2014

Strahlungsflüsse nach Rechnungen von Ramanathan (1976)

Ein Blogger, der die Beiträge von EIKE kommeniert, behauptet auf der Grundlage von Strahlungstransfer- Rechnungen nach Fig. 4.19a, dass die Erdoberfläche von Wärmestrahlung aus der Atmosphäre nach unten (downward) erwärmt würde. Diese Aussage wäre dann richtig, wenn es nur den einen theoretischen Strahlungsfluss nach unten gäbe. Nach Fig. 4.19a würde der Erdoberfläche dann ein Energiefluss von ca. 430 W m^-2 zugeführt. Das wären rund 100 W m^-2 mehr als von der Sonne kommen. Das ist blanker Unsinn.

Tatsächlich gibt es ja theoretisch nicht nur den Fluss nach unten, sondern auch einen größeren Fluss nach oben. Er führt von der Erdoberfläche ca. 600 W m^-2 an Energie nach oben ab. Netto, und damit theoretisch formal korrekt, kühlte sich die Erdoberfläche durch Strahlungstransfer (also durch IR-Strahlung) um ca. 170 W m^-2 ab.

Alle Zahlenwerte von Ramanathan (1976) sind zu hoch im Vergleich zu den heutigen Angaben von NASA und IPCC. Das gilt sowohl für die theoretischen Teilflüsse, als auch für die viel zu große Differenz zwischen den beiden Teilflüssen. Warum die Rechnung zu hohe Werte ergeben könnte, wird weiter unter zu erklären versucht.

Diese Flüsse von Ramanathan sind reine Rechenhilfen. Ein realer Fluss fließt grundsätzlich entweder in die eine oder in die andere Richtung. In beide Richtungen gleichzeitig kann kein Fluss fließen, weder ein Fluss aus Materie zum Beispiel ein Auto, noch irgend eine Art von Energie wie das Licht aus einer Taschenlampe. Wenn Strahlung umgelenkt wird, dann erfolgt das durch Reflexion (Zurückwerfen) wie im Fall von Scheinwerferlicht bei Nebel, aber nicht durch "Gegenstrahlung". Die Nebeltröpfchen strahlen nicht selbst, sondern reflektieren nur.

Energieflussdaten der Universität Bern (2011)

Dieser Blogger verwiest auch auf eine im Internet verfügbare Vorlesung 2011 der Uni Bern über Strahlungstransfer als Teil der "Physik der Atmosphäre". Dabei wird auch eine weitere Form der Darstellung der Energieflüsse im System Sonne - Erdoberfläche - Atmosphäre - Weltall gewählt, die wieder ganz anders gestaltet ist als die Darstellungen von NASA und IPCC:

Die Strahlungskühlung durch die Spurengase der Atmosphäre beträgt hier ist 21 % (109 % kühlend aufwärts - 88 % erwärmend abwärts) statt 15 % wie bei der NASA. Dieser Wert entspricht bezogen auf 100 % Einstrahlung vom 342 W m^-2 einer Kühlung von 72 W m^-2 . Das ist der höchste Wert, der mir je bekannt wurde. Die Angaben des IPCC mit 15- 26 W m^-2 halte ich für realistischer. Die Begründung dafür folgt unten.

In dieser Vorlesung wird mathematisch plausibel vorgerechnet, wie die beiden Flusskurven von Ramanathan(1967) zustande kommen. Statt mit den physikalisch-chemisch gemessenen IR-Absorptivitäten und IR-Emissivitäten von H₂O und CO₂ zu rechnen, wird vereinfacht mit dem Faktor 1 gerechnet. Die wirklichen Faktoren für H₂O und CO₂ hätten Werte im Bereich von 0,2 bis 0,4. Dadurch wird die Kühlwirkung von Ramanathan mit -170 W m^-2 viel hoch berechnet. Ramanathan führt seine Rechnung nicht für die Spurengase H₂O und CO₂ durch, sondern physikalisch sinnlos für "Schwarze Strahler", also für so etwas wie schwarze Festkörper wie Russ.

Dieses Beispiel zeigt einmal mehr das Versagen des Systems der wissenschaftlichen Selbstkontrolle durch "Peer Review". Kein Peer hat von 1967 bis heute korrigierend eingegriffen. Kein Peer interessiert wirklich, was der Kollege nebenan an Unsinn verzapft.

Dabei hätte es dem ordentlichen Professor mit Lehrbefugnis der Uni Bern selbst auffallen müssen, dass -170 und -72 W m^-2 zu weit auseinander, um wissenschaftlich noch glaubwürdig zu sein. Er hätte diesen großen Unterschied wissenschaftlich kritisch behandeln müssen. Dabei wäre er so wie ich auf die großen Unterschiede im IR-Spektrum von H₂O und CO₂ gegenüber Ruß gestoßen.

ETH Zürich: Alle Klimamodelle müssen neu "parametriesiert" werden!
Ein Ergebnis der Ozon - Forschung!

Am 6. Februar 2014 nahm ich mit einigen Freunden an der Ehrung von Prof. Dr. Reinhard Zellner in der DECHEMA in Frankfurt/M teil. Prof. Dr. Thomas Peter, ETH Zürich, Institut für Atmosphäre und Klima, referierte über "Chemie, Mikrophysik und Klimarelevanz des Ozonlochs". Ausführlich stellte er dar, dass CO2 ein wichtiger Faktor der Kühlung der Atmosphäre sei, allerdings nur oben. Theoretisch erklärte er dann, warum CO2 unten eine Treibhausgas sei. Seine "Theorie", die ebenso falsch ist wie alle anderen vorher, war für mich zwar neu, aber ein noch größerer (mikrophysikalischer!) Unsinn als alle vorherigen, welche in die Klimamodelle hinein "parametrisiert" wurden.

Gleichzeitig erklärte er, wie die Ozon-Forschung die Klima-Forschung erneuert!

Die Ozon-Forschung hat entdeckt, was physikalisch - chemisch ohnehin schon immer klar war, dass zwischen Troposphäre und Stratosphäre systematisch gewaltige Zirkulationen stattfinden. Diese wurden bisher noch nicht in den Klimamodellen - dort gilt bekanntlich ein "held fixed" - "parametrisiert". Alle Klimamodelle müssen daher neu "parametrisiert" werden. Für mich ist selbstverständlich, dass sich ohne das "held fixed" ergeben wird, dass CO2 auch in Bodennähe kühlt nicht wärmt. Jede rein theoretische Strahlungstransfer-Rechnung führt aufgrund des Temperaturgradienten seit eh und je zu diesem Ergebnis!