21.02.07 (set: 21.02.2007) ~ <<< 07.03.07 (set: 07.03.2007) ~ >>> ~ Dr. Dieter Porth - Internet

Kommentar: Wird es wärmer, weil mehr Treibhausgase da sind oder wird es wärmer, weil der Mensch wichtige Kühlmechanismen zerstört. - Die Vegetation als Klimafaktor wird in der Zusammenfassung des 4. Klimaberichts des IPCC nicht diskutiert. Ein Laborexperiment zur Prüfung der Treibhausgashypothese wird vorgeschlagen.

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[Internet - 07.03.07] [Bericht]

Eine Denkschrift - Kritik an den Hypothesen zum Klimawandel und Vorschlag für ein Laborexperiment zum Treibhausgaseffekt

Kritik: Wird es wärmer, weil mehr Treibhausgase da sind oder wird es wärmer, weil der Mensch wichtige Kühlmechanismen zerstört.
In der gesamten Diskussion zum Klimawandel wird in der Allgemeinen Diskussion immer nur der Aspekt der Erwärmung der Welt durch Klimagase erwähnt. Die Möglichkeit, dass verschiedene Kühlmechanismen der Erde durch den Menschen zerstört werden, wird kaum diskutiert. Solche Kühlmechanismen werden durch die Pflanzen aufrechterhalten. Die Zerstörung der Vegetation (Verwüstung, Entwaldung) bewirkt dabei katalytisch die Erwärmung der Welt, wie qualitativ am folgenden Diagramm (auch bei Wikipedia zu finden) aufgezeigt werden soll.

Die Landvegetation nimmt über den Faktor "Evapora-transpiration" erheblich auf die Energieleistungsbilanz der Erde Einfluss. Da in dem Diagramm nicht zwischen der Verdunstung von Wasser auf dem Meer (70%-Anteil, 80%-Anteil, 90%-Anteil?) und der Verdunstung von Wasser durch Landvegetation (30%, 20%, 10%-Anteil?) wird, kann der katalytische Einfluss der Vegetation auf das Klima nur qualitativ besprochen werden. Es soll hier aufgezeigt werden, dass mit den weltweiten Waldrodungen und Verwüstungen von semiariden Zonen wichtige Kühlmechanismen des Klimas zerstört wurden.

Kühlmechanismus 1.
Die Pflanzen sorgen also für eine gute Verdunstung des Grundwassers auf den Kontinenten. Das Verdunsten von Wasser erfordert Energie. Da feuchte Luft eine geringere Dichte als trockene Luft hat, steigt die feuchte Luft nach oben und "nimmt" die Verdunstungsenergie "mit". Durch diesen Vorgang wird die erdnahe Schicht gekühlt.
Wenn Vegetation entfernt wurde, heizt das Sonnenlicht den Boden stärker auf.
(Anmerkung: Beim Kondensieren wird natürlich Wärme frei. Die Hälfte der Wärme scheint als Wärmestrahlung auf die Erde zurück. Die andere Hälfte der Wärme wird in Richtung Weltall abgestrahlt. Im Alltag merkt man diesen Effekt, wenn eine Gewitterwolke im Anzug ist und es noch nicht geregnet hat. Die drückende Hitze resultiert unter anderem aus der Wärmestrahlung, die von der Gewitterwolke ausgeht.)

Kühlmechanismus 2
In dem Diagramm beschreibt der Faktor "Thermals", dass durch Konvektion warme Luft nach oben steigt und die Wärme einfach mitnimmt. Beim Segelfliegen spricht man von Aufwinden. Dabei zeigt sich, dass auch hier die Feuchtigkeit gut verstärken kann. Dabei spielen zwei Dinge eine Rolle.
- Feuchte Luft ist weniger Dicht als trockene Luft, so dass feuchte Luft leichter aufsteigt.
- Wenn die feuchte Luft in größeren Höhen kondensiert, entsteht ein Unterdruck, der weitere Luft ansaugt.
Wenn Vegetation entfernt wurde, wird die Konvektion ineffektiver und heiße Luft bleibt länger in Bodennähe

Kühlmechanismus 3.
In dem Diagramm wird schön dargestellt, dass der Effekt der "Evapo-Transpiration" zur Bildung von Wolken führt. Die Wolken vermindern durch Reflektion und Streuung, dass das Sonnenlicht überhaupt die Erde erreicht.
Wenn die Vegetation entfernt wurde, brennt die Sonne häufiger auf die Erde.
In dem Diagramm ist dieser Effekt leider am linken Rand dargestellt, so dass die Beziehung zwischen Wolkenbildung und Reflektion nicht deutlich wird. Deshalb wurden in der folgenden Skizze die Flusspfeile etwas anders angeordnet, um den Einfluss der Verdunstung auf das Klima zu beurteilen.
Normalerweise wird das Paradox, dass es im Sommer trotz abnehmender Sonnenintensität oft wärmer als zum Sommeranfang (24.6. Sonnenhöchststand) ist, mit der Aufheizung der Meere erklärt. Aber auch hier könnte der Einfluss der Vegetation wichtiger sein. Zum Sommeranfang sind die meisten Pflanzen in ihrer Hauptwachstumsphase. Entsprechend ist in dieser Zeit die Verdunstung von Wasser groß. Im Sommer werden viele Früchte reif, was bei vielen Gräsern (Getreide) mit einem Absterben verbunden ist. Auch geht mit dem Rückgang der Sonnenintensität die Verdunstungs- und Wachstumsrate zurück. Entsprechend ist im Spätsommer weniger Feuchtigkeit in der Atmosphäre und die Wolkenbildung geht zurück. Die Wärme im Sommer lässt sich sehr gut als Effekt des Kühlsystems "Vegetation" erklären.
Weil die Pflanzen im Sommer weniger stark wachsen, bleibt es im Sommer lange Zeit warm - trotz der Abnahme der Sonnenintensität
Conclusio:
Die Abholzung der Wälder und die Zerstörung der Vegetation hat aber auch noch weitreichendere Folgen. Die Pflanzen und Wälder ermöglichen es wahrscheinlich erst, dass die Feuchtigkeit von den Meeren bis in die Kontinente hineingetragen wird. Durch die Entwaldung wird das innere der Kontinente ausgetrocknet, so dass die beginnende Verwüstung dort zu einer Aufheizung führt.
Dies hat insbesondere bei großen Kontinenten (China, Afrika, Südamerika, Nordamerika) weitreichende Folgen Wenn die Abholzung im Küstenbereichen weiter voranschreitet, werden immer mehr Menschen aus dem Landesinneren der Kontinente an die Küsten strömen, weil im Kontinentinnern nicht genügend Wasser für die Landwirtschaft zur Verfügung steht.
Die gesamte Argumentation zeigt, dass der Klimawandel auch ohne die Treibhausgas-Hypothese erklärt werden kann. Aus diesem Grund ergibt sich die Notwendigkeit, die Berechnungen der Klimaforscher experimentell zu bestätigen. Nur so kann man sicher sein, dass die richtigen politischen Maßnahmen getroffen werden. Denn wenn die Zerstörung der Vegetation und Wälder für den Klimawandel ursächlich ist, dann helfen die Maßnahmen zur Kohlenstoffdioxidreduzierung nicht wirklich weiter. (Auch wenn wegen der Ölproduktionskrise eine Reduzierung des Energieverbrauchs wichtig ist.)
Ein mögliches Experiment wird an dieser Stelle vorgeschlagen, mit welchem sich der Treibhauseffekt experimentell prüfen lassen sollte.

Vorschlag: Kann der Effekt der Treibhausgase im Labor experimentell bestätigt werden?
An der Diskussion zum Treibhauseffekt stört mich insbesondere eines, die fehlende labor-experimentelle Basis. Dies ist problematisch, weil die Berechnungen Näherungen und Parametrisierungen voraussetzen. Die Parametrisierungen werden auf der Grundlage des bisher vorgefundenen Klimawandels vorgenommen. Insofern könnten die Modellrechnungen immer im eigenen Saft schmoren
Ich möchte zur Prüfung des Treibhauseffekts durch die Treibhausgase ein relativ "einfaches" Testexperiment vorschlagen. Die vorgeschlagenen Messtechniken haben leider nur das Niveau, was ein Physikstudent es vielleicht aus seinem Fortgeschritten Praktikum kennt. Leider habe ich mit neueren genaueren Messtechniken keine Erfahrungen sammeln können, so dass ich deren Effektivität nicht abschätzen kann.

Literatur
1.
Auf den Seiten des Max Planck Instituts für Meteorologie wird auf einen Artikel zum Treibhauseffekt hingewiesen:
Bakan, S., E. Raschke, 2002: Der natürliche Treibhauseffekt. Promet 28, Heft 3/ 4, 85-94 (PDF herunterladen, 574kB)
Anmerkung: In dem Artikel wird kein Experiment erwähnt, wonach Berechnungen zum Strahlungsfluss experimentell bestätigt wurden. Es wird lediglich am Ende des Artikels darauf hingewiesen, dass man das Strahlungsgleichgewicht zur Bestimmung der Temperatur in verschiedenen Satellitenschichten verwendet. Aber die Bestimmung von Temperatur ist etwas anderes als die Bestimmung von Wärmekapazitäten. Die experimentelle Grundlage zur Treibhausgashypothese ist schwach.
2.
Das IPCC hat am 2.2. eine englischsprachige Zusammenfassung ihrer Ergebnisse für Politker herausgegeben. Die eigentliche Begründung soll erst in einige Monaten verfügbar sein, wie die folgende englischsprachige Seite andeutet. http://www.ipcc.ch/press/prwg2feb07.htm
Anmerkung: Ein solches Publikationsgebaren lässt das Misstrauen wachsen, dass die Propaganda über die wissenschaftliche Redlichkeit gestellt wurde. Insbesondere enthält der Bericht auch keinen Hinweis auf experimentelle Labormessungen und keinen Hinweis auf den Einfluss der Vegetation auf das Klima.



Anhang: Wie kann man den Treibhauseffekt durch die Treibhausgase im Laborexperiment prüfen?
Vorstellung des Experimentaufbaus
Man baue zwei ungefähr 100 m lange möglichst gerade Röhren, die an den Seiteninnenwänden mit Silber verspiegelt sind. Die Röhren sind gut gegen äußere Temperaturänderungen isoliert. Die Enden der Röhre sind nicht verspiegelt. Das eine Ende wird mit einer Glasscheibe verschlossen, während das andere Ende mit einer schwarzen Metallplatte versiegelt wird. Das schwarze Ende steht in einem Wärmebad mit großer Kapazität.
Die Glasenden stehen in einem gemeinsamen durchsichtigen Wärmebad.
Beide Säulen sind lediglich über ein Differenzmanometer (Quecksilber-U-Rohr) verbunden, so dass zu Beginn der Messung die Druckgleichheit festgestellt werden kann. Weiterhin soll über das Manometer später die Druckdifferenz zwischen den beiden Säulen bestimmt werden, wobei über die Druckdifferenz auf die Temperaturdifferenz zurückgeschlossen werden kann.
Beiden Säulen sind mit einem atmosphärischen Gas gefüllt. Die beiden Mischungen unterscheiden sich lediglich im Kohlenstoffdioxidgehalt. Der Druck soll ungefähr 10 bar betragen soll.
Oberhalb der Glasplatte befindet sich weiterhin eine Lampe, die die Sonne in Energieleistung und Frequenz einigermaßen simuliert.
In einer schematischen Skizze ist der grundsätzliche Aufbau des Experiments dargestellt. Da ich im Bereich der Messtechnik nicht sehr genau informiert bin, können an der einen oder anderen Stelle genauere Messinstrumente eingesetzt werden.


Durchführung des Experiments.
In die beiden Säulen werden die leicht unterschiedlichen Atmosphären gefüllt. Nun simuliert man mit der Lampe einen "Standardtagesablauf." Bei der Simulation ist wichtig, was das Wärmebad oberhalb der Glasplatte ungefähr den Temperaturverlauf in 1000 m Höhe simuliert, denn das Wärmebad mit seiner eingestellten Temperatur ist quasi der Absorber für die IR-Strahlung
Man führt zwei Experimente durch, die vom Ablauf her fast identisch sind. Im ersten Experiment ist die "Früher"-Atmosphäre in der Säule 1. im zweiten Experiment ist die "Früher"-Atmosphäre in der Säule 2.

Begründung der Überlegungen zum Aufbau des Experiments
Der Treibhauseffekt kann am einfachsten mit Hilfe des "Konzepts der theoretischen Böden verstanden werden. Die IR-Strahlung wird vom Festkörper in Richtung Weltall abgegeben. Die umgebende Luft absorbiert die IR-Strahlung und wandelt sie zeitweilig in eine Temperaturerhöhung um und gibt sie anschließend in alle Richtungen wieder ab. Es stellt sich quasi ein Fließgleichgewicht für die Wärmestrahlung ein.
Kommunizierendes Wärmebad an der Scheibe
Die Abstrahlung ins Vakuum des Universums sollte immer gleich sein. Entsprechend muss die Vergleichbarkeit gewährleistet sein.
Isolierung der Rohre
Die Isolierung ermöglicht die Einhaltung von Temperaturgradienten innerhalb des Rohrs. Der Durchmesser des Rohrs sollte so klein gewählt werden, dass Konvektionen möglichst ausgeschlossen sind.
Verspiegelung
Mit der Verspielung wird die Übertragung der Wärmestrahlung parallel zur Schichtebene simuliert.
Überdruck
Durch den Überdruck wird die Länge der Luftsäule von 1000m auf 100m reduziert. Es wird davon ausgegangen, dass die Druckerhöhung keinen Einfluss auf den Treibhauseffekt hat.
Zwei Experimente
Durch die Vertauschung der Früher-Atmosphäre zwischen den Säulen soll Fehler im experimentellen Aufbau entdeckt werden.
Manometer zwischen den Säulen
Wie schon gesagt, lässt die Temperaturdifferenz zwischen beiden Säulen über die Druckdifferenz einfach bestimmen.
weitere experimentelle Fehlerquellen
Feuchtigkeit (Wasser ist ein Treibhausgas) auf der Rohroberfläche, Undichtigkeiten.

Erwartungen
Vom Erdboden bis zur Stratosphäre in 20 km Höhe sind die Temperatur um ungefähr 70°C. Unter den Versuchsbedingungen repräsentiert jede Röhre jeweils eine 1km hohe Luftsäule. Entsprechend kann das Kohlenstoffdioxid seinen klimatischen Einfluss nur zu ungefähr 1/10 bewirken. Statt der Erhöhung der Endtemperatur von 0,5°C ist eine resultierende Temperaturerhöhung von 0,05°C in den Wärmebädern am Ende der Säule zu erwarten. Die Temperaturänderung sollte man Thermoelementen messen können sollte. Nun kann die Aufheizung von Wärmebädern wegen vielfältiger Fehlerquellen problematisch sein. Auch braucht die Messung relativ lange. Eine Alternative zur Messung mit Thermoelementen kann in der Messung der Druckdifferenz sich aber auch in der Druckerhöhung zeigen.
Wenn man einmal annimmt, dass die Temperatur im Rohr ungefähr 300K beträgt. Und wenn man annimmt, dass im Mittel die Temperaturen im Rohr sich um 0,02K unterschieden, so ergibt sich darauf eine Druckdifferenz von 300,02/300 = 10,0007/10 (wegen t1/t2=p1/p2). Die 0.0007 bar entsprechen einer Differenz im Quecksilbermanometer von ungefähr einem halben Millimeter. Eine Temperaturänderung von 0,05° ist über die Druckdifferenz in jedem Fall messbar..

^{Keihl & Trenbe&hellip ©2006 (www)}

Die Graphik zeigt die Strahlungs-Leistungsbilanz der Atmosphäre. Je näher man kommt, desto größer wird die Bilanz, weil neben der Strahlung der Sonne auch die Wärmestrahlung der Atmosphäre zunimmt. Didaktisch problematisch ist die Reduzierung der verschiedenen Frequenzen auf ein einheitliche Energiemaß. Didaktisch problematisch ist auch die fehlende Verknüpfung der Beziehung zwischen Wasserverdampfung und Reflektion von Sonnenlicht.

^{Porth ©2007 (www/∗")}

Die Graphik von Keihl & Trenberth wurde leicht umgebaut. Das didaktische Problem der fehlenden Beziehung zwischen Wasserverdampfung und Reflektion von Sonnenlicht wurde "eliminiert". Die Graphik zeigt die Strahlungs-Leistungsbilanz der Atmosphäre an. Je näher man kommt, desto größer wird die Bilanz, weil neben der Strahlung der Sonne auch die Wärmestrahlung der Atmosphäre zunimmt. Didaktisch problematisch ist die Reduzierung der verschiedenen Frequenzen auf ein einheitliche Energiemaß.

^{Porth ©2007 (www/∗")}

Schematische Zeichnung für den Aufbau eines Experiments. Damit sollte die Differenzanalyse des Treibhausgaseffekts von zwei Atmosphärensäulen möglich sein. So lässt sich im Labor experimentell prüfen, ob die Treibhausgase den berechneten Effekt haben.

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