Grundlagen des Treibhauseffektes für EIKIANER

26. September 2016 | Von | Kategorie: Blog, Klimawandel

Da auf EIKE immer wieder die Diskussion zu den Grundlagen des Treibhauseffektes entbrennt, hier einige kurze Erklärungen:

Der natürliche Treibhauseffekt

Für den natürlichen Treibhauseffekt wird die Differenz von 33°C zwischen der gemessenen, mittleren Temperatur an Erdboden von ca. 15°C und der von Satelliten gemessenen, mittleren Abstrahlungstemperatur der Erde, entsprechend eines Schwarzkörpers bei -18°C am oberen Rand der Atmosphäre, als Richtwert genommen.

the-paul2b

Gezeigt wird die Wärmeabstrahlung der Erde an der Erdoberfläche und in 70 km Höhe. Die Erdoberfläche strahlt Wärme mit durchschnittlich 390 Watt pro Quadratmeter ab. Das entspricht der Wärmeabstrahlung eines sog. Schwarzen Körpers bei 15°C. In 70 km Höhe strahlt die Erde nach Absorption durch Treibhausgase und Wolken innerhalb der Atmosphäre nur noch Wärme mit durchschnittlich 240 Watt pro Quadratmeter ab. Das entspricht der Wärmeabstrahlung eines sog. Schwarzen Körpers bei -18°C. Die Differenz zwischen Boden und 70 km beträgt 150 Watt pro Quadratmeter und 33°C. Das ist die sog. Differenz für den natürlichen Treibhauseffekt.

Ohne Treibhausgase und Atmosphäre, hätten wir weder Wolken, noch Wasserdampf/ Wasser und eine komplett andere Erdoberfläche und andere Oberflächen-Temperaturen/ Temperaturgegensätze an der Erdoberfläche. Ein völlig anderer Planet, mit anderer Strahlungsbilanz. Solche Berechnungen zum natürlichen Treibhauseffekt sind daher sinnlos.

Die Gasstrahlung von CO2 und Wasserdampf

Gase wie CO2 und Wasserdampf sind sog. selektive Wärmstrahler und strahlen nicht in einem kontinuierlichen Spektrum ab, wie z.B. Festkörper, sondern in sog. Strahlungs-Banden. Siehe Gasstrahlung. CO2 emittiert/ stahlt bei 15 Mikrometer Wellenlänge (entscheidend für den Treibhauseffekt durch CO2 in unserer Atmosphäre) mit einen Emissionsgrad von ~ 1 ab. Also wie ein sog. Schwarzer Körper. Ganz unten zu sehen, dass Emissionsspektrum von CO2 bei Umgebungstemperatur und Atmosphärendruck nach Eckert von 1937. Die Grundlagen der Gasstrahlung, dass Emissionsspektrum von CO2 und der Emissiongrad von CO2 sind also spätestens seit 1937 gut bekannt. Sog. Treibhausgase wie CO2 und Wasserdampf und auch Wolken führen durch ihre Absorptions- und Strahlungseigenschaften von Wärmestrahlung dazu, dass wir eine Differenz von ca. 33°C zwischen Erdoberfläche und 70 km Höhe messen.

the-gasstrahlung

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70 Kommentare
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  1. Hallo Michael
    nicht dass du jetzt denkst, ich wäre ein gewöhnlicher Troll, wenn dann ein besonderer ^^
    Vielleicht hast du ja Antworten für mich, scheinst dich ja gut auszukennen. Mir ist das zwar alles unklar, aber zwei Dinge brennen mir dann doch besonders unter den Nägeln.

    1. Es wird viel darüber geschrieben, dass die Sonne den größten Teil der Erwärmung ausmacht. Das wiederum müsste ja dann auch die Weltmeere erwärmen. Je wärmer aber das Wasser ist, um so mehr CO2 gast aus. Wenn es nun stimmt, dass das CO2 die Lufttemperatur erhöht, müssten dadurch doch auch die Meere wieder wärmer werden. Also noch mehr CO2 abgeben. Wäre das dann nicht eine „Todesspirale“? Wieso werden Bilder gezeigt, wo das CO2 der Erwärmung folgt und nicht Ursache ist? Wer hat in der Vergangenheit gesagt .. Hey stopp, nun ist’s aber warm genug, wir kühlen ab!
    Das lässt für mich Platz für drei Erklärungen: CO2 hat einen sehr kleinen Einfluss auf die Temperatur, so dass sich immer schnell ein Gleichgewicht zwischen Wasser-, Lufttemperatur, also auch CO2 Gehalt einstellt. Würde aber bedeuten, je mehr CO2, umso höher das Gleichgewicht. Aber es würde nicht das ständige auf und ab von Temperaturen und CO2 Gehalt in der Vergangenheit erklären.
    Oder: CO2 hat gar keinen Einfluss, die Sonne steuert die Temperatur. Das ließe ohne tiefer einzusteigen, erstmal keine Frage offen. Je wärmer, um so mehr CO2, je kälter um so weniger CO2.
    Oder: Was, wenn man so wie ich, gar keine Ahnung hat, kommen die EIKIANER ins Spiel, was aber auch nicht ganz so von den Tisch gekehrt werden kann. Nehmen wir an, die Erde hat einen natürlichen Drang, wärmer zu werden (Wasserdampf usw.) und CO2 würde wie ein Sonnenschutzmittel wirken, dann könnte man sich folgendes vorstellen. Die Erde wird natürlich wärmer. Je wärmer es wird, um so mehr CO2 gast aus, dadurch verlangsamt sich die Erwärmung, bis sie stoppt und kühlend wirkt. CO2 nimmt wieder ab. So könnte es sinusförmig immer weiter gehen.
    Ich hoffe, hier kannst du mir den richtigen, für Laien, Denkanstoß geben 🙂

    2. Nun blamier ich mich bestimmt noch mehr ^^
    Also so ein CO2 Molekül fliegt da so durch die Luft und wird zufällig von einem Photon(?) mit einer bestimmten Wellenlänge getroffen. Das CO2 nimmt dieses Photon auf und gibt es nach einem Zusammenstoß mit einem anderen Molekül wieder ab. Die Richtung, in der das Photon abgestrahlt wird, ist ungewiss. Die Wahrscheinlichkeit, dass es zurück zur Erde geworfen wird, dürfte durch die Erdkrümmung aber kleiner sein, als dass das Photon die Erde nicht trifft. Was ist denn mit Photonen dieser Wellenlänge, die aus dem Weltall (Sonne) kommen, oder gibt es diese von außen nicht?
    Diese müssten dann ja im gleichen Verhältnis davon abgehalten werden, zur Erde durch zu dringen.
    Wenn ich mir jetzt weiter vorstelle, dass unter 10.000 Luftteilen erst 3 und jetzt 4 CO2 Teile sind, wie groß ist die ‚Gefahr‘ dass ein Photon dieses CO2 Teil trifft? Wieviel Teile Wasser sind in diesen 10.000 Teilchen? Würde eine Wolke nicht spontan das Gebiet unter ihr zum glühen bringen? Müsste man nicht Nachts, ohne Sonne eine erhöhte Strahlung mit dieser Wellenlänge messen können, da das CO2 dann ja auch Nachts weiter strahlt …

    Irgendwie alles verwirrend …
    Ich hoffe, Du hast Antworten .. gerne auch ausführlich über die angegebene Email Addy

  2. @Frank

    Anteile am Klimawandel inklusive Solar:

    https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a2/Climate_Change_Attribution.png

    Die Ozeane sind eine Senken für CO2. Die Hälfte des CO2 verschwindet dort. In den Tropen wird durch die Meere CO2 frei gesetzt in den Polarregionen gebunden.

    http://www.science-skeptical.de/wp-content/uploads/2014/10/Partialdruck-CO2.jpg

    Bei Eiszeiten zu Warmzeiten kommt erst der Temperaturanstieg (idR durch veränderte Sonneneinstrahlung), dann erst der CO2-Anstieg, vor allem aus den Meeren. Der CO2-Anstieg wirkt sich dann zusätzlich auf den Temperaturanstieg aus. Das ist aber kein Selbstläufer, durch Verwitterung, etc. wird der Atmosphäre auch wieder CO2 entzogen und wieder im Meer gebunden.

    Anthropogenes CO2 macht ohne positive Rückkopplungen, wie weniger niedrige Wolken und mehr Wasserdampf in der Atmosphäre, alleine nur eine Klimasensitivität von 1°C global bei CO2 Verdopplung aus. Und dann gibt es noch negative Rückkopplungen im Klimasystem, wie mehr niedrige Wolken und weniger Wasserdampf, welche auch auftreten können. Das würde zu einem geringeren Anstieg als 1°C führen, bei CO2-Verdopplung. Kann man mit Mortan-Online selbst ausprobieren.

    http://climatemodels.uchicago.edu/modtran/

    Beim THE sprechen wir von Photonen im Infraroren. Die Sonne strahlt vor allem im sichtbaren Licht ab. Die Erde strahlt von der Sonne erwärmt vor allem in Infrarot ab. Daher ist der Erdboden die Hauptquelle der IR-Strahlung. In der Atmosphäre wird ein Teil der IR-Strahlung von THG wie Wasserdampf und CO2 und Wolken absorbiert und auch wieder emittiert. In alle Richtungen. Auch zurück zum Erdboden. Ebenso werden durch Stöße von CO2-Molekülen mit Luftmolekülen CO2-Atome angeregt und auch abgeregt. Die Prozesse von Absorption und Emission und Stoßanregung und Stoßabregung befinden sich dabei im Gleichgewicht, so dass immer IR-Photonen emittiert werden können. Natürlich auch zurück zum Erdboden. Oder einfach gesagt, die THG und Wolken in der Atmosphäre halten Wärme/ IR-Strahlung zurück. Siehe Abb. 1.

  3. PS

    Würden THG und Wolken keine Wärme/ IR-Strahlung zurückhalten, dann würde sich in 70 km Höhe in Abb. 1 die selbe Abstrahlung wie am Erdboden zeigen.

  4. @Krüger
    sorry, wenn ich nerve, finde deine EMail Adresse leider nicht.
    Das heißt also, so nach meinem Bauchgefühl, wenn ich nachts in der Wüste stehe und die IR Strahlung, die von oben kommt messe, müsste sich also in den letzten Jahren um den Betrag erhöht haben, die die Messung in 70 km in Richtung Boden abgenommen haben muss. Richtig? Ist sowas mal gemacht worden? Das wäre doch ein Beweis der Theorie.
    Auch müssten die Werte, wenn ich das Messgerät hoch halte, also immer Richtung Weltall auf der Erde höher sein, als über der Atmosphäre. Richtig?

  5. @Frank

    Das heißt also, so nach meinem Bauchgefühl, wenn ich nachts in der Wüste stehe und die IR Strahlung, die von oben kommt messe, müsste sich also in den letzten Jahren um den Betrag erhöht haben, die die Messung in 70 km in Richtung Boden abgenommen haben muss. Richtig? Ist sowas mal gemacht worden? Das wäre doch ein Beweis der Theorie.

    So ist es.

    Bei CO2-Verdopplung nimmt die Absorption der von Erdboden abgestrahlten IR-Strahlung in den unteren, wärmeren Luftschichten zu. Ein Teil wird davon zum Erdboden zurückgestrahlt. Die Strahlungsintensität der IR-Rückstahlung erhöht sich am Boden. In der oberen Atmosphäre nimmt hingegen die Strahlungsintensität der IR-Ausstrahlung ins All ab. Hier der Effekt:

    http://img5.fotos-hochladen.net/uploads/surfacebalanceabtg6hyzx1.png

    Und ja, Messungen gibt es dazu von Boden und von Satelliten aus. Nur der CO2-Effekt ist so gering gegen das Jahresrauschen, dass man mindestens 50-100 Jahre messen müsste, um aus den Rauschen einen signifikanten CO2-Trend zu bestimmen.

    Bilder zu Messungen vom Satelliten und Boden:

    http://www.nature.com/nature/journal/v410/n6826/fig_tab/410355a0_F1.html

    http://img5.fotos-hochladen.net/uploads/gegenstrahlung3ni74p92jw.jpg

  6. Hallo Herr Krüger

    Schön, wieder mal etwas von Ihnen zu hören. Sie hatten sich ja schon bei EIKE mit einem Kommentar gemeldet zu „Ein Kartenhaus aus Unwahrheiten CO2: Statt „Klima-Tiger“ lediglich ein Bettvorleger.“. Ich habe mich da irgendwann zurückgelehnt und vergnügt zugeschaut.

    Anders als bei Ihrer Abschätzung, die Abstrahlung der Erde aus 70 km Höhe zu nehmen, geht man meines Erachtens besser von der Abstrahlung der Atmosphäre zurück auf den Erdboden aus.

    Es ist eindeutiger, den Schnitt für die Leistungsbilanz an einer Stelle, und zwar am Boden zu machen, wo man die Energieflüsse „rein“ und „raus“ physikalisch korrekter definieren kann. Nimmt man die Abstrahlung aus der Höhe, dann ist die Situation nicht ganz so eindeutig, weil in der Atmosphäre immer etwas Unbekanntes passieren kann. Es ist wie der Versuch, die Temperatur in einem Haus zu messen, indem man die Temperatur der Mauer von außen mißt. Das ist im Prinzip zwar möglich, aber dafür muß man eine Menge über die Mauer wissen.

    Die eingestrahlte Leistung P auf den Erdboden durch die Sonne ist bei einer Albedo von ca. 0.3 ist P = 236.15 [W/m^2]. Das entspricht bei dem Erdboden als Schwarzer Körper (was man im Infraroten mit guter Genauigleit annehmen kann) einer Bodentemperatur von -19 Grad. Dieselbe Leistung von P = 236.15 [W/m^2] (oder in Ihrem Fall 240 [W/m^2]) sollte man als IR-Abstrahlungsleistung in den Weltraum erwarten, was ja auch der Fall sein muß, wenn die Rechnung korrekt ist. Sie tatsächlich zu messen, hat so seine Tücken.
    Damit muß der „Treibhauseffekt“ -- nicht nur der der Gase , sondern auch die Rückstrahlung der Wolken und der Wärmeabtransport durch Konvektion usw. diese berühmten 33 Grad bewirken, da der Erdboden tatsächlich eine mittlere Temperatur von 15 Grad hat und nicht -19 Grad.

    Diese Betrachtungsweise erlaubt einem einen weiteren Aspekt zu quantifizieren: Rechnet man den „Treibhauseffekt“ der Gase in der Atmosphäre, der zurück auf den Bden strahlt, z.B. mit dem Programm MODTRAN, dann erhält man, je nachdem was man als Atmosphäre ansetzt (z.B. US-Standardatmosphäre und bestimmte relative Feuchte), irgendwas von 250 [W/m^2] für eine klare(!) Atmosphäre und den Blick senkrecht nach oben.

    Die Summe von Einstrahlung der Sonne (236.15 [W/m^2]) und Armosphäre (250 [W/m^2]) ergäbe eine Bodentemperatur von ca 31 Grad, was eindeutig zuviel ist: Da die Einstrahlung der Sonne gut bekannt ist, muß folglich der „Treibhauseffekt der Gase“ zu groß sein und stark gebypaßt werden.

    Genauso muß -- da es ein Effekt der Gase ist -- der CO2-Effekt gebypaßt werden. Was man also als Effekt einer CO2-Verdoppelung mit MODTRAN berechnet, muß demnach eindeutig zu hoch dsein.

    Ich hoffe, Sie stimmen mir zu.

    Ihre Seite Science Sceptical scheint zur Zeit etwas eingeschlafen zu sein. Ich hoffe, sie stirbt nicht, denn sie war immer sehr interessant und vielfach kompetenter als EIKE.

    MfG

    G.Wedekind

  7. @Wedekind

    Die Modtran Berechnungen sind korrekt.

    http://www.science-skeptical.de/klimawandel/treibhauseffekt-fuer-dummies-mit-modtran/0012835/

  8. @Wedekind

    Herr Paul und Kramm sind bei Eike der Hammer.

    Unmittelbare Messungen der Gesamtstrahlung von Wasserdampf und Kohlensäure (CO2) stammen von
    E. SCHMIDT, HOTTEL und MANGELSDORF, E. SCHMIDT und ECKERT5, ECKERT6 sowie von HOTTEL und EGBERT.

    SCHMIDT, E.: Messung der Gesamtstrahlung des Wasserdampfes bei Temperaturen bis 1000° C. Forsch. Ing.-Wes. 3 (1932) 57/70.
    HOTTEL, H. C., u. H. G. MANGELSDORF: Heat transmission by radiation from nonluminous gases. Experimented study of carbon dioxyde and water vapor. Trans. Amer. Inst. Chem. Engrs. 31 (1935) 517/549.
    SCHMIDT, E., u. E. ECKERT: Die Wärmestrahlung von Wasserdampf in Mischung mit nichtstrahlenden Gasen. Forsch. Ing.-Wes. 8 (1937) 87/90.
    ECKERT, E.: Messung der Gesamtstrahlung von Wasserdampf und Kohlensäure in Mischung mit nichtstrahlenden Gasen bei Temperaturen bis zu 1300° C. VDI-Forsch.-Heft Nr. 387. Berlin 1937.
    HOTTEL, H. C., u. R. B. EGBERT: Radiant heat transmission from water vapor. Trans. Amer. Inst. Chem. Engrs. 38 (1942) 531/568.

    Alles seit Mitte der 1930er Jahre bekannt und gemessen. Der Emissiongrad von CO2 bei unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und Schichtdicken. Soviel zur Herrn Pauls Theorie CO2 strahlt nicht in der unteren Atmosphäre.

    Und Herrn Kramms Berechnungen sind sinnlos, da wir ohne Treibhausgase und Atmosphäre weder Wolken, noch Wasserdampf/ Wasser und eine komplett andere Erdoberfläche und andere Oberflächen-Temperaturen/ Temperaturgegensätze an der Erdoberfläche hätten. Ein völlig anderer Planet, mit anderer Strahlungsbilanz. Solche Berechnungen zum natürlichen Treibhauseffekt sind daher sinnlos.

  9. Herr Krüger schreibt: „Die Differenz zwischen Boden und 70 km beträgt 150 Watt pro Quadratmeter und 33°C. Das ist die sog. Differenz für den natürlichen Treibhauseffekt.“

    Gebe ich „Differenz für den natürlichen Treibhauseffekt“ bei google ein, bekomme ich genau 3 Treffer:
    -- eine Anzeige von Greenpeace
    -- eine Anzeige vom WWF
    -- obigen Artikel

    Hat noch jemand Fragen?

  10. @Langer

    Vielleicht doch ein Sachbuch/ Veröffentlichung dazu zur Hand nehmen?

    Z.B.

    http://www.science-skeptical.de/wp-content/uploads/2014/10/radiation-earth-from-space-taylor-499px.png

  11. Oder

    Elementary Climate Physics, F.W. Taylor (2005)

    Held and Soden (2000), Ann. Rev. Energy and Environment.

  12. Oje Rahmstorf vs. Eike:


    Der Heydrich-Vergleich und die Aufforderung zu Gewalt gegen Prof. Schellnhuber durch EIKE-Beiratsmitglied Lubos Motl ist schriftlich erfolgt und nach wie vor online: „It may be a good idea for the German – or other – intelligence services to physically deal with Herr Schellnhuber and his thugs before it’s too late.“ Auf schriftliche Nachfrage durch uns wollte EIKE-Presseprecher Horst-Joachim Lüdecke sich nicht einmal davon distanzieren, sondern verteidigte diese Äußerungen in einem Schreiben an das Potsdam-Institut als zwar fragwürdig, aber dennoch nachvollziehbar und verständlich. Meine Beschreibung von EIKE als Sektierertruppe war keineswegs als Diffamierung gemeint, sondern als sachliche Beschreibung. Als was würden Sie denn EIKE beschreiben, wenn Sie ein Wort für diese Gruppe wählen müssten? Für einen Verein ohne Büro, der (laut Süddeutscher Zeitung) von sich selbst sagt, keine Klimawissenschaftler zu brauchen, aber sich den etikettenschwindlerischen Namen „Europäisches Institut für Klima und Energie“ gibt? Und der auf seinem Blog sich auch nicht scheut, einen Artikel von Udo Ulfkotte zu veröffentlichen, in dem über zu viel Rücksichtnahme auf den Islam bei der Namensgebung von Tiefdruckgebieten geklagt wird? Ich finde den Begriff Sektierertruppe dafür schlichtweg sachlich zutreffend und angemessen.

  13. Sektierer gegen Sektierer. Sehr amüsant. 🙂

  14. Herr Krüger glauben sie das alles wirklich? Vielleicht bekommen sie bald den Nobelpreis in ?? . Mit ein paar Sätzen versuchen sie sämtliche Erkenntnisse der Wissenschaft bez. des Treibhauseffektes der letzten Jahre weg zu wischen. Die Selbstsicherheit dabei ist schon beeindruckend!!!
    Niemand, sie schon gar nicht, kann sicher sagen was sich in unserer Athmosphäre gerade abspielt. Wenn die aktuellen Theorien nur halbwegs richtig liegen, dann Gnade uns Gott.

  15. U. Langer schrieb am 29. September 2016 13:09

    Gebe ich „Differenz für den natürlichen Treibhauseffekt“ bei google ein, bekomme ich genau 3 Treffer:

    Hat noch jemand Fragen?

    Bestimmt nur Fragen, die Sie nicht hören wollen. Z.B. warum kleben Sie an dem genauen Wortlaut und nicht an dem Sinn der Aussage. Und warum nur deutsch und nicht z.B. englisch? Englisch könnte man z.B. Pierrhumbert anbieten, der auch mit der Differenz zwischen Temperatur am Boden und der am „radiating level“ (also die Höhe, in der ins All abgestrahlt wird) argumentiert. Pierrhumbert, „Infrared radiation and planetary temperature“ bzw. sogar auf youtube: https://www.youtube.com/watch?v=slPMD5i5Phg „Thin Ice: The Greenhouse Effect -- Ray Pierrehumbert: How carbon dioxide warms the climate“ …

  16. Sektierer gegen Sektierer. Sehr amüsant.

    Habe ich mir auch gedacht. Nur auf die Idee, dass das PIK Sektierer sein könnten, kommt Herr Rahmstorf nicht.

  17. Hallo Herr Krüger,

    Ohne Treibhausgase und Atmosphäre, hätten wir weder Wolken, noch Wasserdampf/ Wasser und eine komplett andere Erdoberfläche und andere Oberflächen-Temperaturen/ Temperaturgegensätze an der Erdoberfläche. Ein völlig anderer Planet, mit anderer Strahlungsbilanz. Solche Berechnungen zum natürlichen Treibhauseffekt sind daher sinnlos.

    Ihre Aussage läßt mich etwas verwirrt zurück.
    Sie sagen doch damit, dass eine Erde MIT Atmoshäre aber OHNE IR aktive Gase eine Oberflächentemperatur von -18°C hätte. Und MIT IR aktiven Gasen eben 33°C. Weiterhin schließe ich daraus das Sie meinen, alle Berechnungen für eine Erde OHNE Atmosphäre wären völlig sinnlos und damit sicher auch die Berechnungen von gkramm auf EIKE.

    Ich kann ihre Argumentation ja durchaus nachvollziehen, da Sie sich ja auch auf real gemessene Werte beziehen, wie genau die auch immer sein mögen.
    ABER z.B. in Wikipedia bezieht man die -18°C auf eine Erde OHNE Atmosphäre???
    Was ist nun richtig?

    mfg

  18. @Weber

    Herr Weber, wir haben derzeit einen Input durch die Sonne von 240 Watt/m^2 und einen Output der Erde von 240 Watt/m^2 mit Atmosphäre.

    Ohne Atmosphäre und Wolken und Wasser hätten wir einen Input durch die Sonne von ca. 300 Watt/m^2 und einen Output der Erde von 300 Watt/m^2. Zudem würden zwischen Tag- und Nachtseite Temperaturunterschiede von 200-300 Grad bestehen. Dann gilt auch nicht mehr das T^4-Gesetzt. Also ein völlig anderer Planet. So kann man also nicht rechnen. Das sollte auch Herrn Kramm klar sein.

    Wir haben an der Erdoberfläche eine Durchschnittstemperatur von ca. 15°C, die Erde strahlt dort mit 390 Watt/m^2 ab, also gemäß eines Schwarzkörpers mit 15°C. Die Erde strahlt mit 240 Watt/m^2 in den Weltraum ab, also gemäß eines Schwarzkörpers mit -18°C. Die Differenz beträgt 33°C. Kann man ganz einfach messen. Daher rühren die 33°C her und nicht von einer Erde ohne Atmosphäre. Geht gar nicht, rein physikalisch.

  19. Hallo Herr Krüger,

    besten Dank für die Antwort.
    Viele Seiten die über den THE faseln drücken sich nicht klar aus, ich denke auch das die meisten Leser den Unterschied nicht bemerken, ob es sich bei den -18°C um eine Erde ohne Atmosphäre oder mit Atmosphäre ohne THG handelt.
    Aber es gibt auch genug Seiten, wie Wikipedia die klar sagen -18°C ohne Atmosphäre!
    Oder wie hier von einer Uni
    http://homepages.uni-paderborn.de/wgs/Dlehre/Physik_des_Treibhauseffekts.ppt.pdf

    Für mich völlig unverständlich wie mit den physikalischen Grundlagen umgegangen wird.
    Es wundert auch nicht wenn sich dann jeder „seine Wahrheit“ zusammenbastelt.
    Grober Unfug scheint sich bis in „höchst wissenschaftliche Kreise“ auf beiden Seiten zu finden.

  20. @Weber

    Das Problem ist, dass viele sog. Experten den THE und die 33°C nicht verstanden haben. Jeder schreibt irgendwo das mit den -18°C ohne Atmosphäre ab.

    Ohne Atmosphäre, Wolken und Wasser hätten wir eine Albedo um 0,1 und nicht von 0,3 und dementsprechend 1376/4 x 0,9 = 308 Watt/m^2 Input durch die Sonne. Die Tagseite der Erde hätte über +100°C, die Nachtseite unter -100°C. Das T^4-Gesetz gilt dann nicht mehr. Mann muss dann mit zweigeteilter Erde in Tag- und Nachtseite rechnen, in erster Näherung. Und was dabei heraus kommt, hat nichts mehr mit -18°C zu tun. Da liegt Herrn Kramm also richtig. Sagt aber nichts dazu, wenn man ihn darüber aufklärt, dass 33°C die Differenz der Bodenabstrahlung zur Abstrahlung am oberen Rand der Atmosphäre TOA sind. Ohne Atmosphäre hätten wir hingegen eine einheitliche Abstrahlung in allen Höhen und nicht weniger in der Höhe und mehr am Boden.

  21. @ Krüger

    Den „Atmosphäreneffekt“ bestreitet sicher (kaum) keiner. Selbst die Dr. Paul’s dieser Welt nicht.
    Bestreiten lassen sich auch keine Meßergebnisse, der Dr. tut das zwar, (Gegenstrahlung) aber egal.

    Für mich, als „Klima-Laie“,stellen sich zum THE dennoch ein paar Fragen.
    1. Sind die gesamten 33°C den THG zuzuschreiben?
    2. Ist der gesamte Anteil (wie hoch auch immer) den die THG am THE haben, der zur Erde zurückgeworfenen IR-Strahlung geschuldet oder kann es auch einfach so sein, das die THG schon durch das direkt einfallende Sonnenlicht angeregt werden und für Erwärmung sorgen?

    Ich habe da immer noch mein Problem mit der Venus, wo ich mir beim besten Willen nicht vorstellen kann, dass die wenigen Watt, die auf der Oberfläche ankommen und von der dichten CO2 Atmosphäre zurückgestrahlt werden, diese Temperaturen verursachen sollen.
    Die Vorstellung das direkt einfallendes Licht auch im nicht sichtbaren Bereich, wo die Albedo der Venusatmoshäre ja auch eine andere ist, die Atmosphäre aufheizt und die hohen Temperaturen schlicht eine Folge der Masseverteilung sind, scheint da plausibler. Dazu würde auch passen, dass in dem Bereich in dem die gleichen Druckverhältnisse wie auf der Erde herrschen (km40-55) die Temperaturen ziemlich genau dem Verhältnis der unterschiedlichen Solarkonstanten gemäß S&B entsprechen, also ca. 1,71.
    Ist das Blödsinn, Zufall oder gibt es dafür andere Erklärungen?

  22. @Weber

    Druck verursacht keine Wärme. Nur Druckveränderungen können Wärme, oder Abkühlung hervorrufen. Eine Pressluftflasche mit hohen Druck ist auch nicht kochend heiß. Schnelle Druckminderung verursacht eine Abkühlung, schnelle Druckerhöhung eine Erwärmung. Kennt man aus dem Alltag. Z.B. Kühlschrank, oder Wärmepumpe.

    Der hohe Druck auf der Venus führt aber dazu, dass sich das Absorptionsspektrum des CO2 enorm verbreitert. Druckverbreiterung genannt. Zudem strahlt die Venus, aufgrund der hohen Temperatur die Wärme kurzwelliger ab, als die Erde. Da kommen dann noch weitere Absorptionsbanden als die 15 Mikrometerbande des CO2 zum Tragen. Daher ist der THE dort stärker.

    Und ja, die 33°C sind auf der Erde dem THE zuzuschreiben. Was sonst? Die Absorptionsbanden der THG sieht man direkt im Abstrahlungsspektrum in 70 km. Auch den Wolkeneinfluss.

  23. PS

    THG können nur im IR angeregt werden. Die Sonne strahlt im sichtbaren Bereich ein. Sauerstoff und Stickstoff aber strahlen im rot, grün. Z.B. Polarlichter.

  24. Hallo Herr Krueger,

    ich denke, die in Kommentar Nr. 5 verlinkte Skizze
    http://img5.fotos-hochladen.net/uploads/surfacebalanceabtg6hyzx1.png
    ist die beste Zusammenfassung des Atmosphärischen THE, die ich je gesehen habe. 🙂

  25. @Micha #23

    Die Sonne strahlt im sichtbaren Bereich ein

    Das ist falsch, denn neben dem sichtbaren Licht wird auch UVA und IR mit eingestrahlt.

  26. @Krishna

    Die Sonne strahlt vor allem im sichtbaren Bereich ein. Das Strahlungsmaximum liegt im grünen Wellenlängenbereich. UV wird in der Stratosphäre vor allem durchs Ozon rausgefiltert. Ozonschicht.

  27. @Micha ’26
    Text zum von mir verlinkten Bild, dem man entnehmen kann IR und UV-A werden auch mit eingestrahlt.

  28. @krishna und Michael,

    ihr habt doch beide recht: das Maximum liegt im Sichtbaren, aber nahes UV und nahes IR sind beide noch mit drin -- „nah“ im Sinne von „Sonnenbrandgefahr“ für UV und „spürbare Wärme“ für IR. Von den Wellenlängen, bei denen der Boden mit 288 Kelvin abstrahlt und CO2 absorbiert und re-emittiert ist das alles aber dennoch weit genug entfernt.

  29. @Archophob #28
    Wenn man von Sonneneinstahlung spricht darf man UV-A, sogar minimal UV-B nicht vergessen, und wenn man liest, das der Strahlungseintrag des IR Anteils, je nach Artikel zwischen 40 -- 50 % am Boden beträgt (1 Quelle) dann sollte das schon erwähnt werden.

  30. #29

    Wenn man von Sonneneinstahlung spricht darf man UV-A, sogar minimal UV-B nicht vergessen, und wenn man liest, das der Strahlungseintrag des IR Anteils, je nach Artikel zwischen 40 — 50 % am Boden beträgt (1 Quelle) dann sollte das schon erwähnt werden.

    Und diese 40-50% haben keine Wirkung auf die THG?
    Nur in die andere Richtung?

  31. @G.Weber #30
    Sie sollten schon eine Wirkung haben, wenn nicht auf, sondern durch die / mit den Treibhausgase(n).

  32. PS
    Deswegen ist die ganze Rechnung mit der Gegenstrahlung eine Michmädchenrechnug, mEn.

  33. #Krishna Gans

    Deswegen ist die ganze Rechnung mit der Gegenstrahlung eine Michmädchenrechnug, mEn.

    So sehe ich das auch.

    Wie schon erwähnt, geht es in mein Hirn einfach nicht hinein, dass die paar Watt (5, 10, oder 20W/m²)
    die auf der Venusoberfläche ankommen und deren langwellige Rückstrahlung die 450°C verursachen sollen.
    Vielleicht ist es ja viel einfacher. Wo nichts ist kann auch nichts warm werden und wo viel Masse ist (dichte Athmosphäre), wird die eingestrahlte Energie einfach in Wärme umgesetzt. Zu einfach???
    Ein bisschen Rückstrahlung noch und alle haben sich wieder lieb und sind zufrieden……………

  34. @Michael Krüger

    Schöne Zusammenfassung, die zeigt als was man den Begriff Treibhauseffekt betrachten sollte. Die Benennung einer groben qualitativen Beobachtung.
    Die Ursache für diese beobachtete Wirkung sind Treibhausgase und Wolken, sowie der im Mittel mit der Höhe fallende Temperaturgradient in der Troposphäre.
    Es ist vor allem grotesk wenn behauptet wird auf EIKE, dass eine beobachtete Wirkung gegen den 2. Hauptsatz verstößt oder wenn behauptet wird die Gegenstrahlung existiere nicht, obwohl die Experimente die sie zeigen klar eine Emissionsstruktur der Treibhausgase nachweisen. Allerdings sollte man ebenfalls noch anmerken, dass auf EIKE im Grunde ja viele
    Möglichkeiten einfach behauptet werden. Als ich letztens schrieb die Erde sei ein offenes System, weil sie von der Sonne Energie bekommt und 3 kg Wasserstoff pro Sekunde verliert hat ein Kommentator behauptet dass das falsch wäre und die Erde stattdessen ein geschlossenes System sei. Man sieht da eben was passiert wenn Fanatiker sich mal in eine Erklärung fest gerannt haben.
    Da werden eben gerne einfache Beobachtungen ignoriert.

  35. @Weber, Krishna

    THG wie CO2 und Wasserdampf absorbieren das einfallende, kurzwellige Sonnenlicht sogut wie nicht. Da die Absorptionsbanden von CO2 und Wasserdampf vor allem im IR Abstrahlungsspektrum der Erde liegen. Deshalb heißen die Gase ja auch THG.

    http://images.slideplayer.org/10/2921774/slides/slide_37.jpg

    Außerdem, was an Sonneneinstrahlung im Nahen-IR vom Wasserdampf absorbiert wird, wird entsprechend beim UV vom Ozon, in der oberen Atmosphäre absorbiert. +5 km Höhe. Beim Ozon noch höher.

    Das mit dem Druck war schon Blödsinn und jetzt das mit dem Wasserdampf/ THG und der Sonneneinstrahlung. Was im Nahnen-IR vom Wasserdampf in einigen Kilometer Höhe absorbiert wurde, davon kommt an Boden nichts mehr an. Trägt also auch nicht zum THE bei.

  36. @Krishna Gans

    Das ist ein alter Hut. Die Gegenstrahlung ist keine Ursache, sondern eine Wirkung und Teil der Energiebilanz der Erdoberfläche.
    Entscheidend für das System Erde ist die Energiebilanz am Oberrand der Atmosphäre und die Energiebilanz muss sich ändern, wenn sich die Emissionseigenschaften ändern.
    Da die Troposphäre gut durchmischt wird ist es egal, ob am Boden oder in der Troposphäre Sonnenstrahlung absorbiert wird.
    Entscheidend ist, dass die Emissionshöhe im Mittel über der Absorptionshöhe liegt.

  37. @Weber

    Wie schon erwähnt, geht es in mein Hirn einfach nicht hinein, dass die paar Watt (5, 10, oder 20W/m²)
    die auf der Venusoberfläche ankommen und deren langwellige Rückstrahlung die 450°C verursachen sollen.

    Tja, darum greifen Sie dann auf Verschwörungstheorien zurück? Warum fragen Sie mich erst dann?

    Zur Venus:

    2615 Watt/m^2 erhält die von der Sonne, da näher an der Sonne, als die Erde. Also nahezu das Doppelte wie der Erde. Die Venus hat eine Albedo um 0,8. 2615/4 x (1-0,8) = 130 Watt/m^2 Input. Also Ihre 5-20 W/m^2 sind schon Blödsinn.

    Und dann schlagen Sie einfach mal unter Druckverbreiterung nach.

    http://www.astro.uu.se/~ulrike/Spektroskopie/PPT/Druckverbreiterung.GIF

    Aufgrund des hohen Drucks absorbiert das CO2 nicht in schmalen Linien, sondern über einen ganz breiten Spektralbereich.

    Zudem besteht die Venusatmosphäre zu 95% aus CO2 und nicht zu 0,04% wie bei der Erde. Der Druck ist 90mal höher als auf der Erde.

  38. Die wichtigste natürliche Quelle für Infrarot-Strahlung ist die Sonne. Infrarot-Strahlung hat einen Anteil von 50 Prozent an der Sonnenstrahlung, die den Erdboden erreicht. Außerdem gibt die durch die Sonneneinstrahlung erwärmte Erde Infrarot-Strahlung ab.

    Quelle
    Was ich als Milchmädchenrechnung bezeichne ist die s. g. Messung der Gegenstrahlung.
    Ausgangspunkt war die nicht vollständige Aussage, dass die Sonne im sichtbaren Bereich einstrahlt, und IR und UV unterschlagen wurden.

  39. @Weber

    Wo nichts ist kann auch nichts warm werden und wo viel Masse ist (dichte Athmosphäre), wird die eingestrahlte Energie einfach in Wärme umgesetzt. Zu einfach???

    Ja genau, melden Sie dass nur noch zum Patent an, dann werden Sie bestimmt reich. Druck, Masse und Dichte erzeugt natürlich Energie.

  40. @Krishna

    Klar doch, dass Nahe-IR der Sonne, was vom Wasserdampf in einigen Kilometern Höhe absorbiert und emittiert wird macht jetzt den THE. Das wird mit -18°C in 5.000 m den Weltraum wieder abgestrahlt.

  41. PS

    Entscheidend ist, dass die Temperatur am Boden bei 15°C liegt und 33°C Differenz zur Abstrahlungstemperatur von -18°C ins All aufweist. Also die 15°C am Boden.

  42. PS

    Den Weber-Effekt erkläre ich übrigens nicht zum ersten Mal.

    http://www.science-skeptical.de/blog/treibhauseffekt-fuer-super-dummies/0014220/#comment-1252713

  43. Ja genau, melden Sie dass nur noch zum Patent an, dann werden Sie bestimmt reich. Druck, Masse und Dichte erzeugt natürlich Energie.

    Den Weber-Effekt erkläre ich übrigens nicht zum ersten Mal.

    Schon damals ging es nicht darum das Druck irgendwelche Energie erzeugt. Es ist ihre etwas arrogante Art die Diskussion dann ins lächerliche zu ziehen.
    Es geht mir nicht darum den THE durch irgendwelche Theorien zu ersetzen sondern um die Frage ob außer der Gegenstrahlung noch andere Faktoren, wie z.B. ob das direkt einfallende Sonnenlicht zur Erwärmung der unteren Atmosphäre beitragen könnte.

    Hier nur ein Beispiel
    http://www.astropage.eu/index.php?page=venusatmosphaere

    Der sehr hohe Anteil von Treibhausgasen (hauptsächlich Kohlendioxid) sorgt für einen enorm starken Treibhauseffekt auf dem Planeten. Der Großteil der Sonnenstrahlung, die durch die dichte Wolkenschicht dringt, wird von der unteren Atmosphäre absorbiert und in Infrarotstrahlung umgewandelt.

  44. @G. Weber

    Nochmal. Die Energie die die Erwärmung bewirkt kommt immer und nur von der Sonne.
    Die Gegenstrahlung ist Teil der Energiebilanz der Erdoberfläche.

  45. @Krishna Gans,

    wie man auf der von Michael Krüger hier
    http://images.slideplayer.org/10/2921774/slides/slide_37.jpg
    verlinkten Grafik recht deutlich sieht, geht die 5500K Strahlung der Sonne zwar recht weit in den infraroten Bereich hinein, aber der Überlapp mit der 300K Strahlung vom Boden ist dennoch vernachlässigbar, weil zwischen den beiden Strahlungsmaxima bei 0,5µm (sichtbares Sonnenlicht) und 10µm (thermisches IR) ein eindeutiges Minimum bei ca. 3-4µm Wellenlänge gibt -- man kann also sehr wohl anhand der Wellenlänge zwischen „Solarem IR“ und „Irdischem IR“ trennen. Und die dickste CO2-Resonanz hat man halt innerhalb des „irdischen“ Bereiches.

    @Michael Krüger,

    Könnten Sie die beiden Grafiken, einmal die zur Abstrahlungshöhe und dann die zu den Wellenlängen, eventuell noch nachträglich in den Blogeintrag selbst einbauen? Damit wäre „der atmosphärische Treibhauseffekt und seine Messung -- für Dummies“ erst komplett.

  46. @Weber

    Es geht mir nicht darum den THE durch irgendwelche Theorien zu ersetzen sondern um die Frage ob außer der Gegenstrahlung noch andere Faktoren, wie z.B. ob das direkt einfallende Sonnenlicht zur Erwärmung der unteren Atmosphäre beitragen könnte.

    Herr Weber, Abbildung 1 im Artikel zeigt die Wärme-Abstrahlung von H2O, CO2 und O3 und Wolken in 70 km Höhe ins All. Alles verzeichnet, die Bereiche, wo die THG die Wärmeabstrahlung vom Erdboden absorbieren und emittieren. Hat also nicht mit Druck, Dichte und Masse zu tun. Sieht jeder Blinder mit Krückstock.

    Der Input durch die Sonne beträgt 240 Watt/m^2, der Output von der Erde ins All auch 240 Watt/m^2. Die Erdoberfläche absorbiert ca. 160 Watt/m^2 von der Sonne. Also den Hauptteil. In der Atmosphäre werden ca. 80 Watt/m^2 von der Sonne absorbiert. U.a. UV durch Ozon, Ozonschicht in 25 km Höhe bei -60°C. Und durch Wasserdampf in der oberen bis mittleren Troposphäre 5-10 km Höhe bei -20 bis -50°C. Also alles sehr kalt und die Strahlung erreicht nicht den Boden. Entscheidend ist der von der Sonne erwärmte Erdboden und die IR-Wärme-Abstrahlung vom Erdboden bei 15°C mit 390 Watt/m^2. Durch die THG und deren Absorptionsbanden im IR gelangen die 390 Watt/m^2 vom Erdboden nicht ungehindert ins All. Ins All wird nur mit 240 Watt/m^2 abgestrahlt und nicht mit 390 Watt/m^2. Und das liegt an den THG und Wolken. Alles verzeichnet in Abb.1, die Bereiche, wo die THG die Wärmeabstrahlung vom Erdboden absorbieren und emittieren und was ins All abgestrahlt wird.

  47. @Michael Krüger

    Danke für die kompakte Darstellung. In der Tat stolpern viele bei dem Verweis auf eine Erde ohne Atmosphäre. Aber Ihre Argumentation ist knapp und einleuchtend.

    EIKE ist allerdings zu inhomogen, um diese gemeinschaftlich abzufertigen. Einige Autoren und Kommentatoren haben teils gegensätzliche und abenteuerliche Positionen, andere sind wiederum sehr vernünftig und unterscheiden sich nicht wesentlich von dem, was man auch hier lesen kann. Dass EIKE einen fragwürdigen Ruf hat liegt an dem Eindruck, dass Verschwörungstheoretiker wie Dr. Paul und andere allzu präsent sind.

    Oder Prof. Kramm: Er nutzt sein Wissen und Reputation am liebsten, um Leute zu verwirren und seine Spezialtheorien zu verbreiten. Diese sagen eigentlich nur: Nichts genaues weiß man nicht. Das ist natürlich völlig unbefriedigend, aber alimentiert jene, die einen dumpfen Zweifel an allen Darstellungen zur Atmosphärenphysik hegen.

    Andererseits sind auch sehr gute Artikel zu finden, Prof. Lüdecke, oft selbst Gegenstand von Attacken, vertritt vernünftige Positionen. Ich würde darum von einem Pauschalurteil Abstand nehmen.

  48. @Günter Heß 2. Oktober 2016 15:04

    Nochmal. Die Energie die die Erwärmung bewirkt kommt immer und nur von der Sonne.
    Die Gegenstrahlung ist Teil der Energiebilanz der Erdoberfläche.

    Anscheinend kann man das nicht off genug sagen. Zu viele meine, diese käme eben extra aus dem Nichts hinzu. Dass dies offensichtlicher Unsinn ist führt aber bei manchen nicht zu dem Erkenntnisprozess, dass ihre Vorstellung falsch war, sondern sie lehnen den Sachverhalt ab!

    Andere kritisieren die populäre Darstellung, dass es sich bei der Gegenstrahlung um eine (partielle) Reflektion handele, nicht zu unrecht. Natürlich ist es keine Reflektion, aber es ähnelt dieser in der Wirkung.

  49. Die Lufthülle der Erde isoliert die Erdoberfläche teilweise vom eiskalten Weltraum……gestritten wird lediglich darum, wie denn die Isolierung so funktioniert.

    Ups…ich war nie hier….H.E.

  50. Tatsächlich geht es um zwei Dinge, die aber miteinander gekoppelt sind:

    1. Man will den Sachverhalt verstehen: Was ist wirklich, und warum?

    2. Man will abschätzen, ob man ein Problem mit den CO2-Emissionen hat.

    Zu 1. Der Sachverhalt wird im Artikel sehr gut erklärt. Er liefert die Basis für weiteres Verständnis. Aber er sagt noch nicht, ob es sich um ein Problem handelt oder nicht. Erwähnt wird lediglich, das es einen qulitativen Aspekt gibt, aber die Quantifizierung wurde nicht vertieft.

    Zu 2. Auch jene, die völlig andere Meinungen auf EIKE oder Anderswo vertreten, eint mit den wissenschaftlichen Skeptikern, dass es sich um kein erkennbares Problem handelt. Die wissenschaftliche Skepsis basiert auf der Marginalisierung der Wirkung. Rückkopplungen / Gegenkopplungen der Wirkungen schränken die Wirksamkeit der CO2-Veränderungen so stark ein, dass hier keine besonderen Maßnahmen erforderlich sind. Denn es gibt keine nachweisbare schädliche Wirkung, wie die AGW-Vertreter behaupten.

    Einige Radikal-Kritiker bestreiten indes die Wirkmechanismen grundsätzlich und begnügen sich nicht mit der Erkenntnis, dass es sich um marginale Effekte handelt. Für sie ist auch die Physik selbst suspekt einschließlich der Klimarealisten, die sich auf die Ergebnisse der Physik stützen.

    Für mich ist eher die Frage: Sollte man sich auf das gemeinsame Ziel konzentrieren, nämlich die Vermeidung unsinniger Politik, oder sollte man sich von jenen, die Verschwörungstheorien vertreten, distanzieren, weil man diese eher für diskreditierend hält?

  51. Sehr geehrter Herr Krüger,

    danke für den interessanten Beitrag, aber ich hätte noch ein paar Fragen:

    Sog. Treibhausgase wie CO2 und Wasserdampf und auch Wolken führen durch ihre Absorptions- und Strahlungseigenschaften von Wärmestrahlung dazu, dass wir eine Differenz von ca. 33°C zwischen Erdoberfläche und 70 km Höhe messe“

    Wo/Wie/auf welche Weise messen „wir“ denn, die Temperaturen von 15°C und -18°C GENAU? Gibt es Links dazu, die das GENAU darstellen, bis auf den Grund durchblicken lassen? Wenn wir irgendetwas messen, messen wir eigentlich nicht eher ein TemperaturFELD? Wie wird nicht daraus eine Art „Durchschnitt“ ermittelt? Kurz: Wie kommt man zu diesem Schluss?

    Was ist eigentlich (Ihrer ganz persönlichen Ansicht nach) die Definition des Treibhauseffektes? Warum macht diese Wortschöpfung Ihrer Meinung nach Sinn?

    Habe ich Sie richtig verstanden….? (Wenn ja, dann kann ich nur sagen: Leuchtet mir alles ein!)

    …dass die Erdoberfläche auf Wasser- und Landmassen, und das Gasgemisch Luft keine schwarzen Körper sind
    …dass H2O , CO2 und alle anderen strahlungsaktiven Gase absorbieren und emittieren
    ….dass es „von oben“ also nicht nur von der Sonne strahlt, sondern eben auch von den strahlungsaktiven Gasen ein (tagsüber geringerer, nachts vollausfüllender (ohne Mond und Sterne)) Anteil wirkt?
    …dass es „unten“ (vor allem wenn die Sonne scheint) kälter ist als „oben“?
    …dass es einen Temperaturunterschied gibt zwischen „unten“ und „oben“?
    …dass sie diesen Temperaturunterschied als Treibhauseffekt bezeichnen?

    Wenn ja: Warum muss man Ihrer Ansicht nach diesen Temperaturunterschied mit der Wärmestrahlung erklären? Ist es nicht so, dass die Energie des Spektrum des Sonnenlichts im Laufe seines Eindringens an die Moleküle gewisser Luftbestandteile UND die Moleküle des Erdbodens UND die Moleküle des Wassers abgegeben wird, wenn man vom reflektierten Anteil absieht? Mit anderen Worten: Sind die Temperaturen denn nicht NICHT NUR auf die strahlungsaktiven Gase für die zurückzuführen , SONDERN AUCH auf die ebenfalls absorbierenden Erdoberflächen und Wasser“flächen“ (Oder dringt das Licht nicht tiefer ins Wasser ein, so dass Fläche der falsche Begriff sein könnte?)?

    Worauf ich hinaus will: Wenn ich sie richtig verstanden, ist das Wort „Treibhauseffekt“ für sie sehr sinnvoll. Habe ich Sie richtig verstanden? Ehrlich gesagt, frage ich mich: Warum? Was ich sofort kapiere: CO2 und Co. strahlen, nach dem ich was ich mir habe sagen lassen, in alle Richtungen, auch nach unten, warum denn auch nicht? Was absolut unbestritten ist: Oben ist es prinzipiell kälter als unten (spielt da nicht auch die Gravitation eine Rolle?), es gibt einen Temperaturunterschied. Aber warum soll man diesen Temperaturunterschied nur mit Strahlungsvorgängen erklären? Warum soll man das „Treibhaus“-Effekt nennen, wobei in einem solchen Treibhaus unstrittig wegen der Unterdrückung der Ausdehnung der erwärmten Luft die Temperaturen steigen und die Wärmestrahlung so gut wie keine Rolle spielt?

  52. @ Hartmut Reinhold
    Zu einigen Fragen kann ich mal einige Antworten versuchen:

    Wo/Wie/auf welche Weise messen „wir“ denn, die Temperaturen von 15°C und -18°C GENAU?

    Phsikalische Gesetze beschreiben den Zusammenhang zwischen Temperatur und Strahlung. u.a. Stefan-Boltzmann, Planck und bei Gasen Lambert-Beer. Dies kann stoffspezisch vertieft werden. Geeignete Messgeräte gibt es, Im Kleinen gibt es Infrarot-Thermometer, für atmosphärische Strahlungen AERI und satellitengestützte Mikrowellen-remote-sensing-Instrumente. Diese werden entsprechend kalibriert und liefern zuverlässige Werte.

    Gibt es Links dazu, die das GENAU darstellen, bis auf den Grund durchblicken lassen?

    Unglaublich viele. Einige sind auf Detailprobleme in beliebiger Präzision, andere versuchen einen größeren Bereich zusammenzufassen, einige setzen viel Fachwissen voraus, andere sind einfacher, aber dann auf kosten der Präzision.

    Wenn wir irgendetwas messen, messen wir eigentlich nicht eher ein TemperaturFELD? Wie wird nicht daraus eine Art „Durchschnitt“ ermittelt? Kurz: Wie kommt man zu diesem Schluss?

    Man misst nie das Schwingungsverhalten einzelner Moleküle, sondern immer das von Ensembeln. Wie groß die Referenzmenge ist, und ob diese hinreichend homogen ist, um eine Durchschnittsaussage zu tätigen, mag je nach Fragestellung variieren. Natürlich kann man bezweifeln, ob eine Weltdurchschnittstemperatur überhaupt eine sinnvolle Zahl ist, aber für den diskutierten Zweck kann man das durchaus behaupten.

    So ist eine Kritik an dem Konzept, dass nach Stefan-Boltzmann die Emmission in der 4. Potenz mit der Temperatur gekoppelt ist. Eine Inhomogenität macht also eine Durchschnittsbetrachtung, die eher von einem linearen Zusammenhang ausgeht, fragwürdig. Allerdings wurde in anderen Artikeln auf dieser Site gezeigt, dass dies hier wenig an der Aussage ändert.

  53. @ Hartmut Reinhold
    Fortsetzung

    Was ist eigentlich (Ihrer ganz persönlichen Ansicht nach) die Definition des Treibhauseffektes?

    Das macht der Artikel implizit klar: Der Unterschied zwischen der Bodenabstrahlung und der Abstrahlung an TOA (Top of Atmosphere) ohne THE gäbe es keinen Unterschied. Es geht auch weniger um eine persönliche Ansicht oder eine wasserdichte Formulierung, sondern um das Verständnis des physikalischen Zusammenhangs und dem Gegenstand der öffentlichen Diskussion. Ein Streit, der sich in der Nomenklatur erschöpft, vernebelt den Sachzusammenhang.

    Warum macht diese Wortschöpfung Ihrer Meinung nach Sinn?

    Reale Gewächshäuser arbeiten nach völlig anderen Prinzipien. Eine Kritik an dem Begriff ist darum nicht unbegründet. Aber sich um Begriffe zu streiten führt eben nicht weiter. Darum kann man schlicht die öffentliche Sprachregelung als gegeben akzeptieren und sich auf das Verständnis und die sachliche Kritik konzentrieren.

  54. @Martin Landvoigt: Vielen herzlichen Dank für die ausführliche Stellungnahme. Wieder etwas gelernt. Leider finde ich zur Zeit kaum Zeit und kann nur lesen und darüber nachdenken. Ich bitte um Verständnis. (Das mit dem Lambert-Beerschen Gesetz war sehr interessant).

  55. @Martin Landvoigt

    Habe ich Sie richtig verstanden: „Der Unterschied zwischen der Bodenabstrahlung und der Abstrahlung an TOA (Top of Atmosphere) ohne THE gäbe es keinen Unterschied.“
    Ohne das, was Herr Krüger und sie „Treibhauseffekt“ nennen, gäbe es keinen Unterschied zwischen der ABSTRAHLUNG (?) am Boden und jener an der TOA? Wo ist die TOA genau? Im Artikel schreibt Herr Krüger von einem durch den „Treibhauseffekt“ zu erklärenden TEMPERATURunterschied? Oder gibt es eine Verbindung zwischen bedien?

    @Herr Krüger
    (Herr Krüger scheint keine Zeit zu haben oder nicht schreiben zu wollen, … was selbstverständlich zu respektieren ist. Eine Antwort fände ich aber interessant):

    Es gibt einen Unterschied zwischen den lokalen Temperaturen an Erdoberfläche und den höheren Atmosphärenschichten (wobei… was ist eigentlich dann in der Thermosphäre los? naja nehmen wir die Tropopause). Ist dieser Temperaturunterschied, der je nach Breitengrad, Tagestunde und Jahreszeit unterschiedlich ist, der irgendeinen Mittelwert hat, von mir aus 33°C Ihrer Meinung nachallein durch die „Treibhausgase“ zu erklären?

  56. @ Hartmut Reinhold

    Ohne das, was Herr Krüger und sie „Treibhauseffekt“ nennen, gäbe es keinen Unterschied zwischen der ABSTRAHLUNG (?) am Boden und jener an der TOA?

    Korrekt

    Wo ist die TOA genau?

    Unter der Top-Of-Atmosphäre wird eine beliebige Grenzfläche verstanden, hinter der keinerlei atmosphärische Wirkung erwartet werden kann. Dabei kann man den Grenzwert je nach Fehler unterschiedlich ansetzen. Für unseren Zweck dürfte die Mesopause in 80 bis 85 km Höhe bereits hinreichend sein. Theoretisch könnte man auch die Obergrenze der Themosphäre in etwa 500−600 Kilometern über der Erdoberfläche annehmen, aber die Unterschied in den Messungen dürfte vernachlässigbar sein. Gemeinhin sind Satellitenmessungen von jedweden TOA-Definitionen nicht zu unterscheiden.

    Im Artikel schreibt Herr Krüger von einem durch den „Treibhauseffekt“ zu erklärenden TEMPERATURunterschied? Oder gibt es eine Verbindung zwischen bedien?

    Natürlich! Strahlung ist aufgrund der genannten physikalischen Gesetze fest mit der Temperatur verknüpft.

  57. Ein Hinweis:

    Weil die Temperaturverteilung nicht homogen ist und nach Stefan-Boltzman die Abstrahlung in der 4ten Potenz steigt, ergibt sich die Höldersche Ungleichung. Damit wurde ja argumentiert, dass ein Mittelwert nicht aussagekräftig ist. Herr Hess hat das einmal genauer untersucht und festgestellt, dass die Abweichung aber eher vernachlässigbar ist. Das steht u.a. in dem o.g. Link:

    http://www.science-skeptical.de/artikel/das-maerchen-vom-mond-und-der-globalen-mitteltemperatur-der-erde/0012416/

  58. Sehr geehrter Herr Landvoigt,

    vielen Dank für Ihre Antwort! Inspirierend, aber leider verstehe ich Ihre Aussagen nur teilweise. Zum Beispiel kann ich nichts mit Ihrem Hinweis auf die sogennante Höldersche Ungleichung anfangen. Dazu bin ich zu doof! Trotzdem ein herzliches Dankeschön!…und trotzdem bringt es einem etwas, sich immer wie den Inhalten zu stellen.

    Ich respektiere sehr, es wenn man den Temperaturunterschied „Treibhauseffekt“ nennen mag. Mir persönlich erscheint dies zwar sehr mutig, weil in einem Treibhaus einfach Konvektion unterdrückt wird. Aber bitte.

    Was mir nicht einleuchten würde, falls jemand den Temperaturunterschied ausschließlich auf H2O , CO2 zurückführen würde, schließlich strahlen die auch nach oben und tragen zur Kühlung bei. Ist es nicht so, dass wenn die diathermen N2, O2 ( O2 angeblich diatherm, wo kein/kaum UV ist ) in der Troposphäre Energie aufnehmen und durch Ihre hohen Konzentrationen in der Luft wesentlich zu den ca. 15 °C Durchschnittstemperatur beitragen, dieses durch die Erwärmung am Erdboden und Kondensationswärme (Kondensation des H2O) geschieht? Während die IR-Strahlung durch Wolken, Wasserdampf und CO2 usw. sie nur indirekt wieder über Erwärmung am Erdboden und leicht erhöhte Verdampfung?

    Naja wie auch immer. Ich wünsche Ihnen alles Gute. Falls Sie noch eine Antwort loswerden wollen. Gerne! Ich danke für Ihre Mühen und die Erklärungsversuche.

    Ich muss mich einigen privaten Problemen widmen. Alles Gute!

  59. @Hartmut Reinhold

    Danke für das Feedback.

    Man muss das mit der Höldersche Ungleichung nicht ganz verstehen, zumal diese ohnehin hier keinen wesentlich anderen ergibt. Es war nur irritierend wenn man an die unterschiedliche Temperaturfunktion gemäß Stefan-Boltzmann denkt und dann von einer Welt-Durchschnittstemperatur spricht. Für mich zumindest war das ein Grund des Zweifels … bis ich den o.g. Artikel von Herrn Heß las.

    Ich respektiere sehr, es wenn man den Temperaturunterschied „Treibhauseffekt“ nennen mag.

    Es ist sicher keine gute Wahl. Aber es hat sich eben eingebürgert und ist schlicht Konvention.

    … falls jemand den Temperaturunterschied ausschließlich auf H2O , CO2 zurückführen würde, schließlich strahlen die auch nach oben und tragen zur Kühlung bei.

    Der Sachverhalt ist auch offensichtlich nicht unmittelbar eingängig. Der Strahlungstransport in Gasen ist aber mittlerweile in der Physik sehr gut beschrieben und verlässlich. Wenn man ein Vergleich mit einer Decke ziehen will, wird man feststellen, dass an der Außenseite der Decke natürlich eine Abstrahlung geschieht, aber der Wärmetransport durch die Decke eben gehemmt wird. Es macht dann wenig Sinn, wenn man die Abstrahlung an der Außenseite der Decke als Kühlung beschreibt.

    Man muss das Naturgeschehen als eine menge sich überlagernde Faktoren vorstellen. Strahlungstransport ist ein wichtiger Teilaspekt.

  60. Mir persönlich erscheint dies zwar sehr mutig, weil in einem Treibhaus einfach Konvektion unterdrückt wird.

    Quatsch, ist mit drin. Seite den 1960er Jahren. Das Temperaturprofil der jeweiligen Atmosphäre ergibt sich aus dem Strahlungs-Konvektions-Gleichgewicht. Wobei Konvektion nur einen geringen Einfluss hat und der Strahlungsanteil den Hauptteil ausmacht. Manabe & Wetherald von 1967. Und in der Troposphäre wärmen die THG netto und in der Stratosphäre kühlen sie netto.

    http://www.science-skeptical.de/wp-content/uploads/2014/11/ManabeWetherald1967c.jpg

    Und die 33°C erklären sich über die Wirkung der THG und Wolken. Am Erdboden wird mit 15°C abgestrahlt und von der oberen Atmosphäre mit -18°C. 33°C Differenz. Kann man mit IR-Fernthermometern mit breiten Spektralbereich direkt messen. Ohne THG und Wolken hätte man eine Differenz von Null.

    Und THG und Wolken absorbieren und strahlen IR-Strahlung, welche von der Erdoberfläche kommt, wieder in alle Richtungen ab, auch zurück zum Erdboden. Dadurch entweicht nicht gleich alles ins All, sondern ein Teil wird durch die THG und Wolken zurück gehalten. Ganz einfach.

  61. Oder ganz einfach. Ohne THG und Wolken habe ich ein offenes System zum All. Alle Strahlung geht raus. Mit THG und Wolken habe ich eine Atmosphäre, die ein Teil der ausgehenden Strahlung zurück hält und zum Erdboden zurückstrahlt.

  62. @Hartmut Reinhold,

    nicht den „Treibhauseffekt“ (wird praktisch nur noch in Bezug auf planetare Atmosphären benutzt) mit dem „Glashauseffekt“ (unterdrückte Konvektion) verwechseln! Die Vermutung von Arrhenius, das das eine etwas mit dem anderen zu tun hätte, ist längst widerlegt, an der brauchen Sie sich nicht mehr abzuarbeiten.

  63. Hallo 🙂
    Lang ists her seit dem letzten Eintrag…
    Hab den Link über “ die Suche nach „Emissionspektrum CO2“ gefunden…

    Mir fehlen leider noch immer die absolut zentralen! Mechanismen des Treibhauseffektes.

    Daher ein paar Fragen.
    Ich gehe mal gedanklich von einer Erdatmosphäre ohne Treibhausgase außer dem CO2 aus. Also auch ohne Wasserdampf.
    Mal gucken was passiert.

    Eine Erwärmung der Atmosphäre könnte nach der Absorption eines Infrarotphotons vom Erdboden zB stattfinden wenn, und dann wäre auch die Menge des CO2 immer relevant:

    das angeregte CO2 Molekül die umgebende Luft erwärmen kann
    wenn die weitere Wärmeübertragung zeitverzögert stattfinden würde
    wenn die Lust des CO2 seine Energie in finaler Form vom Photonen wieder abzugeben von seiner Temperatur abhängen würde

    Daher meine Fragen.

    Was passiert genau mit der Energie wenn ein CO2-Molekül ein direktes Infrarotphoton vom Erdboden abbekommen hat?
    Kann es die Energie teilweise nutzen um die umgebende Luft zu erwärmen?`
    Geschieht die Wiederabgabe eine Photons, und mit welcher Frequenz, zeitverzögert?
    Und ist die Emission von der Temperatur abhängig?

    Irgendwie müßte die Wärme ja der Atmosphäre „steckenbleiben“.
    Oder verzögert werden.
    Oder die restliche Luft erwärmen (und so quasi aus der direkten Wärmeabgabe fallen, und so besonders die erdnahe Luft erwärmen) .
    Ich weiß bisher aber noch nicht konkret wie?

    Wenn die Energie quasi weiterhin von jedem CO2-Molekül wieder ohne Verzögerung und mit Lichtgeschwindigkeit abgegeben würde gäbt es ja keinen Treibhauseffekt.

    MfG Ralf Pöttmann

  64. @Pöttermann

    In der unteren Atmosphäre herrscht lokales thermisches Gleichgewicht. D.h. alle Prozesse befinden sich nahezu im Gleichgewicht. D.h. die Zahl der anregenden Stöße/ Stoßanregung entspricht denen der abregenden Stöße/ Stoßabregung und die Zahl der Absorptionen entspricht denen der Emissionen. Daher strahlt CO2 in der unteren Atmosphäre bei 15 Mikrometer Wellenlänge mit Emissionsgrad 1, wie ein Schwarzer Körper. Entsprechend seiner Temperatur.

  65. PS

    Oder einfach unter Gasstrahlung googlen. Jeden Wärmetechniker, oder Betreiber eines Heizkessels, zB in einem Kohlekraftwerk ist auch die Gasstrahhlung von Wasserdampf und CO2 bekannt. Benötigt man für Temperaturberechnungen, etc..

  66. Ok 🙂

    Erstmal danke.

    Dann hätte ich noch die Frage um das wievielfache das Treibhauspotential von Wasserdampf größer ist als das von CO2.
    Die spektrale IR-Absorptionsbreite ist ja deutlich! größer.

    MfG Ralf Pöttmann

  67. So, ich denke der von der Menschheit emittierte Wasserdampf!! (der wird in der gleichen Größenordnung bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe frei) sorgt für die „fehlende Erwärmung“.
    Er bringt ja auch gleich seine Verdampfungsenthalpie mit ins System…
    Und wirkt bodennah…

    Das Hauptproblem sind also die fossilen Brennstoffe und nicht primär das CO2.

    Und unter dem Wasserdampfaspekt mal zB Braunkohle und Erdgas betrachten 🙁

    MfG Ralf Pöttmann

  68. Hm, ist scheinbar doch komplexer.

    Hab mal nachgerechnet.
    Sei dem Beginn der Industrialisierung sind wohl 43% CO2, aber nur 4% Wasserdampf direkt durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen dazugekommen.
    Mit dem MODTRAN ergibt das 0,5K Steigerung.

    Aber die direkte Wärmeabgabe durch den globalen Energieverbrauch könnte ein Problem sein.

    Die 85% der fossil erzeugten 505 PJ können die gesamte Atmosphäre jährlich um ca 0,075K aufwärmen.
    Die seit der Industrialisierung per Entropie in die Atmosphäre gepumpte Wärme nicht regenerativer Energien reicht für 2,5K.

    Was passiert mit der direkten Wärme durch den Energieverbrauch?
    Geht wohl teilweise in Meer, etc etc?
    Aber wohl auch nur begrenzt.

    Übrigens sind zB „Energiewälder“/Kurzumtriebsplantagen super Energiequellen.
    Regenerativ, sehr ökologisch, und voll grundlastfähig
    Und sie rechnen sich schon heute.

    Auch Aufwindkraftwerke (in Wüstengegenden) würden sich voll rechnen…

    Etc etc etc.

  69. Also…

    560 Exajoule… globaler Energieverbrauch pro Jahr
    Atmosphärenmasse 5,13 * 10^18 (also exa) kg
    isobare Wärmezufuhr
    85% nichtregenerative Energieerzeugung

    Heißt potentiell 0,093K pro Jahr!

    Und daran würde auch „freie Energie“ nichts grundsätzlich ändern (auch deren Energieoutput wird ja in Wärme umgesetzt)

    Die fast 0,1K muß man erst mal loswerden… (zB durch ne große Heatpipe ins All)

    Geht wohl nur mit „neuer Physik“.
    Aber die ist (zumindest in der westlichen Mainstream-Wissenschaft, da waren aber schon die deutschen Wissenschaftler während des Krieges deutlich weiter) bis heute geheim.

    Mal ganz abgesehen davon dass auch die Förderung etc etc der nichtregenerativen Energien nicht gerade lebensfördernd ist.

  70. PS nach Viktor Schauberger leben wir ja in einen großen Kondensator, in einem elektrischen Feld.
    Erde -, Ionosphäre +.

    Falls Sie zB mal wissen wollen wie Wasser wirklich verdampft, der Wasserdampf im elektrischen Feld der Erde aufsteigt und sich „Wasservesikel“ zu Wolken zusammenfinden (in der Biosphäre läuft sehr viel elektrostatisch ab, und nicht nur hier…) können Sie ja mal „Wasser: viel mehr als H2O“ von Gerald Pollack lesen (keine Ahnung wie viele potentielle Nobelpreise diesem Buch versteckt sind, das hätte eigentlich schon länger die gesamte Wissenschaft der „Biosphäre“ komplett umkrempeln müssen).

    Und keine Angst: das Buch ist weitaus größtenteils absolut klassische Physik (el. Spannungen, Ladungen, Infrarotsignaturen, Ph-Werte etc etc)!
    Und enthält auch Ideen für regernative Energieerzeugungen.

    Wie sagt doch Viktor Schauberger: „Natur kapieren und kopieren“.

    Eine Leseprobe des Buchs gibt’s hier:
    https://www.wasser-hilft.de/pdf/buecher/wasser_ist_mehr_als_h2o_inhalt_leseprobe.pdf

    Leider ist auch der Inhalt diese absolut bahnbrechenden Buches noch nicht alles was man über Wasser wissen kann…

    Wir haben bisher noch nicht einmal Ahnung was Wasser ist…

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