Mittwoch, 6. Januar 2016

Warum mehr CO2 so wenig Unterschied macht, Teil 1

Der Klimagipfel in Paris ist zu Ende. Alle Länder haben zugesagt, die Welt zu retten und den Temperaturanstieg auf weniger als 2°C zu begrenzen. Nur hat noch niemand genau gesagt, wie. Darum sind leise Zweifel angesagt, gerade weil China und Indien noch ca. 20 Jahre draufsatteln wollen, was den fossilen Verbrauch an fossilen Rohstoffen angeht. Und auch Afrika will an unserem Wohlstand teilhaben. 

Möglicherweise geht es auch ohne die totale Dekarbonisierung. Dr David Evans hat einen grundlegenden Irrtum der bisherigen Klima-Modelle aufgedeckt und die Klimasensitivität des CO2 neu berechnet. Damit würde bei Verdoppelung des CO2 die Globaltemperatur nur um maximal ein halbes Grad ansteigen. Hier seine Pressemitteilung, übersetzt auf Wunsch von Dr Evans von mir.

Mehr Einzelheiten über das neue Modell von Dr Evans kommen in späteren Blogposts.

Warum mehr Kohlendioxid so wenig 
Unterschied macht

Ein Fehler in der Konstruktion der Klimamodelle verändert alles – die eingefangene Energie nimmt einfach einen anderen Weg in den Weltraum.


Diese ist eine Übersetzung der Original-Presssemitteilung von Dr David Evans, zuerst veröffentlich auf siencespeak.com


Dr David Evans, sciencespeak.com, +61 8 9249 3909
10 November 2015
Short version


Dr David Evans war am Aufbau des Kohlendioxid-Nachweissystems für das australische Klimainstitut beteiligt, mit dem Australien die CO2-Veränderungen in seiner Biosphäre abschätzt. Er bekam sechs akademische Grade innerhalb von zehn Jahren, die alle mit angewandter Mathematik und Modellberechnungen in Bezug stehen. Darunter ist auch ein PhD der Stanford University.


Es gibt ernstzunehmende konstruktive Irrtümer im herkömmliche Klimamodell für die Computermodelle des IPCC. Wenn man diese korrigiert, beträgt die berechnete Klima-Sensitivität für Kohlendioxid (CO2) ein Fünftel bis zu einem Zehntel der bisherigen Schätzungen. Weniger als 20% der globalen Erwärmung der vergangenen Jahrzehnte ist auf den angestiegenen Kohlendioxid-Gehalt zurückzuführen.
Ein Anstieg von Kohlendioxid in der Atmosphäre verringert die Wärme, die vom CO2 am oberen Ende der Atmosphäre in das Weltall abgestrahlt wird. (Das entspricht dem Vergleich mit einer dickeren Decke, die dementsprechend weniger Wärme durchlässt.) In der Realität geht die blockierte Wärme einfach einem anderen Weg, indem sie durch Wasserdampf-Moleküle abgestrahlt wird, die diese Energie in der oberen Atmosphäre durch Kollision mit anderen Molekülen aufgenommen haben. In den herkömmlichen Computer-Klimamodellen wird die Wärme auf den Erdboden zurück-reflektiert und wird dort wie zusätzliches einfallendes Sonnenlicht behandelt.
Die Entdeckung dieser neuen Sichtweise wurde kürzlich in mehreren Blogs vorgestellt und hat ausführlicher öffentlicher Kritik standgehalten. Zur Zeit wird sie als eine wissenschaftlichen Arbeit einem Peer-Review unterzogen.
Wie die meisten Wissenschaftler bin ich davon überzeugt, dass Kohlendioxid ein Treibhausgas ist und für einen Teil der globalen Erwärmung verantwortlich ist. Ich stimme auch der Aussage zu, dass der Kohlendioxid-Anteil der Atmosphäre gestiegen ist. Meine abweichende Meinung besteht darin, wieviel Erwärmung dadurch verursacht wird.


Das herkömmliche Klima-Modell

Das herkömmliche Klimamodell, mit dem man die Sensitivität der Erdatmosphäre gegenüber Kohlendioxid errechnet, geht ins Jahr 1896 zurück. Es ist die Grundlage der Theorie der globale Erwärmung durch Kohlendioxid. Es stammt aus der Zeit bevor es Computer-Simulationen gab und ist die vereinfachte Anwendung der physikalischen Grundlagen auf das Klimageschehen.
Ungeachtet der zahlreichen Nicht-Übereinstimmungen zwischen der Theorie und den Klima-Beobachtungen von heute bleiben viele Klimawissenschaftler davon überzeugt, dass der ansteigende Kohlendioxid-Anteil eine gefährliche Erwärmung verursacht und zwar gerade wegen diesem herkömmlichen physikalischen Modells und nicht wegen der großen, undurchschaubaren Computermodelle. Das herkömmliche, alte Modell löste die Besorgnis über den steigenden Kohlendioxid-Gehalt aus. Ohne dieses alte Modell würden wir uns möglicherweise nicht soviel Gedanken machen.
Es besteht kein empirischer Nachweis, dass der ansteigende Kohlestoffdioxid-Anteil die Temperatur der Erdoberfläche so schnell erwärmt wie es der Weltklimarat (IPCC) vorhersagt. Diese Vorhersagen gründen sich alleine auf Berechnungen durch Modelle.

Die Atmosphäre – ein Stausee mit vier Überläufen

Die Wärmeenergie auf der Erde ist wie die Wassermenge in einem Stausee. Es gibt nur einen Zufluss, nämlich Sonnenlicht, das die Erdoberfläche erwärmt hat, also von ihr absorbiert wurde. (Licht, das von Wolken und Eis reflektiert wird, erwärmt die Erde nicht.) Das Wasser fließt aus dem Stausee durch vier Überläufe, von denen jeder eine der Hauptquellen der Wärme-Abstrahlung in das All darstellt.
Wichtig dabei ist, dass die Überläufe nur teilweise gefüllt sind; sie könnten mehr Wasser führen, falls der Wasserstand im Stausee steigen würde. Wenn der Stausee in seinem Gleichgewichtszustand ist, ohne gefüllt oder entleert zu werden, entspricht der Zufluss von der Sonne dem Abfluss durch alle vier Überläufe.


Mehr Sonnenlicht

Wenn das absorbierte Sonnenlicht einen erhöhten Stand erreicht, fließt mehr Wasser in den Stausee und der Wasserstand steigt. Bald darauf stimmt der komplette Abfluss mit dem neuen, erhöhten Zufluss überein (also ein neuer Gleichgewichtszustand), aber es wäre mehr Wasser im Stausee – und dementsprechend mehr Wärme auf der Erde.


Mehr Kohlendioxid

Wenn der Kohlendioxid-Anteil in der Atmosphäre ansteigt, ergibt sich ein ganz anderes Bild. Das entspricht einer teilweisen Drosselung des Wärmeabflusses durch den Kohlendioxid-Überlauf.
Der Zufluss in den Stausee ändert sich nicht. Deshalb bleibt in diesem neuen Gleichgewichtszustand der gesamte Abfluss so wie er war. Der ansteigende Kohlendioxid-Anteil hat zur Folge, dass die Wärme, die ins All abgestrahlt wird, umverteilt wird – weniger durch Kohlendioxid, aber mehr durch die anderen Überläufe.
Wichtig für uns ist jetzt die Erdoberfläche. Wie warm wird sie? Wärmere Gegenstände strahlen mehr Hitze ab, und das ist genau so bei den Abstrahlungs-Quellen der “Überläufe”.
Mehr Energie, die durch den Erdoberflächen-Überlauf abfließt, bedeutet mehr Wärmestrahlung von der Oberfläche ins All.
Deshalb muss die Erdoberfläche wärmer sein, was eine erhöhte “Global-Temperatur” bedeutet, die Durchschnittstemperatur der Luft auf der Oberfläche der Erde, wo wir leben.
Das grundlegende Klima-Modell geht auf das Jahr 1896 zurück, als die Klimadaten unzureichend waren. Während die Rückkopplung auf vermehrtes Sonnenlicht ausschließlich durch laborgestützte Daten geschätzt werden konnte, waren die laborgestützten Prinzipien nicht ausreichend um direkt abzuschätzen, was geschehen würde, wenn die Abstrahlung nur umverteilt würde.
Deshalb wurde ein schicksalhafte Schlussfolgerung angewandt: Die Blockierung eines Überlaufs wurde gleichgesetzt mit einem ansteigenden Zulauf der entsprechenden Menge. Die Wassermenge im Stausee wäre ja in jedem Fall gleich, das erscheint doch logisch – oder nicht?
Das herkömmliche Klimamodell berechnet die Erwärmung der Erdoberfläche durch erhöhten Kohlendioxid-Gehalt so, als ob sie durch mehr absorbiertes Sonnenlicht erwärmt worden wäre. Damit entspricht ein Anstieg von absorbiertem Sonnenlicht der verminderten Wärme-Abstrahlung ins All durch erhöhten CO2-Gehalt.
Dasselbe geschieht dementsprechend in den großen Computer-Klima-Modellen – den Global Computer Models oder kurz GMCs. Während die GMCs eine Zunahme von Sonnenlicht unterschiedlich von einer Zunahme von Kohlendioxid behandeln indem sie viel mehr Faktoren mit einbeziehen, bleiben die Schluss-Resultate ähnlich. Die GMCs wenden hauptsächlich die selben Reaktionen oder Feedbacks auf mehr Kohlendioxid und auf mehr absorbiertes Sonnenlicht an und berechnen eine gleiche Erdoberflächen-Erwärmung
Die GMCs bauen ihre Kalkulation von unten nach oben auf und versuchen alle Möglichkeiten mit einzubeziehen. Sie sind jedoch darauf abgestimmt, die Erwärmung der 1970er bis 1990er Jahre wiederzugeben. Dabei geht man von einer alleinigen Abhängigkeit von erhöhtem Kohlendioxid aus, weil die beobachtete Erwärmungsrate ungefähr der Rate entspricht, die durch das ursprüngliche, alte Klima-Modell errechnet wurde. Die GMCs wurden letztendlich so hingebogen, dass sie mit den ursprünglichen Modell übereinstimmen .
Aber Moment mal! Wie kann eine Umverteilung der Ausflussmengen zwischen den Überläufen gleich sein mit einem erhöhten Wasser-Zufluss in den Stausee? Die Ausflussmenge ist unterschiedlich! Mehr Sonnenlicht erwärmt hauptsächlich die Oberfläche während mehr Kohlendioxid einige Wärme daran hindert, von der oberen Atmosphäre ins all abgestrahlt zu werden – das erscheint doch recht unterschiedlich.
Generationen von Klimawissenschaftlern haben sich eingeredet, das diese Logik stimmt. Was wäre, wenn sie sich getäuscht hätten?
Der Stausee-Vergleich hingegen geht davon aus, dass bei einer leichte Drosselung des Kohlendioxid-Überlaufes das Wasser nur minimal ansteigen und dann bei den anderen Überläufen ausfließen würde. Die Reaktion der Wärme ist es, sich auf andere Kanäle zu verteilen.
Diese Art, das Klima-Problem zu betrachten. ist offensichtlich neu. Die “umverteilende Rückkopplung”, bei der die Atmosphäre auf erhöhtes Kohlendioxid hauptsächlich mit erhöhter Abstrahlung durch Wasserdampf in der oberen Atmosphäre reagiert, wird gegenwärtig als eine wissenschaftliche Arbeit einem Peer-Review unterzogen.
Die “umverteilende Rückkopplung” kann im herkömmlichen Klimamodell gar nicht existieren, weil in diesem Modell eine Rückkopplung nur eine Reaktion auf Oberflächen-Erwärmung sein kann. Die “umverteilende Rückkopplung” liegt in toten Winkel des herkömmlichen Modells.



Klimadaten

Ein alternatives Grund-Modell, das die konstruktiven Irrtümer im herkömmlichen Modell berichtigt, wurde neu entwickelt. Es ermöglicht die Umverteilung des Wärmeabflusses. Anstatt die Erhöhte-Sonnenlicht-Reaktion auf den Einfluss des Kohlendioxids anzuwenden hat es stattdessen eine Reaktion speziell für Kohlendioxid.
Heute sind viel mehr Klima-Daten vorhanden als 1896. Wenn in das das alternative Modell diese aktuellen Daten eingefügt werden, ergibt sich eine viel niedrigere CO2-Sensitivität. Der Weltklimarat hat die Klimasensitivität mit einem Faktor von fünf bis zehn überschätzt. Weniger als 20% der globalen Erwärmung der letzten Jahrzehnte kam vom ansteigenden Kohlendioxid-Anteil.


Zusammenfassung

Dem Anschein nach wurzelt der Alarm über Kohlendioxid in einem Modell-Fehler, der vor langer Zeit entstand, als es nur wenige Klimadaten gab. Der Irrtum besteht darin, dass die Drosselung der von der Erdoberfläche abstrahlenden Wärme durch vermehrtes Kohlendioxid derjenigen durch mehr einstrahlendes Sonnenlicht entspricht. Man braucht keinen Doktor-Titel um zu erkennen, dass das wenig sinnvoll ist.


Übersetzung von Johannes S. Herbst

Keine Kommentare:

Kommentar veröffentlichen