Was geschieht mit der IR-Strahlung des solar erwärmten Erdbodens?
Auf keinen Fall kann sie die  Atmosphäre durchdringen, auch nicht partiell - mit einer Ausnahme.

Zunächst sei die immer wieder gestellte Frage aufgeworfen, wie hoch denn der Anteil der vom Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre absorbierten und reemittierten Infrarotstrahlung  sei, die der solar erwärmte Boden abstrahlt?
Die Antwort lautet: in etwa null.
Das ändert sich folglich auch nicht, wenn immer mehr CO2  in der Atmosphäre vorhanden ist - etwa durch anthropogenen Eintrag.  Der Anteil des CO2  an Absorption und Reemission von Bodenstrahlung in der Atmosphäre bleibt ungefähr null.
Die Ursache dafür liegt selbstverständlich nicht darin, dass CO2  nicht infrarot-aktiv wäre (was man im Übrigen leicht experimentell nachweisen kann), sondern darin, dass Bodenstrahlung gar nicht bis zu der Höhe vordringen kann, in der vorrangig Absorption und Reemission  durch CO2 stattfindet.
Bodenstrahlung vermag grundsätzlich nicht in höhere Atmosphärenschichten vorzudringen, weil sie bereits im unteren Teil der Atmosphäre vollständig absorbiert wird, und zwar vorwiegend durch Wasser  (als Wasserdampf und Flüssigwasser) - allerdings eben mit einer Ausnahme:
des Teils, der im IR-Strahlungsfenster, bei klarem Himmel, ungehindert ins All entweichen kann.

Rechnet man im Modell diesen Teil der Bodenstrahlung von der Gesamtemission ab (396 W/m² - 63 W/m²), verbleibt eine mittlere Strahlungsintensität von 333 W/m², die in die Atmosphäre (außerhalb der Wellenlängen des IR-Strahlungsfensters) eindringen könnte.
Das ist jedoch genau auch die Strahlungsintensität, die im Mittel die untere Atmosphäre als Gegenstrahlung nach unten emittiert - von einer effektiven Temperatur von etwa 277 K (was der höchsten Dichte von Flüssigwasser entspricht, wie sie sich zum Beispiel an der Bodenfläche von Cumuluswolken bilden müsste).
Damit entsteht ein interner Wärmestrahlungskreislauf in der unteren Atmosphäre, der an keinen der beiden beteiligten Emitter Wärme übertragen kann. Er bildet dort eine besondere terrestrische Wärmestrahlungszone, die als Sperrschicht für Bodenstrahlung wirkt.

Dafür, dass die Atmosphäre keine Bodenstrahlung  nach oben bis zur Abstrahlung ins All durchlässt, spricht auch, dass die Feucht- und Trockenadiabaten der Atmosphäre unter dem Schwarzschild-Kriterium von ca. 10 K/km liegen, womit ein  Strahlungstransport uneffektiv wird.
Oder, dass die Kombination von  wirksamer Dichte rho und Opazität k der Atmosphäre durchaus eine charakteristische Strahlungslänge von nur ungefähr 1mm (lchar = 1/k mal rho) oder kleiner ergeben könnte, was in etwa der konvektiven Wärmetransportzone der Sonne entsprechen würde.
Das heißt, auch in der Erdatmosphäre hat man es in vertikaler Richtung überwiegend bzw. ausschließlich mit materie-gebundenem Wärmetransport zu tun.

© by Wolfgang Brune, Leipzig; 2013.  Starthilfe_PhysKlimamodelle.  Forum Dr. Brune.  Aussagen.
CO2_Atmosphäre
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