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Ein Umweltphysiker im Klimawandel

Der Graßl-Schirm und der Treibhauseffekt für Dummies

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GraßlHarmut Graßl, ehemaliger Direktor am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI) und ehemals politischer Berater im Wissenschaftlichen Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU), sowie Ex-Chef der Klima-Koryphäen Georg Hoffmann und Jan P. Perlwitz, beschreibt in seinem Buch von 1990 den Treibhauseffekt wie folgt:

“Die Strahlen der Sonne, die ungehindert von diesen Gasen (allen voran Kohlendioxid) durch die Atmosphäre der Erde dringen und die Oberfläche des Planeten so wohltuend erwärmen, bleiben, wenn sie als Wärmestrahlen entweichen wollen, unter einem Schirm von Spurengasmolekülen wie in einem Glashaus gefangen. Je mehr davon in den Atmosphäre schweben, desto wärmer wird es auf der Erde. Das ist ein Naturgesetz.”

Diese Beschreibung des Treibhauseffekts (THE), indem Herr Graßl einen Schirm und ein Glashaus bemüht, ist natürlich völlig falsch. Mann kann es auch besser erklären.

Treibhauseffekt für Dummies

“Treibhausgase” (THG) verhalten sich nicht wie ein Schirm und ein Glashaus. THG sind jene, welche einen Teil der von der Erdoberfläche abgestrahlten Wärmestrahlung/Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) in diskreten Absorptionslinien und -banden absorbieren können und dabei entweder

1) durch deaktivierende Stöße in kinetische Energie (in Bewegung/ Wärme) umsetzen (siehe photoakustische Effekt (PAE)/ Thermalisierung) (dieser Prozess findet vor allem in der unteren Atmosphäre statt. Neben den deaktivierenden Stößen, gibt es dort aber auch aktivierende/ anregende Stöße), oder

2) auch wieder ungehindert reemittieren können (dieser Prozess findet vor allem in der oberen Atmosphäre statt).

THG besitzen ein spezifisches Absorptions- und Emissionsspektrum und emittieren entsprechend der Temperatur mit größerer oder kleinerer Intensität (siehe Gasstrahlung, Temperatur- und Wärmestrahlung von THG). Sie emittieren die IR-Strahlung dabei auch nicht bevorzugt nach unten (also zurück zur Erdoberfläche), sondern in alle Richtungen. Außerhalb der Linien und Banden in welchen THG einen Teil der IR-Strahlung absorbieren und emittieren können, sind THG völlig “durchsichtig” im IR, also auch für die von der Erdoberfläche abgestrahlte IR-Strahlung. Daher können Satelliten von der Erdumlaufbahn aus auch im IR bis auf den Erdboden schauen.

Eine Zunahme an CO2 lasst es auch nicht immer wärmer werden. Denn die entscheidenden Absorptionslinien und -banden des CO2 sind schon heute annähernd “gesättigt”. Das heißt, sie tragen nahezu alles zur IR-Absorption bei, was sie im Stande sind zu leisten. Selbst das IPCC (der Weltklimarat) geht deshalb davon aus, dass mit einer Zunahme des CO2 die Temperatur nicht linear, sondern immer flacher werdend ansteigt (logarithmisch). Das IPCC geht bei einer CO2-Verdopplung von 1°C Temperaturanstieg aus (ohne verstärkende Rückkopplungsprozesse, z.B. über Wasserdampf und Wolken, etc.). Eine weitere Verdopplung bringt ebenfalls nur noch 1°C Temperaturerhöhung, etc..

Nicht zu vergessen ist, dass Wasserdampf (H2O) das stärkste THG ist. Weiter darf man nicht vergessen, dass negative Rückkopplungseffekte (wie z.B. weniger Wasserdampf in der Atmosphäre, oder eine Zunahme der niedrigen Wolkenbedeckung) den Temperaturanstieg infolge einer CO2-Zunahme weiter verringern.

Herr Graßl, so einfach ist das. Um den THE zu erklären wird also weder ein Schirm noch ein Glashaus benötigt.

Anlage 1

Zur „Sättigung“ der CO2-Absorption: Nach den Untersuchungen diverser Wissenschaftler, u.a. von Prof. Fischer (Institut für Meteorologie, Uni Karlsruhe), ergibt sich bei CO2-Verdopplung eine Transmissionsänderung von max. 10% in den Nebenbanden.

CO2-Saettigung

Anlage 2

ir-astronomie2

Die Erde Strahlt die aufgenommene Wäre der Sonne in einem Wellenlängenbereich zwischen 3 und 100 Mikrometer (Millionstel Meter) wieder ab (Infrarotstrahlung, die blaue Kurve, rechts oben im Bild). Nur in einem schmalen Bereich eines Strahlungsfenster zwischen 8 bis 13 Mikrometer ist eine nahezu ungehinderte Ausstrahlung möglich (der blau ausgefüllte Bereich, rechts oben im Bild). Vor allem der Wasserdampf in der Atmosphäre ist für die Eingrenzung auf dieses Strahlungsfenster verantwortlich. Er absorbiert den Großteil der Strahlungsenergie und grenzt die Durchlässigkeit des Fensters auf 8 bis 17 Mikrometer ein. CO2 kommt als Treibhausgas an zweiter Stelle. Es grenzt das Strahlungsfenster vor allem im Bereich von 13 – 17 Mikrometer ein. (Maximale Absorption liegt bei 15 Mikrometer).

Durch das sog. Strahlungsfenster bei 8 bis 13 Mikrometer (der blau ausgefüllte Bereich, rechts oben im Bild) schauen auch die IR-Wettersatelliten. Hier kann die Wärmestrahlung der Erde nahezu ungehindert entweichen. Das ermöglicht einen direkten Blick bis auf die untere Wolkendecke und Erdoberfläche.

Außerhalb des Wärmeabstrahlungsspektrums der Erde liegen ebenfalls sog. Infrarotfenster, welche für das IR-Licht durchlässig/durchsichtig sind. Astronomische Beobachtungen über erdgestützte Observatorium/Teleskope (z.B. von den Kanarischen Inseln aus) sind hier möglich.

Über das 1.25-Mikrometer (J Band), dass 2.2-Mikrometer (K Band) und das 4.7-Mikrometer (M Band) lässt sich z.B. von der Erde aus der Mars beobachten. Dabei kann man im IR sogar durch die Marsatmosphäre (welche zu fast 100% aus CO2 besteht) bis auf die Marsoberfläche blicken. Mit einer handelsüblichen IR-Kamera, die im Bereich von 7,5-13 Mikrometer misst, kann man ebenfalls den Sternenhimmel betrachten. Ein Blick auf den Mond ist problemlos möglich.

Diese Beobachtungen sind möglich, da man in Wellenlängenbereichen durch die Atmosphäre schaut, welche nicht oder nur wenig durch die Absorptions-Linien/Banden der Treibhausgase beeinträchtigt werden. Geht man in den Bereich der Absorptions-Linien/Banden der Treibhausgase, so wird die Atmosphäre für Wärmestrahlung undurchlässig/undurchsichtig.

Anlage 3

Vom Erdboden aus gemessene IR-Strahlungsspektren/ Emissionsspektren der Atmosphärengase mit Blick nach oben. (Messorte: Nauru, tropischer Westpazifik und Barrow, Alaska). (Die gestrichelten Linien zeigen das Emissionspektrum eines schwarzen Körpers bei einer Temperatur von 300 K und 245 K).

Emissionsspektrum-Himmel-BodenSelbiges Spektrum mit Wirkungsbereich der THG und atmosphärischen Strahlungsfenster.

Emissionspektrum-Himmel-Boden-THG

P.S.: Herr Graßl ist seit einigen Jahren im Un-Ruhestand und betätigt sich heute u.a. als Klimademonstand und protestiert gegen den Neubau von Kohlekraftwerken. Zumindest Eisbär und Pinguin zeigen sich sehr erfreut.

Kürzlich erst ist Herr Graßl zufällig Stefan Raab über den Weg gelaufen, der auf der Straße Interviews durchgeführt hat. Herr Graßl sieht sich neuerdings von der NSA ausspioniert. Da fehlen selbst den schlagfertigen Stefan Raab die Worte.

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Written by admin

Donnerstag, 16 Januar, 2014 um 19:09

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