Zur Erwärmung der Erdatmosphäre durch CO2


Glaubt man den täglichen Nachrichten, dann bedroht

eine globale Erwärmung die Menschheit.

Dafür sei das Treibhausgas CO2 hauptverantwortlich.

Klimaskeptiker bezweifeln, dass der Temperatur-Anstieg menschengemacht ist.

Was passiert,

wenn wir auf der Erde in den nächsten Jahrhunderten

fossilen Kohlenstoff nutzen wie bisher ?

In Zahlen:

Ich untersuche das dann im Jahr 2300 mögliche Scenario von 1600 ppm statt heutiger 400 ppm :

        Zur Erwärmung der Erdatmosphäre durch CO2

              von Rainer Schottlaender, Diplomphysiker

dT/dH = – g/Cp beschreibt den Temperaturverlauf in einer Planetenatmosphäre

Um zu verstehen wie CO2 die Temperatur beeinflusst beginnen wir bei Null:

Bild 1 zeigt die hypothetische 0 ppm CO2 Linie – – – – – über Guam

 Bild 3 zeigt bei 1,3,5 und sieben Luftmassen Gegenstrahlung und Absorption:

Ich betrachte und vermesse Fig.24:

1600 ppm CO2-Luft verschiebt die Absorption dieser 4,3 µm Bande in Fig.24

maximal um 2 mm x 4 mm = 8  mm2 bei einer Gesamtfläche von 15 x 120 = 1800 mm2

Dadurch zu erwartendes dT = dU/U x T/4 = 8/1800 x 300 K/4  = aufgerundet 0,4 K

Die Messung erfolgte mittags. Nachts liegt der Wert darunter.

Berechnung des Beitrages der 15 µm Bande zur globalen Erwärmung:

     Hierzu Bild 2: Infrarotspektrum der Erde gemessen vom Satelliten Nimbus

Bei 667 cm^-1 misst der Satellit Strahlung mit 230 K-Intensität

 = 90 Grad Temperaturdifferenz zu 320 K der Erdoberfläche.

Zwischen 630 und 700 cm^-1 … 110 Grad Temperaturdifferenz.

https://de.wikipedia.org/wiki/Erdatmosph%C3%A4re#/media/Datei:Atmosph%C3%A4re_Temperatur_600km.png
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e1/Atmosph%C3%A4re_Temperatur_600km.png/220px-Atmosph%C3%A4re_Temperatur_600km.png

 Durchschnittliche Temperatur und molare Masse der Luft in Abhängigkeit von der Höhe..“

Die Erhöhung von pCO2 von heutigen 400 ppm

auf von mir angenommene 1600 ppm im Jahr 2300

führt zu

– einer Verschiebung des 667 cm^-1 peaks

– einem Ausbeulen der Flanken zwischen 700 und 750 cm^-1 und 580 bis 620 cm^-1

Spektroskopie und Umweltphysik der Atmosphäre …

https://www.physi.uni-heidelberg.de › ~eisele › schuelerlabor › Spektrosko…

Ich verfolge die rote Kurve in dieser Grafik von 13 um bis 18 um.

Mit zunehmender Absorption kommt IR aus immer grösseren Höhen.

220-K-Strahlung , auch oben in Bild 2 sichtbar,

kommt aus der kältesten Schicht der Tropopause / Standard-Atmosphäre

Man sieht in Abb.4 bei 9,6 um …. die Wirkung von nur 3 mm Ozon

Bereits wenige ppm O3 sättigen diese Absorptionsbande.

Ich rechne mit global warming

durch das AuSbeulen der Flanken 12,5 .. 13 µm und 16 … 18 µm.

und mit global cooling

durch AuFbeulen bei  14 … 16 µm.    (Größere Abstrahlhöhe/Temperatur)

Ich vermesse Abb.4 mit Zoom 175 % :

(0,2 W/m^2um) x 1 um = 0,2 W/m^2

Gesamtintegral ca. 2 W/m^2um x 50 um = 100 W/m^2

dU/U x T/4 = dT = 0,2/100 x 300/4 =  1,5 K

Spektrum der Sonne außerhalb der Atmosphäre und am Erdboden

im Vergleich zum Spektrum eines schwarzen Strahlers mit einer Temperatur von 5250°C …“

Viermal soviel CO2 in der Luft wie heute

verursacht mehr Absorption des direkten Sonnenlichtes bei 2000 … 2100 nm

und damit ein global cooling von ca.

( ( 0,1 W/m^2um x 50 nm = 5 W/m^2 )  / 1370 W/m^2 ) x 300 K/4 = 0,3 K

Saldo: +0,4 K + 1,5 K – 0,3 K = 1,6 K

Über Tag/Nacht und Bewölkung gemittelt liegt der Wert darunter.

Mein Ergebnis ist um den Faktor zehn beruhigender als die Lehrmeinung.

Ich erinnere an die vergleichbare Situation beim Spinat:

https://www.zeit.de/1997/41/stimmt41.txt.19971003.xml

Es war ein Kommafehler.

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Profil der Venusatmosphäre:

https://de.wikipedia.org/wiki/Venus_(Planet)

g = 8,87 m/s2   

pCO2 = 90 bar.

Druck- und Temperaturverlauf

https://de.wikipedia.org/wiki/Venus_(Planet)#/media/Datei:Venusatmosphere_de.svg

Diese Grafik zeigt:   dT/dH = 500 K/50 km = 10 K/km

https://de.wikibooks.org/wiki/Tabellensammlung_Chemie/_spezifische_W%C3%A4rmekapazit%C3%A4ten

Cp CO2 = 0,85 J/gK   ( Luft 1 J/gK)

g/Cp =  8,87 m/s^2  /  0,85 J/gK  =  ………..  10 K/km

Die Formel dT/dH = – g/Cp erklärt denTemperaturverlauf einer Planetenatmosphäre.

Dieser wird bestimmt von der spezifischen Wärme Cp der Gashülle

und der Schwerkraft.

Nicht von den Strahlungseigenschaften der 90 bar/96 % CO2-Venus-Lufthülle.

Das gilt vergleichbar für Planet Erde

mit dT/dH = 5 … 8 K/km und 1 bar/99% O2/N2-Atmosphäre.

Zur zukunftsentscheidenden T(CO2)-Frage hier die vom IPCC lautstark angeführteLehrmeinung:

\Delta F
{\displaystyle \Delta T_{S}}

Der Strahlungsantrieb (RF für radiative forcing, auch Δ F {\displaystyle \Delta F} ) kann über eine lineare Beziehung mit der Änderung der globalen Gleichgewichtstemperatur an der Erdoberfläche ( Δ T S {\displaystyle \Delta T_{S}} ) verknüpft werden:[2]Δ T S = λ Δ F {\displaystyle \Delta T_{S}=\lambda \Delta F}

{\displaystyle \Delta T_{S}=\lambda \Delta F}

Mit λ = Parameter der Klimasensitivität mit der Einheit K/(W/m2).

Der durch die die Zunahme der CO2-Konzentrationen verursachte Strahlungsantrieb lässt sich wie folgt näherungsweise berechnen:[1][3]Δ F = 5 , 35 W m 2 ⋅ ln ⁡ C C 0 {\displaystyle \Delta F=5,35{\mathrm {W} \over \mathrm {m} ^{2}}\cdot \ln {C \over C_{0}}}

{\displaystyle \Delta F=5,35{\mathrm {W}  \over \mathrm {m} ^{2}}\cdot \ln {C \over C_{0}}}
\Delta F

Mit C = CO2-Konzentration der zu betrachtenden Atmosphäre in ppm, C0= Ausgangskonzentration der Vergleichsatmosphäre in ppm, Δ F {\displaystyle \Delta F} = resultierender Strahlungsantrieb in W/m²…“

Auf Venus angewendet :

DeltaF

= 5,35 W/m^2 x ln (90 bar pCO2/0,0004 bar pCO2) = 12,3

= 65 Watt/m^2

Tatsächlich wärmestrahlt 737-K-Venusboden 5,67 x 7,37^4

= 16728 Watt/m^2

https://de.wikipedia.org/wiki/Venus_(Planet)#Atmosph%C3%A4re :

Der starke Treibhauseffekt (man spricht hier auch vom Venus-Syndrom) ist hauptsächlich durch die Masse an Kohlendioxid bedingt, aber auch die geringen Spuren von Wasserdampf und Schwefeldioxid haben daran einen wesentlichen Anteil.

Er sorgt am Boden für eine mittlere Temperatur von 464 °C (737 K).[1]

Das liegt sehr weit über der ohne Treibhauseffekt berechneten Gleichgewichtstemperatur von −41 °C (232 K),…“

Ich korrigiere „wesentlich“ mit diesem Gedankenexperiment:

Mein 1 m^2 Schreibtisch

stehe in dieser Minute auf der Venusoberfläche.

Über mir 50.000 Meter dicke Luft:

Zusammensetzung der Venus-Atmosphäre

Wikipedia = IPCC lehrt:

“ .. In Bodennähe wurden bislang nur geringe Windgeschwindigkeiten von 0,5 bis 2 m/s gemessen. Durch die hohe Gasdichte entspricht das auf der Erde immerhin der Windstärke 4, das heißt, es kommt einer mäßigen Brise gleich, die Staub bewegen kann. Von dem auf die Venus einfallenden Sonnenlicht erreichen nur zwei Prozent die Oberfläche und ergeben eine Beleuchtungsstärke von etwa 5000 Lux.

Die Sichtweite dort beträgt wie an einem trüben Nachmittag rund drei Kilometer…“

Wie weit kommt die Infrarotstrahlung ? ….

… Dass die Atmosphäre der Venus von außen völlig undurchsichtig ist, liegt nicht an der großen Masse und Dichte der Gashülle, sondern hauptsächlich an einer stets geschlossenen Wolkendecke. Diese befindet sich mit ihrer Unterseite in einer Höhe von etwa 50 km und ist rund 20 km dick. Ihr Hauptbestandteil sind zu etwa 75 Masseprozent Tröpfchen aus Schwefelsäure

… Nicht durch diese Wolken.

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Ungeklärt :

Wohin führt die C-14 Spur ?:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e2/Radiocarbon_bomb_spike.svg/300px-Radiocarbon_bomb_spike.svg.png

14C in der Atmosphäre.[1]

https://de.wikipedia.org/wiki/Kernwaffen-Effekt  :

“ Seit dem Verbot der oberirdischen Kernwaffentests nimmt das 14C/12C-Verhältnis

  in der Atmosphäre wieder ab …

In der Erdatmosphäre befinden sich 3000 Gigatonnen CO2,[2]

die im Mittel alle 3–5 Jahre vollständig ausgetauscht werden,[3]

wodurch die durch die Kernwaffenversuche eingebrachte Menge …. „

https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffzyklus

C-14-O2 Moleküle markieren chemisch fast identische

normale atmosphärische C-12-O2-Moleküle und begleiten deren Lebensweg .

Was geschah und geschieht

mit den bisher von der Menschheit emittierten

500 GtC x 44/12 = 1833 Gigatonnen CO2-Molekülen ? Irrt das nobelpreisgekrönte IPCC auch in dieser Frage ?

http://www.seilnacht.com/Lexikon/cbilanz.gif

    Hierzu ein Experiment:

Schotti´s Klimaglobus

Von schotti am 16. Februar 2011 Quelle: http://www.schottie.de/?p=650

Unsere Erde im Massstab 1 zu 2,6 mal 10 hoch 21 by volume

500 Gramm Wasser simulieren den Ozean

1,5 Liter Luft in dieser 2 Liter Glasflasche die 4 mal 10 hoch 18 qbm Atmosphäre

unter Normalbedingungen 1013 mbar.

Ich injiziere mit einer Spritze CO2 und messe wie schnell sich wieviel löst. Das Gerät plus CO2-Messkopf plus eine Reparatur/Eichung kostete mich 1000  DM.  

Copyright 1990 – 2. Dezember 2019 : www.schottie.de

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Über schotti

* geb. 1949 in Berlin * 1967-1971 Physikstudium an der Humboldt-Universität Berlin * 1975 Diplom in München * 1976 wissenschaftlicher Mitarbeiter am MPI für Astrophysik in Garching * 1977-1978 Redakteur beim Elektronik Journal München * 1979-1988 Aufbau eines Bauhandwerkbetriebes in München * 1989-1990 Songwriter/Sänger in San Diego (USA) * 1991-heute eigenfinanzierte Forschungsarbeit in Berlin

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