Klimaphysik.  Strahlung und Materieströme
Eine kurze Zusammenfassung zum neuen Klimabuch des Autors 2011

Klima ist eine existentielle Kategorie für einen Planeten. Sie ist über­schau­bar. Unter Erdbedingungen gilt: Ein hoher Wassergehalt in der Atmo­sphäre korrespondiert im Mittel mit einem warmen Klima, ein niedri­ger mit einem kühlen.

Es erweist sich die viel zitierte atmosphärische Gegenstrahlung just als Ursache dafür, dass auf der Erde kein Treibhauseffekt auf Basis von Koh­len­stoff­dioxid zustande kommt. Die nach unten gerichtete Wärmestrah­lung der Tropo­sphä­re kompensiert zum großen Teil die einer Tempe­ra­tur von 289 K ent­sprechende Wärmeabstrahlung des Bodens. Es bleibt ledig­lich eine Netto­abstrahlung von durchschnittlich 63 W m-2 übrig, die über die Wellenlängen des IR-Strah­lungsfensters nach oben gelangt. In diesem Wel­lenlängen-Bereich befin­det sich in der Atmosphäre jedoch keine Absorp­tionslinie von Koh­lenstoff­dioxid. Diese Strah­lung wird teilweise an Wol­ken absorbiert und gelangt ansonsten unge­schwächt ins All. Es lässt sich in der Atmo­sphäre keine energetisch relevante Strahlungsabsorp­tion von Bo­den­­strah­lung durch Koh­lenstoffdioxid nach­wei­sen, die be­wirkt, dass die gesamte Ab­strahlung des Klimasystems ins All kleiner ist als die Boden­strah­lung und sie folglich bei CO2-Zunahme Atmosphäre und Erd­ober­fläche zusätz­lich zu erwärmen gestatten würde.

Die eingängige Formel „Treibhauseffekt ist gleich Strahlungsvermin­derung zwischen Bodenabstrahlung und Gesamtabstrahlung ins All“ hat keine physikalische Grundlage. Diese Art Strahlungsverminderung müsste bei einer realen Nettoabstrahlung des Bodens von etwa 63 W m-2 immer eine negative Größe ergeben.

Die Opazität der unteren Atmosphäre für aufwärts gerichtete Wärmestrah­lung ist durch Gegenstrahlungs-Kompensation, nicht durch Strahlungsab­sorp­tion verursacht. Nur an beiden Enden der Atmosphäre – unten am Bo­den und oben am Rande der Atmosphäre – gibt es Strahlung der Atmo­sphä­re, die nach außerhalb gerichtet ist. Am Boden stößt sie in einer schma­len Schicht auf Strahlung, die ihr entgegen kommt und kompensiert sie weit­gehend. Am oberen Ende der Atmosphäre findet sie keine Substanz mehr vor, die sie zurück emittieren könnte. Sie verlässt endgültig das irdi­sche Klimasystem und kühlt es. Ansonsten wird Wärmestrahlung inner­halb der Atmosphäre, je nach Höhenlage, jeweils annähernd energetisch äqui­valent nach Absorption zurückgestrahlt; das gilt für alle Strahlungs­rich­tungen.

Der Transport von Wärme innerhalb der kompakten Atmosphäre – vom unteren Ende bis zum oberen Ende – erfolgt nicht durch Strahlung, sondern durch materie-gebundene Wärmeströme.

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