften also nicht mutwillig zerstören, nur um ein vorgeblich natürliches globales Klima zu retten...

Es gibt keinen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“

Anmerkungen: Eingangs möchte der Autor noch einmal an den „Hähnchentrick“ aus dem Kapitel „Die Anfänge der Klimareligion“ erinnern, bei dem die Leistung des Heizstrahlers auf das gesamte Hähnchen inklusive seiner Rückseite herunterrechnet wird, was den Unterschied zwischen einem gegrillten (120°C) und einem tiefgefrorenen (-18°C) Hähnchen ausmachen würde. Um sich die zugrunde liegende Fehlannahme zu verdeutlichen, können Sie beim Grillen einfach mal das Wenden des Grillgutes unterlassen. Denn nach dem konventionellen S-B Ansatz für die theoretische Globaltemperatur unserer Erde sollte sich auf beiden Seiten des Grillgutes ein Temperaturmittel aus Ober- und Unterseite einstellen…

Nachfolgend wird der Zweischichtfall Atmosphäre/Erde mit 780W/m² effektiver Solarstrahlung betrachtet, während in meinen Blogartikeln vereinfacht mit einem Einschichtfall (940W/m²) gerechnet wird.

Wissenschaftliche Veröffentlichung: WEBER, U.O. (2019): „Weitere Überlegungen zur hemisphärischen Herleitung einer globalen Durchschnittstemperatur“ aus den Mitteilungen der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft 1/2019: 18-25

Zusammenfassung

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz (S-B-Gesetz) beschreibt für einen Schwarzen Körper die Beziehung zwischen seiner konkreten Temperatur und seiner daraus resultierenden konkreten Strahlungsleistung im thermischen Gleichgewicht. Das im S-B-Gesetz enthaltene Gleichheitszeichen verknüpft also eindeutig definierte singuläre Wertepaare und hat nicht die Funktion einer beliebigen mathematischen Gleichsetzung; es gilt mithin nicht für das Verhältnis von beliebig ermittelten Durchschnittswerten.

Diese Bedingung des zugrunde liegenden S-B-Gesetzes verfehlen beide Inversionen zur Berechnung einer theoretischen globalen Durchschnittstemperatur: Die konventionelle Herleitung über die Energiebilanz der Erde ermittelt eine Durchschnittstemperatur aus einer global gemittelten Sonneneinstrahlung von 235 W/m² und verletzt durch die implizite Einbeziehung der Nachtseite unserer Erde außerdem noch die strenge Bedingung für ein thermisches Gleichgewicht. Der daraus entwickelte hemisphärische Ansatz mit einer temperaturwirksamen Nettostrahlung der Sonne von 390 W/m² heilt zwar die S-B-Gleichgewichtsbedingung, berechnet sich aber ebenfalls über einen Strahlungsdurchschnitt.

Eine korrekte Berechnung der theoretischen globalen Durchschnittstemperatur darf sich aber ausschließlich aus den individuellen örtlichen S-B-Gleichgewichtstemperaturen herleiten. Im Ergebnis dieser Betrachtung lässt sich die Temperaturgenese auf der Tagseite der Erde über einen verfeinerten hemisphärischen Strahlungsansatz mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz erklären, während die Nachtabkühlung mit der Umgebungsgleichung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes unter Einbeziehung des Wärmeinhaltes der globalen Zirkulationen beschrieben werden kann.

Anmerkung: Auch in den nachfolgenden Betrachtungen sind implizit Rundungsfehler enthalten, die sich aus der Benutzung verschiedener Quellen für die solaren Strahlungsmengen (WEBER 2016) herleiten.

Vorgeschichte

In den Mitteilungen der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft 3/2016 war der Artikel „A short note about the natural greenhouse effect“ mit einer hemisphärischen Herleitung für die globale Durchschnittstemperatur mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz erschienen (WEBER 2016). Dieser hemisphärische Stefan-Boltzmann-Ansatz wurde später in vereinfachter Form auch auf verschiedenen Internetplattformen vorgestellt und dort in den Kommentarfunktionen diskutiert. Der Autor hatte in einigen dieser späteren Artikel ausdrücklich darauf hingewiesen, dass seine hemisphärische Herleitung der globalen Durchschnittstemperatur mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz selbstverständlich jederzeit wissenschaftlich widerlegt werden könne, Zitat:

„…Wenn also wissenschaftlich eindeutig nachgewiesen würde, dass die Gleichsetzung der Energiebilanz unserer Erde (Fläche einer Kugel) mit der strengen thermischen Gleichgewichtsforderung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes für die bestrahlte Fläche (Halbkugel) physikalisch korrekt ist, dann bin ich tatsächlich widerlegt…“

Eine weitergehende Betrachtung bestätigt zunächst die Kritik am konventionellen Stefan-Boltzmann-Ansatz für die Ableitung einer theoretischen globalen Durchschnittstemperatur. Aber auch der hemisphärische S-B-Ansatz in seiner veröffentlichten Form (WEBER 2016) läuft auf einen immer noch zu hohen Abstraktionsgrad hinaus, der mit dieser Arbeit geheilt wird.

Kritische Betrachtung des hemisphärischen S-B-Ansatzes für die globale Durchschnittstemperatur

Auf den Internetplattformen beschränkte sich die kritische Diskussion im Wesentlichen auf eine grundsätzliche Ablehnung des vorgestellten hemisphärischen S-B-Ansatzes. Abgesehen von vermeintlich aufgedeckten Widersprüchen aufgrund geometrischer Verständnisprobleme einzelner Kommentatoren war eine physikalisch nachvollziehbare Falsifizierung dieser hemisphärischen S-B-Betrachtung nirgendwo erfolgt, insbesondere nicht durch den oben geforderten Nachweis für das thermische Gleichgewicht einer globalen Energiebilanz. Als Beweis für die Existenz eines atmosphärischen Treibhauseffektes wurde dort vielmehr mit einer atmosphärischen Gegenstrahlung argumentiert, deren Wirkungsweise ausgerechnet die pauschale Differenz zwischen einer berechneten „S-B-Normaltemperatur“ unserer Erde von -18 °C und ihrer tatsächlich gemessenen oberflächennahen Durchschnittstemperatur von 14,8 °C erklärt (UBA 2013). Schließlich führte ein Hinweis zu einem Vortragsskript von GERLICH (1995), wo es heißt (Zitat):

„Die Abstrahlung eines Körpers richtet sich aber nach der tatsächlichen Temperatur und nicht nach irgendwelchen Temperaturmittelwerten! Temperaturmittelwerte müssen immer aus gegebenen Temperaturverteilungen bestimmt werden und für diese Mittelwerte gibt es keine lösbaren theoretischen Modelle. Damit ist wohl deutlich gezeigt, daß alle Berechnungen mit einem "mittleren Strahlungsbudget" oder einer "Strahlungsbilanz" nichts mit mittleren Erdtemperaturen zu tun haben…“

Oder anders ausgedrückt: Nach der vom Stefan-Boltzmann-Gesetz eindeutig vorgegebenen Gesetzmäßigkeit zwischen der ganz konkreten Temperatur eines Schwarzen Strahlers und seiner dadurch eindeutig definierten Strahlungsleistung in einem thermischen Gleichgewicht existiert für eine wie immer ermittelte durchschnittliche Energiemenge kein entsprechender S-B-Durchschnittswert für die Temperatur. Die nachfolgenden Abbildungen 1 und 2 einer S-B-konformen Berechnung für die Tagseite der Erde verdeutlichen die zitierte Aussage von Gerlich (1995):

Abb. 1

Abb. 2

Anmerkung: Der Wert von 780 W/m² leitet sich aus WEBER (2016) her, wo die temperaturwirksame Sonneneinstrahlung als ein Zweischichtfall für Atmosphäre und Erdoberfläche betrachtet wird. Der hier dargestellte äquinoktiale Kurvenverlauf am Äquator für das Zeitfenster zwischen 6:00 und 18:00 Uhr entspricht übrigens auch dem Verlauf der Sonneneinstrahlung zwischen den beiden Polen von -90° bis +90° geographischer Breite mit dem Äquator auf 12:00 Uhr im mittäglichen solaren Zenit.

Zur Herleitung von Temperaturen mittels einer Inversion des Stefan-Boltzmann-Gesetzes im Strahlungsgleichgewicht nach der Formel T = (S/σ)^1/4 ist also grundsätzlich festzuhalten:

• Das Stefan-Boltzmann-Gesetz liefert eine physikalisch nachgewiesene eindeutige Beziehung zwischen dem konkreten Temperaturwert eines Schwarzkörpers (primär) und seiner aktiven Strahlungsleistung (sekundär) im thermischen Gleichgewicht.
• Die Ableitung einer induzierten Temperatur (sekundär) aus einer passiv erhaltenen Strahlungsleistung (primär), wie sie in beiden S-B-Ansätzen zur Ermittlung der theoretischen Durchschnittstemperatur der Erde angewendet wird, setzt die grundsätzliche Umkehrbarkeit des S-B-Gesetzes im thermischen Gleichgewicht voraus.
• Beide S-B-Beziehungen, also das S-B-Gesetz selbst und seine Inversion, liefern im Strahlungsgleichgewicht jeweils ein eindeutiges rechnerisches Ergebnis für die einer explizit definierten Temperatur zugeordnete konkrete Strahlungsleistung beziehungsweise für die einer explizit definierten Strahlungsleistung zugeordnete konkrete Temperatur; beide Ansätze gelten mithin nicht für Durchschnittswerte.

Überprüfen wir mit diesen Aussagen einmal die beiden diskutierten S-B-Inversionen zur Berechnung einer globalen Durchschnittstemperatur (Tabelle 1):

Beide S-B-Inversionen zur Berechnung der theoretischen globalen Durchschnittstemperatur setzen zunächst zwingend voraus, dass eine Umkehrung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes physikalisch korrekt ist. Aber eine theoretische Durchschnittstemperatur der Erde ergibt sich aus dem Durchschnitt individueller Gleichgewichtstemperaturen und nicht als Ergebnis einer gemittelten Strahlungsleistung:

• Der konventionelle S-B-Ansatz errechnet sich über eine global gemittelte Energiebilanz von durchschnittlich 235 W/m², missachtet durch die Einbeziehung der Nachtseite zusätzlich auch noch die zwingende implizite Bedingung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes für ein thermisches Gleichgewicht und stellt damit einen viel zu hohen Abstraktionsgrad dar. Im Ergebnis kann die auf Basis einer globalen Energiebilanz berechnete globale S-B-Durchschnittstemperatur von -18 °C also nur eine ganz grobe „astronomische“ Minimalabschätzung liefern und erfordert zur Erklärung der gemessenen globalen Durchschnittstemperatur von +15 °C einen zusätzlichen atmosphärischen Treibhauseffekt für die Differenz von 33 Grad.
• Der hemisphärische S-B-Ansatz mit einer durchschnittlichen hemisphärischen Strahlungsleistung von netto 390 W/m² stellt gegenüber dem konventionellen Ansatz eine deutlich bessere Näherungslösung für die tatsächlichen Strahlungsverhältnisse auf der Tagseite der Erde dar. Die hemisphärisch abgeleitete S-B-Durchschnittstemperatur stimmt mit der messtechnisch ermittelten tatsächlichen globalen Durchschnittstemperatur überein und kommt ohne die ...

Inhaltsverzeichnis

• Über das Buch
• Motto
• Danksagung
• Inhaltsverzeichnis
• Die Anfänge der Klimareligion
• Der falsche 97%-Konsens in der Wissenschaft
• Ein globales CO2-Budget wäre fortlaufend erneuerbar
• CO2 ist nicht der natürliche globale Klimaantrieb
• Ein natürlicher Albedo-Antrieb erklärt die globale Klimagenese
• Es gibt keinen „natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt“
• Nach dem Spiel ist vor dem Spiel
• Weitere Informationen
• Impressum