Sonntag, 22. März 2009

Wenn die Fachbegutachtung scheitert - Gerlich und Tscheuschner malen sich die Welt, wie es ihnen gefällt

Vorweg bitte ich um Entschuldigung dafür, daß der Beitrag diesmal sehr lang geworden ist. Inzwischen habe ich ihn mit Zwischenüberschriften stärker gegliedert.
Es gibt weitere Blogs zum Thema, z.B. kann man bei Georg Hoffmann vorbeischauen.
(7.4.2009) Inzwischen gibt es auch eine englische Übersetzung bei Eli Rabett. Bei der Gelegenheit wurden noch kleinere Unebenheiten ausgebügelt. Unter anderem hat er mich darauf aufmerksam gemacht, daß sich die Version des Artikels von Gerlich und Tscheuschner, auf die ich verlinke und die, die im International Journal of Modern Physics abgedruckt ist, geringfügig voneinander unterscheiden. Für die Diskussion hier ist das nicht von Belang, aber Seitennummern können voneinander abweichen.

Die Fachbegutachtung

Die wissenschaftliche Diskussion erfolgt in erster Linie durch den Austausch von begutachteten Fachartikeln (peer review). Das Verfahren hat sich eingebürgert, um Zeit zu sparen und Ressourcen zu schonen. Im Prinzip könnte jeder nach Belieben Artikel an Fachzeitschriften einsenden, um auch mal Wissenschaft zu spielen. Dann hätten wir (vielleicht) wöchentlich telefonbuchdicke Fachzeitschriften in jedem Bereich, in denen 90% der Beiträge unbrauchbar sind. Die Fachbegutachtung soll Beiträge sieben und dafür sorgen, daß diese lesbar sind, damit die Fachzeitschriften insgesamt lesbar sind. Wie gut das funktioniert, hängt davon ab, wie viel Zeit sich die Fachbegutachter nehmen, wie sorgfältig sie arbeiten und wie nah sie mit ihrer eigenen Arbeit bei dem begutachteten Artikel liegen. Die Fachbegutachtung ist keine Garantie dafür, daß die begutachtete Arbeit richtig ist. Das zeigt sich eher daran, ob andere Arbeiten darauf aufbauen können (die Arbeit wird oft zitiert), ob die Arbeit der Kritik der Kollegen standhält (manche Arbeiten werden kommentiert, was dann auch zu Korrekturen führen kann) und ob sie mit anderen Arbeiten übereinstimmt (korrekte Erkenntnisse lassen sich reproduzieren oder auf anderen Wegen bestätigen). Die Fachbegutachtung nehmen in der Regel zwei (oder mehr) Wissenschaftler ehrenamtlich vor, die selbst über ähnliche Themen publiziert haben. Normalerweise sind diese Personen für die Autoren des Artikels anonym. In stark spezialisierten Gebieten ist aber die Auswahl an fähigen Fachbegutachtern klein und die Chance groß, daß man aus Kommentaren schon erahnt, wer da dran gearbeitet hat.

Das System hat natürlich seine Schwächen. Es gibt nachlässige Fachbegutachter, es gibt solche, die dem Konkurrenten mal einen reinwürgen wollen oder den geschätzten Partner durchwinken und solche, die einfach überfordert sind. Letzteres passiert um so leichter, je randständiger eine Arbeit zum üblichen Fokus einer Zeitschrift ist, denn dann weiß auch der Redakteur nicht so genau, wenn er den dazu als Fachbegutachter auswählen könnte. Manche Fachbegutachter verstecken sich hinter ihrer Anonymität, andere fürchten vielleicht, daß sie nicht mehr unabhängig urteilen könnten, wenn die Begutachtung nicht anonym erfolgte. Es wird immer wieder darüber diskutiert, daß die Fachbegutachtung fehlerhaft sei und es werden Verbesserungen vorgeschlagen, aber bei allen Schwächen ist es das System, was wir haben, und das für 90% der Arbeiten anscheinend funktioniert. Manche denken leider, die Aufgabe der Fachbegutachtung wäre, daß hinter ihr nur noch korrekte, seriöse, gut formulierte Fachbeiträge ohne Kungelei stünden. Die Erwartung ist naiv. Die Fachbegutachtung sorgt dafür, daß im allgemeinen die Chance, daß ein eingesandter Beitrag veröffentlicht wird, um die 50-70% liegt (je nach Anspruch der Zeitschrift mehr oder weniger) und hinter der Fachbegutachtung die meisten Artikel es wert sind, sich näher mit ihnen zu befassen, wenn das Thema für die eigene Arbeit relevant ist.

Manchmal versagt die Fachbegutachtung allerdings auch so sehr, daß man sich an den Kopf faßt und einem die Worte fehlen.

Das Machwerk, das ein Fachartikel sein will

Es gibt da von den Physikprofessoren Gerlich und Tscheuschner ein Machwerk, daß seit drei Jahren in Leugnerkreisen gerne verwendet wird. In ihm wird allen ernstes behauptet, daß hier der Treibhauseffekt widerlegt würde. Man bräuchte darüber nicht zu reden. Es ist so offensichtlich falsch, daß man seine Zeit nicht damit verschwenden will. Es gibt Leute, die wollen immer noch beweisen, daß man ein Perpetuum Mobile bauen kann, daß die Relativitätstheorien falsch sind oder die Welt in 6 Tagen erschaffen wurde. Das ist nicht der Stoff für wissenschaftliche Diskussion und sollte durch die Fachbegutachtung herausgesiebt werden. Doch Gerlich und Tscheuschner haben in einer Fachzeitschrift für Physik ihren Beitrag durchbringen können. Beim International Journal of Modern Physics, B Serie handelt es sich allerdings nicht um eine Fachzeitschrift für Geophysik, Klimatologie oder Meteorologie sondern um ein Journal über die Physik kondensierter Stoffe, Hochtemperatursupraleiter, statistische und angewandte Physik. Das ist für den aufmerksamen Beobachter schon ein Zeichen dafür, daß hier etwas nicht stimmt. Bei einer Zeitschrift mit einer solchen Spezialisierung kann man keine Expertise dafür erwarten, was denn für das Klima relevant ist. (Vielleicht haben hier noch nicht mal Fachbegutachter ihre Unfähigkeit demonstriert, denn der Beitrag von Gerlich und Tscheuschner steht da als Übersichtsartikel (review article) und nicht als Forschungsbeitrag (research article). Übersichtsartikel müssen laut Selbstbeschreibung der Zeitschrift von diese eingeladen werden, während Forschungsartikel zwingend begutachtet werden müssen. Die Formulierung läßt vermuten, daß für Übersichtsartikel keine Begutachtung nötig ist, sondern nur ein guter Kumpel unter den Redakteuren. ) Hier muß ich mich korrigieren - wie Georg Hoffmann durch Nachfrage herausgefunden hat, ist der Artikel tatsächlich durch eine Begutachtung gelaufen, durch wen auch immer...

Nichtsdestotrotz ist das Machwerk nun in einer Fachzeitschrift publiziert. Also muß man doch mal darlegen, was eigentlich faul ist. Das wird einem nicht einfach gemacht. Das Schreiben ist ungewöhnlich lang. Die elektronische Ausgabe hat 115 Seiten. Für einen Übersichtsartikel ist das zwar möglich, aber ich werde noch darauf zu sprechen kommen, daß der Beitrag in der Form kein Übersichtsartikel sein kann. Das eigentliche Problem, den Treibhauseffekt, könnte man in weniger als 10 Seiten abhandeln. Eine Entgegnung zu dem Artikel, in dem Arthur Smith den Treibhauseffekt nachweist, kommt mit 9 Seiten aus. Würde wirklich eine Übersicht über die gesamte relevante Literatur über den Treibhauseffekt geliefert, könnte das vielleicht einen größeren Umfang haben. Aber genau das wird hier nicht getan. Da kaum Literatur zum eigentlichen Thema diskutiert wird, ist der Beitrag als Übersichtsartikel nur eine Parodie.

Ein weiteres Merkmal des Beitrags ist, daß die Autoren vor allem Scheinprobleme aufstellen. Diese werden dann „gelöst“, sind aber für das eigentliche Thema nicht relevant. Zum Beispiel beschäftigt sich der Beitrag intensiv mit der Wärmeleitung. Der Treibhauseffekt ist aber ein Effekt des Strahlungshaushalts der Erde, und die Wärmeleitung dafür irrelevant.

Die Arbeit ist durchsetzt von Polemiken, die in wissenschaftlichen Arbeiten gar nichts zu suchen haben. Insoweit handelt es sich hier der Form nach streckenweise gar nicht um einen wissenschaftlichen Beitrag, sondern um einen politischen Kommentar mit fachlichem Hintergrund. Auch die wäre ein Warnsignal dafür, daß hier eine Arbeit ohne wissenschaftlichem Wert vorliegt, die einen Fachartikel imitieren soll. Die Vermutung liegt nahe, daß der Beitrag deshalb so lange ist, weil mit umständlichen Abhandlungen über Scheinprobleme Wissenschaftlichkeit vorgetäuscht werden soll, wo in Wahrheit fachliche Expertise fehlt.

Bezeichnend ist die Literaturliste. Ich finde da viele Bücher, auch Lehrbücher, ohne Seitenangabe. Man darf also das ganze Buch durchlesen, um herauszufinden, was da eigentlich eine Aussage im Text stützen soll. Das macht man unter besonderen Umständen, wenn z.B. auf Einführungstexte verwiesen werden soll, in Einzelfällen oder mit Seitenangabe. In der vorliegenden Form ist es aber nicht hilfreich. Die zitierten Bücher sind teilweise selbst Meinungswerke und politische Polemiken. Es wird vielfach auf Polemiken oder auf Beiträge anonymer Autoren aus dem Internet oder aus grauer Literatur verwiesen. Außerdem werden Zeitungsartikel zitiert, sehr ungewöhnlich in einem naturwissenschaftlichen Artikel. Ein großer Teil der zitierten Literatur hat keine Beziehung zum Treibhauseffekt bzw. zu Fragen des Strahlungsgleichgewichts. Offensichtlich gehört eine Erörterung von Temperaturrekonstruktionen der letzten 2000 Jahre hier nicht hinein, vor allem nicht, wenn es hier nur darum geht, Michael Mann abzuwatschen. Man findet eine Reihe bekannter Leugner zitiert, sozusagen ein Rückenstreicheln unter Genossen. Für historische CO2-Werte wird etwa der pensionierte Lehrer Beck zitiert, der dazu völligen Quatsch in einem Soziologiemagazin publiziert hatte. Wenn solche Zitate gleichberechtigt neben denen von Keeling und anderen seriösen Forschern stehen, dann wird klar, daß es sicher nicht um eine seriöse Darstellung der Forschung über CO2-Mischungsverhältnisse in der Hintergrundatmosphäre geht.

Das Machwerk beginnt bereits im Abschnitt 1, Introduction, die alleine 9 Seiten einnimmt (!), damit, daß verschiedene irrelevante Punkte gestreift werden. Beim Treibhauseffekt ist die Wärmeleitfähigkeit von CO2 oder anderen Gasen unwichtig. Und die Argumentationsbasis des IPCC zum Treibhauseffekt ist nicht, wie G&T behaupten, daß es darüber einen mysteriösen Konsens gäbe, sondern die dazu zitierte Literatur (siehe dort).

Die Atmosphäre ist kein Treibhaus

Damit sind wir bereits im Abschnitt 2. Zunächst weisen die Autoren in 2.1 in langen, umständlichen Rechungen nach, daß das Stefan-Boltzmann-Gesetz nicht gilt, wenn man sich ein Spektrum mit wenigen einzelnen Banden anschaut. Das ist zwar richtig, aber auch bekannt, und für den Treibhauseffekt nicht relevant. Das Stefan-Boltzmann-Gesetz wird nämlich nicht dafür verwendet, um den Treibhauseffekt in Modellen zu berechnen. Es dient nur der Abschätzung im Rahmen eines vereinfachten Modells, wie groß denn der Treibhauseffekt ungefähr sein könnte. In Abschnitt 2.2 wird die Sonne als schwarzer Strahler mit einer Temperatur von ca. 5780 Grad angenähert. Was für eine Überraschung! Man hätte dafür auf ein Lehrbuch verweisen oder relevante Literatur zitieren können. Es bläht den Beitrag auf in einer Anstrengung, ihn wissenschaftlich erscheinen zu lassen. In 2.3 und 2.4 wird dann erläutert, daß ein Auto an einem schönen Sommertag innen heiß wird, und es folgt eine sehr lange, komplizierte Erklärung, warum das so ist. Seitenlange Erläuterung ohne jeden Bezug zum eigentlichen Thema, nämlich dem Treibhauseffekt, in denen aber gleich Polemiken gegen Wissenschaftler wie Raschke versteckt sind. In 2.5 wird das erweitert um ein Experiment mit einem Treibhaus, dessen Scheiben aus Kalium- oder Natriumchlorid bestehen und infrarote Strahlung durchlassen, um zu belegen, daß ein Treibhaus durch die Blockierung des konvektiven Wärmetransports warm wird. Auch dieses hat keinen Bezug zum Treibhauseffekt in der Atmosphäre. Das alles hätte einen Sinn für eine Streitschrift, sich zu überlegen, welche didaktischen Beispiele man wählt, um Schülern den atmosphärischen Treibhauseffekt zu erklären, aber es steht in keiner Beziehung zu wissenschaftlichen Arbeiten dazu. Um es noch mal zusammenzufassen, ist die Hauptaussage des Abschnitts 2, daß ein Treibhaus sich nicht dadurch erwärmt, daß Infrarotstrahlung zurückgehalten wird, sondern dadurch, daß die turbulente Wärmeleitung unterbunden wird. Da der Treibhauseffekt ein Effekt des Strahlungshaushalts der Erde ist, ist diese ganze Erörterung dafür ohne Relevanz.

Was ist der Treibhauseffekt ?

In Abschnitt 3 geben dann die Autoren vor, nach einer Definition des Treibhauseffektes zu suchen. Abschnitt 3.2 ist dabei ein Überblick über, nein, keine Fachliteratur, sondern graue Publikationen und Pressekommentare von Leugnern und irgendwelchen Äußerungen von irgendwelchen Leuten irgendwo. So etwas habe ich noch nie in einem Fachartikel gesehen. In 3.3 werden dann willkürliche Erklärungen, was der Treibhauseffekt sei, aus verschiedensten Quellen aufgelistet, inklusive anonymen Quellen (bezeichnet als Anonymous 1, 2 und 3, für niemanden nachvollziehbar – könnte von den Autoren auch erfunden sein) und einem Konversationslexikon. Das wäre komisch, wenn es nicht traurig wäre. Dabei gibt es Lehrbücher, in denen der Treibhauseffekt präzise erklärt wird. Man hätte nur ein einziges davon zu nehmen brauchen. Das Sammelsurium von Gerlich&Tscheuschner können die Autoren natürlich teilweise zumindest formalistisch als falsch zurückweisen. Das ist aber nicht relevant. Was hier erfolgt, entspricht den Abläufen eines Strohmannangriffs, den ich bereits erläutert habe.

Unter den Zitaten ist aber z.B. auch eine korrekte Beschreibung der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft von 1995. Die Autoren behaupten, sie zu widerlegen. Sie greifen aber gar nicht die Grundaussage ihres Zitates an, sondern behaupten, es würden Hitze und Wärmestrahlung verwechselt (das ist gar nicht der Fall). Sie behaupten einfach, das Konzept eines Strahlungshaushalts wäre falsch. Das ist Quatsch und wird auch nicht im geringsten belegt. Es wird unterstellt, daß Strahlung aus der Atmosphäre nur nach unten emittiert würde. Das ist eine sehr platte und unverschämte Lüge, denn im Text steht ausdrücklich, daß die Strahlung in alle Richtung abgegeben wird. Das ist exemplarisch für die Vorgehensweise der Autoren. In einer Begutachtung dürfte so etwas nie durchgehen.

Unter anderem wird eine Erläuterung von Rahmstorf aus dem Zusammenhang gerissen, in der er erklärt, daß die Atmosphäre selbst langwellige Strahlung emittiert, dadurch einen Zusatzbeitrag zur solaren Einstrahlung für den Boden erbringt und ihn damit erwärmt. Die Autoren unterstellen nun, Rahmstorf hätte behauptet, der Treibhauseffekt beinhalte nach Rahmstorf die Reflektion von Strahlung des Bodens durch die Atmosphäre. Das steht nicht im Text, und wäre natürlich falsch. Die Autoren erklären dann, Rahmstorf widerlegt zu haben. Solche Argumentationsmethoden passen vielleicht in den Bierkeller, aber in einer Fachzeitschrift haben sie nichts zu suchen.

Abschnitt 3.4 zitiert aus einem Bericht des US-Ministeriums für Energie, daß der Name „Treibhauseffekt“ irreführend sei, weil ein Treibhaus eben diesen aus der Atmosphäre bekannten Effekt nicht zeige. Das beweist nicht, wie G&T unterstellen, daß es keine klare Definition des Treibhauseffektes gäbe, und daß es nicht möglich wäre, den Treibhauseffekt experimentell zu beobachten. Noch schlimmer: an dieser Stelle behaupten G&T, Modellrechnungen zum Treibhauseffekt könnte praktisch niemand reproduzieren. Diese Aussage wird nicht belegt. Es wird scheinbar etwas zitiert. Zitiert wird aber nur das Journal of Irreproducible Results. Kein Artikel daraus. Das gesamte Journal. Vielleicht soll das ein „Witz“ sein. So etwas gehört unter keinen Umständen in eine seriöse Arbeit.

G&T zitieren z.B. an anderer Stelle aus einem Beitrag von Bakan und Raschke im Fortbildungsheftchen promet, in dem der Treibhauseffekt korrekt erklärt wird und auch darauf hingewiesen wird, daß der Vergleich mit einem richtigen Treibhaus nur oberflächlich trägt. Was hat die Autoren daran gehindert, sich mal die von ihnen zitierte Literatur näher anzuschauen?

Eine parteiische Übersicht über die Historie des Treibhauseffektes

In Abschnitt 3.5 wird zunächst mal dargestellt, warum Gores populärwissenschaftlicher Vortrag falsch wäre. Das ist für eine wissenschaftliche Diskussion ohne Relevanz und nur politische Polemik. Eigentlich soll der Abschnitt beweisen, daß Reflektion und Absorption/Emission von Strahlung verschiedene Sachen sind. Das wird niemanden überraschen und ist ebenfalls ohne jede Relevanz. Dann wird in 3.6 neben einem Hinweis auf erste Arbeiten von Tyndall und Fourier dargestellt, warum die Rechnungen von Arrhenius fehlerhaft seien. Da wir inzwischen seitdem ein Jahrhundert Zeit hatten, mit höher aufgelösten Spektren, weitaus besseren Modellen und besser bekannten Daten über die Zusammensetzung der Atmosphäre Rechnungen durchzuführen, erhebt sich die Frage, was das soll, denn es ist bekannt, daß die Rechnungen von Arrhenius fehlerhaft waren, und nun nur noch historisch interessant sind.

Offensichtlich geht es auch hier wiederum nur um eine Polemik, die sich durch das ganze Papier zieht: man sucht Beispiele für fehlerhafte oder unvollständige Erklärungen und widerlegt dann, was niemand verteidigen wollte. In dem gleichen Abschnitt folgt eine Übersicht moderner Arbeiten. Hier aber haben die Autoren selektiv und irreführend eine Zusammenstellung gebracht, die beweisen soll, daß Modellrechnungen alles und nichts zum Ergebnis hätten und Ergebnisse unterschlagen würden, die eine globale Abkühlung ergäben, begleitet mit politischen Seitenhieben auf die grüne Bewegung. In einer Arbeit, die 2009 erscheint, hätte man hier eigentlich korrekt den 3. und 4. Übersichtsbericht des IPCC zitieren können, mit den dort angegebenen Erwartungen für den zukünftigen Anstieg der globalen Temperatur, aber auch den JASON-, den Charney- und den Nierenberg-Report von 1979 und 1983, die dort fehlen. Das frappiert zusätzlich dadurch, daß der 3. und 4. Übersichtsbericht tatsächlich zitiert werden, aber für eine ganz andere Stelle und nicht hier, wo es angebracht gewesen wäre. Es ist offensichtlich, daß eine korrekte Darstellung des Standes der Klimaforschung keine Absicht der Autoren war.

Strahlungsbilanz

In Abschnitt 3.7 auf Seite 58 (Seite 48 in der IJMP version) nähert man sich endlich dem Problem, um das es eigentlich in der Arbeit gehen soll, nach politischen Polemiken und irrelevanten Darstellungen von allem außer der relevanten Wissenschaft zum Thema. Zunächst mal wird behauptet, daß Strahlungsbilanzen falsch seien, weil für Intensitäten kein Erhaltungsgesetz formuliert werden kann. Das ist aber irrelevant, denn für die Energie, die dabei übertragen wird, kann man ein Erhaltungsgesetz formulieren. Wenn man einen stationären Fall annimmt, in dem die Energie des Systems Erde plus Atmosphäre konstant bleibt, kann man ein dazu passendes Strahlungsbudget aufbauen. Nichts anderes steckt hinter den Strahlungsbilanzdiagrammen. Diese sind geschlossen, weil die Energie konstant ist und daher die emittierte und empfangene Strahlung der Erde gleich sein muß oder sie basieren auf Messungen mit den dann dazu gehörenden Fehlerspannen. G&T missverstehen es absichtlich, um dann widerlegen zu können, was niemand behauptet.

Auf Seite 61 (Seite 50 in der IJMP version), ab Gleichung 73, wird dann hergeleitet, wie man die Temperatur aus dem Strahlungsgleichgewicht einer Erde ohne Atmosphäre bestimmt. Hier wird die Strahlung der Erde mit der Strahlung der Sonne gleichgesetzt, aber die bekannte Albedo der Erde, die zu einem Faktor 0,7 führt, zu einem Faktor zum „tunen“ der Gleichung erklärt, obwohl man dies in allen relevanten Lehrbüchern dazu erläutert findet. Auch der bekannte Faktor ¼, der daher rührt, daß die Erde in alle Raumrichtungen abstrahlt, die Sonne aber immer nur auf eine Seite der Erde strahlt, wird sehr verschwurbelt erklärt. Erst in den Fußnoten findet man die Erläuterung der Größe, die man als Tuningparameter vorsetzt und das wohl auch nur, weil genau diese Passage den Autoren gegenüber seit 2007 wiederholt kritisiert wurde.

Benutzung der korrekten Faktoren würde die bekannte Temperatur der Erde ohne Atmosphäre von 255 Kelvin ergeben. Die Autoren erklären dann, daß die Differenz zwischen diesem Wert und der beobachteten Temperatur der Erdoberfläche der Treibhauseffekt sei. Das ist korrekt, nur nennen die Autoren diesen Effekt fälschlich „fiktiv“. Man muß daran erinnern, daß man die Rückstrahlung der Atmosphäre messen kann. Man kann von Satelliten messen, daß die mittlere Strahlungstemperatur der Atmosphäre ins Weltall ca. 255 Kelvin entspricht. Es ist zugleich offensichtlich, daß die mittlere Temperatur der Erdoberfläche weitaus höher liegen muß, denn sonst wäre sie komplett mit Eis bedeckt. Institutionen wie das Godard Institute for Space Science oder das Hadley Centre geben die mittlere Temperatur der Erdoberfläche mit etwa 288 Kelvin an. Diese Temperaturdifferenz ist praktisch eine Definition des Treibhauseffektes auf der Basis von Messungen und wird von G&T unterschlagen.

Danach zeigen die Autoren, daß die Herleitung der Temperatur der Erde verschiedene Ergebnisse ergibt, wenn man für die Erde eine einheitliche Temperatur annimmt oder eine Temperaturverteilung. Bei einer Temperaturverteilung ergibt die Rechnung, daß die Einstrahlung der Sonne zu einer niedrigeren mittleren Temperatur der Erde führt. Auch das ist bekannt und trivial. Im Extremfall einer Erde, die sich nicht dreht und die Strahlung nur auf einer Seite erhält, ist die berechnete Temperatur der Erde extrem viel niedriger als bei einer Erde, für die eine homogene Temperaturverteilung angenommen wird. Da ohnehin mit der Idealisierung der homogen temperierten Erde nie gearbeitet wird, sondern sie nur ein Modell zur Veranschaulichung ist, ist auch dieses Ergebnis nicht relevant. Es beweist nicht, daß es keinen Treibhauseffekt gibt, sondern nur, daß das vereinfachte Modell eine untere Grenze für den Treibhauseffekt darstellt. Das ist das Gegenteil von dem, was G&T beweisen wollten.
Obwohl der Treibhauseffekt selbst von G&T gar nicht untersucht wurde, reklamieren sie dann, sie hätten ihn widerlegt. Gezeigt haben sie aber nur, daß ein vereinfachtes Modell ein vereinfachtes Modell ist. Das wussten wir schon vorher.

G&T zeigen dann, daß man für eine rotierende Erde keine geschlossene, exakte Lösung für das Strahlungsgleichgewicht finden kann. Das mag sein, aber das Problem stellt sich gar nicht, weil man in Modellen numerische Lösungen für den Strahlungstransfer mit vorgegebenen Randbedingungen bestimmt und nicht aus einem Strahlungsgleichgewicht eine exakte Oberflächentemperaturverteilung berechnen muß.

Dann wird eine Arbeit von Schack referiert, in der dieser die Absorption einer Atmosphäre im infraroten aufgrund von H2O und CO2 berechnete, wenn die CO2-Konzentration ansteigt. Was das bringen soll, wird nicht klar. Es wird zwar zu einer weiteren Polemik genutzt, aber keine sinnvolle Aussage zum Treibhauseffekt abgeleitet.

In 3.8 wird über Wärmeleitung geschrieben. Irrelevant zum Thema, denn es geht um die Strahlung und ihre Effekte, nicht um Wärmeleitung. Dann werden in 3.9 die Hauptsätze der Thermodynamik erläutert. Dahinter steht die Behauptung, der Treibhauseffekt beinhalte, daß es eine Wärmeleitung von der kälteren Atmosphäre zum wärmeren Boden geben müsse. Das wird nirgendwo behauptet, was auch diesen Abschnitt irrelevant macht. (Man kann auch sagen, diese Betrachtung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik sei falsch, weil ja die wichtigsten Energieflüsse des Systems nicht berücksichtigt werden - darauf weist ganz richtig Eli Rabett hin, und man kann sich anschauen, wie bei ihm die Widerlegung von G&T aussieht...und hier... und so weiter...) Der Abschnitt wirkt zusätzlich pathetisch, weil unter anderem Rahmstorf zitiert wird, der dies auch erläutert, die Erklärung wird aber absichtlich falsch verstanden.

Fazit: die meiste Zeit wird widerlegt, was niemand behauptet hat. Den Treibhauseffekt selbst hat G&T nie angegriffen, da sie ihn nicht verstanden haben und wohl auch nicht verstehen wollen.

Angriff auf die Klimawissenschaften insgesamt

Es folgt Abschnitt 4 mit dem hochtrabenden Titel „Physikalische Grundlagen der Klimawissenschaften“. Solche Grundlagen geben Lehrbücher. Die Autoren wollen allerdings unterstellen, solche Grundlagen bestünden für die Klimawissenschaften in der praktizierten Form nicht. Dabei werden Klimawissenschaften auch noch anscheinend gleichgesetzt mit Klimamodellen. Jedes Klimamodell basiert auf eine bestimmte Abstrahierung der Natur mit einem Satz dazu passender physikalischer, chemischer, geologischer und biologischer Grundlagen. Es ist absurd, hierzu eine geschlossene Erklärung abgeben zu wollen. G&T lassen z.B. den Physiker Dyson Modelle kritisieren, was nichts beweist, sie zitieren eine Presseerklärung (!) des britischen Wetterdienstes, um eine Gegenposition zu haben, vor allem aber unterstellen sie, daß Klimamodelle nicht geeignet seien, hinreichend sichere Aussagen zum zukünftigen Klima zu machen, weil Wettervorhersagemodelle nur über einige Tage hinweg belastbare Vorhersagen geben. Ich habe schon erläutert, daß dieser Vergleich falsch ist: Wettervorhersagen sind Anfangswertprobleme, Klimamodelle lösen Randwertprobleme, beides hat nichts miteinander zu tun. G&T verstehen das nicht, worüber sie hier referieren. Weiterhin führen die Autoren in scheinbar wissenschaftlichen Aussagen zu den Gleichungen der Fluiddynamik aus, daß Modelle die Natur zu sehr vereinfachen würden, um von Wert zu sein. Ich habe es absichtsvoll so platt ausgedrückt – es ist das, was hinter den Aussagen von G&T steckt. Es ist so nicht beweisbar und es ist auch unsinnig. Modelle sind ein grundsätzliches Arbeitsmittel der Naturwissenschaften und es gibt für jedes Modell einen Anwendungsbereich und darstellbare Unsicherheiten. Ob die Aussagen des Modells signifikant sind, muß im Einzelfall nachgewiesen werden. Pauschalurteile sind unsinnig.

In 4.2 folgt eine lange Auflistung möglicherweise relevanter physikalischer Gleichungen, ohne daß irgendwo ausgeführt wird, wo und in welcher Weise die relevant sind. Noch schlimmer: es tauchen z.B. Gleichungen auf zur Wärmeleitung, die sicher für die Anwendung in Klimamodellen vernachlässigt werden können oder die Maxwellgleichungen, die zwar für elektromagnetische Erscheinungen grundlegend sind, aber auch ohne die man natürlich Strahlungsabsorption und -emission von Treibhausgasen beschreiben kann. Darüberhinaus werden die grundlegenden Gleichungen in Modellen diskretisiert (sie werden an Gitterpunkten gelöst, in die man die Atmosphäre und die Ozeane aufteilt) und so weit nötig vereinfacht. Das wird angegriffen, ohne daß die Autoren für auch nur ein Modell vorführen, inwieweit diese Vereinfachungen tatsächlich die Resultate für die gegebene Anwendung unbrauchbar machen. Die Kritik sieht formal korrekt aus, ist aber praktisch ohne Substanz und irrelevant.

Noch schlimmer wird es in Abschnitt 4.3, wo die Autoren eine philosophische Erklärung versuchen, wie eine naturwissenschaftliche Theorie auszusehen haben und natürlich „beweisen“, daß nach ihren Darlegungen in 4.2 die Klimamodelle keine seien. Sie unterstellen zudem, daß in der Klimaforschung die Argumentation auf einen Konsens gestützt sei oder auf Umfragen, was falsch ist. Der Abschnitt endet lächerlicherweise mit einer Polemik gegen den Blog RealClimate.

So sieht also eine als wissenschaftlicher Beitrag maskierte politische Polemik aus. So etwas sollte kein Blatt publizieren, das als seriös anerkannt sein möchte. So etwas sollte niemand publizieren, der als Wissenschaftler akzeptiert werden möchte. Aber geschehen ist es leider.

Kommentare:

EliRabett hat gesagt…

Bitte, schreiben sir mir bei EliRabett2003 at yahoo com an

Klaus Ermecke hat gesagt…

Lieber Herr Dr. Zimmermann, ich habe den Eindruck, daß jetzt bei manchen Anhängern der Treibhauslehre völlig die Hysterie durchbricht.

Was Sie und Hoffmann und einige andere betreiben, ist nichts anderes als die Forderung nach Zensur.

Was Ihre Kommentierung von Gerlich/Tscheuschner angeht, entsteht für mich der Eindruck, daß Sie als Chemiker ihn möglicherweise nicht richtig verstanden haben. Sie sind persönlich betroffen, aufgebracht, führen sich auf, weil hier Leute daherkommen, die Ihre persönliche Glaubensbasis angreifen. Und vielleicht auch die Basis Ihres Einkommens.

Aber leider ist die Treibhauslehre längst widerlegt. Sie ist falsifiziert schon seit genau 100 Jahren durch das Experiment von Robert W. Wood, das Gerlich/Tscheuschner dankenswerterweise wieder ins aktuelle Bewußtsein zurückholen. Die Treibhauslehre benötigt als Grundlage zwingend, daß der Wärmetransport zwischen Erdboden und Atmosphäre überwiegend durch Strahlung stattfindet. Wenn Sie mal in Kevin/Trenberth 1997 schauen, auf die berühmte Graphik mit den Strahlungs- und Energieflüssen, dann werden Sie sehen, daß K&T den Strahlungsanteil 16mal so hoch ansetzen wie die Konvektion. Aber Wood hat experimentell bewiesen, daß das Quatsch ist,und daß die Strahlung bei trockenem Boden vielleicht mit 4% der Konduktions- und Konvektionswirkung anzusetzen ist. Damit ist die CO2-Treibhauslehre tot. Wissenschaftlich war sie immer tot, es wurde und wird nur viel Geld bezahlt, um das Gerede darüber weiter am Leben zu halten.

Mit freundlichen Grüßen
Klaus Ermecke

J. Zimmermann hat gesagt…

Sehr geehrter Herr Ermecke, wenn Sie wünschen, lösche ich Ihren für Sie peinlichen Beitrag. Wenn Sie es nicht wünschen, bleibt natürlich auch die folgende Antwort stehen:

1. Es gibt keine Anhänger einer Treibhauslehre. Was soll denn diese mysteriöse Treibhauslehre sein? Es gibt natürlich Menschen, die naturwissenschaftlich arbeiten. Dies führt diese Menschen auch dazu, verstandene Gesetzmäßigkeiten im Strahlungshaushalt der Erde korrekt anzuwenden.
2. Weder Herr Hoffmann noch ich haben eine Zensur gefordert. Wenn Sie verlangen sollten, daß in Fachbegutachtungen jeder Blödsinn durchgewunken werden soll, haben Sie den Zweck solcher Fachbegutachtungen nicht verstanden.
3. Ob ich Chemiker bin, spielt für den Kommentar so wenig eine Rolle, wie daß G&T theoretische Physiker sind - auch Physiker sollten eigentlich bereit sein, bei Kommentaren zu Abläufen in der Atmosphäre sich damit zu befassen, was in diesem Bereich relevant und was vernachlässigbar ist.
4. Ihre Behauptung, ich sei persönlich betroffen, etwa über mein Einkommen, ist eine freie Erfindung. Selbst wenn ich einen persönlichen Nutzen daraus hätte, G&T zu kritisieren (was, wie gesagt, nicht der Fall ist), würde das an der Validität der Argumente nichts ändern.
5. Die Behauptung, daß für das Funktionieren eines atmosphärischen Treibhauseffektes es erforderlich wäre, daß der Wärmetransport zwischen Erdboden und Atmosphäre überwiegend durch Strahlung stattfände, ist falsch. Entscheidend ist, daß der Energiehaushalt zwischen Erde und Weltall nur über Strahlung ausgeglichen werden kann und es daher wichtig ist, bei welcher Temperatur die Erde aus dem Weltall gesehen wird. Ihrer Äußerung entnehme ich, daß sie die grundsätzliche Physik dieses Ablaufs eben nicht verstanden haben. Wie hoch die relativen Anteile im Energietransport von latenter Wärme, konvektivem Wärmetransport und Strahlung (und Wärmeleitung, wofür sich G&T ja so interessieren) sind, hängt erheblich davon ab, welche Schichten man betrachtet und welche Zeiträume. Betrachte ich die gesamte Troposphäre, muß ich von anderen Zahlen ausgehen, als wenn ich z.B. nur die turbulente Mischungsschicht bei labiler Schichtung betrachte. Betrachte ich nur die ersten paar Millimeter über dem Erdboden, greifen sogar die theoretischen Erwägungen von G&T zum Wärmetransport. Aber das ist, wie gesagt, für den Strahlungshaushalt der Erde vernachlässigbar.
6. Ich halte grundsätzlich nichts von Arbeiten, in denen fachfremde Wissenschaftler aufgrund formalistischer Einwände sämtliche mit dem Fach befaßten Wissenschaftler kurzerhand zu Idioten oder Lügnern abstempeln. Das ist unkollegial, unprofessionell und von vornherein zum Scheitern verurteilt, denn die vielen peinlichen Stellen in der Arbeit von G&T aufzuzählen, hatte auch mir keine Mühe gemacht.
7. Auf weitere Beiträge aus dem reichen Schatz der Verschwörungstheorien über Wissenschaftler, die nur des Geldes wegen (weil Wissenschaftler ja so üppig bezahlt werden im Vergleich zu Mitarbeitern in der freien Wirtschaft?) die Öffentlichkeit belügen, möchte ich in diesem Blog gerne verzichten und werde daher auch von meinem "Hausrecht" Gebrauch machen, auch wenn es immer noch Menschen gibt, die so etwas als Zensur diffamieren. Aber ich gestehe Ihnen gerne das Recht zu, in einem eigenen Blog von mir ungestört Ihre seltsamen Ansichten zu verbreiten.

Klaus Ermecke hat gesagt…

Lieber Herr Dr. Zimmermann,

bitte verzeihen Sie mir, wenn ich Ihnen widerspreche, aber Ihre fachlichen physikalischen Ausführungen sind m.E. unzutreffend. Die Treibhauslehre / das Treibhausdogma (was immer Sie begrifflich bevorzugen) beruht zwingend auf der Voraussetzung, daß die Sonne die Erdoberfläche mit sichtbarem Licht bescheint und erwärmt, und daß dann Wärmestrahlung des Erdbodens auf dem Weg ins Weltall von den IR-aktiven Gasen abgefangen und irgendwie zurückgeschickt wird. Aber Wood hat bewiesen, daß solche Strahlung am Erdboden unbedeutend ist. Außerdem hat er bewiesen, daß eine zusätzliche frequenzabhängige Filterung der Atmosphäre im IR zu Abkühlung und nicht zu Erwärmung führt, weil nämlich die IR-Restanteile des Sonnenlichts die IR-Bodenstrahlung deutlich übersteigen (auch das können Sie bei G/Tsch nachlesen). Allein aufgrund dieser Erkenntnisse, die experimentell bewiesen und reproduzierbar und nicht das Ergebnis obskurer Computermodelle sind, ist die Treibhauslehre physikalisch tot. Man kann lediglich noch ihre Verkündigung weiterfinanzieren, so wie man weiterhin jährlich Lenins Mumie nachbalsamiert.

Beste Grüße
Klaus Ermecke

P.S.: Mein Hinweis auf Ihre möglichen Einkommensquellen war spekulativ und polemisch, ich ziehe ihn hiermit zurück.

J. Zimmermann hat gesagt…

"Die Treibhauslehre / das Treibhausdogma (was immer Sie begrifflich bevorzugen)" ich bevorzuge es, von dem Strahlungsbudget der Erde zu reden.

"und daß dann Wärmestrahlung des Erdbodens auf dem Weg ins Weltall von den IR-aktiven Gasen abgefangen und irgendwie zurückgeschickt wird." Die korrekte Begrifflichkeit ist, daß IR-aktive Gase Strahlung im infraroten Spektrum (in definierten Banden) absorbieren und emittieren. Das ist ein Faktum, auf dem z.B. die Spektroskopie basiert.

"Aber Wood hat bewiesen, daß solche Strahlung am Erdboden unbedeutend ist." So. Am Erdboden. Im Vergleich zu was? Wir reden hier, wie gesagt, über den Strahlungshaushalt der Erde relativ zu ihrer Umgebung, dem Weltall.

"Außerdem hat er bewiesen, daß eine zusätzliche frequenzabhängige Filterung der Atmosphäre im IR zu Abkühlung und nicht zu Erwärmung führt, weil nämlich die IR-Restanteile des Sonnenlichts die IR-Bodenstrahlung deutlich übersteigen" Man beobachtet, daß von der solaren Einstrahlung von 342 W/m² etwa die Hälfte im infraroten Bereich liegt. Die infrarote Strahlung der Atmosphäre, die man vom Boden aus messen kann, liegt bei etwa 324 W/m² und ist damit deutlich stärker als der infrarote Strahlungsanteil der Sonne. Zudem wird ein Teil dieser solaren Strahlung in der Atmosphäre absorbiert, von Wolken reflektiert usw. Die Abstrahlung des Bodens im IR liegt bei etwa 390 W/m². Das steht im Widerspruch zu Ihrer Behauptung (Daten siehe Kiehl und Trenberth 1997). Noch schlimmer ist aber, daß das gar nicht zwingende Voraussetzung für den Treibhauseffekt ist. Die solare Einstrahlung im IR könnte ruhig stärker sein, als die IR-Strahlung des Bodens (nur hypothetisch - wenn der Energietransport durch Konvektion oder latente Wärme sehr viel größer wäre) oder der Atmosphäre (nur hypothetisch). Entscheidend ist nur, daß die Abstrahlung der Erde aus der Atmosphäre bei einer niedrigeren Strahlungstemperatur erfolgt als der Bodentemperatur. Dies allein führt automatisch dazu, daß die Erde wärmer sein muß als sie es ohne IR-aktive Gase in der Atmosphäre wäre.

Ohne Treibhauseffekt wäre die Atmosphäre notwendig vollständig transparent für IR-Strahlung. Das würden wir, mit Verlaub, sehr dramatisch in allen Messungen zu diesem Strahlungsanteil vom Erdboden oder vom Satelliten zur Erde hin sehen.

Klaus Ermecke hat gesagt…

Lieber Herr Dr. Zimmermann,
Ich habe den K&T-Artikel hier vor mir liegen, er spricht von einer Bodenstrahlung von 390 W/m2. Vielleicht erklären Sie den geneigten Mitlesern einmal, wie diese Behauptung sich verträgt mit dem Woodschen Experiment, nachdem die Heizung des Modelltreibhauses (mit Glasplatten als Vorsatzfiltern) durch Konvektionsblockung (also mit Salzabdeckung) auf 54°C und mit Glasabdeckung auf 55°C möglich gewesen ist, wenn im Fall des Salzmodells diese 390 W/m2 entweichen konnten und im Glasfall nicht! Wenn Sie dieses Rätsel gelöst haben und dann noch über die Gesamtenergiebilanz der Erde diskutieren möchte, schlage ich vor, daß Sie sich schon einmal bei Heint Thieme einlesen, der hierzu m.E. die wichtigsten Erkenntnisse beigetragen hat.

Es grüßt Sie
Ihr
Klaus Ermecke

J. Zimmermann hat gesagt…

Wenn Sie meinen, daß die Zahlen bei Kiehl und Trenberth falsch sind, sollten Sie dazu in einer Fachzeitschrift einen Kommentar verfassen - mir ist nicht bekannt, daß ihre Kollegen besondere Einwände gehabt hätten, Kiehl und Trenberth (1997) sind ein Standardzitat für die Energiebilanz der Erde. Für den Strahlungshaushalt der Erde ist das von Ihnen geschilderte Experiment von Wood ohne Belang. Von Herrn Thieme erwarte ich keine sachdienlichen Beiträge.

Klaus Ermecke hat gesagt…

Bei Kiehl & Trenberth werden aus 235 W/m2 Netto-Sonneneinstrahlung (nach Abzug von Streuung und Reflektion insgesamt 492 W/m2, die die Erde wärmen. Das ist ein perpetuum mobile und offensichtlich Unsinn. Dann emittiert die Atmosphäre ins Weltall 195 W/m2, zum Boden aber 324 W/m2. Das ist ebenso offensichtlich ebenso Unsinn. Und - und damit wiederhole ich mich - belegt das Experiment von Wood, daß am Energieübergang vom Boden zur Atmosphäre die Strahlung mit vielleicht 4% beteiligt ist. Kiehl & Trenberth sehen sie aber 16mal so groß wie die Konvektion. Wenn Sie K&T sorgfältig lesen, wird Ihnen auffallen, daß die die Bodenstrahlung irgendwie BERECHNET hatten, d.h. sie haben sie nicht gemessen. In der Physik gilt aber der Grundsatz, daß am Schluß die Meßwerte zählen. Wenn die zur Theorie nicht passen, dann wandert die Theorie in die Tonne - und nicht die Meßwerte.

Aus Ihren abfälligen Bemerkungen über Heinz Thieme schließe ich, daß Sie dessen Papiere gar nicht kennen. Das ist sehr schade, denn er ist Experte für Thermodynamik und hat m.E. die wichtigsten Erkenntnisse über die Energiebilanz des Planeten beigetragen.

J. Zimmermann hat gesagt…

Herr Ermecke, in dem Diagramm von Kiehl und Trenberth (1997) steckt keine Verletzung der Hauptsätze der Thermodynamik - das basiert auf gemessenen Werten, ergänzt durch Ergebnisse eines Strahlungsflußmodells (und der Einsatz von Modellen zur Ergänzung von Daten ist ein gängiges Verfahren in allen Bereichen der Naturwissenschaften - Modellergebnisse per se abzulehnen ist absurd). Ich sehe nur, daß Sie hier in sich stimmige Zahlen durcheinander werfen und eigentlich nicht verstehen, was dahinter steckt. Daran kann ich aber auch nichts ändern. Sie müssen sich schon das Lehrbuchwissen dazu aneignen, wenn Sie das so interessiert. Ein Hinweis - die Schicht der Atmosphäre, aus der hauptsächlich ins All emittiert wird, ist eine andere und kälter, als aus der effektiv zum Boden emittiert wird. Das ist die Ursache dafür, daß ins All weniger emittiert wird, als zum Boden. In jeder einzelnen Schicht ist natürlich die Emission aus der Gasphase in jede Richtung gleich.

Auch zu Wood sehe ich keinen Widerspruch aus dem simplen Grund, weil Wood eine andere Problematik behandelt. Sein Experiment steht in keiner Beziehung zur Erstellung einer Strahlungsbilanz der Atmosphäre.

Die abfällige Bemerkung zu Thieme resultiert daraus, daß ich schon Beiträge von ihm gesehen habe. Beiträge von ihm zu Klimafragen, die es durch eine Fachbegutachtung geschafft hätten, sind mir nicht bekannt.

Klaus Ermecke hat gesagt…

Lieber Herr Dr. Zimmermann, ich finde es schade, daß Sie hier anscheinend jeder ernsthaften Diskussion ausweichen wollen und sich darauf beschränken, Andersdenkenden grundsätzlich Unwissenheit zu unterstellen. Unter diesen Umständen macht ein Gedankenaustausch keinen Sinn und ich bitte Sie um Verständnis, wenn ich die Diskussion mit Ihnen daher nicht mehr weiterführen möchte.

Leben Sie wohl!

Mit freundlichen Grüßen
Klaus Ermecke

J. Zimmermann hat gesagt…

Dieses Ende des Austauschs überrascht mich nicht, da ich ja als Hintergrundwissen Ihre Tätigkeit kenne. Ich glaube auch, daß wir beide nichts von einem weiteren Austausch gewonnen hätten.

Hätte ich einer Diskussion ausweichen wollen, hätte ich einfach Ihre Beiträge gelöscht. Es ist aber in den Naturwissenschaften so, daß Diskussion sehr schnell zu Ende sind, wenn eine Seite merkt, daß die andere Seite sich nicht auf Daten, Theorien oder andere Belege stützen kann. Dann bleibt nur der Verweis, dieses einzuholen oder vom gegenwärtigen Wissensstand auszugehen (jeder Wissensstand ist ja vorläufig, bis ein besserer verfügbar ist).

Ich möchte auch klarstellen, daß es für mich nicht zu rhetorischen Figur gehört, jemandem einfach Unwissen zu unterstellen oder über seine formale Ausbildung zu reden. Ein gutes Argument kann jeder vorbringen. Den atmosphärischen Treibhauseffekt zu widerlegen ist aber unmöglich, weil er eine ganz und gar triviale Konsequenz des Aufbaus der Atmosphäre, der Strahlungsgesetze und, wenn man so will, des Lambert-Beerschen Gesetzes ist.

Ebel hat gesagt…

Daß das Paper von G&T durch eine Fachbegutachtung gerutscht ist, wirft kein gutes Zeichen auf die Gutachter. Das für die knapp 100 Seiten über 200 Fachbemerkungen ( http://www.ing-buero-ebel.de/Treib/Hauptseite.pdf ) zu machen sind, ist selten für ein Paper, das als Fachartikel gelten will.

Schon bei der ganz einfachen Frage, wie ohne Treibhauseffekt der Übergang von der konvektionsarmen Stratosphäre zur Troposphäre mit starker Vertikalzirkulation zu erklären ist, passen die Treibhausskeptiker. Dabei ist es ganz einfach: In der Stratosphäre wird der Temperaturverlauf durch das Strahlungsgleichgewicht bestimmt - das kann gar nicht anders sein, da keine anderen Wärmetransportvorgänge als Strahlung vorhanden sind. Nach unten nimmt in der Stratosphäre als Folge des Strahlungsgleichgewichts die Temperatur und der Temperaturgradient zu. Wenn der Temperaturgradient den Grenzwert der stabilen Luft-Schichtung übersteigt, wird die Luftschichtung instabil und Vertikalzirkulation setzt ein, d.h. die Troposphäre beginnt. Da das Ende der Stratosphäre durch die Strahlungsbilanz bestimmt wird, reagiert das Ende auch auf Änderungen der Treibhausgaskonzentration.

J. Zimmermann hat gesagt…

Ja, Herr Ebel, Sie haben sich mit ihrer Darstellung viel Arbeit gemacht und wirklich sehr ausführlich dargestellt, wo es überall bei dem Pamphlet von Gerlich und Tscheuschner hakt.

Das einzige Problem ist, daß man grundsätzlich für jede Darstellung des Treibhauseffektes ein Minimum an physikalischem Verständnis braucht. Wenn jemand das nicht mitbringen will oder grundsätzlich glauben will, daß es keinen Treibhauseffekt gibt, läuft jede Argumentation ins Leere. Meine Erfahrung ist, daß Zweifel am Treibhauseffekt in der Regel nicht darauf deuten, daß jemand etwas noch lernen müßte, sondern daß jemand etwas nicht wissen will.

Dr. Markus Ecka hat gesagt…

@ Jochen Ebel:

Es ist schon etwas merkwürdig, in welchem Cut-and-Paste-Stil Sie Ihre Kommentierung des Gerlich-Tscheuschner-Papers verfassen. Könnte es sein, dass Sie sich es etwas zu leicht machen?
Es gibt gewsisse wissenschaftliche Standards. Es kommt Ihnen auch nicht zu, von oben herab Fachkollegen, die möglicherweise qualifizierter als Sie sind, zu bewerten. Zur Sache: Der behauptete Treibhauseffekt hat mit Ihren Ausführungen nichts zu tun. Man kann sich alles Mögliche ausdenken, aber wenn man die Existenz von etwas behauptet, dann sollte es man durch Berechnungen und Messungen belegen. Diese gibt es in Ihrem Plagiat der Gerlich-Tscheuschner-Studie nicht. Sie machen nur Lärm.

J. Zimmermann hat gesagt…

Herr Markus, Herr Ebel hat in seinem Artikel erläutert, warum er ihn in dieser Form geschrieben hatte. Aber eines stimmt, die Form wäre für einen Fachartikel nicht geeignet. Die Form von Gerlich und Tscheuschners Bemühungen entspricht allerdings mit den darin enthaltenen Polemiken auch nicht wissenschaftlichen Standards. Der Treibhauseffekt ist Lehrbuchwissen. Das zumindest sollte beachtet werden, bevor man eine Publikation schreibt. Wie ich schon schrieb, es hätte durch ein funktionierendes Peer Review nie gelangen können. Herr Ebel hat sich angesichts dieser ungenügenden Leistung eigentlich nur zuviel Mühe gegeben.

Dr. Markus Ecka hat gesagt…

Herr Dr. Zimmermann, der Treibhauseffekt mag in Lehrbüchern der IPCC-Klimatologie vorkommen, nicht aber als physikalischer Effekt (wie z.B. der Josephson-Effekt) in den grundlegenden Textbüchern der Experimentalphysik, der angewandten Physik, der Astrophysik oder der theoretischen Physik. Zu einem physikalischen Effekt gehört immer ein reproduzierbares Experiment mit einem nicht-trivialen Ergebnis und einer Erklärung. So etwas gibt es beim Treibhauseffekt gar nicht. Gerlich und Tscheuschner bewegen
sich strikt im Rahmen der Physik, in dem übrigens die Klimamodelle und die Was-Wäre-Wenn-Szenarien der Alarmisten absolut keinen Platz haben. Herr Dr. Zimmermann,
wie ich sehe, sind Sie ja Chemiker. Ich weiß nun nicht, ob Sie physikalischer Chemiker sind. Aber finden Sie es nicht gewagt, letzlich als physikalischer Laie oder bestenfalls als Chemiker mit marginaler physikalischer Expertise, sich das Recht herauszunehmen, theoretische und angewandte Physiker, die Publikationen in Quantentheorie, Maßmannigfaltigkeiten, Optik, Unitäre Paare, Spin-Statistik, Nanoelektronik, Quanten-Hall-Effekt, Jahn-Teller-Effekt usw. geschrieben haben, in dieser unfreundlichen Weise anzugreifen? Statt Ihrer Referee-Schelte sollten Sie doch lieber die Etiquette befolgen, das Urteil der Referees akzeptieren und selbst eine Arbeit zum Thema publizieren. Fürchten Sie, von Gerlich und Tscheuschner mit stichhaltigen Argumenten widerlegt zu werden? Die Überschrift Ihres Blogs ist nicht nur unanständig, sondern Sie könnten dafür - nicht nur von Gerlich und Tscheuschner - haftbar gemacht werden, da es eine üble Nachrede darstellt.

J. Zimmermann hat gesagt…

Herr Markus, wenn es Ihnen um die Sache ging, würde ich folgendes nicht beobachten:
Wortschöpfungen wie „Lehrbücher der IPCC-Klimatologie“ - was soll das denn sein?
Oder Wissenschaftler als „Alarmisten“ zu bezeichnen.
Thematisierung der Ausbildung eines Blogautors. Es ist irrelevant, ob einer von uns Laie ist.
Aufzählungen, die irrelevant für das Thema sind: „Quantentheorie, Maßmannigfaltigkeiten, Optik, Unitäre Paare, Spin-Statistik, Nanoelektronik, Quanten-Hall-Effekt, Jahn-Teller-Effekt“ - das hat alles nichts mit dem Strahlungshaushalt der Erdatmosphäre zu tun.
Verweise auf „Haftbarkeit“ und mögliche Anzeigen – ein übliches Instrument, Menschen mundtot zu machen, wenn man nicht mehr argumentieren kann.

Um diesen Komplex abzuschließen:
In Lehrbüchern und Grundlagenwerken, die sich mit Klimatologie oder dem Strahlungshaushalt der Erde beschäftigen, wird üblicherweise auch der Treibhauseffekt erläutert. In Physiklehrbüchern werden Sie aber nicht danach suchen, da deren Gegenstand nicht der Aufbau der realen Atmosphäre ist.
Was die Frage angeht, wer Laie ist: ich bin Doktor der Naturwissenschaften und sehe keinen Grund, mich neben den Herren Gerlich und Tscheuschner zu verstecken. Mein Fachgebiet ist die Atmosphärische Chemie. Das ist weitaus näher am Thema als die Spezialisierungen der genannten Herren. Das demonstrierte Wissen in dem Pamphlet von G&T reichte meines Erachtens nicht aus, in meinem Fach eine Prüfung zu bestehen, was im übrigen kein Urteil über die Fähigkeiten der Herren auf ihrem eigenen Arbeitsgebiet darstellen soll.

Weitere Verweise auf Klagen, Unterstellungen zu meinen fachlichen Fähigkeiten usw. brauche ich in meinem eigenen Blog nicht zu dulden und weise daher vorsorglich darauf hin, daß ich mir vorbehalte, unsachliche oder gar Unterstellungen oder Drohungen enthaltende Beiträge jederzeit zu löschen. Ihr Beitrag steht hier bereits nur, weil sie meine Toleranz strapazieren.

Zum sachlichen Inhalt:
der Treibhauseffekt äußert sich unter anderem darin, daß die mittlere Temperatur am Boden höher ist als die mittlere Temperatur der Erde, die man von einem Satelliten aus mißt auf Basis des gesamten Spektrums der Strahlung von der Erde. Das ist ein sehr gut reproduzierbares Experiment und wäre daher ein Ausgangspunkt für Sie, sich zu informieren.
Ansonsten ergibt sich der Treibhauseffekt trivial aus dem Lambert-Beerschen Gesetz, den Banden des CO2 und H2O, der Zusammensetzung der Atmosphäre und der Temperaturschichtung der Atmosphäre. Näheres können Sie in Büchern nachlesen, die sich mit dem Strahlungshaushalt der Atmosphäre auseinandersetzen. Das Lesen solcher Bücher kann ich Ihnen natürlich nicht abnehmen.

Ebel hat gesagt…

Herr Markus,

was Sie machen ist Verleumdung. Sie schreiben "in Ihrem Plagiat der Gerlich-Tscheuschner-Studie". Ich verwahre mich gegen die Unterstellung "Plagiat". Es ist ganz eindeutig, was meine Ausführungen sind, und welchen Unsinn G&T zusammengeschrieben haben.

Normalerweise hat eine Arbeit bestenfalls einige Kritikstellen. Eine Kritik dazu wird dann nebenbei in einem anderen Paper erledigt, indem die betreffende Stelle zitiert und die Begründung der Kritik schreibt.

Aber hier war eine andere Vorgehensweise nötig. Ich hatte mehrfach schon mit Zitaten gezeigt, daß Unsinn verbreitet wird. G&T versuchten nicht, die Widerlegungen mit Sachargumenten zu entkräften, sondern der Beantwortung auszuweichen mit sachfremden Behauptungen wie das "Zitat wäre aus dem Zusammenhang gerissen" oder die "Zusammenfassung wäre unzutreffend".

Da ich vorausgesehen hatte, daß auch auf die komplette Widerlegung (mit dem Großzitat nach §51 UrhG) eine unsachliche Kritik kommt, hatte ich mich an die zuständigen Stellen der Wissenschaftsgemeinde gewandt, ob diese Kommentierung gegen gute wissenschaftliche Praxis verstößt. Das wurde verneint. Sie Markus glauben aber, das besser als die entsprechenden Professoren zu wissen.

"... Ihre Kommentierung des Gerlich-Tscheuschner-Papers verfassen. Könnte es sein, dass Sie sich es etwas zu leicht machen?"
Nein - ich mache es dem Leser leicht, den Unsinn mit den Realitäten zu vergleichen.

"Es gibt gewisse wissenschaftliche Standards.", die ich eingehalten habe.

"Es kommt Ihnen auch nicht zu, von oben herab Fachkollegen, die möglicherweise qualifizierter als Sie sind, zu bewerten." Ich habe nicht die Fachkollegen bewertet, sondern deren Paper kommentiert. Für die Fachqualität des Papers von G&T bin nicht ich, sondern G&T selbst verantwortlich.

"Zur Sache: Der behauptete Treibhauseffekt hat mit Ihren Ausführungen nichts zu tun." Unzutreffend. In Ihrem Paper versuchten G&T den Treibhauseffekt zu widerlegen. Die Widerlegung dieser "versuchten Widerlegung" hat sehr wohl etwas mit der Existenz des Treibhauseffektes zu tun.

"Man kann sich alles Mögliche ausdenken, aber wenn man die Existenz von etwas behauptet, dann sollte es man durch Berechnungen und Messungen belegen." Die einzelnen Komponenten des Treibhauseffekt sind durch Messungen und Berechnungen gut unterlegt und auch das Zusammenwirken aller Komponenten stimmt mit den Beobachtungen und Messungen gut überein.

Unsicherheit herrscht bei einer bestimmten Auswirkung des Treibhauseffekts – der Änderung der Wolkenbildung. Durch die Albedoänderung wird der Temperaturanstieg teilweise kompensiert. Wie stark ist noch Gegenstand der Forschung. Vor kurzer Zeit hat Miskolczi einen Beitrag dazu geleistet - aber wegen grober Fehler ist seine Gegenkopplung zu groß ausgefallen.

Markus, wenn Sie also Bemerkungen zur Sache machen wollen, dann machen Sie Bemerkungen zur Sache. Aber da meine Ausführungen dem wissenschaftlichen Standard entsprechen sind Widerlegungen unmöglich. Daß schließt allerdings nicht aus, daß mir Fehler unterlaufen sind. Wenn mich jemand auf Fehler aufmerksam macht, werde ich das umgehend korrigieren (übrigens habe ich das auch in der Einleitung geschrieben) und etwa zwei Verbesserungen waren schon sinnvoll.

Dr. Tscheuschner hat zwei mal einen Versuch gestartet, meine Ausführungen punktuell als unvollständig zu kritisieren. Beide Male waren seine Ausführungen wieder falsch.

MfG

Anonym hat gesagt…

Sehr geehrter Herr Dr. Zimmermann!

Erstmals Danke für den gut verständlichen Beitrag. Hatte vorher ein Video von Tscheuschner gesehen, wo es auch hieß, er würde den Treibhauseffekt widerlegen, das blieb er jedoch komplett schuldig. Statt dessen war es nur einer Aufzählung einiger physikalsichen Grundlagen, politischen und wirtschaftlichen Anspielungen bzw. die "Fehlerhaftigkeit" des IPCC.

Also dachte ich mal, ich google ihn, evt. schreibt er ja irgendwo, wie er den Treibhauseffekt widerlegen will, da bin ich auf diesen äußerst interessanten Blog gestoßen. Sehr schön, dass alles auch so leicht verständlich geschrieben ist. Damit das ganze wesentlich klarer für mich.

Ich würde Sie bitten, mich per eMail zu kontaktieren, wenn es Ihnen nicht zu viele Umstände machen sollte.
Ich würde gerne den Treibhauseffekt (wissenschaftlich) besser verstehen und hätte dazu einige Fragen, die den Rahmen hier deutlich sprengen würden.
Da Sie sich ja offensichtlich sehr gut auskennen, bin ich sicher, Sie könnten mir weiterhelfen.

Das ist meine sekundäre eMail-Adresse: stuepfnick (at) gmx (dot) at

Da meine primäre eMail-Adresse praktisch noch Spamfrei ist, die andere aber schon davon überschwemmt wird, gebe ich Ihnen die primäre dann lieber direkt.

Was evt. noch hier zum Thema passt: Wenn ich das richtig verstehe, ist korrekte Beschreibung, dass Treibhausgase Wärmestrahlung absorbieren und emittieren und nicht reflektieren, oder?

Das andere wäre Glas. Wir dort die Wärmestrahlung auch absorbiert & emittiert oder reflektiert? Nehme mal eher das 2. an.

Auch frage ich mich, ob in einem Glashauseffekt der Treibhauseffekt überhaupt relavant ist, wenn es stimmt, dass ein Glaushaus mit einer IR-durchlässigen Scheibe sich nahezu gleich stark aufheizt.

Es geht mir nämlich darum, dass ich gerne einige Experimente zu dem Thema durchführen würde. Evt. können Sie mir auch Tipps zu einer evt. Ausbildung geben.

Besten Dank im Voraus!
MfG,
Stefan Sigmund

mBar hat gesagt…

Danke für den, wie ich finde, besten Artikel zu G&T im deutschsprachigen Raum. Mir kam der polemische Ton komisch vor, aber dass ein realistisches Urteil derart vernichtend ausfällt hätte ich nicht gedacht.

Petra Vooth hat gesagt…

Sehr geehrter Herr Zimmermann ,

in Ihrem Artikel habe ich zwei äußerst interessante Texstellen gefunden :
Zitat " Wenn man einen stationären Fall annimmt, in dem die Energie des Systems Erde plus Atmosphäre konstant bleibt, kann man ein hierzu passendes Strahlungsbudget aufbauen " Zitatende
Zitat " Gezeigt haben sie aber nur, dass ein vereinfachtes Modell ein vereinfachtes Modell ist. " Zitatende
Wozu sollte man ( wer ist damit gemeint ? ) einen stationären Fall ( des Systems Erde plus Atmosphäre ) annehmen ? Die Erde ist ein rotierender Planet. Warum sollte man sie gedanklich in einen stationären Planeten verwandeln ? Ein zu einem stationären Planeten passendes Strahlungsbuget flunkert den Menschen ein falsches Bild der Realität vor. Warum sollte es ein konstantes Energieniveau des Systemes Erde plus Atmosphäre geben ? Es stimmt also wohl, dass Prof. Gerlich & Dr. Tscheuschner zu Recht gezeigt haben, dass ein vereinfachtes Modell eben nur ein vereinfachtes Modell ist. Das Qualitätslevel dieses Modells ist folglich meilenweit von einem Modell entfernt, welches wissenschaftlichen Ansprüchen genügt. Oder sollte es als psychologischer Test genutzt werden, um heraus zu finden, ob sich die Testteilnehmer* innen mit solch einem Lightmodell überlisten lassen ? Vielleicht wurden auch nur zu einem Strahlungsbuget die passenden Energiewerte dazu komponiert ? Wie ist Ihre Sicht der Dinge ?
Mit freundlichen Grüssen
Petra Vooth

J. Zimmermann hat gesagt…

1. Stationärer Fall heißt nicht, dass die Erde still stehen soll, sondern dass die Strahlungsflüsse über lange Zeiträume ausgeglichen sein sollen. Das heißt, die Sonne strahlt gleich, die Atmosphäre der Erde ändert ihre Zusammensetzung nicht, die Kontinente behalten ihre Lage bei und der Bewuchs der Erde ist ungefähr konstant, die Erde rotiert und bewegt sich auf ihrer Bahn, ohne dass es zu Veränderungen der Ellipsenstreckung, der Erdneigung usw. kommt. Über Millionen von Jahren hinweg ist natürlich in der Realität das alles veränderlich. Aber im Gedankenexperiment kann ich das alles mal für eine längere Zeit (Jahrhunderte, Jahrtausende) konstant halten, bis sich alle Strahlungsflüsse auf Gleichgewichtswerte eingependelt haben. Dann ist die Energie, die die Erde aus dem Weltall (insbesondere von der Sonne) aufnimmt und die Energie, die die Erde ins Weltall abstrahlt, gleich, und die mittlere Temperatur der Erde ist konstant. Dies ist nichts anderes als das Gesetz der Energieerhaltung – Energie verschwindet nicht, sondern wechselt nur ihren Ort. Zu so einem Fall kann man dann mit Messungen und mit einem Strahlungsflussmodell eine in sich konsistente Aufstellung der wesentlichen Energieflüsse bzw. Strahlungsflüsse in der Erdatmosphäre und zwischen Boden, Atmosphäre und Weltall machen. Zum Beispiel von Trenberth und Kollegen von 2009: Link auf Artikel

2. Gerlich und Tscheuchner haben vor allen Dingen die Geduld der Leser mit einem extrem langen Artikel ohne wissenschaftlichen Gehalt strapaziert, der meistens Dinge widerlegt, die nicht behauptet wurden, ohne richtig auf den Punkt zu kommen. Der Artikel von Gerlich und Tscheuchner wurde im folgenden Jahr durch eine Publikation im gleichen Magazin widerlegt: Link auf Artikel

3. Den Treibhauseffekt kann man nicht widerlegen, weil man ohne ihn den Wärmehaushalt der Erde gar nicht erklären könnte und er sich direkt aus den grundlegenden physikalischen Gesetzen ergibt: Voraussetzung ist eine Atmosphäre mit einer thermisch geschichteten Struktur (die Temperatur nimmt bis zur Tropopause mit der Höhe ab), einem mit der Höhe fallendem Druck (was sich automatisch aus den Gasgesetzen und der Einwirkung der Gravitation ergibt) und Substanzen in der Atmosphäre, die Teile des Lichtes absorbieren können (wie Wasser und Kohlendioxid). Dann wird zwangsläufig die Temperatur am Boden bei einer Zunahme der Menge des absorbierenden Stoffes steigen müssen, damit die Abstrahlung aus dieser Atmosphäre konstant bleibt. Zudem wird der Treibhauseffekt auch direkt gemessen. Man kann nicht widerlegen, was sich direkt messen lässt. Die verschiedenen Beobachtungen des Treibhauseffektes vom Bioden, von Satelliten und von Radiosonden habe ich hier zusammengestellt: Link auf Artikel

Petra Vooth hat gesagt…

Sehr geehrter Herr Zimmermann ,

Zitat " Energie verschwindet nicht, sondern sie wechselt nur ihren Ort " Zitatende Sie beziehen den Energieerhaltungssatz auf ein Strahlungsgleichgewicht
Strahlungdinput = Strahlungsoutput.
Energie ist jedoch nicht nur Strahlungsenergie. Die Sonnenlichtenergie verbleibt in unendlich vielen chemischen Reaktionsprozessen. Wie trinken Sie Ihren Kaffee ? Mit Zucker ? Geben Sie doch bitte einem Teelöffel voll Zucker in ein verschlossene Reagenzglas. Theoretisch kann die in den Zuckermolekülen gespeicherte Energie in den Zuckermolekülen verbleiben. Wenn Sie den Zucket in eine heiße Pfanne geben, dann karamellisiert er. Es finden also energetische und chemische Umwandlungsprozesse statt. Wie preisen Sie diese energetischen Prozesse in das Strahlungsbuget ein ? Auf unserer Erde gibt es unfassbar viele Moleküle. Diese befinden sich teilweise in Ruhe!,
aber auch in chemischer Reaktion. Ganz zu schweigen von den physikalischen Vorgängen. Ein Strahlungsgleichgewicht ist ein wirklich einfaches ( primitives ) Modell, dessen Tauglichkeit für unsere reale Welt gleich NULL ist.
Gute Grüsse
Petra Vooth

Petra Vooth hat gesagt…

Nachtrag : Theoretisch kann die in den Zuckermolekülen gespeicherte Energie bis in alle Ewigkeit in den Zuckermolekülen verbleiben.

J. Zimmermann hat gesagt…

Sehr geehret Frau Vooth,

Sie haben jetzt etwas nicht beachtet: der Wärmehaushalt der Erde besteht mit der Umgebung - also Weltall inklusive Sonne. Wir betrachten Energiegewinn und Verlust gegenüber der Außenwelt. Da spielt chemische Energie keine Rolle - wir tauschen mit dem All keinen Zucker aus, auch Konvektion und latente Wärme führen nicht zum Austausch mit dem Weltall. Dieser Austausch erfolgt nur durch Strahlung - andere Energieflüsse sind vernachlässigbar (zum Beispiel Austausch von Energie durch Gravitationswirkungen oder der Austausch von Meteoren, die auf die Erde fallen und leichte Gase, die die Erde ins Weltall abgibt - im Laufe von Milliarden Jahren wird die Erde ihren Wasserstoff verlieren und dadurch austrocknen).

Aus Ihren Kommentaren sehe ich, dass Ihnen auch die Grundlagen für diese Diskussion fehlen. Sie sollten sich mal ein Lehrbuch zur Klimatologie besorgen und sich zunächst mal mit den Grundlagen beschäftigen, vor allem um ein Gefühl dafür zu bekommen, was relevant ist und was vernachlässigt werden kann.

Petra Vooth hat gesagt…

Sehr geehrter Herr Zimmermann,

Ihre Idee mit dem Weltall Zuckermoleküle auszutauschen, entspricht nicht dem, was ich in meinem Kommentar geschrieben habe.
Bei der Erstellung einer Erd-Energiebilanz ist es zwingend notwendig, die terrestrische Materie quantitativ und qualitativ zu berücksichtigen. Der Photosyntheseprozess funktioniert nicht ohne die solaren Energiequanten. Wielange diese solare Energie in Molekülen gespeichert bleibt, kann niemand vorhersagen. Wenn Sie die Zuckerprobe aus dem Reagenzglas im Kaffee auflösen und diesen dann trinken, wird Ihr Körper die im Zucker gespeicherte Energie aufnehmen. Die Relaxationszeit der Sonnenlichtenergie in der Materie ist eine Grösse, die sich nicht berechnen lässt. Der Energiegewinn ist nicht direkt mit dem Energieverlust gekoppelt. Zwischengeschaltet ist die terrestrische Materie. Der Energiegewinn geht folglich nur zeitverzögert in den Energieverlust über.
Schreiben Sie über Wasserstoff ( H2 ) oder über Wasser ( H2O ) ? Ein Austrocknungsprozess würde eher auf Wasser als auf Wasserstoff schließen lassen.
Gefühle sind in den Naturwissenschaften eher nicht so angesagt. Sie können mir aber gerne einen Literaturvorschlag zum Themenbereich Klimatologie machen.

J. Zimmermann hat gesagt…

Antwort Teil 1: "Bei der Erstellung einer Erd-Energiebilanz ist es zwingend notwendig, die terrestrische Materie quantitativ und qualitativ zu berücksichtigen. Der Photosyntheseprozess funktioniert nicht ohne die solaren Energiequanten."

Nein, das ist nicht erforderlich, weil das dann eine interne Energieumverteilung ist. Sie könnten allenfalls behaupten, dass ein nennenswerter Teil der Differenz aus Einstrahlung und Abstrahlung statt in eine Temperaturzunahme in einen Aufbau von Biomasse geht. Eine Überschlagsrechnung zeigt aber, dass dieser Anteil vernachlässigbar ist:

Wir haben derzeitig eine Differenz im Energiehaushalt im Bereich von ca. 3 W/m² (anthropogener Treibhauseffekt - genaue Zahl hängt vom betrachteten Zeitraum usw. ab, für eine Überschlagsrechnung brauchen wir aber nur die Größenordnung). Die Summenreaktion bei der Photosynthese (Herstellung von einem Mol Glucose) hat eine Enthalpie von 2870 kJ/mol. Allerdings wird das meiste davon wieder veratmet und somit die Energie wieder freigesetzt - Pflanzen wachsen und werden gefressen oder verrotten. Übrig bleibt eine nur kleine Differenz von Zu- oder Abnahem der globalen Biomasse. Satellitenbeobachtungen deuten derzeutig auf eine Zunahme der Biomasse hin. Auch die CO2-Messungen deuten auf eine Senke durch Aufbau von Biomasse hin. Derzeitig gehen ca. ein Zehntel des emittierten CO2 in den Aufbau von Biomasse, das sind pro Jahr ca. 1 Gigatonne Kohlenstoff oder umgerechnet 1,39*10^13 Mol Zucker entsprechend 4*10^19 Joule Energieumsatz pro Jahr. Geteilt durch die Sekunden im Jahr komme ich auf 1,26*10^12 Watt Leistung beim Energieumsatz für die gesamte Erde. Pro Quadratmeter sind das 0,0025 W/m². Das ist klar vernachlässigbar gegen die Energieimbalanz der Erde. Der gesamte Energieumsatz durch die Photosynthese wäre ca. 0,3 W/m² (Mittel über das ganze Jahr und die ganze Erdoberfläche), aber fas tdie gesamte Energie wird auch wieder als Wärme freigesetzt, da Pflanzen, wie gesagt, gefressen werden, selbst atmen oder verrotten und dabei fast alle Energie, die bei der Photosynthese gesammelt wurde, wieder freisetzen.

J. Zimmermann hat gesagt…

Antwort Teil 2:
Alles, was ich hier schreibe, ist natürlich schon über die letzten mindestens 100 Jahren von Wissenschaftlern überlegt worden (mit mehr Detail). Ich glaube nciht, dass Ihnen irgendetwas einfällt, was übersehen wurde. Die Energiebilanz der Erde ist in den Grundzügen bekannt und vollständig dargestellt. Chemische Umsetzung der Energie spielt für die Energiebilanz der Erde mit ihrer Umgebung keine Rolle. Der Treibhauseffekt ist zudem nicht nur theoretisch hergeleitet, sondern wird auch direkt gemessen - ich habe Links angegeben, die auf weitere Informationen verweisen.

Ich hatte den Verlust von leichten Gasen (vor allem Wasserstoff, dann auch Helium) ans Weltall erwähnt. Wenn der verfügbare Wasserstoff verloren geht, gibt es natürlich irgendwann auf der Erdoberfläche auch kein Wasser mehr und es bleibt nur der Sauerstoff zurück, der dann im Boden gebunden wird. Das Ende sehen Sie dann auf dem Mars, nur ging der Prozess dort schneller, unter anderem durch die niedrigere Gravitation des Planeten und durch die von vornherein geringere Menge leichter Elemente, da der Planet deutlich kleiner ist.

Einen Vorschlag für ein Lehrbuch kann ich Ihnen nicht machen, das können Sie selbst herausfinden - ich könnte nur das Gleiche tun, was Sie tun können: in einer Bibliothek in der entsprechenden Abteilung nachschauen oder sich online Bücher zum Thema zeigen lassen (Suchmaschine oder Buchhändler). Ich habe mal Vorlesungen dazu gehabt, in einer Bibliothek Bücher ausgeliehen und gerade auf dem Schreibtisch habe ich Richard M. Goody, James C.G. Walker, Atmosphären, aus der Reihe Geowissen Kompakt, Ferdinand Enke Verlag Stuttgart, 1985. Vermutlich vergriffen, aber bei Booklooker sehe ich das gerade gebraucht für 4 Euro plus 1,9 Euro Versand. Das Buch ist aber vielleicht etwas zu technisch. Es gibt bestimmt auch einfachere Bücher zum Ausleihen in einer Bibliothek.

Und ich empfehle Ihnen, Wörter nicht so auf die Goldwaage zu legen: ein Gefühl für etwas zu bekommen heißt nicht das Gleiche, wie ein Gefühl zu haben, sondern es geht darum, dass Sie unterscheiden können, was wichtig ist und was unwichtig - so wie oben die kleine Überschlagsrechnung, mit der man direkt zeigen kann, dass die Energieflüsse bei der Photosynthese nur ein kleiner Bruchteil der einfallenden Strahlung von der Sonne sind (sonst wären Pflanzen extrem starke Klimaanlagen) und der Aufbau von Biomasse nur ein Bruchteil des Treibhauseffektes ist.

Petra Vooth hat gesagt…

Sehr geehrter Herr Zimmermann ,

Ihr Vorschlag, eine Überschlagsrechnung anzustellen, um die Bedeutung der Einflussfaktoren einschätzen zu können, beruht auf mathematischen Berechnungen. Ob ein Einflussfaktor unbedeutend, bedeutend oder sehr bedeutend ist, hängt somit von analytischen Vergleichen ab. Gefühlte Einschätzungen haben in der Welt der mathematischen Berechnungen keinen Platz.
Seit meinem Lese-Seepferdchen in einer kommunalen Bibliothek vor vielen Jahrzehnten ist mir durchaus bekannt, daß man ( Frau) Bücher ausleihen oder käuflich erwerben kann. Ich hatte eher daran gedacht, daß Sie einen Literaturtipp für ein Lehrbuch mit besonders anschaulichen Animationen oder für ein tolles you tube Video haben.

Pro Mol Glucose werden 2870 kJ Sonnenlichtenergie gebunden. Reine Glukose ist bei Zimmertemperatur ein Feststoff, der beliebig lange lagerfähig ist. Wie lange die 2870 kJ gespeichert bleiben, ist nicht vorhersehbar. Glucose kann zu sehr vielen Folgeprodukten weiterreagieren ( u.a. Citratzyklus, Fettsäuren, Polysaccharide etc ). Der Photosyntheseprozess ist nur einer von sehr vielen Reaktionsmechanismen. Er ist halt sehr bekannt und man kann sehr gut den Einfluß des Sonnenlichtes darstellen. Wieviel Mol Moleküle es auf Erden gibt, weiß niemand. Somit gibt es auch keine Übersicht wieviel Sonnenlichtenergie vermittels welcher Reaktionsmechanismen wann und wielange gebunden wird. Die Relaxationszeit der Sonnenlichtquanten in der terrestrischen Materie kann naturwissenschaftlich nicht definiert werden. Ihre Systembetrachtung System 1 ( Erde + Atmosphäre ) und System 2 ( Weltall + Sonne ) in Bezug auf die Schritte I. Energiegewinn von System 1 durch Energieabgabe von System 2 und Schritt
II. Energieabgabe von System 1 an Teile von System 2 beschreiben die Vorgänge nur sehr, sehr unvollständig.
Es fehlen halt Raum ( Erdrotation ) und ( Relaxations- ) Zeit.

J. Zimmermann hat gesagt…

Ich würde den Austausch hier jetzt gerne beenden. Sie schreiben über etwas, das Sie offensichtlich nicht verstehen (Begriffe wie "Relaxationszeit der Sonnenlichtquanten" usw. passen hier inhaltlich gar nicht...). Sie wollen auch keine Belehrungen annehmen. Und tut mir leid, nein, mein Zeitbudget erlaubt nicht, dass ich Ihnen jetzt privatissime einen Grundlagenkurs gebe oder für Sie youtube-Videos suche.

Das Energiebudget der Erde ist so, wie ich es dargestellt habe. Sie brauchen auch nicht zu wissen, wie im Detail die chemische Umwandlung irgendwelcher Stoffe abläuft, weil die Photosynthese immer der Anfangsschritt für alles ist, was danach kommt - alle Reaktionen danach können maximal so viel umsetzen, wie vorher die Photosynthese an Energie bereitstellt, weil sonst keine andere Energie für lebende Systeme zur Verfügung steht (es gibt ein paar Ausnahmen, etwa in der Tiefsee oder an heißen Quellen, aber das ist noch mal um Größenordnungen weniger). Das einzige Ergebnis, das hier wichtig war, war, dass der Aufbau von Biomassen um Größenordnungen kleiner ist als die Energiedifferenz zwischen Ein- und Abstrahlung durch den Treibhauseffekt. Wenn Sie die Rechnung nicht nachvollziehen können, beschäftigen Sie sich mit einem Thema, das Sie überfordert. Dann lassen Sie das besser.

Haben Sie noch eine schöne Zeit.

Petra Vooth hat gesagt…
Der Kommentar wurde von einem Blog-Administrator entfernt.
J. Zimmermann hat gesagt…

Ich behalte mir vor, wenn ich das Gefühl bekomme, dass der Blog getrollt wird und ich beschäftigt gehalten werden soll, Diskussionen auf die harte Tour zu beenden. Die Argumente wurden ausgetauscht.

Petra Vooth hat gesagt…

Sehr geehrter Herr Zimmermann,

bitte mailen Sie mir meinen Beitrag zurück , denn er ist mein geistiges Eigentum. Es ist sehr unhöflich meinen Beitrag zu löschen. Offensichtlich hat Sie das Argument der Aggregatzustände und ihrem Bezug zu den Energieniveaux irritiert. Es ist erstaunlich, dass Sie denken , bei mir handelt es sich um einen Troll. Trolle argumentieren irrational. Sie sollten sich daher nicht zu sehr von Ihrem Gefühl leiten lassen.

J. Zimmermann hat gesagt…

Es tut mir sehr leid, aber ich kann Ihren Beitrag nicht wiederherstellen. Sie können Ihre Beiträge gerne in einem anderen Blog veröffentlichen.

Unknown hat gesagt…
Dieser Kommentar wurde vom Autor entfernt.
Unknown hat gesagt…

Sehr geehrter Herr Zimmermann,

bei mir liegt die Physikpromotion schon zwei Jahrzehnte zurück (über Statistische Physik), und das Klimathema beschäftigte mich beruflich bisher nur am Rande, aber zunehmend wird es relevanter. Ihre Ausführungen zu G&T fand ich sehr überzeugend und kompetent geschrieben. Auch fand ich Ihre Art vorbildlich, mit Ihren Lesern umzugehen.

Ein Kommentar und zwei Fragen dazu. Ich halte es für problematisch (weil verwirrend, wie sich auch hier in der Diskussion gezeigt hat), in einem offenen, rotierenden, anisotropen System wie der Erde mit Begriffen aus der Physik geschlossener Systeme wie "Strahlungsgleichgewicht" zu hantieren. Ich denke auch und gerade nach Lektüre dieses Diskussionspfads, dass andere Begriffe zielführender wären. Ein "Strahlungsgleichgewicht" kenne ich aus dem Studium als Begriff für lokale Betrachtungen in geschlossenen Systemen. Ich fürchte, dass das Geschehen am Rande der Atmosphäre viel komplexer ist, da die lokalen Energieflüsse durch Konvektion (in der Atmosphäre) und Strahlung (innerhalb und ins All) zeitlich und örtlich so stark variieren, dass ich einer pauschalen Abschätzung des globalen Treibhauseffekts mit einem zu stark vereinfachenden Modell nicht sehr weit traue.

Was mich zu meiner ersten Frage führt: Sie verweisen auf einschlägige Lehrbücher der Atmosphärenphysik, in denen der Treibhauseffekt hinreichend genau für Physikstudenten erklärt wird. Hätten Sie dazu einen guten Lesetipp? In meinen alten Büchern habe ich nichts dazu gefunden.

Zweitens lese ich in der Blogosphäre, dass ein Teil des Treibhauseffekts möglicherweise auf dem "Luftpumpeneffekt" erklärt werden könnte. Dass also die Kompression der Atmosphäre durch die Gravitation eines Planeten alleine eine Temperaturerhöhung über die eines nackten Planeten erklären könne. Stimmt das und gibt es dazu Literatur?

Vielen Dank und Gruß, Björn

J. Zimmermann hat gesagt…

Zur ersten Frage - bei mir ist das schon länger her, dass ich zu dem Thema in ein Lehrbuch geschaut habe, außerdem komme ich von der Chemie-Seite, nicht von der Physik-Seite des Problems, daher kann ich schwer etwas empfehlen, was ich selbst gelesen ahbe, aber vielleicht wäre das folgende Buch ein guter Tipp:

Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre von Walter Rodel. Es gibt eine aktuelle Kindle-Ausgabe, aber man bekommt auch noch (gebraucht) ältere Taschenbuchausgaben - wenn man sich nicht sicher ist, ob das Buch passt, legt man dann nicht zu viel aus.

Zu Ihrem Kommentar: was Sie ansprechen, ist dann das, was in den Modellen geschieht. Ich rede in meinen Texten nur über das stark vereinfachte Gedankenmodell, mit dem man sich überhaupt die Grundsätze der Klimaentwicklung veranschaulicht. Der Begriff Strahlungsgleichgewicht ist auch nicht im Sinne der Thermodynamik zu verstehen und sondern im Sinne der Klimatologie - die meisten Abläufe auf der Erde sind fern vom Gleichgewicht, wir betrachten die Randbedingungen eines stark vereinfachten und gemittelten Systems. Das Klima wiederum betrachten wir als eine mittlere Realisation eines Ensembles unzähliger zu den Randbedingungen verträglicher Realisierungen der meteorologischen Möglichkeiten. Immerhin kann man im Gedankenmodell eine Strahlungsbilanz aufstellen, die am Ende geschlossen ist (Dazu als Beispiel hier von Trenberth, Fassullo und Kiehl, Earth's Global Energy Budget: https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/2008BAMS2634.1 )

Zur zweiten Frage: nein, man kann die globale Erwärmung nicht durch den Luftdruck erklären. Vielmehr ergibt sich die Abhängigkeit des Temperaturprofils über die Gasgesetze zusammen mit der barometrischen Höhenformel. Wenn Sie das rechnen, enthalten die Formeln nirgendwo die Zeit - das höhenabhängige Profil für Druck und Temperatur stellt sich einmal ein. Eine Erwärmung durch Kompression erfordert ja, dass die Luft ständig weiter oder erneut komprimiert wird, und das ergibt sich aus der statisch vorgegeben Gravitation bei ebenfalls vorgebener Menge an Gasen über der Erde. Veränderungen ergeben sich durch mehr oder weniger Strahlung, also entweder Änderungen der Sonne bzw. der Orientierung der Erde dazu oder Änderungen der Strahlungsverhältnisse auf der Erde, etwa durch Albedo oder Mischungsverhältnisse IR-aktiver Gase.

Petra Vooth hat gesagt…

Was haben Sie denn geschrieben ?
Es muss ja etwas ganz Spannendes sein, wenn Herr Zimmermann Ihren Beitrag gelöscht hat.

Unknown hat gesagt…

@Petra Vooth, hatte mich vertippt und war versehentlich auf die falsche Taste gekommen. Hr. Zimmermann war so freundlich, meinen Kommentar, der keiner war zu löschen. Er agiert sehr professionell, in meinen Augen, daher an dieser Stelle ein Dankeschön an ihn!