Ich habe der Theorie vom Klimawandel noch nie getraut. Das hatte zunächst mal zwei Gründe. Erstens weil ich es nicht mit dem Glauben habe. Wenn ich etwas nicht selbst überprüfen kann, dann betrachte ich es unter Vorbehalt. Zweitens gibt es da eine logische Restriktion, gegen die die Apologeten des Klimawandels vielfach verstoßen haben. Wenn man einen Sachverhalt argumentieren will, wird man versucht sein die besten Argumente voranzustellen. Wenn aber eben diese Argumente sich vielfach als grob falsch herausstellen, dann regt das den Verdacht es könnte was im Busch sein. Als Beispiele seien etwa der berühmte "hockey stick", oder Al Gores eigenwillige Interpretation der Daten aus Eisbohrkernen genannt.

Andererseits traue ich den "Klimawandelleugnern" auch nicht. Ich meine, wenn man schon paranoid ist, dann aber doch bitte konsequent. Doch es ist mehr als das. Es das oben schon genannte logische Prinzip des Voranstellens der besten Argumente. Vieles was da argumentiert wird ist schwach, oder setzt Glauben voraus. Auch das führt zu keinem befriedigenden Ergebnis. Wer weiß, vielleicht sollen so vorhandene Zweifel nur unproduktiv kanalisiert werden. Nichts ist auszuschließen.

Radikal zu sein gilt gemeinhin als schlecht. Doch radikal im Denken zu sein ist eine schlichte Notwendigkeit. Man sollte stets an Wurzeln einer Problemstellung gehen wenn man etwas verstehen will, denn ansonst müsste man sich (subjektiv) mit Annahmen zufriedenstellen. Dinge im Kern in Frage zu stellen, hat sich nach meiner Erfahrung immer wieder als extrem produktiv erwiesen. Und ich behaupte mal, dass es auch diesmal so war.

Das Fundament des Klimawandels ist der Treibhauseffekt. Um das kurz darzustellen: der Treibhauseffekt auf der Erde beträgt mindestens 33°K. Seine Existenz bedingt die wissenschaftliche Notwendigkeit ihn zu erklären. Erklärt wurde und wird er schließlich durch Treibhausgase, von denen CO2 nur eines ist, Übrigens mit einer tendenziell abnehmenden Gewichtung. Heute liegen die Schätzungen noch bei einer Gewichtung von 9-26%, früher waren es schon mal 50%. Und das ist sind Werte die sich aber auf ein natürliches, vorindustrielles Niveau an CO2 beziehen.

Das wäre freilich mit einer weiteren Restriktion in Einklang zu bringen, nämlich der messbaren Anreicherung von CO2 einerseits und dem beobachteten Klimawandel andererseits. Sollte eine Steigerung von 120ppm CO2 in der Atmosphäre für eine Erwärmung von etwa einem beobachteten Grad Celsius verantwortlich sein (Konsens sind eher nur 0,6 - 0,7°, da auch andere Treibhause zugenommen haben), dann erscheint schon die Untergrenze von 9% sehr ambitioniert.

Das Problem: der Treibhauseffekt ist relativ groß und die Allokation auf seine verursachenden Gase muss daher großzügig bemessen sein. Andernfalls bliebe der Treibhauseffekt zumindest teilweise unerklärt. Oder aber man müsste andere Erklärungsansätze finden, was aber die gesamte Theorie gefährden könnte.

Die "mindestens 33°C" sind indirekt wohl eine Folge dieses Problems. Dieser Wert ergibt sich theoretisch, wenn man unter anderem annimmt die Temperatur der Erdoberfläche betrüge nicht nur durchschnittlich +15°C, sondern wäre auch noch überall gleich. Eine ungleiche Verteilung, wie sie nunmal Realität ist, bedeutet jedoch eine verstärkte Wärmeemission, da die hot spots überproportional abstrahlen. Das heißt, es müsste theoretisch eigentlich noch kälter sein, bzw. da es das aber nicht ist, ist der zu erklärende Treibhauseffekt tatsächlich größer.

Unter Berücksichtigung der tatsächlichen Temperaturverteilung wäre es ohne weiteres möglich den Treibhauseffekt exakt zu bestimmen. Allein man tut es nicht, was in einer so wichtigen Frage doch irritiert. Schätzungsweise dürfte der Treibhauseffekt auf 38°C anwachsen, was aber die Erklärungsmodelle zusätzlich strapazieren würde.

Darf man den Treibhauseffekt denn in Frage stellen?

Es gibt ja bekanntlich ein Paradebeispiel für einen extremen Treibhauseffekt in unserem Sonnensystem; die Venus mit einer Oberflächentemperatur von 465°C. Zwar strahlt die Sonne auf ihrer engeren Bahn um 91% stärker als auf der Erde, aber das würde an sich nur für eine um 50°C höhere Oberflächentemperatur reichen. Andererseits ist die Albedo der Venus (also der Anteil des Lichts der gleich wieder in den Weltraum reflektiert wird) weit größer als jene der Erde, und das überkompensiert die größere Nähe zur Sonne sogar.

Rechnerisch sollte es auf der Venus daher tatsächlich kühler als auf der Erde sein. Die Albedo der Erde beträgt rund 0,31, jene der Venus, je nach Quelle, zwischen 0,7 und 0,9. Wir nehmen den Mittelwert von 0,8. Die absorbierte Strahlungsenergie errechnet sich nach der Formel 1 - Albedo. Das wäre dann eine Quote von 0,69 für die Erde, und lediglich 0,2 für die Venus. 0,2 / 0,69 * 1,91 = 0,554. Die Venus würde vergleichsweise also nur 55,4% der Sonnenenergie absorbieren die die Erde aufnimmt. In Temperatur ausgedrückt, sollte die Venus daher frostige 220°K, oder -53°C kalt sein.

Das ist ein Detail das selten erwähnt wird, es ergibt sich aber nach der selben Logik die den Treibhauseffekt der Erde definiert. Jedenfalls ergibt sich so auf der Venus ein Treibhauseffekt von über 500°C. Und dieser Umstand gilt weit hin als gesichertes Wissen, welches sich quer durch die wissenschaftliche Literatur finden lässt.

Freilich muss man da fragen: macht eine Theorie die postuliert, dass die weit sonnennähere Venus kälter als die Erde sein sollte denn Sinn? Oder stimmt da etwas Grundsätzliches nicht?

Es geht beispielsweise um die Frage: was ist die Oberfläche? Das klingt trivial, ist es aber nicht. Bei den vier Gasriesen unseres Sonnensystems ist die Oberfläche, ganz bürokratisch, mit dem Druck einer irdischen Atmosphäre definiert. Das ist praktisch, hat aber wenig mit der Realität zu tun. Die feste Oberfläche eines allfälligen Kerns dürfte am Jupiter etwa 35.000°K haben, bei einem Druck von etwa 40 Mio bar. Da dieser Ort unerreichbar ist, kommt er nicht als Oberfläche in Betracht und niemand würde von Treibhauseffekt sprechen wollen.

Auf der Venus, wo die Gashülle nach den Gasriesen am stärksten ist, ist die feste Oberfläche noch erreichbar. Sonden geben dort zwar nach 1-2 Stunden den Geist auf, aber immerhin, wir haben sogar Fotos dieser Oberfläche. Dort herrscht ein Druck von 92bar, so viel wie 910m Meerestiefe. Sonnenlicht dringt in solche Tiefen kaum noch vor, weder unter Wasser, noch auf der Venusoberfläche.

Optisch und damit auch thermodynamisch ist die Sache hingegen relativ einfach. Da ist Oberfläche was das Auge sehen kann. Ein Umstand dem übrigens voll und ganz in den Klimamodellen Rechnung getragen wird. Albedo (=Weiße) ist ein Begriff aus der Astronomie, und beschreibt eine optische Eigenschaft. So werden in diesem Zusammenhang ohne weiteres Wolken zur Erdoberfläche gezählt.

Oberfläche ist in dem Sinne auch keine "Fläche", sondern eine Zone innerhalb derer Sonnenlicht absorbiert wird, und Wärmestrahlung abgegeben werden kann. Diese kann bei einer hochliegenden Wolkendecke beginnen und, das ist bezogen auf die Erde und ihr immens wichtig, erst in den Tiefen der Ozeane enden. Aber dazu später mehr.

Bei genauer Betrachtung ist das ein böser Wirrwarr. Einerseits wird eine Solltemperatur auf Basis der optischen bzw. thermodynamischen Oberfläche bestimmt, dann aber andererseits mit der tatsächlichen Temperatur einer anders definierten Oberfläche verglichen, und die Abweichung einem Treibhauseffekt zugeordnet.

Das Beispiel Venus verdeutlicht das Problem. In etwa 50km Höhe, dort wo für das direkt einfallende Sonnenlicht dank Wolkendecke erst mal Schluss ist (Streulicht erreicht hingegen zu einem geringen Anteil sogar die feste Venusoberfläche), sind die Temperaturen moderat (um die 50°C, Druck etwa 1 bar). Darunter nehmen Temperatur und Druck beständig zu, wie auf allen Gasriesen.

Das Prinzip dahinter ist die adiabatische (=wärmedichte) Kompression. Gase erwärmen sich, wenn sie komprimiert werden, und kühlen ab, wenn sie sich ausdehnen. Das hat nichts mit einem Verlust oder Gewinn von Energie zu tun, sondern mit dem gegebenen Raum für die sich bewegenden Moleküle. Haben sie weniger Raum, kollidieren sie öfter und übertragen dabei vermehrt kinetische Energie. Ergo: die Temperatur steigt.

Dieses Prinzip gilt allerdings nur für Gasriesen, nicht für die Venus. Warum? Das würde ich gerne erklären, wenn es dafür eine sachliche Erklärung gäbe. Am ehesten geht das wohl so: wenn die hohen Oberflächentemperaturen der Venus sich bloß daraus ergeben, dass die zuvor moderat erwärmten Gase absinken (ins Innere des Planeten kann die Energie nicht entweichen), dabei eben komprimiert und heiß werden, dann fiele man um den Treibhauseffekt um. Also wird diesem Fall ein Naturgesetz kurzerhand außer Kraft gesetzt. Der Treibhauseffekt wars! Diskussion zu ende!

Anmerkung: Es wird zu recht ins Treffen geführt, dass die Temperaturkurve innerhalb der Venusatmosphäre flacher ist, als sie sich aufgrund der adiabatischen Kompression ergeben müsste. Dabei gilt aber zu bedenken, dass die Unteren 50km der Venusatmosphäre relativ klar sind, die heiße Oberfläche also die Wolkendecke darüber von unten infrarot bestrahlen kann. Das muss zu einem Wärmeabtausch führen, der dem Effekt der adiabatischen Kompression entgegenwirkt. Tatsächlich gibt es einen "Knick" in der Temperaturkurve unterhalb der Wolkendecke.

Der Aspekt Wolken, und dass sie optisch eine Oberfläche darstellen, spielt auch für den Treibhauseffekt der Erde eine große Rolle. Wir kennen das Phänomen: klarer Himmel, kalte Nacht. Herrscht hingegen eine Wolkendecke vor, dann fallen die Temperaturen nur geringfügig. Wir assoziieren von Natur aus Bewölkung mit einem trüben, eher kühlen Wetter. Doch das gilt primär tagsüber, in der Nacht verkehren sich die Verhältnisse ins Gegenteil.

Ich hatte da mal ein klimatologisches Erlebnis. Es war Sommer, Wochenende, tagsüber sehr heiß, etwa 35°. Trotzdem würden während der Nacht die Temperaturen wie üblich auf etwa 15° fallen, oder tiefer. Doch nach einem heißen Tag zogen nach Einbruch der Nacht Wolken auf. Kein Gewitter, kein Sturm, bloß Wolken. Als ich um 4h morgens heimkehrte hatte es immer noch 25°. Und nein, das nicht in einer Großstadt, sondern am mehr oder minder am Land.

Wolken blockieren ganz offenkundig die Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche, bzw. reflektieren sie. Über Tag UND Nacht betrachtet, lässt es sich nicht eindeutig bestimmen, ob Wolkendecken oder klarer Himmel in Summe wärmer sind. Entsprechende Ergebnisse zeigten auch die klimatologische Analyse des Flugverbots nach 9/11. Das hängt natürlich auch von der Jahreszeit ab. Es wäre auch zu bedenken, dass Wolken mit niedrigem Luftdruck assoziiert sind. Luftdruck aber beeinflusst die Temperatur, siehe adiabatische Kompression.

Über die Albedo haben Wolken nun einen entscheidenden Einfluss auf die "Solltemperatur" der Erde, und damit auf den Treibhauseffekt. Ohne Wolken wäre die Albedo weit niedriger, wie hoch genau wäre zu diskutieren. Himmelskörper wie Merkur, Mars oder Mond liegen im Bereich 0,1 - 0,15. Wasser, und damit die dominante Oberfläche der Erde, liegt mit bis zu 0,04 jedoch noch deutlich darunter, und auch Wälder sind ausgesprochen dunkel.

Eis und Schnee haben dagegen hohe Albedos, herrschen aber dort vor, wo wenig Sonnenlicht einfällt, spielen klimatologisch also eine eher geringe Rolle.

Einige Quellen geben eine wolkenfreie Albedo von 0,15 an, was aufgrund der 70% Wasseroberfläche aber zu hoch gegriffen sein dürfte. Ich vermute es werden eher nur 0,1 sein, worauf auch profundere Quellen hinweisen, aber dieser Punkt ist sicher als strittig zu erachten.

Je nachdem tragen Wolken 0,16 bis 0,21 zur Albedo bei. Rechnerisch ergibt das 13,6 bis 17,5° niedrigere Solltemperatur und ebenfalls rechnerisch (nicht kausal) verursachen sie damit rund die Hälfte des Treibhauseffekts.

Kausal wird der Treibhauseffekt dagegen fast gänzlich mit Treibhausgasen erklärt. Die nachfolgende Gewichtung ist Wikipedia entnommen:

CO2 9-26%

Methan 4-9%

Ozon 3-7%

Lachgas 5-6%

Wasserdampf 36-70% (exkl. Wolken)

In Summe: 57-118%

Auch Wolken sollten da noch einen Anteil von etwa 10% haben. Die Angaben hierzu sind sehr widersprüchlich, und häufig auch noch völlig falsch begründet. Doch der Konsens liegt in dieser Größenordnung.

Der Knackpunkt ist aber der: Wolken würden von daher 4-5 mal so viel Sonnenenergie deflektieren, als sie umgekehrt terrestrische Infrarotstrahlung einfangen. Das würde in der Praxis einen drastischen Temperaturabfall bei geschlossener Wolkendecke bedeuten, zumal wenn diese über mehrere Tage anhält. Selbst im Sommer wären da sehr schnell Minusgrade zu beklagen. Das entspricht ganz offenbar nicht der Realität.

Die Praxis zeigt uns, dass Wolken weitgehend Klimaneutral sind. Sie reflektieren in beide Richtungen, sowohl die Sonneneinstrahlung, als auch die Infrarotabstrahlung der Erde. Ein Umstand der aber im krassen Widerspruch zur kausalen Erklärung des Treibhauseffekts steht. Derweil wird freilich darüber diskutiert ob Wolken erwärmend oder kühlend wirken, in völliger Ignoranz, dass über den Umweg der Albedo ja längst ein extrem kühlender Effekt eingerechnet wird.

Postuliert man nun eine weitgehende Klimaneutralität von Wolken, so stellt sich die Frage warum man diese über die Albedo in die Berechnung des Treibhauseffekts einfließen lässt. Man könnte das einfach kürzen, und die Albedo des freien Himmels als Basis heranziehen. Damit ginge aber auch gut die Hälfte des Treibhauseffekts verloren.

Jedoch ist auch die andere Hälfte problembehaftet. Wie intensiv ein Körper Wärme abstrahlt hängt von seiner Oberflächenbeschaffenheit ab. Das theoretische Maximum würde ein perfekter schwarzer Körper erreichen. Ein solcher ist die Erde nur in den gängigen Klimamodellen. So wie die Erde beschaffen ist, hat sie jedoch eher einen Emissionsgrad von 0,9 (nicht 1). Dieser liegt etwa gleichauf mit dem wolkenfreien Absorptionsgrad (1 - Albedo). Auch diese beiden Faktoren neutralisieren sich weitgehend.

Es bietet sich also an die Solltemperatur der Erde auf Basis eines Null-Albedo Modells zu approximieren. Das wären dann 7°C plus. Oder nur mehr 8° weniger als die beobachtete Durchschnittstemperatur. Addiert man noch die 5° aufgrund der ungleichen Temperaturverteilung, die ansonst der Einfachheit halber unter den Tisch gefallen lassen werden, so bleibt ein Treibhauseffekt von 13° übrig.

Übrigens: das Null-Albedo Modell ergibt für die Venus eine Temperatur von 58°C plus, was eine ausgesprochen gute Approxmiation der Temperatur der optischen und daher thermodynamischen Oberfläche darstellt.

Wie könnte man diese 13° Treibhauseffekt nun erklären? Durch Treibhausgase, CO2 zum Beispiel. Aber nicht nur. Denn da wäre ja noch die Sache mit den Ozeanen.

Behirnen wir nochmals was ein Treibhauseffekt überhaupt ist. Gase absorbieren oder reflektieren (wobei der Unterschied ein gewaltiger ist. Man denke nur an die extrem dünnen, aber reflektierenden Notfalldecken in Relation zu absorbierenden Materialien wie gängiger Kleidung) Wärmestrahlung. Wobei, mit Ausnahme von Wolken, durchwegs von Absorbieren die Rede ist.

Das führt zu einer verzögerten Abgabe von Energie. Genau so wie ein dicker Pulli warm hält. In Abwesenheit eine Wärmequellen hält das auf Dauer auch nicht warm - ein nackte Leiche ist am Ende genau so kalt wie ein gut bekleidete - aber genau diese Verzögerung erlaubt eben höhere Temperaturen bei konstantem Energieimput.

Und jetzt bedenken wir welche Rolle die Ozeane spielen könnten. Das einfallende Sonnenlicht penetriert die Wasseroberfläche zum größten Teil. Dort wärmt es das Wasser unterhalb der Oberfläche, in Tiefen bis über 100m, je nach Wellenlänge. Wasser ist wenig durchlässig für langwelliges Licht, und ferner Infrarot, gut durchlässig hingegen für kurzwelliges Licht. Daher erscheint es übrigens auch blau.

Das nun aufgewärmte Wasser kann die Enerige nicht ohne weiteres wieder abstrahlen, denn für Infrarot ist Wasser eben nicht transparent. Das heisst die Energie ist zunächst einmal gefangen, die Wärmeabgabe verzögert. Es sind genau die Mechanismen die dem Konzept des Treibhauseffekts zu Grunde liegen, allerdings in einer anderen, mächtigeren Größenordnung.

Wie wird diesem Umstand nun Rechnung getragen? Tja, gar nicht. Obwohl die Ozeane, unstrittig, den größten Teil des einfallenden Sonnenlichts absorbieren, sollen die evident gleichen Mechanismen des Treibhauseffekts hier nicht gelten. Dürfen sie auch nicht, denn sonst gibt es keinen substantiellen Klimawandel mehr.

Und wenn Sie jetzt die Idee des dominanten Treibhausfaktors Ozean als völlig abwegig empfinden, dann möchte ich Sie eines fragen: warum ist dann das Meer durchwegs wärmer als das Land? Warum sind selbst tropische Küstenstädte im Durchschnitt kühler als die Wasserflächen davor? Warum ist das Meer dann gerade in kalten Regionen der Wärmespender schlecht hin? Warum wohl ist das so?

Anmerkung: dieser Artikel dient nicht der "wissenschaftlichen Beweisführung", sondern als Demonstrator. Auf Quellenangaben und mathematische Beweisführung wurde deshalb bewusst verzichtet - auch zum Zweck der Lesbarkeit. Zitierte Fakten und Daten sind jederzeit zu diskutieren. Vielmehr dient er der Ausführung von Denkkonzepten und Logik, also jenen Prinzipien die seit jeher formeller Wissenschaftlichkeit überstehen.