Das Märchen vom Mond und der globalen Mitteltemperatur der Erde.

25. August 2014 | Von | Kategorie: Artikel

JuliTempVertIn meinem letzten Beitrag hier kam die Diskussion auf, dass die globale Mitteltemperatur und die effektive Strahlungstemperatur der Erdoberfläche stark unterschiedlich sein können. Wie stark wollte ich hier einmal kritisch beleuchten.

 

Um das näher zu untersuchen habe ich Daten gesucht die eine typische Temperaturverteilung auf der Erdoberfläche zeigen.

Hier bin ich fündig geworden. Mein erstes Bild oben zeigt die Temperaturverteilung auf der Erdoberfläche im Juli gemittelt für die Basisperiode von 1961 – 1990. Das Bild repräsentiert also eine typische Temperaturverteilung im Juli.

Die Spannweite der Temperaturen reicht von – 70.3°C bis 35.7°C. Der Mittelwert wird von der „Climatic Research Unit“ (CRU) der Iniversity of East Anglia mit 15.8°C angegeben.

Das möchte ich jetzt einmal kritisch untersuchen. Dazu habe ich mir die Daten runtergeladen und die zonale Temperaturverteilung im Juli als Funktion der geographischen Breite aufgetragen. Das ist in meinem zweiten Bild dargestellt.

ZonaleTempJuli

Mit diesen Daten habe ich zwei Auswertungen vorgenommen. Als erstes habe ich das flächengewichtete arithmetische Mittel der zonalen Temperaturverteilung ausgewertet.

Dabei konnte ich die 15.8° der CRU reproduzieren.

Als zweites habe ich über die Stefan-Boltzmann Gleichung das flächengewichtete T^4 Mittel ausgerechnet. Dabei ergab sich eine Mitteltemperatur von 16.7°C.

Der Fehler zwischen flächengewichteten arithmetischen Mittel und flächengewichteten T^4 Mittel beträgt also 0.9°C.

Im Vergleich zum Mond ist die Erde ein schnell rotierender Himmelskörper mit 70% Ozeanen der außerdem eine Atmosphäre besitzt. Dadurch kommt es zu Temperaturausgleichsvorgängen die eine charakteristische Temperaturverteilung einstellen. Obwohl diese Temperaturverteilung eine Spannweite von ca. 100 K hat, ändert sich die Temperaturverteilung räumlich gesehen nur sehr langsam.

Mein drittes Bild zeigt diese langsame räumliche Temperaturänderung als Funktion der geographischen Breite.

zonaleTaenderung

 

 

 

 

 

Als letztes habe ich untersucht welchen Fehler die Temperaturverteilung innerhalb einer Zone verursacht und hierzu die Antarktis gewählt. Mein viertes Bild zeigt die Temperaturverteilung der Antarktis im Juli.

TLongitudAntarctis

 

Die Spannweite der Daten reichen von – 70.3 °C bis -25.9°C. Dadurch ist die Antarktis im Juli mit 44 °C Differenz die Zone mit der größten Temperaturdifferenz.

 

 

 

 

Für das flächengewichtete arithmetische Mittel ergibt sich in dieser Zone ein Mittelwert von -49.2 °C und ein flächengewichteter T^4 Mittelwert von -47.7°C, also ein Fehler für das Mittel in dieser Zone von 1.5 °C.

Fazit:

Der Fehler zwischen arithmetischen Mittel und T^4 Mittel liegt für die Erde in der Größenordnung von 2 – 3 K.

Wir können das Märchen von der starken Abweichung zwischen globaler Mitteltemperatur und der effektiven Strahlungstemperatur der Erdoberfläche von bis zu 100 K wie auf dem Monde also getrost ad acta legen.

Merke: Mit dem Mond sollte man die Erde nicht vergleichen.

Update 26.8.2014:

JanuarTempVert

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46 Kommentare
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  1. @Heß

    Danke. Vorsicht, gleich kommen Paul und Landvoigt.

  2. Lieber Herr Krüger,
    schon klar. Die Jünger der Märchenonkel heulen den Mond an.
    Sogar den Vollmond.
    Grüße
    Günter Heß

  3. gut, dass sie das mal klar dargestellt haben.
    Wie genau haben sie Teff berechnet?, Also, welche Methode?

    Was bleibt bzw. um was es eigentlich geht, ist aber mehr die Sache um die 33K.
    Denn, lässt man die irdische Atmosphäre weg und egal wie man das dreht und wendet, es kommt immer irgend ein surrealer Murx raus, so wird es auf jeden Fall zwischen Pol und Äquator deutlich größere T Diff. geben und auch zwischen Tag und Nachseite. Vulgo werden die Diff. zwischen Tm und Teff auch größer.
    Diese ominösen 33K sind tatsächlich eine sehr fiktive Zahl, da muss man sogar G&T Recht geben.

  4. Hallo Frau Mayr,
    nun ich habe mir zunächst die Fläche der Zone ausgerechnet und dann das flächengewichtete arithmetische Mittel über die zonale Temperaturverteilung ausgerechnet. Dabei ist das gleiche herausgekommen was CRU so angibt, 15.8 °C.
    Anschließend habe ich aus den Mitteltemperaturen der Zonen und der Fläche die effektive Abstrahlung der Zonen ausgerechnet die sich über die Stefan-Boltzmann Gleichung ergeben würde. Das ganze summiert durch die Oberfläche der Erde und Sigma geteilt und die 4. Wurzel gezogen. Dabei kommen dann die 16.7°C heraus.

    Ich persönlich schlage ja nicht vor den „Treibhauseffekt“ auf eine hypothetische Erde ohne Atmosphäre zu beziehen.
    Stattdessen eben genau die beobachteten Mittelwerte der effektiven Strahlungstemperatur und der globalen Mitteltemperatur zu nehmen. Da kommen die 33 K näherungsweise heraus.

    Das man das dann auch lokal beobachten kann hat ja Herr Krüger schön erklärt.

    Und global werden die 33 K näherungsweise auch beobachtet.

    Grüße
    Günter Heß

    P.S. Dazu kommt, dass G&T ja eine Erde betrachten die nicht in 24 h rotiert und das ist ja auch falsch

  5. Hallo Herr Heß

    Vielen dank für Ihre Arbeit. Dass die Abweichungen so gering sind, überrascht mich. Ich war nach der Lektüre von G&T und Kramm von wesentlich größeren Differenzen ausgegangen.

    Kurz; Ihre Argumente haben mich überzeugt: Die atmosphärische Wirkung dürfte tatsächlich in einem sehr geringen Rahmen liegen.

  6. @Martin Landvoigt #5

    Nichts zu danken. Herr Baecker auf EIKE hat ja auch eine schöne Abschätzung und lehrreichen Kommentar
    geschrieben für eine schnell-rotierende Erde im Strahlungsgleichgewicht.

    Grüße
    Günter Heß

  7. Hallo Herr Heß,

    ich stimme Ihren Erkenntnissen zu.

    Gibt es auch Berechnungen zum Januar?

    Beste Grüße

    ES

  8. Hallo Herr Schulze,

    die zonale Temperaturverteilung im Januar habe ich als „update“ oben im Artikel eingefügt.

    Es ergibt sich folgendes:
    Für das flächengewichtete arithmetische Mittel ergibt sich für die Temperaturverteilung im Januar ein Mittelwert von 12.1 °C und ein flächengewichteter T^4 Mittelwert von 13.3 °C, also ein Fehler für das Mittel von 1.2 °C.

    Grüße
    Günter Heß

  9. Danke!

  10. Dieser Beitrag von Guenter Hess is voellig absurd. Eine effektive Strahlungstemperatur fuer eine Erde mit Atmosphaere laesst sich gar nicht berechnen, weil an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere kein Strahlungsgleichgewicht der Form

    absorbierte solare Strahlungs = emittierte infrarote Strahlung

    existiert. Das hat Hess ueberhaupt nicht begriffen. Da im globalen Mittel bereits ein Drittel der solaren Strahlung in der Atmosphaere absorbiert wird, betraegt die von den oberflaechennahen Schichten der Land- und Wassermassen absorbierte solare Strahlung nur etwa 160 W/m^2. Bei einem Strahlungsgleichgewicht betruege also die emittierte infrarote Strahlung ebenfalls nur 160 W/m^2. Drueckt man diese in widersinniger Weise durch eine Temperatur aus, dann ergaebe sich ein Wert von etwa 230 K. Diesen Wert brauchen wir wohl nicht zu diskutieren.

    Es ist auch aberwitzig von Hess zu behaupten:

    „Fazit:

    Der Fehler zwischen arithmetischen Mittel und T^4 Mittel liegt für die Erde in der Größenordnung von 2 – 3 K.

    Wir können das Märchen von der starken Abweichung zwischen globaler Mitteltemperatur und der effektiven Strahlungstemperatur der Erdoberfläche von bis zu 100 K wie auf dem Monde also getrost ad acta legen.“

    Damit dokumentiert Hess folgendes:

    1) Er uebersieht, dass die Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur von 255 K nur fuer eine Erde ohne Atmosphaere gelten soll. (Dabei ist es zunaechst voellig egal, wie falsch die Annahmen sind, worauf dieser Wert beruht). Eine Erde ohne Atmosphaere existiert aber nicht, so dass diese 255 K durch Beobachtungen nicht ueberprueft werden koennen.

    2) Er uebersieht weiterhin, dass eine Erde ohne Atmosphaere kann keine Ozeane aufweisen kann, weil sonst sofort eine Wasserdampfatmosphaere existieren wuerde.

    3) Er uebersieht weiterhin, dass es voellig egal ist, wie schnell die Erde rotiert, denn die Rotation spielt bei der Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur ueberhaupt keine Rolle, weil diese nicht in die Berechnung eingeht. Pierrehumbert (2011) hat dieses Berechnungskonzept sogar auf die Venus angewandt, die 116 mal langsamer rotiert als die Erde.

    4) Er uebersieht weiterhin, dass die Rotation der Erde in jedem ’state-of-the-art‘ numerischen Modell der Atmosphaere beruecksichtigt wird, weil davon die Berechnung der Randbedingungen an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere abhaengt.

    5) Auch uebersieht er, dass die lokale oberflaechennahe Lufttemperatur (im allgemeinen 2 m-Temperatur) sowohl durch den Energieumsatz an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere sowie der Advektion von Luftmassen abhaengt. Der Energieumsatz enthaelt nicht nur die absorbierte solare Strahlung und die Netto-Strahlung im Infrarotbereich, sondern auch die Fluesse von sensibler und lantenter Waerme sowie den Bodenwaermefluss bzw. der Waermetransport im Ozean.

    6) Er uebersieht ausserdem, dass die Differenz zwischen der global gemittelten oberflaechennahen Lufttemperatur von etwa 288 K und der effektiven Strahlungstemperatur einer Erde ohne Atmosphaere von etwa 255 K zur Quantifikation des sog. atmosphaerischen Treibhauseffekts herangezogen wird, nicht aber die Differenz von 2 -- 3 K (eine Differenz, die selbst das sog. 2-Grad-Ziel ins Laecherliche zieht). Beide Temperaturen beruehen im uebrigen auf unterschiedlichen Definitionen, so dass diese ueberhaupt nicht vergleichbar sind.

    7) Hess uebersieht zudem, dass an Hand des Beispiels Mond das Konzept der effektiven Strahlungstemperatur fuer einen Planeten ohne Atmosphaere sowohl rechnerisch als auch messtechnisch bewerten werden kann. Der Unterschied betraegt mindestens 70 K.

    8) Hess uebersieht auch noch, dass die Modellrechnungen fuer eine Erde ohne Atmosphaere nach dem gleichen Prinzip vorzunehmen ist wie bei einer Erde mit Atmosphaere. Im Falle einer Erde ohne Atmosphaere bleiben nur die absorbierte solare Strahlung, die emittierte infrarote Strahlung und der Bondenwaermefluss uebrig. Das sind genau die Fluesse, die auch im Falle des Mondes zu beruecksichtigen sind.

    9) Hess versteht nichts von numerischer Mathematik, denn man kann natuerlich das Rotieren eines Planeten ohne Atmosphaere so normieren, dass man das gleiche numerische Schema fuer all diese Planeten anwenden kann. Das laeuft darauf hinaus, zu beruecksichtigen, dass eine Mondsekunde 29,45 mal laenger dauert als eine Erdsekunde.

    Das ist im uebrigen auch das typische Vorgehen in der theoretischen Physik und der theoretischen Meteorologie. Wie das geht, hat bereits Planck in dem Kap. 26 seiner beruehmten Arbeit „Ueber irreversible Strahlungsvorgaenge“ von 1900 dargelegt.

    Fazit: Hess weiss nicht, wovon er schwadroniert.

  11. @10
    Autsch

    E-O

  12. @ Michael Krüger #1
    Nee, da kommt #10!
    JH

  13. @Jürgen
    Es ist an der Zeit….sich die Wasserfeste Ritterüstung anzuziehen…….denn, dat gibt hier demnächst ne erbitterte Schlacht.
    Nun dachte ich, ich hätte ein Zipfelchen von dem Zeuch verstanden….und dann kommt sowas.

    Ick zieh schon mal vorsorglich die Omme ein……gleich fliegen uns die Planeten um die Ohren.
    Duck und janz schnell…wechrenn.

    Onkel Heinz….ach Menno

  14. es ist zum heulen, seit #10 stehe ich wieder mal vor einem großen Scherbenhaufen. Möge der Geleertenwettkampf beginnen.

  15. Nun ja, es ist in der Tat zum Heulen, was Herr Kramm da schreibt. Es sollte sich nun auch wirklich niemand kirre davon machen lassen. Der Energieerhaltungssatz gilt für die Grenze zwischen Erde und Weltraum weiterhin, keine Sorge.

    Ich denke, das Thema wurde in vielen Artikeln hier erschöpfend behandelt. Und nach wie vor bin ich davon überzeugt, den für Laien leichtesten Zugang über die Betrachtung des stationären Zustands hier beschrieben zu haben:

    http://www.science-skeptical.de/klimawandel/die-physik-und-der-treibhauseffekt/0012262/

    Über Herrn Kramms Einlassungen zu diskutieren, ist zwecklos und führt auch nicht zu neuen Erkenntnissen. Punkt.

  16. Hallo Peter Heller,

    Über Herrn Kramms Einlassungen zu diskutieren, ist zwecklos und führt auch nicht zu neuen Erkenntnissen. Punkt.

    Das sehe ich ganz und gar nicht so. Entweder, Kramm hat recht, und dann kann man nicht darüber hinweg gehen, oder er hat nicht recht, und dann muss man das auch begründen.

    Ich aber kann begründen, warum Kramms Einwände nicht korrekt sind. Egal ob Laie oder nicht. Hier gelten einfach Argumente!

  17. Lieber Herr Prof. Dr. Kramm #10,

    erst einmal herzlich willkommen bei Science-Skeptikal. Ich gratuliere ihnen zu ihrem gelungenem Lehrbuch „Lectures in Metereology“.

    Danke für die Rückmeldung, aber mit ihrem Beitrag #10 haben sie sich verrannt.

    Wie man aus der folgenden Definition ihres Kollegen Hajo Lange Kapitel 7
    sieht, kann man die effektive Strahlungstemperatur für jeden Körper oder jede Oberfläche definieren. Strahlungsgleichgewicht ist ebenfalls keine notwendige Vorraussetzung wie man an der Sonne sieht.

    Die mittlere soiare Flussdichte auf der Sonnenoberfläche sei Fs. Man definiert die effektive Strahlungstemperatur Ts der Sonne durch die Beziehung (7-93) Fs = sigma * Ts^4. Ts ist also die Temperatur, die die Sonne hätte, wenn sie ein schwarzer Körper wäre (so daB Fs aus dem Stefan-Boltzmann’schen Gesetz (7-19) bestimmt werden könnte).
    …..
    Die von der Erde ausgehende langwellige terrestrische Flussdichte sei Fe. Die effektive Strahlungstemperatur der Erde Te ist analog zu Ts definiert durch (7-95) Fe = sigma*Te^4. Der numerische Wert von Te ergibt sich aus der Voraussetzung, daB sich die langwellige Ausstrahlung (7-95) und die kurzwellige Einstrahlung (7-92) kompensieren:

    Auch ihr Kollege Helmut Kraus benutzt diese Definition für natürliche Oberflächen in seinem Buch „Grundlagen der Grenzschicht-Metereologie“.

    Wie gesagt. Wir sehen also, dass die effektive Strahlungstemperatur eine Definition ist die man laut den Lehrbüchern in guter Näherung für natürliche Oberflächen anwenden darf auch wenn diese nicht im Strahlungsgleichgewicht sind.

    Mit freundlichen Grüßen
    Günter Heß

  18. Sehr geehrter Prof. Kramm

    Sie Schreiben in #10 am 12. November 2014 20:58

    Dieser Beitrag von Guenter Hess is voellig absurd. Eine effektive Strahlungstemperatur fuer eine Erde mit Atmosphaere laesst sich gar nicht berechnen, weil an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere kein Strahlungsgleichgewicht der Form

    absorbierte solare Strahlungs = emittierte infrarote Strahlung

    existiert. Das hat Hess ueberhaupt nicht begriffen.

    Das verwundert, denn Herr Heß hat das auch nicht behauptet. Er hat hier weder ein GCM umrissen, noch begründet, warum die Temperaturen sind wie sie sind, sondern nur und ausschließlich eine virtuelle Strahlungstemperatur der Oberfläche ermittelt.

    Der Zweck der Übung ist ausschließlich die Bestimmung der relevanten Parameter der Abstrahlung in Bezug zur Temperatur. Viele der Einwände beruhen darum auf einem völligen Missverständnis Ihrerseits.

    Da im globalen Mittel bereits ein Drittel der solaren Strahlung in der Atmosphaere absorbiert wird, betraegt die von den oberflaechennahen Schichten der Land- und Wassermassen absorbierte solare Strahlung nur etwa 160 W/m^2.

    Das ist völlig irrelevant, denn es geht nicht um eine Strahlungsbilanz, sondern ausschließlich um die Abstrahlung.

    Bei einem Strahlungsgleichgewicht betruege also die emittierte infrarote Strahlung ebenfalls nur 160 W/m^2. Drueckt man diese in widersinniger Weise durch eine Temperatur aus, dann ergaebe sich ein Wert von etwa 230 K. Diesen Wert brauchen wir wohl nicht zu diskutieren.

    Wenn Sie es für notwendig erachten, den Wert zu nennen, dann sollten sie auch bereit sein, diesen zu diskutieren. Was aber soll dieser Wert in bezug auf gemessene Temperaturen uns die Abstrahlung der Oberfläche aussagen? Rein gar nichts, denn dies betrifft eine völlig andere Fragestellung.

    1) Er uebersieht, dass die Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur von 255 K nur fuer eine Erde ohne Atmosphaere gelten soll. (Dabei ist es zunaechst voellig egal, wie falsch die Annahmen sind, worauf dieser Wert beruht). Eine Erde ohne Atmosphaere existiert aber nicht, so dass diese 255 K durch Beobachtungen nicht ueberprueft werden koennen.

    Das ist ein Strohmann-Argument. Denn Herr Heß ist grade nicht von einem nicht nachprüfbaren Modell und virtueller Temperaturverteilungen ausgegangen, sondern von realen Temperaturen. Er folgt damit einen rein empirischen Ansatz. Kann es sein, dass Sie das nicht verstanden haben?

    2) Er uebersieht weiterhin, dass eine Erde ohne Atmosphaere kann keine Ozeane aufweisen kann, weil sonst sofort eine Wasserdampfatmosphaere existieren wuerde.

    Sußerdem bestehen Strohmänner aus Stroh, und wir könnten die Brennbarkeit eines Modell-Strohmanns ermitteln. Das ist hier genau so irrelevant. Es geht hier nicht darum, wie die Temperaturen zustande kommen, sondern nur, was aus den gemessenen Werten folgt.

    3) Er uebersieht weiterhin, dass es voellig egal ist, wie schnell die Erde rotiert, denn die Rotation spielt bei der Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur ueberhaupt keine Rolle, weil diese nicht in die Berechnung eingeht. Pierrehumbert (2011) hat dieses Berechnungskonzept sogar auf die Venus angewandt, die 116 mal langsamer rotiert als die Erde.

    Auch hier überrascht Ihr Unverständnis. Denn es sollte ihnen klar sein, dass die Zyklizität von Auflade- und Entladevorgängen eines Wärmespeichers sehr wohl dessen mittlere Temperatur beeinflusst. Um so langsamer die Rotation, um so länger der Abkühlungsvorgang auf der Nachtseite. Bei Schneller Rotation wird ein Gleichgewichtszustand auf der Nachtseite bei weitem eben nicht erreicht.
    Diese Betrachtung ist erforderlich, um die Tag-Nacht Tempraturverteilung einzurechnen.

    4) Er uebersieht weiterhin, dass die Rotation der Erde in jedem ‘state-of-the-art’ numerischen Modell der Atmosphaere beruecksichtigt wird, weil davon die Berechnung der Randbedingungen an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere abhaengt.

    Da diese Modell hier völlig irrelevant sind, kann Herr Heß auch nicht übersehen.

    5) Auch uebersieht er, dass die lokale oberflaechennahe Lufttemperatur (im allgemeinen 2 m-Temperatur) sowohl durch den Energieumsatz an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere sowie der Advektion von Luftmassen abhaengt. Der Energieumsatz enthaelt nicht nur die absorbierte solare Strahlung und die Netto-Strahlung im Infrarotbereich, sondern auch die Fluesse von sensibler und lantenter Waerme sowie den Bodenwaermefluss bzw. der Waermetransport im Ozean.

    Da Sie weiter von der Irrtümlichen Annahme ausgehen, dass Herr Hess die Bodentemperaturen erklären will, trifft ihre zwar korrekte Sachaussage nicht. Herr Heß muss gar nicht die Einflussfaktoren der Oberflächentemperaturen berechnen, sondern lediglich deren reale Verteilung feststellen.
    Ihr Argument ist nur in sofern relevant, das die Messungen sich nicht auf die Bodentemperaturen bezieht, sondern die bodennahen Lufttemperaturen. Das rechtfertigt die Annahme, dass die Bodentemperaturen stärker abkühlen als die Luft und darum die Temperaturverteilung des Bodens breiter gespreizt ist, als Herr Heß zugrunde gelegt hat. Bei Festen Oberfächen kann dies gewiss nachgewiesen werden, bei den Ozeanen dürfte der gegenteilige Effekt eintreten: Hier sind die Schwankungen der Oberflächentemperaturen tendenziell schwächer als bei der Luft.

    Es kann geprüft werden, ob dies signifikanten Einfluss auf die Ergebnisse hat.

    6) Er uebersieht ausserdem, dass die Differenz zwischen der global gemittelten oberflaechennahen Lufttemperatur von etwa 288 K und der effektiven Strahlungstemperatur einer Erde ohne Atmosphaere von etwa 255 K zur Quantifikation des sog. atmosphaerischen Treibhauseffekts herangezogen wird, nicht aber die Differenz von 2 — 3 K (eine Differenz, die selbst das sog. 2-Grad-Ziel ins Laecherliche zieht). Beide Temperaturen beruehen im uebrigen auf unterschiedlichen Definitionen, so dass diese ueberhaupt nicht vergleichbar sind.

    Sie übersehen, dass es gerade nicht um ein Modell ohne Atmosphäre geht. Sie rden von etwas völlig anderem.

    Das sog. 2-Grad-Ziel ist unabhängig davon natürlich lächerlich, und ich erwarte hier Zustimmung von Herrn Heß. Das trifft aber die hier zugrunde gelegten Berechnungen nicht.

    7) Hess uebersieht zudem, dass an Hand des Beispiels Mond das Konzept der effektiven Strahlungstemperatur fuer einen Planeten ohne Atmosphaere sowohl rechnerisch als auch messtechnisch bewerten werden kann. Der Unterschied betraegt mindestens 70 K.

    Dieser Wert mag korrekt sein, ist hier aber völlig irrelevant. denn die Temperaturverteilung auf dem Mond ist sehr viel stärker divergierend. Die Varianz der Verteilung ist allerdings direkter Einfluss für die von Ihnen vorgerechnete Differenz.

    Herr Heß hat das keineswegs übersehen, sondern seine Berechnung gerade darum so aufgebaut und das auch korrekt und nachvollziehbar beschrieben.

    8) Hess uebersieht auch noch, dass die Modellrechnungen fuer eine Erde ohne Atmosphaere nach dem gleichen Prinzip vorzunehmen ist wie bei einer Erde mit Atmosphaere. Im Falle einer Erde ohne Atmosphaere bleiben nur die absorbierte solare Strahlung, die emittierte infrarote Strahlung und der Bondenwaermefluss uebrig. Das sind genau die Fluesse, die auch im Falle des Mondes zu beruecksichtigen sind.

    Die Wiederholung hier irrelevanter Behauptungen schafft keine Evidenz gegen den Berechnungsansatz von Herrn Heß, sondern nur Ihres Unverständnis dieses.

    9) Hess versteht nichts von numerischer Mathematik, denn man kann natuerlich das Rotieren eines Planeten ohne Atmosphaere so normieren, dass man das gleiche numerische Schema fuer all diese Planeten anwenden kann. Das laeuft darauf hinaus, zu beruecksichtigen, dass eine Mondsekunde 29,45 mal laenger dauert als eine Erdsekunde.

    Und auch hier ist ein Bezug zur zum Berechnungsansatz von Herrn Heß nicht zu erkennen.

    Das ist im uebrigen auch das typische Vorgehen in der theoretischen Physik und der theoretischen Meteorologie. Wie das geht, hat bereits Planck in dem Kap. 26 seiner beruehmten Arbeit “Ueber irreversible Strahlungsvorgaenge” von 1900 dargelegt.

    Ich kann nicht beurteilen, welche Vorgehen bei anderen möglichen Fragestellungen ist, Ich kann lediglichklar und unmissverständlich erkennen, dass bei dem Vorgehen von Herrn Heß diese Kritik nicht zutrifft, denn Sie haben den Ansatz im wesentlichen falsch charakterisiert.

    Fazit: Hess weiss nicht, wovon er schwadroniert.

    Mir erscheint, das trifft eher auf Ihren Beitrag zu. Die Strategie scheint klar zu sein: Ihnen passen die Ergebnisse nicht, denn sie machen Ihre Argumentation an anderer Stelle weitgehend wertlos. Darum versuchen sie anscheinend, den Ansatz zu diskreditieren in dem sie möglichst viele Punkte generieren. Aber das hat mit einer seriösen Kritik nichts zu tun, sondern ist nur unpassende Polemik.

    Eine konstruktive Kritik hätte völlig anders aussahen müssen. Denn die Strahlungstemperatur einer begrenzten und weitgehend homogenen Oberfläche entspricht sehr genau der Temperatur, die man auch mit anderen Messmethoden ermitteln kann, Darum muss das Integral über eine Temperaturverteilung auch zu abhängigen Ergebnissen führen. Sie scheine diesen Zusammenhang zu widersprechen, obwohl bereits ein Laie dies erkennen kann.

    Trotz ihres umfangreichen Betrags ist nirgends zu erkennen, wie sie diesen Kern des Berechnungsansatzes widerlegen.

  19. Danke Herr Landvoigt,
    dass sie meinen Artikel gründlich gelesen und verstanden haben.
    Gründlich Lesen ist eine Kernkompetenz die man als Skeptiker braucht.
    Das beste Fachwissen nützt nichts, wenn man nicht gründlich liest.
    Grüße
    Günter Heß

  20. Kramm (10) hat selbstverständlich recht, und Heller, Krüger, Hess, Landvoigt können ihm als Laien geistig nicht folgen.

    Die einzige, die hier einen Schimmer davon hat, dass die 33Grad reine Kacke sind, ist Mayr.

    @Eng: keine Angst, es gibt hier keinen neuen „Gelehrtenstreit“, sondern es besteht hier nur das Problem, dass sich Heller, Hess, Krüger und Landvoigt unberechtigtereweise in Klimatologie für Gelehrte halten, aber es ganz klar nicht sind (keine Ausbildung im Fach und auch keine Wissenschaftler). Das zeigt ja nur schon die Reaktion auf Kramm (10), woraus ganz klar erkennbar ist, dass die Genannten NULL davon verstanden haben, was ihnen der Experte und aktive Wissenschaftler erklärt hat.

    @Hess: es scheint mir vor allem, dass Sie selbst nicht gründlich lesen können (10). Gilt natürlich auch für Landvoigt und Heller

  21. @Kramm

    Lieber Herr Kramm noch vor nicht allzu langer Zeit haben Sie mir diese Ausarbeitung von Ihnen empfohlen, wo Sie selbst den Treibhauseffekt von 33 K herleiten.

    LINK

  22. @Kramm

    Das hat Hess ueberhaupt nicht begriffen. Da im globalen Mittel bereits ein Drittel der solaren Strahlung in der Atmosphaere absorbiert wird, betraegt die von den oberflaechennahen Schichten der Land- und Wassermassen absorbierte solare Strahlung nur etwa 160 W/m^2. Bei einem Strahlungsgleichgewicht betruege also die emittierte infrarote Strahlung ebenfalls nur 160 W/m^2. Drueckt man diese in widersinniger Weise durch eine Temperatur aus, dann ergaebe sich ein Wert von etwa 230 K. Diesen Wert brauchen wir wohl nicht zu diskutieren.

    Nach Ihrer Rechnung und unter diesen Annahmen ergibt sich dann also ein Treibhauseffekt von 288 K -- 230 K = 58 K. (Bodentemperatur -- Strahlungstemperatur vom Weltraum aus gemessen).

    Wie auch immer. Es gilt das LTE, wie Sie selbst bestätigt haben und die Erde strahlt in den Weltraum deutlich weniger stark ab als mit 288 K aufgrund der sog. Treibhausgase und Wolken. Deren Absorption kann man im schwächeren Abstrahlungsspektrum direkt sehen. Man kann den sog. Treibhauseffekt so direkt messen. Oder messen die Satelliten etwa falsch?

  23. @ Landvoigt:

    Herr Kramm mag sich bei EIKE benehmen dürfen wie die Axt im Walde. Hier nicht. Ich werde Attacken dieser Form gegen unsere Autoren nicht dulden. Solche rufen auch nur wieder Mitläufer wie in #20 auf dem Plan und zerstören damit jede konstruktive Auseinandersetzung. Ich lasse #20 als Beispiel stehen. Weitere Kommentare in diesem Tonfall werden von mir in Zukunft ohne weitere Begründung gelöscht. Auch Stunden später. Ohne Ansehen der Person.

  24. Günter Heß 13. November 2014 06:40

    Sehr geehrter Herr Heß

    Ich hatte ja vor nicht allzu langer selbst die gegneteilige Position -- in Anlehnung an G&T und Kramm vertreten. Ich bin nicht immer leicht zu überzeugen, aber sie haben hier gute Arbeit geleistet. Dafür danke ich ihnen weiterhin. Denn es ist nicht mein Interesse, irgend etwas zu behaupten, was nicht stichhaltig ist.

    Danke Herr Landvoigt,
    dass sie meinen Artikel gründlich gelesen und verstanden haben.
    Gründlich Lesen ist eine Kernkompetenz die man als Skeptiker braucht.
    Das beste Fachwissen nützt nichts, wenn man nicht gründlich liest.

    Nichts zu danken. Immerhin fühle ich mich verantwortlich, Prof. Kramm auf diesen Artikel verwiesen zu haben.

  25. Hallo Peter Heller

    Solche rufen auch nur wieder Mitläufer wie in #20 auf dem Plan und zerstören damit jede konstruktive Auseinandersetzung. Ich lasse #20 als Beispiel stehen. Weitere Kommentare in diesem Tonfall werden von mir in Zukunft ohne weitere Begründung gelöscht. Auch Stunden später. Ohne Ansehen der Person.

    Ich habe volles Verständnis für Ihre Ansicht. Allerdings meinen einige, dann vorschnell ‚Zensur‘ zu beklagen.

    Darum meine ‚plurale‘ Entgegnung an

    Kalte Luft 13. November 2014 07:37

    Kramm (10) hat selbstverständlich recht, und Heller, Krüger, Hess, Landvoigt können ihm als Laien geistig nicht folgen

    Der untersied zwischen Physik und Religion ist, dass es bei der Religion meist besondere Autoritäten, Gurus etc. gibt. Die Physik ist dagegen auf Argumente nachgewesen. Hier ist der Experte stets nur so gut wie die Argumente, die er vorträgt.

    Sie referenzieren hier das vermeintliche Verständnis Dritter. Um erkennbar zu machen, dass Sie ein nachvollziehbares Urteil treffen können, sollten Sie erkennbar machen, dass sie überhaupt irgend etwas von dem hier Diskutierten verstehen. Ihr Beitrag wirkt eher wie der eines Gläubigen, dessen Kriterien sich eher in einem religiös-autoritativen Kontext ansiedeln.
    Sie scheinen noch nicht mal erkennt zu haben, das Prof. Kramm nur einen Strohmann abfackelt. Oder können Sie die Relevanz eines einzigen der genannten Punkte erläutern?

  26. @Kramm

    PS: Die Erde strahlt in den Weltraum deutlich weniger stark ab als mit 288 K aufgrund der sog. Treibhausgase und Wolken. Deren Absorption kann man im schwächeren Abstrahlungsspektrum direkt sehen. Man kann den sog. Treibhauseffekt so direkt messen.

    Hier direkt zu sehen:

    http://img5.fotos-hochladen.net/uploads/modtranabstrahv8tbj6l35r.gif

  27. @Landvoigt

    Um erkennbar zu machen, dass Sie ein nachvollziehbares Urteil treffen können, sollten Sie erkennbar machen, dass sie überhaupt irgend etwas von dem hier Diskutierten verstehen. Ihr Beitrag wirkt eher wie der eines Gläubigen, dessen Kriterien sich eher in einem religiös-autoritativen Kontext ansiedeln.

    Tja, auch für mich nicht zu fassen, dass bei einigen Leuten der Glaube stärker ist das das Wissen. Noch schlimmer, wenn diese Leute meinen ihre Botschaften unters Volk bringen zu müssen.

  28. @Heinz

    Es ist an der Zeit….sich die Wasserfeste Ritterüstung anzuziehen…….denn, dat gibt hier demnächst ne erbitterte Schlacht.

    Nö, die Fakten sind so eindeutig, dass sie für sich sprechen.

    http://img5.fotos-hochladen.net/uploads/modtranabstrahv8tbj6l35r.gif

  29. Hallo Michael Krüger

    Nö, die Fakten sind so eindeutig, dass sie für sich sprechen.

    http://img5.fotos-hochladen.net/uploads/modtranabstrahv8tbj6l35r.gif

    Bevor wieder jemand mit der Korrekten aber hier irrelevanten Fesstellung aufläuft, dass Modtran kein GCM ist:
    Die Berechnungen von Modtran beinhalten keine Mittelungen, keine Konvektion, keine Advektion, keine latente und sensible Wärme, sondern nur die reinen Strahlungsflussimulationen aufgrund der vermessenen Gaseigenschaften.

    Und das genügt hier auch vollständig. Denn die anderen Mechanismen bestimmen zwar sehr wohl das Klima mit, aber das ist hier nicht die Frage, sondern die Voraussetzng, die sich u.a. mit der unterlagung der Standardatmosphäre Eingang findet. Tatsächlich ist der Flux bei unterschiedlichen Atmosphärevarianten und temperaturen unterschiedlich, aber stets von klaren physikalischen Parametern bestimmt, und damit auch nicht unbestimmbar.

  30. @Heller: ausser autoritär herummeckern auch vielleicht ein ganz klein wenig Selbstreflexion und Bescheidenheit?

    Nein? Dann lecken Sie mich halt am Arsch und suhlen sich in ihrer grossartigen Arroganz. Sie nehmen sich viel zu wichtig, Heller

    [Wohl wahr. In meiner Funktion als Admin agiere ich absolut autoritär. Auch diesen Kommentar lasse ich dann mal stehen als Beispiel, worum es mir geht. User „Kalte Luft“ ist dann auch gesperrt. Admin Heller]

  31. #30

    Der Nickname „Kalte Luft“ ist offensichtlich falsch gewählt. Er müsste wohl eher „Heiße Luft“ heißen, oder um mich der Ausdruckweise aus #30 anzunähern, am besten „Heißer Furz“.

    Den unangenehmen Geruch, den heiße Fürze in der Regel verbreiten wird hier keiner vermissen. Gedenk der substanziellen Beiträge der heißen, kalten Wasauchimmer, sage ich das hochnäsig, arrogant und von oben herab.

    Als jemand, der die ausgewogenen, nüchternen und meist hell(er)sichtigen Beiträge von Herrn Heller sehr schätzt, kann ich über soviel pubertierendes Geschrei nur den Kopf schütteln. Muß wohl doch irgendwas mit verletztem Glauben zu tun haben.

  32. Ich glaube, an der Diskussion werde hauptsächlich zwei Grundhaltungen deutlich:

    1. Die Ablehnung der AGW-Hysterie führt zur Suche nach mehr oder weniger passenden Argumenten. Wenn man sich dann ein Bild zurecht gelegt hat, verfestigt sich dieses. Jede Kritik daran wirkt dann wie Ketzertum, egal wie gut begründet diese Kritik ist. Ich nenne hier mal keine Namen …

    2. Der Skeptiziemus ist gepart mit dem Wunsch nach wahrer Erkenntnis, auch wenn sie lieb gewordnenen Ansichten widerpricht. Hier zählen Argumente mehr als Meinungen. Die Veränderung von Überzeugungen, wenn diese dann sachlich begründet sind, ist wichtiger als die Treue zu einem vermeintlichen Lager.

    Beide Einstellungen sind hier nicht disjunkt an Personen zu knüpfen, sondern stellen Momente dar, die mehr oder minder stark von unterschiedlichen Personen berücksichtigt werden. Das Überraschende an der These und Beobachtungen:

    Die Haltung 1 ist nicht exklusiv an Menschen mit geringer Sachkenntnis gebunden, während Menschen guter oder gar hervorragender Sachkenntnis dagegen immun wären, sondern die Momente korrelieren bestenfalls schwach mit dem Sachkenntnisstand. Unter Umstanden gibt es sogar eine negative Korrelation bei Menschen, die nach subjektiver Einschätzung sich selbst für gut informiert halten.

  33. Ich glaube, an der Diskussion werde hauptsächlich zwei Grundhaltungen deutlich

    Ich verstehe den ganzen Diskurs immer noch nicht.

    1. Seit 25 Jahren haben sich die CO2 Emissionen knapp verdoppelt…
    2. Seit 15-18 Jahren ist die Globale Durchschnittstemperatur konstant, gering fallend…
    3. Der Meeresspiegel steigt seit 30.000 Jahren, selten so langsam wie heute…
    4. Eine Häufung von Extremwetterereignissen gibt es nicht..
    5 Im Norden scmolz das Eis, im Süden wuchs es, weiß der Wal, warum….
    6. etc, etc.

    Summa summarum: Die Szenarien von IPCC, der Alarmismus des unsäglichen Musterbürokraten für interstaatliche Korruption, Ban Ki Moon, die Predigten eines Al Gore, der Schulterschluss des Messias mit dem chinesischen Diktator …

    sind allesamt Stuß, Heuchelei, Manipulation, Verar***e, Betrug, Humbug.

    Ob die Klimasensitivität des CO2 (und darum geht es letztendlich hier) nun bei Nullkommanix oder gering darüber liegt, ändert nichts an dem Ergebnis, dass der Klimawandel a la IPCC realiter nicht stattfindet.

    Was bringt da eine Treibhausdiskussion?

    Es wäre in etwa so, als stünde ich im Mittelalter und wollte die Kugelform der Erde dadurch beweisen, indem ich auf theoretischem Wege die Existenz der Scheibe negiere und dass obwohl ich -mal angenommen- dutzende Seefahrerberichte hätte, von Kapitänen, die schon einmal „rumgemacht“ haben, das offenkundige bezeugen können..

    Den Negierern des Treibhauseffektes sei gesagt, selbst wenn ihr Recht hättet, es ist im Diskurs mit den Alarmisten nicht zielführend -- es lenkt nur von den genannten Fakten ab, die ggf. viel überzeugender in der Diskussion mit den interessierten Laien sind, als theoretisches rütteln an langjährig etabliertem Lehrbuchwissen. Und genau das wollen die Alarmisten: Die grundsätzlich leicht vermittelbaren Fakten sollen nicht ruchbar werden. Der organisierte Alarmismus ist dankbar für diese Diskussion, welche „Fronten“ verschiebt und die Energie der Skeptiker gegen sich selbst richtet.

  34. FK 9 Pilot 13. November 2014 15:47

    Ich glaube, an der Diskussion werde hauptsächlich zwei Grundhaltungen deutlich

    Ich verstehe den ganzen Diskurs immer noch nicht.

    Es geht hier nicht darum, ob die AGW-Hypothese zutrefend ist oder nicht. Alle Teilnehemr werden diese wohl ablehnen. Es geht aber darum, auf welcher Grundlage und Argumentation die Ablehnung erfolgt.

    Wenn wir uns auf ds Fazit beschränken würden, wäre ziemlich viel Dampf aus der Diskussion raus. Leider scheint ein Minimalkonsens nicht auszureichen, denn einige Diskussionsteilnehmer halten die Argumentation anderer für kontraproduktiv.

    Darüber hinaus besteht ein hinreichendes Sachinteresse am Hintergrundwissen. Viele wollen schlicht wissen wie es eigentlich wirklich ist, bzw ihr gewonnenes Verständnis auf Biegen und Brechen durchsetzen …. und daran entzündet sich ein zum Teil erbittert geführter Streit, der oft ins Persönliche geht.

  35. Es geht hier nicht darum, ob die AGW-Hypothese zutrefend ist oder nicht. Alle Teilnehemr werden diese wohl ablehnen. Es geht aber darum, auf welcher Grundlage und Argumentation die Ablehnung erfolgt.

    Genau, deshalb mein Plädoyer für die zweckmäßige und zielführende Argumentation.

    Darüber hinaus besteht ein hinreichendes Sachinteresse am Hintergrundwissen.

    Das ist sicherlich zu respektieren. Nur- irgendwie habe ich das Gefühl, wir drehen uns genau im Kreis, wo uns die Alarmisten gern hätten.

    auf Biegen und Brechen durchsetzen

    bringt halt meist nix, vor allem muss uns hier immer bewusst sein, dass die akademische Diskussion im Zusammenhang „Klima“ immer auch eine politische ist -und da steht am Ende der Zweck, eine „mehrheitsfähige“ (welches „relevant minterheitefähig“ bedeuten kann) Botschaft stehen muss.

  36. @FK 9 Pilot #33

    Aber es ist ihnen schon klar geworden, dass es in dem Artikel nicht um den Treibhauseffekt geht, oder?

    Sondern lediglich um den Vergleich zwischen arithmetischen Mittel und T^4 Mittel an einer real existierenden Temperaturverteilung als Antwort auf eine Frage die in einem anderen Blog aufkam, die ich gerne beantwortet habe.

    Herr Landvoigt hat anscheinend auf EIKE einen Beißreflex ausgelöst. Normalerweise passiert sowas hier ja selten,
    auf EIKE leider öfter. Denn Gottseidank haben wir einen Admin der solche Zeitgenossen auf allen Seiten der Debatte sperrt, wenn sie ihren heiligen Zorn ausleben.

  37. @Micha…#28
    Als Vorgesetzter bin ick es gewohnt, ne Gefährdungsbeurteilung zu erarbeiten und dann die nötige persönliche Schutzausrüstung für meine Mitarbeiter zu bestimmen (wenn sonst keine organisatorische oder technische Gegenmassnahme möglich sind)……und, ick hatte wieder mal Recht…..die Schlacht brach, wie vorhergesagt, aus.

    @Laues Windchen
    Is irgendwie etwas bescheuert…ausgerechnet den Admin an die Karre zu pissen…..es sei denn, man provoziert absichtlich eine Sperre…..wat wohl Deine volle Absicht hier war.
    Naja…muss jeder selber wissen…….und ick bin froh, mich bis hierher, rausgehalten zu haben.
    Onkel Heinz…Geduld zahlt sich aus

  38. @Heinz #37

    Was hat das mit Schlacht zu tun, wenn ein Professor tragischerweise zeigt, dass er nicht lesen kann
    und ein anonymer Rüpel namens Kalte Luft ausfällig wird und herumpöbelt?

  39. Aber es ist ihnen schon klar geworden, dass es in dem Artikel nicht um den Treibhauseffekt geht, oder?

    Yep, aber die Diskussion glitt wieder in diese Richtung…

  40. Peter Heller 12. November 2014 23:27

    „Nun ja, es ist in der Tat zum Heulen, was Herr Kramm da schreibt. Es sollte sich nun auch wirklich niemand kirre davon machen lassen. Der Energieerhaltungssatz gilt für die Grenze zwischen Erde und Weltraum weiterhin, keine Sorge.“

    Dann sollten Sie zuerst einmal lernen, dass der Satz von der Erhaltung der Energie nur fuer die Gesamtenergie gilt, die sich aus innerer plus potentieller plus kinetischer Energie zusammensetzt. Das beinhaltet, dass zwar am Oberrand der Atmosphaere nur Strahlungsfluesse zu betrachten sind, aber an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere selbstverstaendlich die Fluesse von sensibler und latenter Waerme beruecksichtigt werden muessen. Und falls vorausgesetzt wird, dass die Gesamtenergie zeitlich konstant ist, worauf all die Fluss-Schemata zum globalen Energiehaushalt beruhen, dann folgt daraus, dass eine ausgeglichene Strahlungsbilanz am Oberrand der Atmosphaere gleichzeitig eine ausgeglichene Energiebilanz an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere bedingt. Sonst ist naemlich die Voraussetzung duer diese Schemata nicht erfuellt.

    Und wenn die Verhaeltnisse innerhalb der Atmosphaere betrachtet werden, dann treten die Strahlungsfluesse in der lokalen Bilanzgleichung fuer die innere Energie nur unter dem Divergenzzeichen in Erscheinung, d.h. die absoluten Werte der Strahlungsfluesse sind ueberhaupt nicht relevant, sondern nur die raeumlichen Aenderungen. Das ist Lehrbuchwissen, was auch Sie nicht aendern koennen.

  41. Günter Heß 13. November 2014 05:33

    Vielen Dank fuer die Glueckwuensche zu Lectures on Meteorology. Ich werde es an den Hauptautor weiterleiten.

    Hajo Lange beschreibt bei der Herleitung von Gl. (7-19), also dem Stefan-Boltzmann-Gesetz, dass diese Gleichun auf zwei Integrationen beruht:

    1) die Integrtaion ueber das gesamte Spektrum der Strahldichten, die durch die Plancksche Strahlungsfunktion als Funktion der Temperatur dargestelte werden, und

    2) die Integration ueber den anliegenden Halbraum, wobei eine isotrope Verteilung der Strahldichten angenommen wird. Er verweist dabei auf seine Gl. (7-11), die da lautet: F = pi I , wobei F die Strahlungsflussdichte und I die Intensitaet sind.

    Das Verwenden der Planckschen Strahlungsfunktion setzt thermisches Gleichgewicht voraus. Dieses existiert, wenn ueberhaupt, nur lokal. Man spricht sogar vom lokalen thermodynamischen Gleichgewicht, was noch eine gewisse Verschaerfung bedeutet. Die Integration uber den anliegenden Halbraum entspricht einer Integration ueber ein Vektorfeld, dessen Ursprung in einen infinitesimalen Flaechenelement liegt (vergleichbar mit der Oeffnung in einem Hohlraum zur Beobachtungen der darin befindlichen Strahlung), was auch bei Lange so dargestellt ist (siehe Seiten 362 und 363). Damit wird ein resultierender Flussvektor der emittierten Strahlung erzeugt.

    Auf Grund dieses Sachverhalts ist eine Anwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes auf Mittelwerte der Temperatur untersagt.

    Die Darstellung bei Lange hinsichtlich der Gleichungen (7-94) und (7-95) ist inkorrekt. Zwei Aspekte sind bei der Gl. (7-94) zu beachten.

    1) Die Temperatur der Sonnen“oberflaeche“ von etwa 500 km Dicke beruht auf Beobachtungen, frueher von hochgelegenen Bodenstationen, und heute von Satelliten aus.

    2) Die von der Sonne ausgehende Emission beruht auf Fusionsprozesse. Sie weist keine grossen Schwankungen auf, ausgenommen in den Sonnenflecken. Da die Sonne ebenfalls rotiert und sogar den Schwerpunkt des gesamten Sonnensystems umkreist, sind solche Schwankungen feststellbar.

    Nun zu Gl. (7-95), die fuer die Erde ohne Atmosphaere gelten soll. Zunaechst ein Beispiel: Im September sind auch in mittleren Breiten am fruehen Morgen (kurz vor Sonnenaufgang) Temperaturen von 0 Grd C moeglich. Tagsueber kann dann die Temperatur auf 20 Grad C ansteigen. Das bedeutet ein Anstieg der emittierten Strahlung um ein Drittel, naemlich von 315 W/m^2 auf 418 W/m^2, falls eps = 1 angenommen wird. Nimmt man von beidem den Mittelwert, dann sind die Unterschiede gering. Eine Temperatur von 283 K fuer zu 364 W/m^2. Waere die Atmosphaere nicht vorhanden, dann waere kurz vor Sonnenaufgang die Oberflaechentemperatur etwa 100 K und die emittierte Strahlung 5,7 Wm^2 und gegen Mittag 340 K, was einer Emission von 760 W/m^2 (gerechnet fuer 50 Grad Breite). Der Mittelwert der Temperatur wuerde 220 K betragen, was einer Emission von 133 W/m^2 entspricht. Der Mittelwert wuerde aber 380 W/m^2 betragen.

    Bei der Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur fuer eine Erde ohne Atmosphaere wird eine gleichfoermigen Verteilung der Oberflaechentemperatur angenommen. Gleichzeitig wird vorausgesetzt, dass das relative Emissionsvermoegen gleich eins ist. Die Rotation spielt auch keine Rolle, weil die Wirkung des Erdbodens nicht beruecksichtigt wird.

    Zudem beruht die global gemittelte Oberflaechentemperatur von etw 288 K auf einer ganz anderen Definition als die effektive Strahlungstemperatur.

    Folglich sind diese 33 K so ueberfluessig wie ein Kropf. Es teckt keine Physik dahinter sondern nur ein Glaubensbekenntnis.

  42. Sehr geehreter Prof Kramm

    Ich kann nicht verstehen, warum sie so was schreiben:

    Waere die Atmosphaere nicht vorhanden, dann waere kurz vor Sonnenaufgang die Oberflaechentemperatur etwa 100 K und die emittierte Strahlung 5,7 Wm^2 und gegen Mittag 340 K, was einer Emission von 760 W/m^2 (gerechnet fuer 50 Grad Breite).

    Ihnen muss doch klar sein, dass gar keine Grundlagen für eine derartige Kalkulation besteht. Sie können beliebige Albedo- und Temperaturverteilungen annehmen, auch ohne Ozeane etc. Für die Betrachtung der Atmosphärenwirkung ist das alles völlig irrelevant.

  43. Lieber Herr Kramm,

    Danke für diese interessanten Ausführungen.
    Allerdings handelt mein Artikel nicht von den 33 K.
    Ich habe lediglich einem Frager gezeigt, dass das T^4 Mittel einer realen Temperaturverteilung auf der Erde nicht um 100 K vom arithmetischen Mittel abweicht, sondern lediglich um 2 -- 3 K. Dadurch wird unmittelbar klar, dass der Mond kein gutes Modell für die Erde ist.

    Grüße
    Günter Heß

  44. Günter Heß 16. November 2014 18:13

    ich habe den Eindruck, dass hier ein Missverstaendnis vorliegt. Es geht einzig und alein um die Quantifikation der Wirkung der Atmosphaere, die faelschlicherweise als atmosphaerischer Treibhauseffekt bezeichnet wird.

    Ich zitiere aus dem offiziellen Beitrag zum sog. atmosphaerischen Treibhauseffekt der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft:

    „Als Ausgangspunkt wird zunächst der Strahlungshaushalt der Erde ohne Atmosphäre beschrieben. In diesem Fall wird die auf die Erdoberfläche ungeschwächt einfallende Sonnenstrahlung teilweise absorbiert und teilweise reflektiert. Der absorbierte Anteil wird in Wärme umgewandelt und muß im Gleichgewichtszustand im infraroten Spektralbereich wieder abgestrahlt werden. Unter diesen Umständen ergibt sich aus einfachen Modellrechnungen an der Erdoberfläche eine mittlere Temperatur von etwa -18°C [Fußnote 1]. Bei Hinzunahme der Atmosphäre wird die an der Erdoberfläche einfallende solare Strahlung nur wenig geschwächt, da die Atmosphäre im sichtbaren Spektralbereich weitgehend durchlässig ist. Im infraroten Spektralbereich dagegen wird die vom Boden emittierte Strahlung nun zu einem großen Teil von der Atmosphäre (insbesondere von Gasen wie H2O, CO2, O3) absorbiert und von dieser -- allerdings entsprechend ihrer Temperatur -- wieder in alle Richtungen abgestrahlt. Nur in sogenannten Fensterbereichen (insbesondere im großen atmosphärischen Fenster im Wellenlängenbereich von 8 bis 13 μ m) kann die Infrarotstrahlung vom Boden teilweise direkt in den Weltraum entweichen. Die von der Atmosphäre nach unten emittierte Infrarotstrahlung (die sogenannte Gegenstrahlung) erhöht die Energiezufuhr der Erdoberfläche. Ein Gleichgewichtszustand kann sich nur einstellen, wenn die Bodentemperatur sich erhöht und damit durch das Plancksche Gesetz eine erhöhte Abstrahlung möglich wird. Dieser unbestrittene natürliche Treibhauseffekt führt zu einer mittleren Erdoberflächentemperatur von +15°C.“

    Darauf besieren also die 33 K. Bereits frueher hatte die Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphaere“ des 11. Deutschen Bundestages in ihrem 3. Bericht von 1990 darauf hingewiesen. Es wurde sogar in diesem Bericht aufgelistet, welche Gase zu diesen 33 K beitragen. Diese Zahlen stammen von Kondratyev und Moskalenko (1984). Diese Zahlen kann man nur als Humbug bezeichnen. Grassl war sowohl bei der Abrfassung des DMG-Beitrags als auch bei der Abfassung des Berichts der Enquete-Kommission beteiligt.

    Nur ist folgendes festzuhalten. Die oberflaechenahe Lufttemperatur beruft auf der Definition des Flaechenmittels und die effektive Strahlungstemperatur auf physikalischen Annahmen, die zum groessten Teil falsch sind. Eine Uebrpruefung der -- 18 Grad C ist zudem nicht moeglich.

    Die Annahmen, auf der die effektive Strahlungstemperatur einer Erde ohne Atmosphaere basiert, lauten:

    1) Es existiert ein Strahlungsgleichgewicht, was besagt, dass die absorbierte solare Strahlung gleich der emittierten langwelligen Strahlung ist. Dieses gilt nur im globalen Mittel, aber keinesfalls lokal. Es muessen also die Fluesse der absorbierte solare Strahlung und der emittierten infraroten Strahlung global gemittelt werden. Die global gemittelte emittierte Strahlung ist nicht abhaengig von irgend einer global gemittelten Temperatur, denn das Stefan-Boltzmann-Gesetz beruht auf lokalem thermischen Gleichgewicht. Niemand kaeme in der Simulation des Klimas auf die sinnlose Idee mit global gemittelten Temperaturen zu arbeiten.

    Um die global gemittelte emittierte Strahlung zu bestimmen, ist sind die lokalen Flussbedingungen zu betrachten.

    Am subsolaren Punkt P_s wuerde im Falle einer Erde ohne Atmosphaere eine Temperatur von etwa 360 K herrschen, wenn ein reines Strahlungsgleichgewicht vorausgesetzt wird sowie eine Albedo von 30 % und ein relatives Emissionsvermoegen von 100 % angenommen werden. Ein reines Strahlungsgleichgewicht existiert allerdings nicht, weil der Waermefluss des Erdbodens einzubeziehen ist. Infolge der Rotation wandert dieser Punkt P_s, weswegen er die Bedeutung als subsolarer Punkt verliert. Die Temperatur des umgebenden Massenelements nimmt rasch ab, um nach Sonnenuntergang sogar auf den absoluten Nullpunkt abzufallen, eine Konsequenz, die sich aus dem reinen Strahlungsgleichgewicht ergibt. Diese Temperatur des Massenelements von 0 K herrscht zwischen Sonnenuntergang und -aufgang vor. Da der Winkel der Erdachse zur Normalen der Ekliptik in der Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur nicht beruecksichtigt wird, kann man sagen, dass fuer 12 Nachtstunden diese Temperatur von 0 K vorherrscht.

    Wenn man also nach einem reinen Strahlungsgleichgewicht die Temperatur dieses Massenelements berechnen wuerde, ergaebe sich eine Temperatur von weniger als 180 K. Das ist die hoechste Mitteltemperatur, die man an Hand eines reinen Strahlungsgleichgewichts ermitteln kann. Es ist die des Aequators einer Erde ohne Atmosphaere. Alle Mitteltemperaturen fuer die uebrigen Breitenkreise sind niedriger. Diese Betrachtung ergibt eine global gmittelte Oberflaechentemperatur fuer eine Erde ohne Atmosphaere von etwa 144 K, ein Ergebnis, was bereits von Gerlich und Tscheuschner (2007, 2009) genannt wurde.

    Dass die tatsaechliche global gemittelte Oberflaechentemperatur eine Erde ohne Atmosphaere um etwa 45 K hoeher ist, haengt mit der Wirkung des Erdbodens und der geringeren Albedo sowie dem geringeren relativen Emissionsvermoegen zusammen, die fuer eine Erde ohne Atmosphaere anzunehmen sind. Der Erdboden wuerde sich zwar tagsueber erwaermen und waehrend der Nacht abkuehlen. Aber die eigentliche Wirkung besteht darin, dass er waehrend der Nacht die Oberflaechentemperatur an ein Waermereservoir koppelt, was sich waehrend der Rotation ueberhaupt nicht aendert. Es aendert sich noch nicht einmal waehrend des Umlaufs von Erde/Mond um die Sonne. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperatur in einer gewissen Tiefe von 10 -- 15 m sich waehrend des Umlaufs praktisch nicht aendert. Dieser Sachverhalt wird auch bei der Simulation des Klimas verwendet.

    2) Eine Gleichverteilung der Oberflaechentemperatur einer Erde ohne Atmosphaere existiert nicht. Eine solche Gleichverteilung existiert noch nicht einmal im realen Fall. Aber die Berechnung der effektiven Strahlunstemperatur beruht auf einer Gleichverteilung der Oberflaechentemperatur. Es gehen zudem eine konstante Albedo sowie ein konstantes Emissionsvermoegen in die Berechnung ein.

    Im Lehrbuch von Haltiner & Martin “ Dynamical and physical meteorology“ aus dem Jahr 1957 , haben die beiden Autoren den sog. atmosphaerischen Treibhauseffekt damit begruendet, dass sie die Differenz der Oberfllaechentemperatur des Mondes im Strahlungsgleichgewicht von 266 K mit der global gemittelten Oeberflaechentemperatur der Erde von 288 K bildeten. Kramm & Dlugi (2011) haben darueber berichtet. Das Lehrbuch von Haltiger und Martin war fuer mehr als 2 Jahrzehnte das fuehrende Lehrbuch in der Theorieausbildung. Was Haltiner und Martin dazu verwendeten, war also die effektive Strahlungstemperatur des Mondes. Das war schon damals falsch, weil bereits seit 1948 bekannt war, wie die Oberflaechentemperatur des Mondes zu bestimmen ist, naemlich letztlich so, wie es auch auf der Erde durchzufuehren ist.

    Im einfachsten Fall des unbedeckten Erdbodens lautet die Energiefluss-Gleichung

    0 = -- R_S -- eps R_a + eps sigma T^4 + H + E + G

    worin R_S die absorbierte solare Strahlung, eps das relative Emissionsvermoegen, R_a die atmosphaerische Gegenstrahlung, sigma die Stefansche Konstante, T die Oberflaechentemperatur (eigentlich die Temperatur einer duennen Schicht des Erdbodens), H und E die Fluesse von sensibler und latenter Waerme und G der Bodenwaermefluss sind. Diese Gleichung kann man leicht numerisch loesen, was in der Fachliteratur beschrieben wurde, unter anderem von mir, und zwar in Zusammenhang mit Vegetation. Diese Gleichung gilt nur lokal. Dabei wird vorausgesetzt, dass Stationaritaet herrscht, weswegen auf der linken Seite der Gleichung die „0“ erscheint. Die Vorzeichen ergeben sich aus der skalaren Multiplikation des jeweiligen Flussvektors mit dem Normalenvektor, der von innen nach aussen zeigt (uebliche Konvention in der theoretischen Physik).

    Fuer eine Erde ohne Atmosphaere fallen die Terme R_a, H und E weg. Was uebrig bleibt, lautet:

    0 = -- R_S + eps sigma T^4 + G

    Und genau das ist die Gleichung, die auch fuer jedes oberflaechennahe Massenelement auf dem den Mond zu loesen ist. Diese Gleichung wird auch bei Gerlich und Tscheuschner (2009) erwaehnt. (Da diese Gleichung bereits 1948 geloest wurde, war es nur vernuenftig, diese Gleichung auch fuer die Landeplaetze des Apollo-Programms zu verwenden, denn es ging um das Leben der Astronauten.) Liegt die so ermittelte Verteilung der Oberflaechentemperatur vor, dann kann man die Definition des Oberflaechenmittels heranziehen, wie es auch bei der Bestimmung der 288 K verwendet wird. Man erhaelt fuer den Mond eine global gemittelte Oberflaechentemperatur von 190 -- 200 K. Diese Temperatur wird auch durch Messungen mit Hilfe des Diviner Lunar Radiometers bestaetigt (http://diviner.ucla.edu/science.shtml). Fuer eine Erde ohne Atmosphaere ergibt sich eine aehnlich geringe global gemittelte Oberflaechentemperatur. Von daher darf man schliessen, dass der atmosphaerische Effekt etwa 100 K betraegt.

    Das Beispiel Mond dient also nur dazu, das Konzept der effektiven Strahlungstemperatur zu bewerten, was wiederum zur Quantifikation eines Treibhauseffekts herangezogen wird, obwohl es nachweislich falsch ist (siehe auch Kramm & Dlugi, 2011).

  45. Lieber Herr Kramm,

    das mag ja sein, dass es ihnen darum geht. Vielen Dank deshalb für die Ausführungen.
    Ich finde sie interessant.
    Allerdings ging es in meinem Artikel mitnichten darum.

    Das ist jetzt auch geklärt.

    Mit freundlichen Grüßen
    Günter Heß

  46. Martin Landvoigt 16. November 2014 09:32

    Herr Landvoigt. Sie haben es in 25 Jahren geschaft, in Diplom als Agrar-ingenieur zu erhalten. Damit sind Sie so geeignet in Physik und Meteorologie mitzudikutieren wie der Sanitaetsgefreite Neumann in Medizin. Entweder sind Sie krankhaft geltungssichtig oder Sie handeln in einem Auftrag, der nur so ist Ihr sinnloses Gefasel zu begreifen.

    Nachdem ich hier ausfuehrlich dargelegt hatte, was es bei der Diskussion um die 33 K geht, widerholen Sie Ihr sinnloses Gefasel, ohne ueberhaupt auf irgend etwas Bezug zu nehmen. Wie unverfroren Sie sich verhalten, geht aus einem Beitrag von Ihnen auf der EIKE-Sebseite hervor. Dort behaupten Sie zu diesem Thema:

    Sehr geehrter Herr Urbahn,

    Diese Frage hatten wir erst kürzlich. Prof Gerlich und Kramm haben vermutlich völlig richtig gerechnet, aber die falschen Voraussetzungen gewählt.

    Denn wir können nicht vernünftig spekulieren welche Temperaturverteilung auf einer Oberfläche ist, die keine Atmosphäre hat. Das ist auch irrelevant, ebenso wie Vergleiche mit dem Mond.

    Relevant ist die reale Temperaturverteilung auf der Erde. Diese bestimmt die Abstrahlung. Und dafür kann man auch eine virtuelle Strahlungstemperatur errechnen. Herr Hexx hat auf seinem Artikel auf ScSk gezeigt, dass ddie Höldersche Ungleichung für reale Verheältnisse lediglich eine Abweichung von 2 -- 3 K ergibt. Man kann durchaus mit den ungefähr 33 K rechnen. Vielleicht sind es auch 36 K …

    Offenbar haben Sie ueberhaupt nichts begriffen oder ignorieren es bewust, um auftragsgemaess alles zu zerreden. Diese 33 K werden so ermittel, wie von der DMG, der WMO und der AMS beschrieben. Nur Sie definieren alles nach Ihrem Fasson, um dann Wissenschaftlern aus der Theoretischen Physik und Theoretischen Meteorologie vorzuhalten, Sie wuerden nichts verstehen. So agieren die Handlanger der Church of Global Warming, wozu Sie ja offenbar zaehlen. Sie sind es, der nichts versteht, noch nicht einmal die Seitenzahlen einer wissenschaftlichen Arbeit.

    Fuer Sie zum mitschreiben: Von Gerlich und Tscheuschner wurde die gleichen Annahmen herangezugen, die auch der Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur fuer eine Erde ohne Atmosphaere dienen, mit deren Hilfe diese 33 K bestimmt werden. Allerdings wurde von G & T realistischerweise eine variable Verteilung der Oberflaechentemperatur zugelassen, wie sie sich aus der Energiebilanzierung ergibt, und nicht wie bei der Berechnung der effektiven STrahlungstemperatur eine Gleichverteilung der Oberflaechentemperatur angenommen. Letzteres ist aus physikalischer Sicht voellig sinnlos. Dabei ist es vollkommen egal, was Sie behaupten, denn die Methode der blossen Behauptung ist wissenschaftlich nicht anerkannt. Diese zaehlt nur in politischen und kirchlichen Kreisen.

    Wenn Sie also behaupten, die Annahmen, die Gerlich und ich verwendet haetten seien falsch, dann wissen Sie nicht, wovon Sie schwadronieren. Im uebrigen habe ich die Oberflaechentemperaturen des Mondes einschliesslich der Rotation und der Wirkung des Mondbodens numerisch berechnet. Das Verfahren dazu ist seit 1948 in der Literatur verankert und wurde auch bei der Planung des Apollo-Programm verwendet, um die Astronauten vor Schaden zu bewahren. Hier ging es um Verantwortung, aber nicht um billiges Schwadronieren, was Sie auszeichnet.

    Dass die Oberflaechentemperatur des Mondes zur Berechnung der Wirkung der Atmosphaere insgesamt herangezogen wurde, geht aus der Fachliteratur hervor. Die Berechnung der effektiven Strahlungstemperatur ist allerdings dafuer nicht geeignet.

    Wenn Sie anderer Meinung sind, dann schreiben Sie einen Kommentar zu den Arbeiten, in denen die physikalischen Sachverhalte, wie von mir beschrieben, publiziert wurden. Dann haben die Autoren dieser Arbeiten die Moeglichkeit auf Ihren Kommentar einzugehen. Was Sie als Forentroll treiben, ist der Versuch, mit Hilfe von Falschaussagen und Aussagefaelschungen zu diffamieren. Dieses kann man auch noch in Deutschland mit Hilfe der Gerichte unterbinden.

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