Direkte Beobachtung des Treibhauseffektes (Seite 6)

[rv_2011]

Antwort auf Beitrag Nr.: 61.285.213 von Vitaquelle am 18.08.19 14:22:27

Eine "kritische Stimme" habe ich nicht gesehen.

Oder hältst du "Lügen Thread" ohne die Spur einer Begründung für eine "kritische Stimme"?

Das erinnert doch sehr an "Lügenpresse", wenn eine Nachricht nicht ins Weltbild passt.

[Vitaquelle]

Antwort auf Beitrag Nr.: 61.283.667 von rv_2011 am 18.08.19 01:47:09

Der Thread ist noch keinen Tag alt und die Schlüsselworte "Lüge" und "Trollen" sind bereits gefallen.
Es gibt eine einzige, winzige kritische Stimme und die wird gleich mal als blöde dargestellt & versucht mundtot zu machen.

Wie arm ist das denn?

Warum fragt ihr nicht einfach mal bei wo: nach, ob sie euch eine closed user group aufmachen? Dann seid ihr nur unter euch, es gibt keine kritischen Stimmen & ihr könnt in aller Ausgelassenheit die Klimakatastrophe abfeiern.

[rv_2011]

Antwort auf Beitrag Nr.: 61.283.655 von egbertklon am 18.08.19 01:26:10

Da musst du schon ein bisschen konkreter werden.

Hat for4zim eine Beobachtungsreihe falsch beschrieben?
Wurden die Beobachtungen falsch interpretiert?
Oder ist deiner Meinung nach Physik eine einzige Lüge, weil du da nichts verstehst?

Sollte letzteres zutreffen, würde ich dich aber dringend warnen, irgend ein technisches Gerät zu benutzen, dessen Funktion du nicht durchschaust. Dazu gehören vor allem Handy, GPS, Computer - aber auch ein modernes Auto kommt nicht mehr ohne Computer aus, deren konkrete Funktion selbst Fachleute nicht vollständig durchschauen.

Oder ist dir einfach nur nach Trollen zu Mute, weil hier etwas beschrieben wird, das nicht in dein Weltbild passt?

[egbertklon]

Noch so ein Lügen Thread. Gibt es da nicht schon genügend davon?

[for4zim]

Antwort auf Beitrag Nr.: 61.282.935 von for4zim am 17.08.19 20:52:01

Feldman und Kollegen 2015 - direkte Beobachtung des Klimaantriebs durch CO2

Wie schon an der Arbeit von Raval und Ramanathan erklärt, kann man grundsätzlich nicht nur den Treibhauseffekt direkt beobachten als Abweichung der ausgehenden Energie (wie am Satelliten gemessen von der vom Boden abgestrahlten Energie), sondern bei hinreichend langer Beobachtung und präziser Messung kann man auch die von Menschen verursachte Veränderung beobachten. Allerdings bleiben Satelliten mit den entsprechenden Instrumenten nicht so lange in Betrieb, dass man ausreichend lange eine homogene Beobachtungsreihe bilden kann – man muss Messungen verschiedener Satelliten kombinieren und man muss Störungen durch Wolken kompensieren. Das macht präzise Messungen zu einer großen Herausforderung. Alternativ dazu kann man auch beobachten, wie sich die Rückstrahlung aus der Atmosphäre zum Boden verändert. Denn die Rückstrahlung aus der Atmosphäre stellt ja die andere Seite des Treibhauseffektes dar. Nimmt sie zu, muss sich die Temperatur am Boden entsprechend erhöhen. Auch hier versucht man, eine kleine Differenz zwischen zwei sehr großen Zahlen zu bestimmen – die Rückstrahlung aus der Atmosphäre zum Boden ist ebenfalls eine hohe Leistung (mehr als 100 W/m²) und die Veränderung im Laufe eines Jahrzehnts liegt vielleicht im Bereich von Zehntel W/m². Doch am Boden ist es einfacher, mit hochpräzisen Instrumenten eine längere homogene Messreihe aufzubauen. 2015 wurde bekannt gegeben, dass man diese kleine Veränderung durch direkte Beobachtung vom Boden aus bestimmen konnte mit einer Messreihe von Präzisionsmessungen an zwei Standorten von 2000 bis 2010. Erläutert wird das hier: https://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150225132103.h…. Die Publikation erfolgte durch Feldman et al. Observational determination of surface radiative forcing by CO2 from 2000 to 2010, Nature 519, 339-343 (2015). Link: https://www.nature.com/articles/nature14240 (voller Artikel kostenpflichtig). Freie Bereitstellung über https://escholarship.org/content/qt3428v1r6/qt3428v1r6.pdf oder direkt bei den Autoren.

Die Wissenschaftler haben in Alaska und Oklahoma mit ungeheuer präzisen Infrarotdetektoren die Infrarotstrahlung aus der Atmosphäre über verschiedene Bandbereiche fast täglich 10 Jahre lang gemessen. Zu den Effekten, die dabei berücksichtigt werden mussten, gehörte auch die Wärme der Instrumente, die dadurch selbst Infrarotstrahlung abgeben und die Präzision der Messungen damit begrenzen. Auch der Einfluss des Wetters musste berücksichtigt werden – optimale Messbedingungen bestehen nur dann, wenn der Himmel wolkenlos ist. Die Strahlung von CO2, Methan, H2O, O3 und anderen Parametern konnte durch ihre charakteristischen Spektren identifiziert und ihre relative Änderung im Laufe der 10 Jahre nach Korrektur für Wetteränderungen bestimmt werden. Das Ergebnis ist eine hochpräzise Zeitreihe der Infrarotstrahlung aus der Atmosphäre durch jeden dieser Strahler, auch CO2.

Insgesamt änderte sich die Strahlung über diese 10 Jahre um ca. 2 W/m³. Davon erfolgte ein Zehntel durch CO2, dessen Anteil an der Atmosphäre in diesem Zeitraum um etwa 22 ppm (das sind 0,0022 Volumen-% der Atmosphäre) gestiegen war. Da sich Temperatur und Wassergehalt viel stärker auf die Infrarotspektren auswirken als CO2, mussten diese Effekte genau bestimmt und herausgerechnet werden. Dazu wurde zum Beispiel der Wassergehalt der Atmosphäre mit Radiosonden bestimmt. Die Zeitreihe der Infrarotstrahlung von CO2 stimmt mit dem Anstieg und auch der jahreszeitlichen Änderung des CO2-Anteils überein. Zugleich stimmen die gemessenen Strahlungsflüsse mit den berechneten Strahlungsflüssen aus einem Strahlungsflussmodell überein.Zusammen stellt dies einen direkten Nachweis des Anstiegs des anthropogenen Treibhauseffektes durch CO2 dar. Das Ergebnis ist der Anstieg der integrierten Strahlungsleistung für CO2 aus der Atmosphäre am Boden von 2000 bis 2010 hier in der Abbildung (Erläuterungen in der angegebenen Publikation).

[for4zim]

Antwort auf Beitrag Nr.: 61.282.914 von for4zim am 17.08.19 20:47:09

Manabe und Wetherald 1967 - eine frühe Bestimmung der Klimasensitivität

Raval und Ramanathan besprechen in ihrer Arbeit das Thema der Klimasensitivität indirekt, da sie beobachten, dass der Treibhauseffekt sich über einer wärmeren Oberfläche verstärkt. Dies war zuvor schon von Manabe und Wetherald bereits 1967 festgestellt worden: https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0469(1967)…

Sie untersuchen den Fall, dass in einer Atmosphäre mit fester Verteilung der relativen Feuchte eine Erwärmung stattfindet, zum Beispiel durch eine Verdopplung des Anteils von CO2. Das Ergebnis war hier ein globaler Temperaturanstieg um 2,3 Grad. Durch das recht einfache und schematische Modell sollte man den Zahlenwert nicht zu genau nehmen, aber diese Publikation gehört zu den Arbeiten, die ein ungefähres Bild davon gaben, dass eine globale Erwärmung durch Rückkopplungen insbesondere des Wasserhaushalts verstärkt wird.

Spätere Untersuchungen zur Klimasensitivität mit immer mehr und genaueren Daten und Modellen weisen darauf hin, dass die Klimasensitivität wohl eher um 3 Grad liegt, doch an den grundsätzlichen Feststellungen hat sich seither nicht mehr viel geändert.

[for4zim]

Antwort auf Beitrag Nr.: 61.282.872 von for4zim am 17.08.19 20:38:25

Raval und Ramanathan 1990 - Beobachtung des Treibhauseffektes durch Satelliten

Zu Beginn will ich eine Arbeit aus 1990 vorstellen, die im Rahmen eines Workshops über globale Klimarückkopplungen am Brookhaven National Laboratory vorgetragen wurde: A. Raval und V. Ramanathan, Observational Determination of the Greenhouse Effect in: Global Climate Feedbacks, Proceedings of the Brookhaven National Laboratory Workshop June 3-6, 1990, Seiten 5 – 16 (Link: https://www.osti.gov/servlets/purl/6440147#page=10). Diese Arbeit folgt weitgehend der Publikation in Nature: https://www.nature.com/articles/342758a0 (leider kostenpflichtig)

Gemessen wurde hier der Strahlungsfluss, der von Infrarotdetektoren auf den drei Satelliten des ERBE-Experiments oberhalb der Atmosphäre bestimmt wird. Diesen zieht man von der Strahlung ab, die von der Meeresoberfläche ausgeht. Da die Meeresoberflächentemperatur sich nicht so stark ändert, kann sie mit vertretbarem Fehler bestimmt werden. Der Strahlungsfluss ergibt sich aus der Stefan-Boltzmann-Gleichung mit einem Fehler im Bereich von 5 W/m², in etwa der gleiche Fehler wie die Satellitenbeobachtungen des Strahlungsflusses. Die Stefan-Boltzmann-Gleichung sagt aus, dass bei einem schwarzen Strahler die abgegebene Strahlungsleistung von der vierten Potenz der Temperatur abhängt. Die hier betrachtete Meeresoberfläche ist zwar kein perfekter schwarzer Strahler, aber der Fehler ist nicht größer als ca. 1 Prozent der Strahlung - das ist für diesen Zweck genau genug.

Wenn die Atmosphäre weniger Energie verlässt als vom Boden abgestrahlt wird, ergibt die Differenz den Treibhauseffekt, denn das ist die Energie, die in der Atmosphäre verbleibt und sie erwärmt. Man bestimmt die vom Meer abgestrahlte Leistung für wolkenfreie und bewölkte Situationen. Dies wird mit den ERBE-Satellitenmessungen verglichen, bei denen ebenfalls bewölkte und wolkenfreie Beobachtungen unterschieden werden. Generell können nicht erkannte Wolken die Messungen stören und tragen zur begrenzten Genauigkeit bei. In den Messungen war der Treibhauseffekt durch Gase wie H2O, CO2 oder Ozon im Mittel etwa 146 W/m², der Effekt der Wolken zusätzliche 33 W/m². Die Anteile von H2O, CO2 und anderen Treibhausgasen werden hier nicht separat betrachtet, man weiß aber, dass der größte Teil durch H2O erzeugt wird. Die Autoren weisen darauf hin, dass die Satellitenmessungen eine Methode bieten, die Veränderung des Treibhauseffektes durch den Anstieg von CO2-Anteilen direkt zu messen, sofern die Messungen ausreichend genau sind und der Anstieg stark genug ist, ein deutliches Signal zu geben. Das war dann allerdings erst erheblich später der Fall.

Tatsache ist aber, dass der Treibhauseffekt direkt gemessen werden konnte und in der Größe auch mit den Berechnungen übereinstimmte. Damit bestätigen die Beobachtungen, dass das Modellverständnis vom Treibhauseffekt korrekt ist.

[for4zim]

In den vergangenen Jahren ist bei Diskussionen über das Klima auch immer wieder über den Treibhauseffekt geschrieben worden. Die wissenschaftliche Literatur darüber ist in neuerer Zeit eher kärglich, weil die wesentliche Entdeckung und Beschreibung des Treibhauseffektes bereits im 19. Jahrhundert erfolgt war (Entdeckung durch Joseph Fourier 1824, quantitative Beschreibung durch Svante Arrhenius 1896). In die Zeit nach 1970 fallen allerdings zwei Dinge, die die Frage nach der direkten Beobachtung des Treibhauseffektes noch mal interessant machen. Zum einen kann man inzwischen mit Satelliten den Treibhauseffekt beobachten. Es gibt nicht viele Artikel, aber doch ein paar, die sich damit beschäftigen bis hin zur direkten, quantitativen Messung von Erwärmungsraten durch einzelne Treibhausgase mit Hilfe von Satelliten oder durch Präzisionsinstrumente am Boden. Zum anderen ist der anthropogene Treibhauseffekt nach 1970 so stark geworden, dass er andere Klimaantriebe deutlich übersteigt, was auch die direkte Beobachtung verbessert. Das Haupthindernis ist, dass man außerordentlich präzise messen muss, weil die Strahlungsflüsse in der Atmosphäre groß sind (oft in der Größenordnung von einigen 10 oder 100 Watt pro Quadratmeter), die nachzuweisenden Flüsse des anthropogenen Treibhauseffektes oder ihre Veränderungen dagegen im Bereich von bis zu fast 3 W/m² oder sogar nur wenigen Zehntel W/m² liegen. Man muss dann aus dem Rauschen, das zum Beispiel dauernde Wetteränderungen aber auch die Fehler der Messung erzeugen, das schwache Signal durch Mittelung über größere Zeiträume oder Ortsbereiche und durch aufwendige Apparaturen sichtbar machen.

In den folgenden Beiträgen möchte ich Beispiele für Arbeiten über die Bestimmung des Treibhauseffektes, der globalen Erwärmung oder der Klimasensitivität sammeln. Dabei möchte ich zum einen zeigen, dass wichtige Arbeiten im Laufe der letzten Jahrzehnte zum Verständnis des Klimas beitrugen, zum anderen, dass man inzwischen für den Nachweis von Klimaänderungen und der menschlichen Verursachung nicht auf Modellrechnungen angewiesen ist, sondern auch direkte Nachweise dafür möglich sind.