Eine Exkursion zur Kühlrate der Treibhausgase

8. März 2019 | Von | Kategorie: Artikel, Daten, Klimawandel, Wissenschaft

IR-Himmel

Wärmen sogenannte Treibhausgase wie Wasserdampf (H2O), CO2, Methan (CH4) und Ozon (O3), oder kühlen sie, dass ist eine der großen Fragen in der Debatte um den Treibhauseffekt. Dieser Frage möchte ich hier nachgehen.

Zunächst einmal ein Überblick über unsere Atmosphäre. Im linken Teil der folgenden Abbildung wird das Temperaturprofil in unserer Atmosphäre gezeigt (rot) und die Konzentration an Ozon (blau) in der Atmosphäre. In der unteren Atmosphäre hat man im Sommer, bzw. in Äquatornähe Werte, die um und über 20°C liegen. Die Temperatur nimmt mit der Höhe in etwa um -6,5°C/km ab. Das entspricht dem feuchtadiabatischen Temperaturgradienten in unserer Atmosphäre mit Wasserdampf. In etwa 12 km Höhe endet die Troposphäre. Darüber beginnt die Stratosphäre. Die Tropopause ist die Grenzfläche zwischen Tropo- und Stratosphäre. Die Tropopause ist unterschiedlich hoch: Am Äquator liegt sie in 18 km Höhe, in unseren mittleren Breiten bei 12 und an den Polen bei 8 km. Die Tropopause wirkt wie ein Deckel auf die aufsteigende Luft. Da es ab der Tropopause – zunächst mal – wieder wärmer wird, endet hier die Luftbewegung von warm nach kalt, also von unten nach oben. Die Luftströme werden waagerecht abgelenkt und fließen weiter in Richtung Pol.

Ein zentrales Merkmal der Troposphäre ist, in ihr nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe ab, es wird ständig kälter. In der Stratosphäre aber geschieht genau das Gegenteil. Dort nimmt die Temperatur wieder zu. Grund dafür ist die hohe Konzentration an Ozon, das große Teile der UV-Strahlung aus dem Sonnenlicht herausfiltert und in Wärme umwandelt. In etwa 15-30 km Höhe ist die Ozonkonzentration am höchsten.

Kuehlrate-THG

Der rechte Teil der Abbildung zeigt die Kühlraten der Treibhausgase Wasserdampf (H2O), CO2 und Ozon (O3) in unserer Atmosphäre infolge der Wärmeabstrahlung der Erde.

Im langwelligen Bereich emittiert und absorbiert jeder Teil der Atmosphäre gleichzeitig. Wo Absorption dominiert, haben wir eine Netto-Aufheizung, dort wo die Emission dominiert, eine Netto-Abkühlung.

Die von der Sonne erwärmte Erdoberfläche strahlt Wärme gemäß ihrer Oberflächentemperatur ab. Die Treibhausgase strahlen ebenfalls Wärmestrahlung ab und das gemäß ihrer Umgebungstemperatur. Eine 15°C warme Erdoberfläche strahlt mit 15°C die Wärme ins All ab. In 1.000 m Höhe hat man nur noch 8,5°C bei einer Temperaturabnahme von -6,5°C/km. Die Treibhausgase und auch Wolken in 1.000 m Höhe strahlen dann nur noch mit 8,5°C die Wärme ab. In 5.000 m Höhe wären es dann um -20°C und in 10.000 m Höhe um -50°C.

Treibhausgase und Wolken behindern durch ihre Absorptionseigenschaften im Infraroten die direkte Wärmeabstrahlung der Erde ins All. Dadurch kann die Erdoberfläche in weiten Teilen des IR-Spektrums ihre Wärme nicht mehr ungehindert ins All abstrahlen. Insbesondere dort, wo die Treibhausgase stark absorbieren. D.h. die Erdoberfläche kann ihre Wärme von im Durchschnitt 15°C (Durchschnittstemperatur der Erde) nicht ungehindert ins All abstrahlen. Die Treibhausgase behindern somit eine direkte Abkühlung der Erdoberfläche.

Das wichtigste Treibhausgas in unserer Atmosphäre ist der Wasserdampf (H2O). Wasserdampf ist vor allem in der unteren Atmosphäre vorhanden, zwischen 0-10 km Höhe. In Erdbodennähe kühlt es mit ca. -2°C pro Tag, bei einer Umgebungstemperatur um 20°C. In 5 km kühlt es mit etwa -1°C pro Tag, bei einer Umgebungstemperatur -20°C. In 10 km kühlt es mit etwa -2 °C pro Tag, bei einer Umgebungstemperatur von -50°C. CO2 weist wesentlich kleine Kühlraten auf. In der unteren Atmosphäre bei 5 km Höhe kühlt es in etwa mit -0,2°C pro Tag, bei einer Umgebungstemperatur von -20°C. In Höhe der Tropopause wärmt es dann mit ca. 0,2°C pro Tag, bei einer Umgebungstemperatur um -50°C. In der Stratosphäre kühlt CO2 dann wieder mit bis zu -2°C pro Tag, bei einer Umgebungstemperatur um -55°C. Da die Luft in dieser großen Höhe schon sehr dünn ist, strahlen CO2-Moleküle einen Großteil ihrer Energie in den Weltraum ab, bevor diese durch durch Molekülstöße wieder an die Stratosphäre zurückgegeben werden kann. So geht die Energie unwiderruflich verloren und die Stratosphäre kühlt ab. Ozon (O3) kühlt in der unteren Atmosphäre gar nicht. Im Bereich der Ozonsicht in der Stratosphäre wirkt es erwärmend, sowohl im UV, als auch im IR.

Die folgende Abbildung zeigt in welchen Wellenlängenbereichen und Höhen die Treibhausgase kühlend, oder erwärmend in der Atmosphäre auf die Wärmeabstrahlung der Erde wirken.

strato cool2

Wasserdampf (H2O) kühlt am linken und rechten Rand des Spektrums, in der unteren Atmosphäre. Vor allem bei 0-500 cm^-1 (>15 Mikrometer Wellenlänge). CO2 kühlt leicht bei 666 cm^-1 (15 Mikrometer Wellenlänge) in der unteren Atmosphäre. In Höhe der Tropopause wirkt es dort leicht erwärmend und in der Stratosphäre darüber stark kühlend. Ozon (O3)  wirkt bei 1000 cm^-1 (10 Mikrometer Wellenlänge) in der Stratosphäre in Höhe der Ozonschicht stark erwärmend und darüber stark kühlend.

Betrachtet man nun die Gesamtstrahlungsflüsse von kurzwelliger Sonneneinstrahlung in der Atmosphäre (durchgezogene Linien) und langwelliger Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche in der Erdatmosphäre (gestrichelte Linien), so ergibt sich folgende Netto-Kühlrate infolge der Treibhausgase in der Atmosphäre.

cooling

Die Troposphäre kühlt mit ca. 1,5°C pro Tag ab, infolge der Treibhausgase Wasserdampf (H2O) und CO2. In der Stratosphäre halten sich Erwärmung und Abkühlung die Waage. Im Mittel strahlt die Troposhäre aus einer Höhe von 5.000 km Höhe die Wärme mit -18°C, oder 240 Watt pro Quadratmeter ins All ab. Der Erdboden strahlt folglich nicht direkt mit 15°C, oder 390 Watt pro Quadratmeter die Wärme direkt ins All ab und kühlt somit nicht ungehindert aus.

Das Maximum der Kühlrate wird zwischen etwa 6 und 10 km Höhe erreicht. Dort wird die Atmosphäre bezüglich des Wasserdampfs (Haupttreibhausgas) praktisch durchsichtig und die thermische Strahlung kann in den Weltraum entweichen. Vom All aus sieht die Erde etwa wie ein schwarzer Strahler mit der Temperatur von ca. 5 km aus (-18°C und 240 Watt pro Quadratmeter). Die Abstrahlung eines solchen schwarzen Strahlers entspricht in etwa der mittleren, absorbierten solaren Einstrahlung von 240 Watt pro Quadratmeter. Somit besteht ein Gleichgewicht zwischen absorbierter Sonneneinstrahlung und Wärmeabstrahlung der Erde ins All.

Damit sollte geklärt sein, ja Treibhausgase kühlen durch Wärmeabstrahlung, allerdings nicht am warmen Erdboden mit im Mittel 15°C, sondern erst in Höhen um 5 km bei -18°C.

Anliegend die vom Satelliten gemessene langwellige Wärmeabstrahlung der Erde ins Alls von Wolken, Atmosphäre/ Treibhausgasen und der Erdoberfläche. (Strahlungsabkühlung).

Erbe

Im globalen Mittel werden 240 Watt pro Quadratmeter ins All abgestrahlt, was einer Temperatur von -18°C entspricht, entsprechend 5.000 m Höhe in der Atmosphäre. Am warmen Äquator werden dabei bis 350 Watt pro Quadratmeter abgestrahlt, an den kalten Polen hingegen nur 100 Watt pro Quadratmeter. Die tropischen Regenwälder in der Äquatorregion bilden sich deutlich durch ihre geringere Wärmeabstrahlung ab.

Ähnliche Beiträge (Automatisch generiert):

Print Friendly

41 Kommentare
Hinterlasse einen Kommentar »

  1. Im Mittel ist die Temperatur der Atmosphäre lokal konstant, Jede abgestrahlte Energie wird duch andere Prozesse ersetzt.

    Die nach unten abgestrahlte Energie (Gegenstrahlung) verringert sich zeitweise etwas wenn Atmosphärenschichten abkühlen, wird aber weiterhin vom Boden absorbiert und sorgt für eine höhere Temperatur der Erdoberfläche.

    390 Watt pro Quadratmeter

    Die 390 W/m² sind bei einer Durchschnittstemperatur von 15°C die theoretische Untergrenze, die mit Sicherheit weit überschritten wird. 450 bis 500 W/m² dürften realistischer sein (Höldersche Ungleichung).

  2. Danke, Michael Krüger.

    Auch für mich -- trotz Schwergewichts etwas eher in den klassischen Fächern bei meiner „sehr vergangenen“ Schulausbildung -- durchaus verständlich.

  3. Herr Krueger,

    danke fuer einen sehr vorsichtig geschriebenen Beitrag.

    Trotzdem benutzen sie ein Redewendung die eine weitere Erklaerung benoetigt.

    Sie sagen:

    Im langwelligen Bereich emittiert und absorbiert jeder Teil der Atmosphäre gleichzeitig. Wo Absorption dominiert, haben wir eine Netto-Aufheizung, dort wo die Emission dominiert, eine Netto-Abkühlung.

    Im ersten Satz sagen sie das Emission und Absorption gleichzeitig und wenn ich sie bisher richtig verstanden habe sind beide Koeffizienten gleich. Wie kann es dann aber zu einer Dominanz kommen? Wie erklaeren sie diesen Umstand?

    Weiterhin sagen sie das die Atmosphaere mit 240 W/m2 bei -18 Grad C abstrahlt. Da alle THG in der Atmosphaere Bandstrahler sind, ist diese Aussage falsch, da sie sich auf die Abstrahlleistung eines schwarzen Strahlers bezieht.
    Laut mindestens einer Studie, die ich hier auch schon verlinkt hatte, sind die Kuehlraten entsprechend der Wellenlaengen in der Summe von Ozon, CO2 und Wasser geringer als sie angeben.
    In den von ihnen immer wieder verlinkten und gezeigten Abstahlspektren erkennen sie sehr deutlich den Anteil der Strahlung von der Oberflaeche bei entsprechender Temperatur.
    Bei -18 Grad C kommen aus dem CO2 15 micrometer band nur 50 W/m2. Stimmen sie dem zu?

  4. Im Artikel steht:

    Im globalen Mittel werden 240 Watt pro Quadratmeter ins All abgestrahlt, was einer Temperatur von -18°C entspricht

    Werner S. macht daraus:

    die Atmosphaere strahlt mit 240 W/m2 bei -18 Grad C ab.

    Spot the differences …

  5. Herr Mueller,

    lesen sie doch selbst noch mal:

    Im Mittel strahlt die Troposhäre aus einer Höhe von 5.000 km Höhe die Wärme mit -18°C, oder 240 Watt pro Quadratmeter ins All ab.

    Wollen sie was zur Diskussion beitragen oder anfangen rumzutrollen?

  6. @Werner

    In der Stratosphäre findet große Strahlungskühlung durch CO2 und O3 statt, da dort die Teilchendichte und damit Stöße abnehmen und die Energie so ins All abgestrahlt wird und verloren geht.

    Wasserdampf nimmt mit der Höhe ab und ist in der Stratosphäre sogut wie nicht mehr vorhanden. Kühlt also vor allem in der Troposphäre.

    Für die Kühl- bzw. Heirate entscheidend ist der ausgehende Strahlungsfluss.

    Wegen der hohen Opazität der druckverbreiterten 15µm Bande von CO2 trägt es nur wenig zur Aufheizung in der Troposphäre bei. Strahlung, die in einer Höhe emittiert wird, wird bei einer anderen nahegelegenen Schicht mit fast derselben Temperatur wieder absorbiert. Einzig in der Tropopause, wo das Temperaturprofil ein Minimum hat
    ergibt sich eine geringe Netto-Aufheizung. In der Stratosphäre erhalten wir wegen der Druckabnahme, resp. der geringeren Druckverbreiterung/ Stoßverbreiterung, eine Abkühlung.

    Und über das ganze Wärmeabstrahlungsspektrum gesehen erhält man 240 W/m^2 Wärmeabstrahlung ins All. Was -18°C Strahlungstemperatur entspricht. Die Strahlungstemperatur ins All ist wellenlängenabhängig.

  7. S.49

    http://www.iapmw.unibe.ch/teaching/vorlesungen/intro_climate/Atmosphere-part2.pdf

  8. Herr Krueger,

    ich verstehe Ihre Erklaerungen nicht.

    CO2 ist ein Bandstrahler wie sie wissen. Bei -18 Grad C kommen aus dem 15 Micrometer band hoechstens 50 W/m2. Das koennen sie berechnen. Die Kuehlrate aus allen strahlungsaktiven Baendern in der Atmosphaere muss bei -18 Grad C geringer sein als die eines Schwarzkoerpers.
    Wenn sie weiterhin Druck und stossverbreiterung beruecksichtigen, so muessen sie das fuer die Absorption und Emission gleichzeitig machen. Gilt der Grundsatz noch das Emission und Absorptionszahl gleich sind? Muesste dann nicht Abstrahlung gleich Absorption sein und so mit Waermetechnisch neutral?

    Sie sprechen von Absorption im 15 Micrometer Band von CO2. Eventuell absorbiert CO2 doch auch im 4 Micrometer Band aus dem Sonnenlicht?
    Die direkte Absorption von Energie durch CO2 fuegt eine neue Komponente ein, die so bei Ihnen bisher nicht aufgetaucht ist. Jedenfalls nicht da ich es gelesen haette. Das wuerde heissen das das „Treibhausglas“ Energie direkt absorbiert. Dieser CO2 Hotspot faellt in einen Bereich bei dem Wasserdampf seine Wirkung verliert. Ist dieser Hotspot darauf zurueckzufuehren, dass an dieser Stelle die Ueberlappung der Bandapsorption von Wasser und CO2 wegfaellt?

  9. #8 Werner S 12. März 2019 01:02

    Herr Werner S, Sie verstehen die Grundlagen der Thermodynamik nicht, wollen aber andere belehren.

    Gilt der Grundsatz noch das Emission und Absorptionszahl gleich sind

    Natürlich gelten die lange bekannten Gesetze der Physik auch heute noch -- aber Ihre Schlußfolgerung daraus:

    Muesste dann nicht Abstrahlung gleich Absorption sein und so mit Waermetechnisch neutral?

    ist natürlich falsch. Wärmetechnisch neutral gilt natürlich nur bei Isothermie. Emission wird durch die Temperatur des emittierenden Körpers bestimmt, die Leistung, die absorbiert wird kann von Körpern mit anderer Temperatur emittiert werden.

    Die Kuehlrate aus allen strahlungsaktiven Baendern in der Atmosphaere muss bei -18 Grad C geringer sein als die eines Schwarzkoerpers.

    Die Temperatur im Strahlungsgleichgewicht stellt sich so ein, daß Wärmezufuhr = Wärmeabfuhr ist. Welche Leistungen dabei im Spiel sind, ist unerheblich. Wenn 50 W/m² zugeführt werden und bei -18°C 50 W/m² abgeswtrahlt werden, dann stellen sich eben -18°C ein. Deswegen heißt es ja Strahlungsgleichgewicht.

    Die Schwarzkörperstrahlung ist für das Strahlungsgleichgewicht höchstens ein Hilfsmittel um zu den richtigen Werten zu kommen, zum Berechnen der Temperaturen im Strahlungsgleichgewicht taugt sie nicht.

  10. Herr Ebel,

    wenn ich sie richtig verstehe sagen, sie das die Emissionsleistung von der Temperatur abhaengt, aber die Absorption von der Temperatur des Strahlers von dem die Strahlung emfangen wird, in dem Falle die Sonne. Das heisst aufgrund der viel hoeheren Temperatur der Sonne wird viel mehr von der Strahlung absorbiert, als abgegeben wird? Das heisst Waerme wird zugefuegt und die entsprechenden absorbierenden Gas werden waermer und geben diese auch ueber Stossbewegung an die umgebenden nichtstrahlenden Gase ab?

    So in etwa? Heisst das auch das die Strahlung von den kaelteren oberen Schichten niemals die waermen unteren Schichten erwaermen koennen so wie sie immer behaupten?

    Im uebrigen bleibt er bei der Aussage das bei -18 Grad C aus dem 15 Micrometer Band, eben nicht mehr als 50 W/m2 abgestrahlt wird. Es gibt die eindeutige Beziehung der Spektralabstrahlungsleistung und der Temperatur. Wenn ein Schwarzer Strahler in allen Baendern des Planckspektrums 220 W/m2 abstrahlt, dann kann CO2 nicht auch 220 W/m2 abstrahlen wenn es nur aus einem Band kommt.

    Diese Aussage von Herrn Krueger ist falsch.

  11. „Wenn ein Schwarzer Strahler in allen Baendern des Planckspektrums 220 W/m2 abstrahlt, dann kann CO2 nicht auch 220 W/m2 abstrahlen wenn es nur aus einem Band kommt.

    Diese Aussage von Herrn Krueger ist falsch.“

    Aber so was von falsch!!!

  12. #10 Werner S 12. März 2019 16:03

    Das heisst aufgrund der viel hoeheren Temperatur der Sonne wird viel mehr von der Strahlung absorbiert

    Sie dürfen aber nicht vergessen, daß die Solarstrahlung zur Erde nur aus einem kleinen Winkel stammt. Wegen des kleinen Winkels ist die ankommende Leistung so gering.

    So in etwa?

    Wenn ich Sie richtig verstanden habe -- ja.

    Heisst das auch das die Strahlung von den kaelteren oberen Schichten niemals die waermen unteren Schichten erwaermen koennen so wie sie immer behaupten?

    Sie dürfen nicht vergessen, daß nicht nur Strahlung von oben kommt, sondern auch Strahlung von unten. Dazu kommt konvektive Wärmezufuhr, so daß im Mittel die Temperatur fast konstant bleibt.

    Im uebrigen bleibt er bei der Aussage das bei -18 Grad C aus dem 15 Micrometer Band, eben nicht mehr als 50 W/m2 abgestrahlt wird

    Ja und?

  13. #11 besso keks 12. März 2019 17:30
    Du hast keine Ahnung von Thermodynamik, aber willst andere belehren.

    Z.B. auf EIKE:

    Die Gegenstrahlung wäre auch ganz einfach zu beweisen:

    Sensor auf 0°K gekühlt, Frequenzfilter drüber.

    Jede Wiese beweist das. Das horizontale Blattstück eines Grashalmes ist ein geeigneter Sensor. Ohne Gegenstrahlung wäre fast jeden Morgen das horizontale Blattstück reifbedeckt.

    Da gibt es schon genügend Meßgeräte zur Messung der Gegenstrahlung.

    Die mangelnde Kenntnis der Thermodynamik zeigt auch „Sensor auf 0°K gekühlt“.. Eine Kühlung auf 0K ist unmöglich.

  14. @Werner

    S.49

    http://www.iapmw.unibe.ch/teaching/vorlesungen/intro_climate/Atmosphere-part2.pdf

    Lesen Sie es erst mal und fragen dann dazu noch mal nach.

  15. @Keks

    Wo im Universum herrschen 0 Kelvin? Bin gespannt.

  16. „Ohne Gegenstrahlung wäre fast jeden Morgen das horizontale Blattstück reifbedeckt.“
    „Sie dürfen nicht vergessen, daß nicht nur Strahlung von oben kommt, sondern auch Strahlung von unten. Dazu kommt konvektive Wärmezufuhr, so daß im Mittel die Temperatur fast konstant bleibt.“

    Isothermen-Ebel at his best!

    „Da gibt es schon genügend Meßgeräte zur Messung der Gegenstrahlung.“

    Jo!
    Insbesondere die, die CO2-Strahlung messen ohne im CO2-Strahlungsband zu messen.

  17. @Keks

    Also immer noch nicht Ihre 0 Kelvin gefunden?

    Das Universum hat so um die 3 Kelvin.

    Und ich frage mich auch, wie Sie den Atomen und Molekülen verbieten wollen sich zu bewegen? Bin gespannt.

  18. Herr Krueger,

    Ozon alleine ist ein komplexes Thema. Unter anderem kommt es zu einer Dissoziations Absorption. Dadurch wird das Ozon zerstoert. Habe bisher noch nicht rausgefunden ob es bei der Neuenstehung zur Strahlung und wenn ja in welchen baendern kommt. Ozzon das zerstoert ist kann keine Waerme abstrahlen.

    Das allein macht es sicher schwer die wahre Kuehleistung quantitativ zu bestimmen.

    Gibt es noch eine Antwort zu meiner anderen Frage? Wie wirkt sich die Ueberdeckung der Bandstrahlung von Wasser und CO2 aus?

  19. @Werner

    Gibt es noch eine Antwort zu meiner anderen Frage? Wie wirkt sich die Ueberdeckung der Bandstrahlung von Wasser und CO2 aus?

    S.49

    http://www.iapmw.unibe.ch/teaching/vorlesungen/intro_climate/Atmosphere-part2.pdf

    Lesen Sie es erst mal und fragen dann dazu noch mal nach. Da steht alles zur Kontinuumstrahlung von Wasserdampf und Absorption/ Emission von CO2 und dem CO2-Hotspot in der Tropopause. Ebenso zu O3.

  20. Michael Krüger schrieb am 13. März 2019 12:26:

    Lesen Sie es erst mal und fragen dann dazu noch mal nach.

    <sarc>Erwarten Sie da nicht etwas viel? Wir sollten nicht vergessen, dass Werner anscheinend mit den Folgen des Aufsetzens eines Deckels auf einen Topf, der auf einer warmen Herdplatte steht, überfordert ist … </sarc>

  21. @Marvin

    Die Hoffnung stirbt zuletzt. Ist ja nur eine Seite S. 49.

  22. #16 besso keks 12. März 2019 21:52

    horizontale Blattstück

    In einem Meßgerät ist das horizontale Blattstück eine Folie F, deren Temperatur TF gemessesen wird. Von oben fällt die Gegenstrahlung G auf die Folie. Statt des Erdbodens beim Rasen ist eine Grundfläche U unter der Folie mit der Temperatur TU.

    Im Infraroten sind die meisten Oberflächen fast schwarz.Das strebt man auch bei den Meßgeräten an.Bei der Folie herrscht ein Wärmegleichgewicht, wobei die Folie entsprechend ihrer Temperatur nach Stefan-Boltzmann nach oben und unten strahlt (d.h. 2 Flächen). Deswegen lautet die Gleichgewichtsgleichung:

    sigma TU^4 + G = 2 sigma TF^4

    Umgestellt wird daraus:

    G = sigma(2 TF^4 -- TU^4)

    Bei einem Meßgerät werden auch noch Störeffekte berücksichtigt. U.a.:
    -- nicht ideal schwarz
    -- Konvektion
    -- Eigenstrahlung des Filters
    -- usw.

  23. Her Krueger,

    kommt von Ihnen noch eine Fehlerberichtigung zu Ihrer falschen Aussage ueber die Wattzahl der Kuehlleistung oder wollen sie es bei der Falschdarstellung belassen? Seite 49. zumindestens, bestaetigt nicht diese 220 W/m2 von denen sie sprechen.

    So die Frage ist, woher sie Ihre Zahlen haben.

    Ansonsten danke fuer die Leseempfehlung. Wenn ich es richtig verstehe entsteht die Heizwirkung durch CO2 in der Stratosphaere anhand der Temperaturgleichschichtung und ist wohl auch dem Ozon geschuldet und dem Wegfall des Wassergehaltes. Ansonsten bestaetigt diese Dokument die Kuehlwirkung der THG.

  24. Werner S schrieb am 14. März 2019 08:14

    bestaetigt nicht diese 220 W/m2 von denen sie sprechen.

    So die Frage ist, woher sie Ihre Zahlen haben.

    <nitpicking>Die Frage ist eher, woher Sie die 220W/m² haben, aus Herrn Krügers Artikel sicherlich nicht. 🙂 </nitpicking>
    Falls Sie sich dafür interessieren, wieviel von den 240W/m² aus der Atmosphere und wieviel direkt com Boden kommen -- wie wäre es mit einem Blick auf Kiel/Trendberth 2009? Dort werden im Diagram 169 + 30 aus der Atmosphäre und 40 vom Boden aufgeführt.

    Ansonsten bestaetigt diese Dokument die Kuehlwirkung der THG.

    Herr Krüger sollte mal einen Artikel darüber machen, wieviel Energie eine Jacke an die Umgebung abgibt. Mal sehen, zu welchen Schlüssen Sie dann beim nachdenken kommen. Hoffentlich schmeissen Sie dann nicht mitten im Winter Ihre Klamotten weg, weil die ja eine Kühlwirkung haben …

    Sie schrieben an anderer Stelle bezogen auf ein Zitat von Herrn Kramm:

    Diese Aussage: “In general, energy (or power) is a more relevant physical quantity than temperature. Energies are additive, temperatures are not; energy is conserved, temperature is not.“
    sollte wegweisend sein!

    Komischerweise vermeiden Sie (genau wie Herr Kramm) das Rechnen mit Energie. Wenn man zur Auffrischung nochmal lesen will, wie Herr Kramm einer solchen Frage ausweicht, hier eine auf Energie basierende Frage an Herr Kramm:

    So, to clarify matters, what is the emission of radiation from the top of atmosphere to space in one year?
    ___* E_TOA= 3.8 x 1024 J

    What is the emission of radiation from the surface in one year?
    ___* E_surface = ?

    My questions to Kramm & Dlugi:
    ___* Is E_surface significantly greater than E_TOA ?

    Obviously I believe Kramm & Dlugi will answer “Yes” to this question.

    Eine Frage, die Kramm nicht beantworten wollte. Wollen Sie sie beantworten?

  25. #23 Werner S 14. März 2019 08:14

    Ansonsten bestaetigt diese Dokument die Kuehlwirkung der THG.

    In dieser Formulierung ist die Aussage falsch. Richtig wäre ein Teil der Treibhausgase unter bestimmten Umständen kühlt. Genauso wärmt ein anderer Teil der Treibhausgase unter bestimmten Umständen. Im Mittel bleibt die Temperatur durch Kühlen und Wärmen kopnstant. Eine Erhöhung der Treibhauskonzentration sorgt im Mittel für eine Erwärmung bis wieder im Mittel eine höhere konstante Temperatur entsteht.

  26. Herr Krüger sollte mal einen Artikel darüber machen, wieviel Energie eine Jacke an die Umgebung abgibt. Mal sehen, zu welchen Schlüssen Sie dann beim nachdenken kommen. Hoffentlich schmeissen Sie dann nicht mitten im Winter Ihre Klamotten weg, weil die ja eine Kühlwirkung haben …

    Soweit ich es mitbekommen habe wohnt Werner in Australien? Da zieht er dann, wenn wir Winter haben die Jacke aus. 😉

    Aber richtig, die Außenseite der Jacke kühlt, aber nicht die weitaus wärmere nackte Haut. Schon das Herrn Werner zu vermitteln ist aber aussichtslos.

  27. Herr Mueller,

    Man rechnet mit einer bestimmten Form von Energie, naemlich mit WAERME, aber das werden sie nie verstehen!

    Herr Ebel,

    Die Erwaermung ist auf kleine Bereiche begrenzt, und hauptsaechlich dem Ozon geschuldet. Sie koennen natuerlich auch behaupten das CO2 weit mehr Waerme aus der Sonnenstrahlung absorbiert, aber dann koennen sie Ihre ganze Treibhaustheorie neu aufstellen, dann haben sie einen direkten Bezug zur Erwaermung der Atmosphaere. Ansonsten ist es einfach so das die THG kuehlen. Falls sie mit den Grafiken nicht klarkommen kann Ihnen sicherlich Herr Mueller helfen.

    Falls sie aber trotzdem Rechthaben wollen mit:

    Eine Erhöhung der Treibhauskonzentration sorgt im Mittel für eine Erwärmung bis wieder im Mittel eine höhere konstante Temperatur entsteht

    Dann schmeissen sie Ihre Aussage weg:

    Im Mittel bleibt die Temperatur durch Kühlen und Wärmen kopnstant.

    Beides geht nicht. Aber machen sie sich nichts draus, wenn sie die Temperatur erhoehen, erhoeht sich die Kuehlrate, wenn sie mehr Photonen bei gleicher Temperatur aussenden koennen, weil mehr Kuehlmittel da ist (hoehere Konzentration) dann wird es sicherlich kaelter. Das ist reine Logik. Mehr Kuehlmittel kuehlt mehr. Einfach oder?

    Herr Krueger, falls sie es fertigbringen eine Jacke thermodynamisch ordentlich, physikalisch und verstaendlich zu beschreiben, dann ziehe ich fuer sie wirklich nach Australien. Wuerde mir ganz gut passen! Ihnen nicht?

  28. @Werner

    Sie sagten mal, dass sie nicht in Deutschland wohnen und haben eine IP aus Australien. Naja wo auch immer.

    Aber machen sie sich nichts draus, wenn sie die Temperatur erhoehen, erhoeht sich die Kuehlrate,

    Werner hat es verstanden. Der wärmere Erdboden kühlt daher mehr als die kälteren THG in der Atmosphäre. THG behindern also die direkte Kühlung des Erdbodens.

  29. Werner S schrieb am 14. März 2019 14:16:

    Herr Mueller,

    Man rechnet mit einer bestimmten Form von Energie, naemlich mit WAERME, aber das werden sie nie verstehen!

    Den Beleg dafür, dass ich Wärme und Energie verwechsele, sind Sie immer noch schuldig. Und Sie sollten das auch mal Herrn Kramm sagen, der scheint das Ihrer Meinung nach ja auch nicht zu verstehen. Der rechnet mit allen Energieströmen und in den Einheiten J und W (in der Regel W/m²), siehe Kramms Energieflussbilanz für die Erdoberfläche…

  30. #27 Werner S 14. März 2019 14:16

    Beides geht nicht.

    Können Sie nicht lesen? Natürlich ist beides richtig, Sie dürfen nur nicht die Zusammenhänge unbeachtet lassen:

    Wenn im Mittel die Konzentration derTreibhausgase und die Solareinstrahlung konstant sind, sind natürlich im Mittel auch die Temperaturen konstant.

    Wenn die Konzentration derTreibhausgase zunimmt, ändern sich natürlich alle Strahlungsflüsse, Unter anderem nimmt die Gegenstrahlung in Oberflächennähe zu, so daß die Oberflächentemperatur zunimmt.

    Haben Sie das von Ihnen empfohlene esd-Paper gelesen, besonders Anhang A? Nach Ihrer Interpretation wirken Hauswände kühlend auf die Raumtemperatur, wenn geheizt wird. Mit dieser Interprtation dürften Sie alleine stehen.

  31. Herr Mueller,

    die Einheit fuer die Waerme ist die der Energie und die ist Joule. Demzufolge hat Herr Kramm recht. Danke auch noch fuer den Link. Eine wahre Fundgrube und eine gute Zusammenfassung von Herrn Kramms Standpunkt und das er recht hat!

    Herr Krueger, sie sagen:

    Der wärmere Erdboden kühlt daher mehr als die kälteren THG in der Atmosphäre. THG behindern also die direkte Kühlung des Erdbodens.

    Koennen sie das Zahlenmaessig belegen? Ich dachte immer die Waerme wird zurueck gehalten wenn der Erdboden zum Beispiel weniger kuehlt, sie sagen aber er kuehlt mehr???

    Und Herr Ebel,

    Ja Anhang A habe ich schon kommentiert und der richtige Vergleich mit den Gegebenheiten ist das Haus mit dem Dach und dem offenen Fenster. Die konvektive Kuehlrate fuer den Erdboden ist was unterschlagen wird in der Erklaerung.

    Auch uebrigens ein Grund warum die Bettdecke oder die Jacke das falsche Model sind.

  32. #31 Werner S 15. März 2019 01:01
    Herr Werner,
    Sie haben die Thermodynamik noch immer nicht verstanden:

    die Einheit fuer die Waerme ist die der Energie

    Die Wärmeangabe ist die Summe aller Einzelenergien des betreffenden Stoffes. Beim Festkörper hat jedes Atom eine bestimmte Energie, die zwischen kinetischer und potentieller Energie wechselt bei der Schwingung um die Ruhelage (Debyesche Theorie der Wärme).. Beim Gas ist es die kinetische Energie der Moleküle. Und die Summe aller Einzelenergien ist eben die Wärmemenge. Und als Wärme wird die Summe der vielen Einzelenergien bezeichnet, wenn die Verteilung der Einzelenergien statistischen Gesetzen gehorcht. Bei Gasen ist dieses statistische Gesetz die Maxmell-Boltzmann-Verteteilung. Im Rahmen der Statistik gibt es auch eine gewisse Wahrscheinlichkeit, daß die Verteilung mal nicht chaotisch ist, sondern einheitlich. Wenn bei einer Münze z.B.die chaotische Wärmeverteilung den Zusatnd einheitlich nach unten erreicht, springt die Münze hoch. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit dafür (die man mit den statistischen Gesetzen ausrechnen kann) so klein, daß Sie das wahrscheinlich nie beobachten werden können.

    Herr Kramm recht

    Herr Kramm eiert immer rum zwischen dem, daß er den Unsinn nicht übertreiben kann, wenn er seinen Ruf nicht vollständig ruinieren will und dem Bestreiten des Treibhauseffektes.Schön ist z.B. seine Eierei bei der Nettostrahlung aufwärts zu sehen. Natürlich kann man bei unveränderter Nettostrahlung mit verschiedene Auf- und Abwärtsintensitäten spielen und kommt dann mit Stefan-Boltzmann zu verschiedenen Temperaturen -- aber es geht ja nicht um Spielerei, sondern um Fakten. Da drückt sich Kramm um die Höldersche Ungleichung, weil das eben den Krammschen Unsinn zeigt.

    Die konvektive Kuehlrate fuer den Erdboden ist, was unterschlagen wird

    Da wird nichts unterschlagen, bloß im Anhang A ist das zur Erläuterung nicht wichtig. In der überigen Arbeit finden Sie den kovektiven Wärmestrom mit der Folge Temperaturgradient 6,5 K/km genannt. Wie ist das nun bei Anhang A? Ist Ihnen die Kühlwirkung zu gering, weil die Konvektion nicht extra genannt ist? Oder wärmt die Atmosphäre, aber die Konvektion kühlt oder, oder, oder?

    Auch uebrigens ein Grund warum die Bettdecke oder die Jacke das falsche Model sind.

    Also alle Fachleute haben keine Ahnung, nur Werner hat Ahnung, obwohl er noch nicht mal versteht, was Wärme ist.

  33. Werner S schrieb am 15. März 2019 01:01:

    Herr Mueller,

    die Einheit fuer die Waerme ist die der Energie und die ist Joule. Demzufolge hat Herr Kramm recht

    Wieder so ein nichtssagendes Statement. Sie sagen weder, womit Herr Kramm Recht hat, noch zeigen Sie auf, wo ich eine falsche Aussage gemacht hätte. Alles wie gehabt …

    Aber wenn Sie davon ausgehen, dass herr Kramm Recht hat: Worüber diskutieren Sie hier eigentlich? Kramm geht davon aus, dass die Atmosphäre die Temperatur von 221K (Erde ohne Atmosphäre) auf 288K anhebt, also für eine Temperaturdifferenz von 67K verantwortlich ist…

  34. @Werner

    Ich dachte immer die Waerme wird zurueck gehalten wenn der Erdboden zum Beispiel weniger kuehlt, sie sagen aber er kuehlt mehr???

    Richtig. Der warme Erdboden kühlt mehr, als die kalten THG darüber. Sehen Sie direkt im atmosphärischen Ausstrahlungsfenster, durch das die IR-Satelliten bis zum Erdboden blicken. Dort ist die Strahlungstemperatur höher, als dort wo die THG die Ausstrahlung blockieren. Wo die kalten THG stark blockieren haben Sie eine sehr geringe Strahlungstemperatur/ Abkühlung.

    Insgesamt werden 240 W/m^2 abgestrahlt. Also -18°C Strahlungstemperatur. Im Ausstrahlungsfenster haben Sie 390 W/m^2 bei 15°C Ausstrahlungstemperatur. Macht 33°C THE. 😉

  35. #34 Michael Krüger 15. März 2019 11:41

    Insgesamt werden 240 W/m^2 abgestrahlt. Also -18°C Strahlungstemperatur.

    Aus den 240 W/m² folgen nur -18°C, wenn die Strahlungsverteilung der Planckkurve folgt (Höldersche Ungleichung) -- was aber nicht der Fall ist, deswegen ist die Temperatur niedriger als -- 18°C.

    390 W/m^2 bei 15°C

    Hier liegt die Temperatur fest. Also ist gemäß Hölderscher Ungleichung die Ausstrahlungsleistung größer als 390 W/m².

  36. Herr Ebel,

    Selbst in der Schule lernt man schon die Einheit fuer die Waerme ist die der Energie
    Lassen sie Ihre hohe Physik an Herrn Mueller aus, der auch W/m2 oder Watt als Mass fuer die Waerme angibt.

    Es ist fraglich, wie er sicherstellt, dass er Wärme und Energie nicht verwechselt!

    Das Konvektion in der Arbeit erwaehnt wird, belegt nicht das das Model im Anhang A korrekt ist. Da ist der Vergleich mit einem Treibhaus weitaus besser, aber auch dort sollte man nicht vergessen das Fenster aufzulassen. Dann kann man die richtigen Schluesse ziehen. Und wie sie wissen ist ein Treibhaus mit offenen Fenstern kaum von der Umgebung zu unterscheiden.
    Eine Frage habe ich an sie:

    Sie sagen:

    390 W/m^2 bei 15°C

    Hier liegt die Temperatur fest. Also ist gemäß Hölderscher Ungleichung die Ausstrahlungsleistung größer als 390 W/m².

    Das vertraegt sich weder mit einem realen Koerper mit einer bestimmten Emissivitaet, noch mit der Schwarzkoerpertheorie. Wo haben sie gefunden, das mit der Hölderscher Ungleichung fuer eine bestimmte Temperatur ein Strahlungsleistung ueber der des Schwarzkoerpers berechnet werden kann?

  37. Herr Mueller,

    sie sprechen einen sehr interessanten Punkt an wenn sie sagen:

    Kramm geht davon aus, dass die Atmosphäre die Temperatur von 221K (Erde ohne Atmosphäre) auf 288K anhebt, also für eine Temperaturdifferenz von 67K verantwortlich ist…

    Nun zuerst einmal gibt es offensichtlich eine Differenz zwischen der Zahl von Herrn Kramm und der Theorie des THE.

    Sie sollte sich einmal Fragen warum das so ist. Ich fuer meinen Teil komme auf eine aehnliche Zahl wie Herr Kramm einfach durch Vernachlaessigung der Rotation.

    Sie fragen oben:

    Worüber diskutieren Sie hier eigentlich?

    Ich wuerde gerne wissen ob die Erklaerungen zum Treibhauseffekt zum Beispiel auch diese 67K darstellen koennen! Meines Erachtens koennen sie es nicht. So die Diskussion geht darum, was die wirkliche Ursache fuer die Temperaturverteilung auf der Erde ist.

    Falls sie es noch wissen die Erde erhaelt eine Waermleistung auf der Sonnenseite die gemaess der Theorie fuer den THE ausreicht die Erde auf 30 Grad C zu erwaermen. Die Nachtseite, die keine Waerme erhaelt, kuehlt entsprechend aus, so das die gemittelte Temperatur 15 Grad haben kann.
    So einfach koennte es sein!

  38. Herr Krueger,

    Insgesamt werden 240 W/m^2 abgestrahlt. Also -18°C Strahlungstemperatur. Im Ausstrahlungsfenster haben Sie 390 W/m^2 bei 15°C Ausstrahlungstemperatur. Macht 33°C THE

    Frage an sie, sind die 390 W/m2 ein Mass fuer den Waermeverlust oder nur die Strahlungsenergie fuer einen Schwarzkoerper?
    Das erstere haette Relevanz aber Ihrer Zahlen waeren fasch. Das letztere haette keine Relevanz!

  39. #36 Werner S 16. März 2019 06:28

    Das vertraegt sich weder mit einem realen Koerper mit einer bestimmten Emissivitaet, noch mit der Schwarzkoerpertheorie.

    Am Besten ein Beispiel:
    Zwei gleiche Flächen, die eine mit einer Oberflächentemperatur von 10°C und die andere mit der Oberflächentemperatur von 20°C. Die Durchschnittstemperatur ist dementsprechend 15°C. Die Abstrahlleistung der kühleren Fläche ist 363,7 W/m², die Abstrahlleistung der wärmeren Fläche ist 417,9 W/m². Die durchschnittliche Abstrahlleistung ist also 390,8 W/m². Wäre die Fläche einheitlich 15°C so wäre Abstrahlleistung dann 390,08 W/m². Also bei nicht einheitlicher Temperatur, ist bei gegebener Durchschnittstemperatur die Abstrahlungsleistung größer als bei einheitlicher Temperatur.

  40. #36 Werner S 16. März 2019 06:28

    Es ist fraglich, wie er sicherstellt, dass er Wärme und Energie nicht verwechselt!

    Es gibt kein Verwechseln, weil Wärme und Energie Synonyme sind. Für viele Energieformen werden außer der Angabe Energie weitere Eigenschaften genannt. Bei Wärme ist eine der zusätzlichen Größen die Temperatur. Die Entropie ist eine Größe, die bei mehreren Energieformen sinnvoll ist.

  41. #36 Werner S 16. März 2019 06:28

    Da ist der Vergleich mit einem Treibhaus weitaus besser, aber auch dort sollte man nicht vergessen das Fenster aufzulassen.

    Sie eiern rum, die Fragen beantworten Sie aber nicht:
    #32 Ebel 15. März 2019 09:50

    Wie ist das nun bei Anhang A? Ist Ihnen die Kühlwirkung zu gering, weil die Konvektion nicht extra genannt ist? Oder wärmt die Atmosphäre, aber die Konvektion kühlt oder, oder, oder?

Schreibe einen Kommentar