Alle (westeuropäische) Welt redet nur noch vom Klimakiller CO2, der - wenn weiterhin vom Menschen freigesetzt - die Atmosphäre so weit aufheizen wird, daß demnächst die Apokalypse losbricht.

Die klimatische Wirkung der Treibhausgase ist, Teile der Strahlungsspektren der Sonne zur Erde und von der Erde zum Weltall zu absorbieren und damit letztlich das Gesamtsystem "Erde + Atmosphäre" zu erwärmen.

Da sich die komplette populistische Klimadiskussion nur um das CO2 dreht, ist sein Anteil an der ganzen absorptions-bedingten Erwärmung vielleicht für den einen oder anderen Leser interessant. Für diese Leser hier erstmal eine Gesamtübersicht der einfallenden und abgehenden Strahlungen:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7c/Atmospheric_Transmission.png/780px-Atmospheric_Transmission.png

Links der grünen Linie strahlt die Sonne zur Erde, rechts davon die Erde in Richtung Weltall.

Die bunten Hüllkurven in der oberen Grafik zeigen die Energieverteilung in den Strahlungsspektren von Sonne und Erde ohne jegliche Absorption oder Streuung; die farbigen Flächen darunter zeigen die Anteile, die auf direktem Weg bis zur Erde bzw. bei -13°C von der Erde bis ins All durchkommen, also NICHT von der Atmosphäre absorbiert oder gestreut werden.

Die 6 flachen Spektren in der Bildmitte zeigen in Grau die Wellenlängenbereiche, die von einzelnen "Treibhausgasen" absorbiert werden, und zusätzlich die Raleigh-Streuung, die im Ergebnis ähnlich wirkt.

Man sieht sofort, daß das Wasserdampf-Spektrum mit Abstand den größten grauen Flächenanteil aufweist: das bedeutet, daß Wasserdampf am meisten Strahlung absorbiert, sogar bis in den kurzwelligen Bereich der Sonnenstrahlung hinein.

Und nun sehen wir uns direkt darunter das Spektrum des bösen CO2 an: Von links beginnend, hat es hauptsächlich 3 schmale Absorptionsbereiche ( "Banden" ) bei ca. 2, 2,8 und 4,1 µm - aber die oberste Grafik zeigt mit den roten und lila Hüllkurven, daß in diesem Wellenlängenbereich so gut wie keine Strahlung übertragen wird, womit diese Banden praktisch unwirksam sind.

Zusätzlich wird die 2,8 µm-Bande des CO2 vom Absorptionsbereich des Wasserdampfs (2,5 bis 3 µm) vollständig überlagert. Daher fiele es im Strahlungshaushalt der Erde (symbolisiert durch das untere Summenspektrum aller Absorptionen) überhaupt nicht auf, wenn das CO2 bei 2,8 µm nichts absorbieren würde.

Bei der "kräftigen" Absorptionsbande um 4,1 µm (markiert als CO2 a)) ist zwar das CO2 als einziges von allen Treibhausgasen aktiv und absorbiert sogar bis zu 100% der Strahlung, aber es bekommt wie oben beschrieben kaum Futter, weil selbst die lila Strahlungskurve noch nahe Null verläuft.

Daher stürzt sich die Klimawissenschaft auf die CO2-Absorptionsbande bei 15 µm (markiert als CO2 b)), denn die liegt je nach betrachteter Erdstrahlungstemperatur (lila, blaue und schwarze Kurven) im Bereich erheblicher bis fast maximaler Strahlungsflüsse von der Erde ins Weltall.

Für eine Einschätzung der klimatischen Wirkung einzelner Absorptionsbereiche und -banden müssen die Strahlungsflüsse bei den betreffenden Wellenlängen beachtet werden, denn wo nichts ist, kann auch das böseste CO2 nichts absorbieren. Daher zeigt die folgende Grafik als farbige Gesamtfläche das Erdstrahlungs-Spektrum bei der globalen Mitteltemperatur von 15°C und - in geglätteten Flächen - die Anteile der Strahlungsabsorptionen hauptsächlich von Wasserdampf (= H2O) und CO2:

Eigene Bearbeitung https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Datei:AtmosphericCounterradiation_100dpi_de.png

Die farbige Gesamtfläche entspricht den üblicherweise genannten 350 W/m² für die Erdstrahlung. Davon absorbiert der Wasserdampf insgesamt ca. 186 W/m² bzw. 53%; links unten sieht man die klimatische Wirkung der CO2-Bande bei 4,1 µm.

Beide CO2-Banden innerhalb des Erdstrahlungsspektrums können zwar insgesamt 23% der Strahlung absorbieren, aber ca. 1/3 davon bzw. 8,4% werden gleichzeitig auch vom Wasserdampf absorbiert (siehe "H2O + CO2" ) und sind daher klimatisch unwirksam, solange der Wasserdampfanteil in der Atmosphäre sich nicht ändert. Die klimatisch wirksame Erdstrahlungsabsorption des CO2 (rot umrandete Fläche) beträgt ca. 53 W/m² bzw 15%.

Das Krüppelwachstum der CO2-Absorption um 15 µm

Wenn nun der atmosphärische CO2-Anteil ansteigt und die 15 µm- Bande entsprechend in Höhe und Breite wächst, geht vermutlich ungefähr die Hälfte des Wachstums in den Bereich der bestehenden Wasserdampf-Absorption oder steigt über 100% und bleibt daher klimatisch unwirksam:

Eigene Bearbeitung https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Datei:AtmosphericCounterradiation_100dpi_de.png

Nur links der Absorptionsfläche "CO2 alleine 15%" kann eine Erhöhung des atmosphärischen CO2-Anteils voll wirksam werden.

Wasserdampf absorbiert noch mehr Energie als bisher dargestellt

Was in der Klimadiskussion meistens "vergessen" wird, ist die zusätzliche Erwärmung der Atmosphäre durch Absorption einfallender Sonnenstrahlung, die durch die fehlenden Teile der roten Sonnenstrahlungsfläche oben im 1. Bild angedeutet wird.

Hier nochmal das Gleiche mit mehr Details:

Eigene Bearbeitung https://www.physi.uni-heidelberg.de/~eisele/schuelerlabor/SpektroskopieUmweltphysikExperimente.pdf

Die gelbe Gesamtfläche entspricht der gemittelten Sonneneinstrahlung von 342 W/m² auf die gesamte Atmosphäre; die rote Fläche zeigt, was auf dem Boden ankommt.

Die Lücken in der roten Fläche mit dem Hinweis "H2O" entsprechen einer Gesamtabsorption des Wasserdampfs von ca. 123 W/m². Auch das CO2 absorbiert bei 2 µm Wellenlänge ca. 5 W/m².

Die Addition der Strahlungsleistungen pro m² und Absorptionen für ankommende und abgehende Strahlung ergibt:

Summe von Sonnen- und Erdstrahlung: ca. 692 W/m² = 100%

Gesamt-Absorption des Wasserdampfs: ca. 315 W/m² = 45,5%

Gesamt-Absorption des CO2: ca. 58 W/m² = 8,4%.

Angesichts dieser Zahlen wird auch klar, warum sich die Mainstream-Erklärungen der derzeitigen Klima-Erwärmung auf die Erdstrahlung ins Weltall konzentrieren: Dort ist der Absorptionsanteil des CO2 am größten; wenn man die 8%ige spektrale Überschneidung mit dem Wasserdampf "vergißt", kann man ihm sogar 34% aller Absorptionen zurechnen. Und 34% haben eben mehr Panik-Potential als ein Absorptions-Anteil von 8,4% aller Strahlungsflüsse durch die Atmosphäre.

Was könnte nun ein CO2-gläubiger Klimaschützer denken?

Der Wasserdampf in der Atmosphäre ist ein 5-mal wirksamerer Hebel zum Klimaschutz als das CO2!

Aber leider läßt sich der Menschheit nicht so einfach eine Schuld am Wasserdampf in der Atmosphäre zuschieben wie beim CO2, um anschließend einen Ablaß zu kassieren - denn am Ende geht es auch hier nur ums Geld.

Update 1 vom 01.10.19:

Nachdem im Kommentarbereich mal wieder auf die Wasserdampfverstärkung verwiesen wurde (= Die Erwärmung durch das CO2 verstärkt die Wasserverdunstung, und ein Zuwachs des stärksten Treibhausgases Wasserdampf in der Atmosphäre treibt die Globaltemperaturen noch schneller hoch), hier eine Grafik die zeigt, daß sich das reale Erdklima offenbar schon seit 1999 von dieser Idee verabschiedet hat:

http://clivebest.com/blog/?p=4871

Der seitdem leicht fallende Wasserdampfgehalt kann daher den 8%-Zwerg CO2 nicht größer machen.

Eine erweiterte Betrachtung mit dem Wasserdampf-Rückgang in verschiedenen Atmosphärenschichten findet man z.B. hier.

Leider finde ich keine NVAP-Daten für die Zeit seit 2010. Wer eine Quelle kennt, möge diese bitte im Kommentarbereich nennen!

Update 2 vom 03.10.19

Im Kommentarbereich wurde auf eine Studie von Feldman und Berkeley verwiesen, die den CO2-bedingten Teibhauseffekt erstmals in der Natur statt im Labor bewiesen haben soll.

Meine Recherche im Internet brachte dies hier als detaillierteste Quelle. Die übersetzten Kernaussagen:

"Die Wissenschaftler haben den Beitrag des atmosphärischen Kohlendioxids zum Strahlungsantrieb an zwei Standorten, einem in Oklahoma und einem am Nordhang von Alaska, von 2000 bis Ende 2010 gemessen. Der Strahlungsantrieb ist ein Maß dafür, wie stark die Energiebilanz des Planeten gestört ist durch atmosphärische Veränderungen. Positiver Strahlungsantrieb tritt auf, wenn die Erde mehr Energie aus der Sonnenstrahlung absorbiert, als sie als Wärmestrahlung zurück in den Weltraum abgibt. Sie kann an der Erdoberfläche oder hoch in der Atmosphäre gemessen werden. Bei dieser Untersuchung konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die Oberfläche.

Sie fanden heraus, dass CO2 an beiden Standorten für einen signifikanten Anstieg des Strahlungsantriebs verantwortlich ist, etwa zwei Zehntel Watt pro Quadratmeter und Jahrzehnt. Sie haben diesen Trend mit dem Anstieg des atmosphärischen CO2 um 22 ppm zwischen 2000 und 2010 in Verbindung gebracht." Ende der Zitate.

Watt pro Quadratmeter [W/m²] ist bei klimatischen Themen die übliche Einheit für die temperaturabhängige Gesamtstrahlung. So entspricht die als globales Mittel definierte Temperatur von 15°C nach Umrechnung mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz einer Strahlung von 390,1 W/m², die z.B. hier als Abstrahlung für die Erdoberfläche angenommen wird:

https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Strahlungshaushalt_der_Atmosph%C3%A4re

Wenn man dem Ergebnis der Feldman-Berkeley-Studie (0,2 W/m² Anstieg des Strahlungsantriebs als Folge von 22 ppm mehr CO2) eine klimatische Wirkung zuordnen will, liegt es auf der Hand, die 0,2 W/m² zu den 390,1 W/m² bei 15°C zu addieren und die resultierenden 390,3 W/m² wieder in eine Temperatur zurückzurechnen. Das Ergebnis lautet 15,037°C, das bedeutet eine globale Erwärmung von 0,037°C infolge einer CO2-Zunahme von 22 ppm.

Der CO2-bedingte globale Temperaturanstieg ist unter dem Stichwort Klimasensitivität bei verdoppeltem CO2-Anteil in der Atmosphäre auch eines der Lieblingsthemen des Weltklimarats IPCC. Im 2007er Bericht, Chapt. 8.6.2.3 schrieb er zur Klimasensitivität des CO2 ohne jegliche Sekundäreffekte (wie z.B. der Wasserdampfverstärkung, siehe oben bei Update 1): "In der idealisierten Situation, daß die Klima-Reaktion auf eine Verdopplung des atmosphärischen CO2 nur aus einer gleichmäßigen Temperaturzunahme besteht, ohne Rückkopplungen … würde die globale Erwärmung nach den Modellen [GCMs] etwa 1,2°C betragen".

Was aber haben nun Feldman und Berkeley ermittelt? Wie oben dargestellt, bewirken 0,2 W/m² mehr Erdstrahlung infolge einer CO2-Zunahme von 22 ppm eine globale Erwärmung von 0,037°C. Ausgehend von 370 ppm CO2 ergeben diese Daten ohne jegliche Rückkopplungen eine Klimasensitivität von 0,47°C pro CO2-Verdopplung.

Das heißt, auch bei der klimatischen Allein-Wirkung des CO2 liegt der IPCC gegenüber der Feldmessung von Feldman und Berkeley um mehr als das Doppelte zu hoch:

Eigene Darstellung

Womöglich hat der IPCC bei seiner Berechnung das oben dargestellte Krüppelwachstum der 15 µm-CO2-Absorptionsbande "übersehen". Womit sich einmal mehr bestätigt, daß der IPCC vorrangig Panik statt Wahrheiten verbreitet.