RealClimate: Ungezwungene Variationen: Mai 2023

Tomáš Kalisz sagt

25. Mai 2023 um 04:31 Uhr

Lieber Piotr und liebes Zebra (entschuldigen Sie, dass ich Ihnen beiden gleichzeitig geantwortet habe),

Ich habe das Gefühl, dass es in Ihren Antworten drei zentrale Punkte gibt:

1) Wasserdampf ist ein wichtiges Treibhausgas (was sicherlich wahr ist)

2) Kondensierendes Wasser kann Wolken bilden, die je nach Wolkencharakter einen sehr unterschiedlichen Einfluss auf das Strahlungsgleichgewicht haben. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass bei steigender Durchschnittstemperatur der Treibhauseffekt der erhöhten Wasserdampfkonzentration (absolute Luftfeuchtigkeit) die Wirkung überwiegt Wolkenalbedo (hauptsächlich, weil aufgrund der grundsätzlich konstanten relativen Luftfeuchtigkeit die Wolkenbildung nicht wesentlich zunimmt)

Es klingt ganz vernünftig.

3) Die Abkühlung der Erdoberfläche durch strahlungslose Wärmeübertragung in Form latenter Wärme kann den EEI nicht beeinflussen, da die Kondensationswärme nur die Troposphäre erwärmt und im System verbleibt:

„Ihre latente Wärme leistet bestenfalls einen geringfügigen Beitrag – wie Zebra bereits angedeutet hat, leitet sie die Wärme nicht in den Weltraum ab, sondern bringt sie nur höher in die Atmosphäre, so dass der einzige kühlende Effekt darin bestünde, wenn ein größerer Anteil der IR zurückgeführt würde. Die in dieser Höhe emittierte Strahlung gelangte in den Weltraum. Aber ich bezweifle, dass es einen großen Unterschied machen würde.“

Ich denke, dass Sie beide in diesem dritten Punkt möglicherweise falsch liegen. Da es den Anschein hat, dass die Ansicht gemäß 3) immer noch von einigen Klimawissenschaftlern geteilt und verbreitet wird, würde ich mich freuen, wenn die Themen die Aufmerksamkeit der Moderatoren auf dieser Diskussionsseite erregen würden. Da dies noch nicht geschehen ist, werde ich mein Bestes geben und versuchen, meine derzeitige Argumentation sowie die damit verbundenen Unsicherheiten selbst zu erklären.

Auf meiner öffentlichen Organisationsseite (ein dynamisches interaktives Schema in der Webanwendung OrgPad), erreichbar per Link

https://orgpad.com/s/VhvfDd5uRIP ,

Vielleicht sehen Sie die Geschichte hinter meinen Fragen auf RealClimate. Man könnte es vielleicht als eine „ungeklärte Diskussion über die Rolle des Wassers im Erdklima“ bezeichnen, die ich in die Idee eines „Geoengineering-Experiments im Pilotmaßstab“ übersetzt habe. Auf dieser Organisationsseite habe ich auch einige Referenzen aufgeführt, die für die derzeit diskutierten Themen relevant sein könnten.

Zunächst können Sie die Zelle mit einer sehr einfachen, groben Erklärung des Treibhauseffekts aus einem Lehrbuch (Physikalische Klimatologie, Dennis Hartmann 2016) zu Rate ziehen.

Stellen wir uns den Mond in einer Glaskugel vor, die eine perfekte Transparenz für das Sonnenlicht hat und langwellige Infrarotstrahlung vollständig absorbiert. Unter der Annahme, dass die mittlere Oberflächenalbedo von Mond und Erde gleich ist, hätte die Kugel einen neuen stationären Zustand („Gleichgewicht“) mit einer durchschnittlichen Oberflächentemperatur von etwa 303 K (30 °C) und einer Temperatur der Kugel von etwa 255 K erreicht (– 18 °C), was der ursprünglichen durchschnittlichen Oberflächentemperatur des Mondes ohne Atmosphäre entspricht.

Sobald wir das Vakuum zwischen der Glaskugel mit einem Gas füllen, ändert sich die Situation durch eine zusätzliche Wärmeübertragung, die durch thermische Konvektion ermöglicht wird. Der Unterschied zwischen der durchschnittlichen Oberflächentemperatur und der durchschnittlichen Temperatur der Glaskugel wird kleiner, da ein Teil der von der Sonne kommenden Energie nun durch Konvektion zur Kugel transportiert wird und die durchschnittliche Strahlungstemperatur der Oberfläche entsprechend abnimmt.

Die ursprüngliche Differenz von 48 K (zwischen der durchschnittlichen Oberflächentemperatur und der durchschnittlichen Strahlungstemperatur einer hypothetischen „Gewächshausabdeckung“ wie oben beschrieben) stellt somit eindeutig ein Maximum (ich nenne es „Treibhausgrenze“) des erreichbaren Treibhauseffekts dar unter gegebener Oberflächenalbedo / Atmosphärentransparenz / Sonneneinstrahlung. Jeder nichtstrahlende Wärmeübertragungsmechanismus wirkt als zusätzliche „Oberflächenkühlung“ und verringert die durchschnittliche Oberflächentemperatur sowie die entsprechende Differenz zwischen der Oberflächentemperatur und der durchschnittlichen Strahlungstemperatur der glasigen „Gewächshausabdeckung“.

Sie bemerken vielleicht meine Unsicherheit darüber, wie ich mit der Mehrdeutigkeit des Begriffs „Treibhauseffekt“, wie er in den Medien und im täglichen Leben verwendet wird, umgehen soll. Ich denke, dass es besser wäre, diesen Begriff ausschließlich für den Effekt selbst zu verwenden, im Hinblick auf den beobachteten Unterschied zwischen der durchschnittlichen Oberflächentemperatur eines Planeten und seiner durchschnittlichen Strahlungstemperatur im stationären Zustand. Derselbe Begriff wird jedoch auch für einen spezifischen Mechanismus verwendet, der diesen Effekt in der Atmosphäre von Planeten verursacht, nämlich für den „Strahlungsantrieb“, der aus der Anwesenheit von „Treibhausgasen“ resultiert, die die langwellige Oberflächenstrahlung von Planetenkörpern absorbieren. Darüber hinaus wird der Begriff „Treibhauseffekt“ manchmal auch für andere Mechanismen verwendet, die den beobachteten Temperaturunterschied verursachen. Ein Beispiel für diese Mechanismen könnte die Rückreflexion der langwelligen Oberflächenstrahlung durch Wolken sein.

Wie auch immer, ich glaube, dass wir sagen können, dass jeder Mechanismus der nichtstrahlenden Wärmeübertragung den Treibhauseffekt „schwächt“. In den berühmten Trenberth-Diagrammen, die grafisch die Energieflüsse zeigen, die für einen ausgewählten Zeitraum am Energiehaushalt der Erde beteiligt sind, ist der Pfeil für den latenten Wärmefluss etwa viermal dicker als der Pfeil für den fühlbaren Wärmefluss. Ich denke, dass diese Tatsache als erster Hinweis darauf gewertet werden kann, dass entgegen Ihrer oben zitierten Annahme die Abkühlung der Erdoberfläche durch latente Wärmeströme eine wichtige Rolle für das Erdklima spielen könnte. Der zweite Hinweis kann dem zitierten Lehrbuch entnommen werden, das eindeutig behauptet, dass der Unterschied zwischen der für eine hypothetische Erde mit derselben Albedo, aber ohne Atmosphäre berechneten durchschnittlichen Emissionstemperatur, die etwa 30 °C beträgt, und der beobachteten durchschnittlichen Oberflächentemperatur, die etwa 15 °C beträgt, beträgt C muss auf den strahlungslosen Wärmetransport von der Oberfläche zurückgeführt werden.

Einer der Gründe, warum ich meine Fragen auf der RealClimate-Website gepostet habe, war einfach der Umstand, dass Ihre Ansicht (dass die Abkühlung der Erdoberfläche durch latenten Wärmefluss eine vernachlässigbare Bedeutung für die Regulierung des Erdklimas hat) immer noch von einigen Wissenschaftlern geteilt und aktiv gefördert wird. Als Beispiel könnte eine heftige Verteidigung dieser Ansicht durch die Leiter von Czech Globe, einem Institut der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik, dienen, die im Oktober 2022 in einer tschechischen Zeitung als Antwort auf eine öffentliche Kritik ihrer Meinung Avex 4/ veröffentlicht wurde. 2020 zum Thema Klimawandel.

Ihre Gegner kritisierten, dass Avex 4/2020 völlig schweigt über die Rolle des Wasserkreislaufs bei der Klimaregulierung, und Czech Globe beschrieb sie in ihrer Antwort als Menschen, die einen geschlossenen Raum kühlen möchten, indem sie die Tür eines im Raum aufgestellten Kühlschranks öffnen.

Persönlich halte ich solche „Closed-Room“-Argumente für eine sehr unglückliche Art von „Klima-Befürwortung“, denn die Verbreitung unfairer Argumente (Wenn ich das richtig verstanden habe, geben selbst Sie zu, dass ein gewisser Teil der in die Atmosphäre transportierten Wärme in den Weltraum entweichen muss, weil die Erde auf keinen Fall als geschlossenes thermodynamisches System in einem thermodynamischen Gleichgewicht betrachtet werden kann) durch Vertreter einer wissenschaftlichen Institution kann meiner Meinung nach die Wissenschaft als solche diskreditieren.

Ich hoffe, dass die Moderatoren dieser Diskussion sich melden und deutlich machen, dass die Begriffe „Strahlungsgleichgewicht“, „Energiebilanz“ usw., wie sie üblicherweise im Kontext der Klimawissenschaft verwendet werden, tatsächlich einen bloßen stationären Zustand beschreiben (der still ist). idealisiert, da das „Energieungleichgewicht der Erde“ mit hoher Wahrscheinlichkeit keine durch menschlichen Einfluss verursachte Ausnahme, sondern ein gewöhnlicher Zustand des Erdsystems sein dürfte) und nichts mit der Thermodynamik zu tun hat. Leider bleiben die Moderatoren auf dieser Seite praktisch unsichtbar, seit ich Ende März meine erste Frage gestellt habe.

Obwohl das oben erwähnte Verhältnis des latenten und des fühlbaren Wärmeflusses sicherlich den Umstand widerspiegelt, dass der Großteil der Erdoberfläche von Wasser bedeckt ist, vermute ich, dass die Frage, ob wir dieses Verhältnis irgendwie „beherrschen“ könnten, immer noch relevant sein könnte, zumindest weil Wir haben hierfür die technischen Mittel. Wenn es tatsächlich möglich wäre, den Einfluss der steigenden Konzentration nicht kondensierender Treibhausgase auf diese Weise zu mildern, könnte dies vielleicht eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit zur Eindämmung des Klimawandels darstellen. Es könnte schneller und/oder billiger sein als andere vorgeschlagene Mittel wie die direkte Kohlendioxidabscheidung aus der Umgebungsluft (DAC) und könnte weniger unvorhersehbare Auswirkungen haben als andere „Geoengineering“-Vorschläge wie die Erzeugung von Sulfataerosol in der oberen Atmosphäre.

In dieser Hinsicht finde ich es ziemlich bedauerlich, dass sogar Zeitschriften wie Nature Artikel über DAC veröffentlichen (was ich persönlich aufgrund der exorbitanten Kosten, die unvermeidbar sein werden, wenn wir wirklich versuchen, die „Dekarbonisierung“ zu erreichen, für eine völlig nutzlose und potenziell schädliche Idee halte). Während die derzeit verfügbaren Optionen für ein aktives Wassermanagement noch kaum Beachtung fanden.

Zurück zu meinen Fragen bezüglich der gesamten jährlichen Niederschlagsmenge. Angesichts der obigen Ausführungen glaube ich immer noch, dass es mit der gesamten latenten Wärme übereinstimmt, die jährlich von der Erdoberfläche in den Weltraum übertragen wird. Darüber hinaus sehe ich noch keinen Grund, warum sein aktueller Wert als unveränderlicher Parameter betrachtet werden sollte oder als ein Parameter, der lediglich von der durchschnittlichen Erdtemperatur abhängt. Ich kann mir vorstellen, dass wir einen bestimmten fühlbaren Wärmefluss benötigen, weil Konvektion dabei hilft, den Wasserdampf von der Erdoberfläche in die Atmosphäre zu transportieren, aber ich habe noch keine klare Erklärung dafür gefunden, dass das aktuelle Verhältnis des latenten Wärmeflusses und des fühlbaren Wärmeflusses bereits bei Null liegt eine gewisse natürliche Grenze und kann durch keinerlei menschliches Eingreifen erhöht werden.

Aus diesen Gründen bin ich auf der Suche nach einer weiteren vertieften Diskussion zu diesem Thema. Da auf dieser Seite keine grafischen Darstellungen möglich sind, die die Argumentation teilweise erheblich unterstützen und vereinfachen könnten, zögern Sie bitte nicht, den Klon der oben genannten Organisationsseite zu verwenden, den ich speziell für diese Diskussion erstellt habe, und dort Ihre Argumente und Kommentare einzubringen. Diese öffentliche Organisationsseite mit dem Titel „Diskussionsforum: Hitzewellenminderung in städtischer Umgebung, Nutzung der Solarenergie und Wiederherstellung des globalen Wasserkreislaufs“ ist über den folgenden Link zum Kommentieren zugänglich:

https://orgpad.com/s/6jf-rtG8wUP

Ich würde mich sehr freuen, wenn sich auch die Moderatoren dieser Diskussion dazu entschließen würden, einen Beitrag zu leisten.

GrüßeTom