Der hydrologische Zyklus: Atmosphärischer Wärmeeffekt


Der hydrologische Zyklus

Von den Gasen der Atmosphäre absorbiert
nur Wasserdampf größere Menge Wärmestrahlung (88%, siehe
Kapitel Strahlung). Da in der unteren Troposphäre wenig Strahlungsemission
stattfindet ( siehe Kapitel Strahlung) bewirkt die Absorption im Wesentlichen
eine Erhöhung der kinetischen Energie der Luftteilchen.

wtt41

Als Folge erhöht sich die Anzahl der Kollisionen,
wodurch die Geschwindigkeit der anderen Luftmoleküle (N2,
O2) erhöht und die Wärme verteilt wird.
Durch diese Erwärmung dehnt sich die Luft aus und steigt auf.
Unterschiedliche Erwärmung sorgt für Druckunterschiede
was zu Wind führt und zu einer Wärmeleitung und horizontalen
Verteilung der Wärme.

Da die Luft Wasserdampf mitführt und diese
sich beim Aufsteigen abkühlt kondensiert das Wasser (Regen)
was zu einer enormen Wärmefreisetzung führt. (siehe Kapitel
Wetter I)

Dies ist Teil des hydrologischen Zyklus auf der
Erde. Grundsätzlich dieselben Vorgänge geschehen im Bereich
der gebirgigen Landmassen zu dem Meeren hin.

 

hydro7

sunclim

Die Erde ist von 71% Wasser bedeckt, das
Polareis enthält 80% des Süßwassers der Erde. Deshalb
wirkt die Bestrahlung durch die Sonne primär auf die Wasser und Eismassen
der Erde, die das Wärmegeschehen hauptsächlich bestimmen. Die
Abbildung oben rechts zeigt klar die Korrelation der Sonnenfleckenanzahl
mit der Wasseroberflächentemperatur.

Die Wassermassen der Erde sind der
größte
Wärmespeicher
in Form einer langsam
auskühlenden Speicherheizung (siehe unten)
. Ein
gigantisches
Wasserförderband
befördert warmes Wasser aus dem Pazifik in
den Nordatlantik. Kaltes Wasser taucht dort ab und fließt zum Pazifik
zurück.


owt1

luftemp

anta2

islandt

Der “Treibhauseffekt”

Derzeit wird
mit dem “Treibhauseffekt” weltweit Politik gemacht, die
Presse publiziert andauernd neueste Entdeckungen von Wissenschaftlern
und selbst in den Schulbüchern hat dieser Effekt seinen Niederschlag
gefunden.

In der Regel werden zwei “Treibhauseffekte”
unterschieden :

  • den natürlichen “Treibhauseffekt”
    der Atmosphäre, verursacht durch die atmosphärische Strahlungsabsorption
    von sog. Treibhausgasen
  • den anthropogenen “Treibhauseffekt”,
    verursacht durch die Verbrennung von C-Verbindungen durch den Menschen
    und damit die Anreicherung der Atmosphäre mit einem Treibhausgas.

Definition laut DENA (Deutsche
Enregie-Agentur):

http://www.thema-energie.de/article/show_article.cfm?id=2367&cid=1314

Zitat :
Diese Spurengase lassen die kurzwelligen
Sonnenstrahlen passieren und absorbieren die von der Erde zurückgeworfene
langwellige Wärmestrahlung. Dadurch erwärmt sich die Erdatmosphäre
von -18 Grad Celsius auf die bestehende Jahresmitteltemperatur von
+15 Grad Celsius. Die Wirkung der Spurengase auf das Klima beschreibt
der Begriff „natürlicher Treibhauseffekt“.”

Analog zum Erwärmungseffekt der Glasscheiben
in einem Gärtnertreibhaus spricht man bei der Wärmewirkung der
Treibhausgase vom
“Treibhauseffekt.”

 

Betrachten wir zunächst den
Ursprung des Begriffs, ein
Gärtnertreibhaus.

Egal welche Analogie in einem Gärtnertreibhaus
man für die atmosphärischen Vorgänge heranzieht, ein
Gärtnertreibhaus wird deshalb so genannt,
weil unter den Bedingungen in einem Treibhaus Pflanzen
besser wachsen können
. Dies wird dadurch erreicht, daß
quasi näherungsweise ein thermodynamisch abgeschlossenes
System
erzeugt wird. Ein abgeschlossenes System ist ein Begriff
aus der Thermodynamik, innerhalb der man die Vorgänge in der Natur
in 3 Kategorien einteilt:

 

  • offenen Systeme,
    (=Austausch von Energie und Materie mit der Umgebung)
  • abgeschlossene Systeme
    (=Austausch von Energie mit der Umgebung) und
  • isolierte Systeme
    (.keine Austausch von Energie und Materie mit der Umgebung))

 

Dies wir durch relativ zur Außenwelt
konstant gehaltene Wachstumsparameter erreicht, wie:

 

  1. erhöhter (konstanter)
    CO2-Gehalt
    im Treibhaus durch CO2-Begasung
    (Pflanzen wachsen zwischen 0,05 – 0,1% CO2; die derzeitige Konz. ist
    unteroptimal (Lehrbücher der Pflanzenphysiologie)
  2. konstante, hohe Luftfeuchtigkeit,
    damit ein rel. geringes Wasserpotentialgefälle Boden/Atmosphäre
    und
    deshalb langsame Transpiration der Pflanzen und optimale Wasserversorgung.
  3. konstante optimale
    Temperatur
    für optimalen Stoffwechsel.
    Dabei wird Strahlungsenergie in chemische Energie umgewandelt. Dies
    wird erreicht durch Verhinderung von Konvektion und Konduktion der
    Wärme.
  4. optimale Düngung
    und
    Fernhalten von negativen
    Wettereinflüssen
    .

trhefg

Effekte im Gärtnertreibhaus
zur Wachstumsoptimierung von Pflanzen

 

Um dieses künstliche Gleichgewicht
aufrechtzuerhalten ist Energie notwendig, um eine freiwillige Zunahme
der Entropie zu verhindern.

Die optimale Wachstumstemperatur
im Gärtnertreibhaus wird durch ein lichtdurchlässiges Gebäude
erreicht (Glashaus). Die energiereiche Sonnenstrahlung (kurzwellig,
UV, sichtbar, kurzes IR) dringt durch die Glaswände, wird durch
den Boden absorbiert, teilweise reflektiert, teilweise emittiert womit
sich der Boden erwärmt.
Langwellige IR-Strahlung (=Wärmestrahlung) wird ebenfalls
emittiert jedoch teilweise durch die Glaswände am Austritt gehindert.
Die erwärmten Oberflächen heizen die Luft auf, warme Luft
steigt auf. Durch das geschlossene Glashaus wird jedoch die Wärmeströmung
(= Konvektion) verhindert. Auch Konduktion findet nicht statt.

Der “Treibhauseffekt“,
den man (bezogen auf die Wärmewirkung) genau so in einem von der
Sonne beschienenen Auto feststellen kann, beruht also auf der
Verhinderung
des Wärmeausgleichs, der Wärmeströmung (Konvektion) und
Verdunstung bzw. der Wärmeleitung

(Wind) und Herstellung optimaler Wachstumbedingungen.

Öffnet man Fenster und Türen
kühlt sich sofort das Treibhaus ab, es findet ein Wärmeausgleich
statt.


Es gibt keinen atmosphärischen “Treibhauseffekt”!

Ein solches künstliches Gleichgewicht
durch Wärmestau ohne Konvektion,
ohne Konduktion, mit gleichmäßiger Luftfeuchtigkeit und optimaler
CO2-Versorgung
wie oben gibt es in der Atmosphäre so nicht.

ktreibh

Dagegen
gibt es Wetter
wegen des hydrologischen
Zyklus
und zwar lokal völlig unterschiedlich und Konvektion
und Konduktion (Wind) ist Alltag. Dieses Wetter findet im unteren Bereich
einer Schichtenatmosphäre statt, die durch einen Dichte- und Temperaturgradienten
gekennzeichnet ist, der in einem elektrischen Feld von ca. 500 KV zwischen
Ionosphäre und Erdboden existiert. Ein ständiges Bombardement
durch kosmische und solare Partikelstrahlung genau so wie 100 Blitze
/ Sekunde liefern Energie zur Wetterveränderung. Eine ständige
Heizung im Inneren der Erde mit ca. 5000 °C liefert geothermische
Energie. Organismen an/in der Erdoberfläche produzieren seit 600
Millionen Jahren Abwärme. Andauernd wird Wärmeenergie in andere
zum Beispiel chemische Energie transformiert. Alle Vorgänge unterliegen
zyklischen Störungen (Tag/Nacht, Jahreszeiten usw.), wobei starke
Ungleichgewichte entstehen.

In der Erdatmosphäre haben
wir zwar einen Schichtenaufbau mit Temperaturinversion an der Grenze
Troposphäre/ Stratosphäre was man analog einem quasi geschlossenen
Gehäuse sehen kann, da keine warme Luft mehr aufsteigen kann. Jedoch
gibt es eben in größtem Umfang Wärmeströmung
und Wärmeleitung, was die Wärme abführt. Zusätzlich
hat unsere Atmosphäre durch die Wasserdampfaufnahme (Verdunstung/Kondensation)
ein zusätzliches Erwärmungspotential.

Demnach fehlen in der Erdatmosphäre
eigentlich die Voraussetzungen für einen solchen Erwärmungseffekt,
wie im Gärtnertreibhaus.
Die Begriffe
“Treibhauseffekt” und “Treibhausgase” sind deshalb
mißverständlich
. Besser wäre
es vom
thermodynamischen Atmosphäreneffekt
oder
atmosphärischen Wärmeeffekt
zu sprechen (1).

Nach dem in der Naturwissenschaft allgemein
seit ca. 150 Jahren anerkannten Prinzip des Aktualismus gelten Naturgesetze
auch in der Vergangenheit und an beliebigen Orten des Weltraums. Nach
bisherigem Wissen korrelierte nie im Phanerozoikum (ca. 600 Millionen
Jahre) die globale Temperatur ( eine rein statistische, irreale Größe)
die Temperatur mit der CO2-Korrelation. Gemäß Berner (CO2)
und Scotese (T) ergibt sich in paläontologischen Zeiten ein rel.
konstante Erdtemperatur
von ca. 8°C mehr als heute unterbrochen
von 4 globalen Kaltzeiten, in
der letzten leben wir. Die CO2-Konzentration korrelierte ursächlich
nie damit und fällt seit 600 Millionen Jahren vom 20 fachen auf
den heutigen Wert. Keine Eisbohrkernmessung oder der heutig beobachtbare
Tagesgang der Temperatur lassen auf einen durch Spurengase (CO2, Methan,
Ozon) verursachten Wärmeanstieg schliessen. Außer irgendwelche
Emissionen zu berechen läßt sich kein solcher Effekt ursächlich
nachweisen, weder seit 600 Millionen Jahren, noch in historischer Zeit
( z.B. 1000 Jahren) noch heute.

Entwärmung verhindernde Spurengase
= Glasscheibe ist auch deshalb falsch, weil die Vorgänge im Treibhaus
außerhalb des Glases stattfinden.
Die sog. “Treibhausgase” befinden sich in der Atmosphäre
jedoch überall, wir leben also in
der Scheibe
und in dieser Scheibe (= Atmosphäre) gibt es
umfangreiche Wärmeleitung und Wärmeströmung. Die Definition
einer “Gegenstrahlung” durch die minimal konzentreirten Treibhausgase
übertreibt die realen Vorgänge maßlos (4).Das allgemein
benutzte Analogmodell ist unzutreffend.

Den vom IPCC usw. genannten “Treibhauseffekt”,
bei dem Spurengase analog einer Glaswand nenneswert zusätzliche
Wärme
(“Gegenstrahlung“)
in Richtung Erde abstrahlen gibt es so nicht!

Als Ganzes gesehen beschreibt dieses
Denkmodell nicht die realen, wärmebezogenen Vorgänge in der
Atmosphäre.

TE

Der Effekt der Wärmeabsorption/Emission
durch Spurengase in der Atmosphäre existiert zwar, jedoch ist dies
nur ein minimaler, ineffektiver und deshalb vernachlässigbarer
Teil der realen wärmebezogenen Vorgänge in der Atmosphäre.
Nachfolgend einige Zahlen, um die Dimensionen zu verdeutlichen:

S = Solarkonstante1360 W/m2
S/4 Obergrenze der Atmosphäre340 W/m2
S/4 ( /1-a) Albedo der Erde
a = 0,3
235 W/m2
1% Änderung der Albedo1 W/m2
Geschätzter Strahlungseffekt
der Erhöhung des CO2-Gehaltes seit 1750
(IPCC 1995)
1,5 W/m2
Verdopplung von CO24 W/m2
Strahlungseffekte von Wolken
(Kühlung)
17 – 35 W/m2

Einige Wissenschaftler nehmen als Wirkung
der genannten Treibhausgase eine Verhinderung
der Entwärmung
der Erde in der Art eines Isolators (z.B.
Wolldecke) an. Isolatoren verhindern die Konvektion und/oder behindern
durch die schlechte Wärmeleitung der eingeschlossenen Luft die
Wärmeabgabe. Nun ist die Konzentration der wärmeabsorbierenden
Spurengase wie bekannt derart klein, daß der Effekt wiederum vernachlässigbar
ist.

Nachfolgend ein wesentlicher Kritikpunkt
der CO2-Treibhaustheorie: Sie gilt nicht
in unserer historischen Vergangenheit.
Die vornehmlich aus Eisbohrkernmessungen
gewonnenen CO2-Konzentrationen der Atmosphäre zeigen einen lineraren
CO2-Verlauf über die Jahrhunderte an. Alle modernen Klima-Erkenntnisse
werden ausgehend von einen erdgeschichtlich winzigen Zeitfenster von
ca. 140 Jahren gewonnen, in der die Temperaturkurve und CO2-Kurve scheinbar
parallel verläuft. Tatsächlich besteht keine Korrelation.
Wäre es ein Naturprinzip, daß CO2 messbare Wärme erzeugt,
müßte diese in allen geologischen Zeiträumen gelten.
Wie die Eisbohrkernmessungen zeigen ist der Zusammenhang umgekehrt:
Wärme erzeugt CO2-Änderung (Naturgesetz, siehe alle Chemiebücher).

Betrachtet man jedoch die Eisbohrkerne
einer längeren Vergangenheit z.B. 450 000 Jahre (siehe unten Antarktis)
erkennt man tatsächlich eine Korrelation. Interessant ist dabei,
daß zuerst die Wärme, dann der CO2-Anstieg mehrere Jahrhunderte
später erfolgte.

dansgar

Die oben vereinfacht dargestellten
erdgeschichtlich relativ schnellen Wechsel von Warm- und Kaltzeiten
in historischer Zeit entsprechen den in Meeressedimenten festgestellten
Dansgaard-Oeschger-Zyklen. (7)

Der Treibhauseffekt ist eine
größtenteils nicht nachweisbare Hypothese mit starker Übertreibung
der IR-Strahlung als einziger Wärmeform.

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Alle naturwissenschaftlichen Lehrbücher
kennen jedoch 3 Wärmeformen. Die Wärme
in der Troposphäre wird hauptsächlich durch den Wärmetransport
von Wasser in seinen verschiedenen Aggregatzuständen bestimmt:

  • Wärmeisolation
    durch Wolken
  • Steuerung der Wolkenbildung durch kosmische Strahlung
    und Sonnenwind
  • der Strahlungsabsorption und Reflektion an
    der Erdoberfläche und dem in der Atmosphäre enthaltenen
    Wasser und in geringem Maße CO2 mit nachfolgender
    Thermalisierung; Dabei hilfreich ist der Dichtegradient der Atmosphäre
    mit hoher Dichte in Erdnähe,
  • Wärmespeicherung und langsame Abgabe durch
    die Ozeane
    Wärmetransport in den Ozeanen
  • zyklischen Kondensationsprozessen
    in der feuchten Atmosphäre,
  • Konvektion und Konduktion
    in der Atmosphäre

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Dabei spielt Wasser in den 3 Aggregatzuständen
die entscheidende Rolle. (Regen, Schnee, Hagel, Wolken) Die sogenannten
“Treibhausgase” CO2, Ozon, Methan und FCKW geben ihre absorbierte
Energie in Erdnähe durch Kollison mit N2 und O2 ab, erst in Höhen
>10000 Km strahlen sie nenneswert Wärme ab.


Anthropogener “Treibhauseffekt”

Der anthropogene
“Treibhauseffekt”
wird heute ausschließlich auf
die erwärmende Wirkung bzw. Entwärmung der Erde verhindernde
Wirkung der “Treibhausgase” CO2, Methan, Ozon usw.
durch menschliche Emission zurückgeführt und ihm eine bedeutende
Rolle zugeschrieben. Da die durch die Zivilisation eingebrachten Gase
nur einen Bruchteil der gesamten natürlichen Konzentrationen ausmachen
ist die Wirkung dieser Spurengase nachweislich minimal im Vergleich
zu anderen Faktoren vor allem Wolken.

effiz

Deshalb ist dieser anthropogene
“Treibhauseffekt” ein von fehlgeleiteten Wissenschaftlern
erfundenes, unwirksames, fiktives Denkmodell (5).
Die zum Beweis des menschlichen Einflusses vorgelegten Daten beruhen
auf ungenauen Messungen, Spekulationen und fehlerhaften
Computersimulationen
.

Spurengase sind nicht klimawirksam:

Die Klimaunwirksamkeit
von Methan
wurde schon im 19. Jahrhundert bewiesen. Die Ausrottung
des amerikanischen Bisons
kann als riesiger “Freilandversuch”
für diese These gewertet werden.

Gemäß der US National Bison
Association betrug der Bestand des amerikanischen Bisons (Bison bison
Linnaeus) zu Beginn des 19.Jahrunderts in den USA zwischen 30 Millionen
-200 Millionen Stück, die hauptsächlich in den Great Plains
grasten. Um 1900 existierten davon noch kaum 300 Stück, die sich
heute auf 250,000 vermehrt haben. Laut (Adam, 2000) .http://rucus.ru.ac.za/~wolfman/Essays/Cow.html
produziert ein grasendes Rind ca. 600
Liter Methan/Tag.

Demnach ist in den mittleren USA ein Rückgang
der biogenen Methanproduktion von mindestens 30 * 106* 600*365
= 6,57 * 1012 Liter Methan/Jahr
auf 300 *600*365 = 6,5 *107 Liter Methan/Jahr
zu verzeichnen.

Wegen der behaupteten “Treibhauswirkung”
von Methan müßte die mittlere Temperatur in den USA bis Ende
des 19.Jh. deutlich gesunken sein. Die Temperaturerfassung in den Staaten
des mittleren Westens begann ebenfalls gegen Ende des vorletzten Jahrhunderts.
(Siehe John Daly).

bison4

Der traurige “Freilandversuch”
ergab keine Korrelation mit der
Temperatur und den Temperaturenstiegen seit ca. 300 Jahren.

In Neuseeland ist die jährliche
Methanproduktion laut http://www.maf.govt.nz/mafnet/rural-nz/sustainable-resource-use/climate/greenhouse-gas-policies/greengas-01.htm#P142_10099
ca. 1,5 Millionen Tonnen/Jahr davon 80% also 1,2 Millionen Tonnen (=
1,68 *1012 Liter/Jahr) durch Wiederkäuer. Selbst Notschlachtung
hätte keine Wirkung!


Druckgradient der Atmosphäre

Bezogen auf die Temperatur besteht die
Erdatmosphäre aus 7 Schichten. Die unterste Schicht bis in ca.
11 Km Höhe nennt man Troposphäre. Hier sind ca. 75
% der Masse der gesamten Atmosphäre enthalten und hier geschieht
auch das Wetter. Die höchsten Temperaturen mißt man
in Erdnähe. Mit zunehmender Höhe fällt die Temperatur
gleichmäßig um ca. 6,5°C /1000 m. Am oberen Rand der
Troposphäre herrschen Temperaturen von ca. -55 °C.

Den Zusammenhang zwischen Luftdruck und
Lufttemperatur kann man aus der allgemeinen Gaszustandsgleichung sehen:

p
x v = n x R x T

(p = Druck, v = spezifisches Volumen,
n = Anzahl der Luftmoleküle, R = universelle Gaskonstante,
T = Lufttemperatur)

Die Gleichung zeigt, daß ohne
Wärmezufuhr
von außen ( z.B. Strahlung, = adiabatischer
Trockengradient
) die Temperatur aufgrund des atmosphärischen
Druckgradienten
die Temperatur am Erdboden am höchsten ist.
Dies ist unabhängig von der Zusammensetzung des Gases, hat also
nichts mit CO2, Methan usw. zu tun.

druckg1

dichte2

Dichtegradient und elektrisches
Feld in der Atmosphäre

Quellen: (2, 3)


Zusammenfassung atmosphärischer Wärmeeffekt

Hier nochmals alle physikalischen und
chemischen Effekte, die in der Summe den atmosphärischen Wärmeeffekt
ausmachen. Er beruht im Gegensatz zum offiziell propagierten “Treibhauseffekt”
auf den thermodynamischen Eigenschaften der Luft
und den Wolken
.

warme1

Quellen:
(1) http://people.freenet.de/klima/indexAtmos.htm

(2) Physikbücher,
Meteorologievorlesungen
(3) http://www.geog.ouc.bc.ca/physgeog/contents/7h.html
(4) http://mitglied.lycos.de/climate/gegenstrahlung.htm
(5) http://people.freenet.de/klima/Einfluss.htm

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