Klimawandel, Teil 3: Andere Einflüsse auf die Temperatur

In Teil 1 hatte ich den natürlichen Treibhauseffekt und die Wirkung von zusätzlichem CO2 erklärt. In Teil 2 hatte ich mit Formeln rumgerechnet und gezeigt, dass die theoretischen Erwartungen durch Messungen bestätigt werden. Der Einfluss von CO2 auf die Strahlungsbilanz am Rand der Atmosphäre steht in der Klimaforschung seit Jahrzehnten außer Frage.

Es könnte aber sein, dass andere Einflüsse auf die globale Temperatur stärker sind. Immerhin folgt die Oberflächentemperatur nicht der CO2-Konzentration, wenn man kurze Zeiträume wie Monate oder wenige Jahre betrachtet, und auch bei den Eiszeiten muss es einen anderen Grund gegeben haben.

Sonnenaktivität

Wer behauptet, die globale Erwärmung sei natürlich, gibt gerne die schwankende Aktivität der Sonne als Ursache an. Der Strahlungsantrieb des bislang gemessenen CO2-Anstiegs von 280 auf 400 ppm beträgt 1,9 W/m². Das sind etwa 0,8% der ausgehenden Wärmestrahlung (240 W/m²), die ja ungefähr der einfallenden Sonnenstrahlung (Albedo schon abgezogen) entspricht. Anders ausgedrückt entspricht der wachsende Einfluss des CO2 aufs Klima heute schon einer Änderung der Sonnenaktivität um 0,8%, und das ohne Rückkopplungseffekte.

Laut Wikipedia wich die Sonnenaktivität in den letzten 2000 Jahren nie um mehr als 0,1% bis 0,2% von der heutigen ab. Nach Lean (2000) hat sich die Sonnenaktivität seit der kleinen Eiszeit (1675) um 0,2% geändert. Neuere Schätzungen neigen eher zu 0,1%.

Im Wikipediaartikel zur Solarkonstante ist zu lesen:

Langfristig nimmt die Strahlungsleistung der Sonne infolge der natürlichen Entwicklung als Hauptreihenstern um etwa ein Prozent alle 100 Millionen Jahre zu. Kurz nach ihrer Entstehung betrug ihre Leuchtkraft nur etwa 70 % des heutigen Wertes.

Demnach war die Sonne zur Zeit der Dinosaurier ein Prozent schwächer als heute. Warum war es wohl trotzdem so warm? Ich könnte mir vorstellen, dass es an der damals sehr hohen CO2-Konzentration gelegen hat. Gegen den alleinigen Einfluss der Sonnenaktivität auf die in den letzten Jahrzehnten beobachtete Erwärmung spricht auch die Abkühlung der Stratosphäre, die sich aber durch die Zunahme der Treibhausgase erklären lässt.

Neben der direkten Wirkung der Sonnenaktivität wurden noch andere Ideen diskutiert, unter anderem, dass die Sonnenaktivität sich auf die kosmische Strahlung auswirkt und diese wiederum auf die Wolkenbildung, die auf die Temperatur positiv oder negativ wirken kann. Dazu nur ein Zitat (Max Planck Institut, Katlenburg-Lindau):

In particular, the Sun cannot have contributed more than 30% to the steep temperature increase that has taken place since then, irrespective of which of the three considered channels is the dominant one determining Sun-climate interactions: tropospheric heating caused by changes in total solar irradiance, stratospheric chemistry influenced by changes in the solar UV spectrum, or cloud coverage affected by the cosmic ray flux.

Die Sonnenaktivität war sicher an früheren Klimaschwankungen beteiligt und hat auch einen Anteil an der Erwärmung seit der „kleinen Eiszeit“, aber seit einigen Jahrzehnten hat sich die Erwärmung von der Sonnenaktivität abgekoppelt:Bild

Wasserdampf in der Stratosphäre

Ähnlich verschroben wie der Einfluss der Sonne über die kosmische Strahlung auf die Wolkenbildung klingt die Idee, Wasserdampf sei in die normalerweise sehr trockene Stratosphäre geraten und hätte die Erwärmung zunächst beschleunigt. Sein Abklingen sei nun eine Ursache der Pause im Anstieg der Oberflächentemperatur.

Wasserdampf ist in der Troposphäre weit mehr vorhanden als CO2, war schon immer das wichtigste Treibhausgas, hat infolge der Erwärmung in den letzten Jahrzehnten um 4% zugenommen und verstärkt als eine der wichtigsten Rückkopplungen den Klimawandel.

In der Stratosphäre wirkt sich Wasserdampf besonders stark auf den Strahlungshaushalt aus (aus Gründen, die ich hier nicht erläutern kann, weil ich sie selbst nicht verstehe; siehe ScienceOfDoom). Der Effekt hat demnach am Ende des vorigen Jahrhunderts die Erwärmung durch CO2 möglicherweise um 70% verstärkt und seitdem um 40% abgeschwächt.

Das ist eine ernstzunehmende Größenordnung, aber anscheinend eine natürliche Schwankung, die an der globalen Erwärmung langfristig nichts ändert. Mehr Einzelheiten gibt es bei ScienceOfDoom und bei PrimaKlima.

Erdwärme

Warum kommt in der Energiebilanz eigentlich nie der radioaktive Zerfall im Erdinneren und die Restwärme aus der Frühzeit der Erde vor? Wikipedia beziffert die Energiemenge:

Die Leistung, die aus dem radioaktiven Zerfall resultiert, beträgt etwa 22·1012 Watt.Bei einem mittleren Erdradius von 6.371 km beträgt die geothermische Leistungsdichte des radioaktiven Zerfalls an der Erdoberfläche etwa 0,043 Watt (43 mW) pro Quadratmeter Erdoberfläche. Dies würde etwa die Hälfte des terrestrischen Wärmestroms ausmachen.

Die andere Hälfte ist die Restwärme, und zusammen sind es demnach 0,086 W/m². Verglichen mit den 240 W/m², die insgesamt angestrahlt werden, oder den 1,9 W/m² durch zusätzliches CO2 ist die Erdwärme also tatsächlich zu vernachlässigen. Zudem ändert sie sich nicht und ist somit für den Klimawandel uninteressant.

Staub, Vulkane

Vulkanausbrüche führen immer wieder zur Abkühlung des Klimas, weil die ausgestoßenen Staubpartikel zu Aerosolen werden, die das Sonnenlicht reflektieren. Das „Jahr ohne Sommer“ (1816) wurde durch den Ausbruch des Tambora auf Sumbawa verursacht. Der Pinatubo hat 1991 und danach seine Spuren in den Temperaturaufzeichnugen hinterlassen.

Die Pause im Temperaturanstieg von 1940 bis 1970 hat man mit Industrieabgasen zu erklären versucht, und eine der vielen Begründungen für die aktuelle Pause ist die Industrialisierung Chinas. Ob es diese Pause überhaupt gibt, werde ich in einem späteren Beitrag behandeln. Mit Sicherheit beeinflussen Aerosole die Temperatur, aber sie sind nicht geeignet, die Rolle von CO2 bei der globalen Erwärmung infrage zu stellen.

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