Autor: Dipl. Ing. Chem. (FH) Günter Sbieschni, Ebersbach –Neugersdorf
Die unten erläuterten Ausführungen sind das Ergebnis von Literaturstudien, die wissenschaftlich begründet das Thema Klimawandel untersuchen und zu deren Ergebnissen ich mich anschließend äußern möchte.
Eines der heute am meisten diskutierten Probleme ist die Veränderung der Klimasituation auf der Erde. Dazu gibt es unter den Wissenschaftlern gegeneinander gerichtete Prognosen.
Während das IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) die Auffassung vertritt, dass die anthropogene (vom Menschen beeinflusste) Kohlendioxidemission in den nächsten Jahren durch Erhöhung der Temperatur der Erdatmosphäre eine erhebliche Klimaveränderung mit negativen Auswirkungen für die Menschen ausmachen wird, werden von einer nicht unwesentlichen Anzahl von Wissenschaftlern diese Thesen nicht akzeptiert und selbige befinden sich damit in einer ähnliche Lage wie seinerzeit Galileo Galilei mit seiner Behauptung: „Und sie bewegt sich doch“.
Astrophysikalische, archäologische und geologische Grundlagen zum Klimawandel
Der stetige in unregelmäßigen Zeitabständen auftretende Klimawandel auf der Erde ist in keiner Weise strittig. Klimabeobachtungen und sogenannte Proxi-Betrachtungen im Ergebnis von Auswertungen aus Eissondierungen, Baumringen und Bodenuntersuchungen ergaben, dass die Klimaerscheinungen auf der Erde in unregelmäßigen Zeitabständen sich ändern. Unter Bezug auf die vom IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) vertretene Theorie zum Auftreten eines anthropogenen Klimawandels auf der Erde wird in diesem Beitrag darauf aufmerksam gemacht, dass die Erhöhung des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre durch die Industrie etc. unbedeutend ist.
Im Folgenden sollen einige astrophysikalische Zusammenhänge beschrieben werden:
Die Sonne besteht im Wesentlichen aus Wasserstoffgas und Protonen, die sich unter Freisetzung einer enormen Energie zu Helium vereinen. Die dabei entstehende Strahlung emittiert sie ins umgebende Weltall, also auch auf die Erde. Alle Materie unterliegt den Gesetzen der Gravitation und ist demzufolge in ständiger Bewegung.
Die Sonne ist ein pulsierender Ellipsoid mit einem mittleren Durchmesser von etwa 1,4 Miokm. Die Temperatur im Sonnenzentrum liegt bei etwa 15 MioK(Kelvin) (0 K entspricht rd.-273°C). Die Oberflächentemperatur der Sonne liegt dennoch bei bis zu 5700 K. Die Photosphäre wird von der Erde als gelber Ball wahrgenommen. Das innere Pulsieren der Sonne führt zu Eruptionen und Herausschleudern von Plasma, welches das ungeahnte Ausmaß von mehreren Zehntausenden km annehmen kann. Die sogenannten Sonnenflecken sind das Ergebnis dieser Eruptionen. Sie sind 1000 bis 600 K niedriger als ihre Umgebung. Das Pulsieren der Sonnenflecken wurde in einem Zeitraum von etwa 11 Jahren festgestellt.
Der Serbe Milankovitch(1879-1958) untersuchte schon 1930 die Zyklen der Erdbahn- und Bewegungsparameter. (Milankovitch-Zyklen)
Die elliptische Umlaufbahn der Erde um die Sonne ändert sich in Zyklen zwischen 100T und 110 TJahren. Das Perihel (minimaler Abstand) beträgt etwa 147,1 Miokm. und das Aphel (maximaler Abstand) liegt bei ca.152,1 Miokm.
Die Erdachse verändert ihre Steilheit innerhalb 41T Jahren zwischen 22,1°und 24,5°. (Ekliptikschiefe).
Alle diese in unterschiedlichem Umfang und in unterschiedlichen Zeitabständen auftretenden pulsierenden Situationen bewirken eine unterschiedliche Klimasituation auf der Erde, deren mathematischer Zusammenhang bisher nicht erforscht ist.
Die unregelmäßigen Veränderungen im System Sonne/Erde bewirken die unregelmäßigen Einstellungen des Klimas auf der Erde sowohl direkt, wie vor beschrieben, wie auch indirekt z.B. durch die Einflussnahme der Sonneneruptionen auf die Wasserströmungen in den Ozeanen. Für die Nordhemisphäre sind der Golfstrom für Nordeuropa und der Labradorstrom für Nordamerika am bestimmendsten. Aber auch starke Vulkanausbrüche können das Mikroklima beeinflussen.
Das Klima in der Vergangenheit und die Geschichte vom Huhn und dem Ei
Das System der unterschiedlichen Stellungen der Sonne zur Erde bewirkt den unregelmäßigen Wechsel von Kalt- und Warmzeiten auf der Erde, wobei die Kaltzeiten überwiegen. Zurzeit befindet sich die Erde im sogenannten Holozän, in einer Warmzeit. Es ist zu erwarten, dass in einer unbekannten Zeit ein Umschwenken in eine Kaltzeit stattfindet, d.h. die Temperatur auf der Erde wird wieder sinken. Zwischen den großen Klimaepochen finden oft kleinere zeitweise Abweichungen vom „großen Geschehen“ statt. Es sei auf die für heutige Verhältnisse warmen Zeiten im römischen Reich hingewiesen, denn unter welchen Wetter-(Klima-)Bedingungen hat Hannibal mit seinen Elefanten die verschneiten Alpen überquert?
So ist der Name Grönland aus Grünland entstanden, da ein wesentlich größerer Teil der Insel eine für heutige Verhältnisse üppige Vegetation besaß.
Welcher Zusammenhang zwischen Temperatur der Erdatmosphäre und deren CO2-Gehalt festgestellt wurde, ist in Abb.1 [Uhlig, 2021] dargestellt.
Abb.1: Die grüne Linie ( CO2-Gehalt der Luft ) eilt immer der Temperatur (rote Linie ) nach
Es ist nicht so, wie bei dem Huhn und dem Ei. Nachweisbar ist in der Erdgeschichte, das immer als Folge der Erderwärmung der CO2-Gehalt der Luft ansteigt. Für dieses Phänomen sind die Wassermassen der Ozeane verantwortlich. Bei niedrigen Temperaturen wird viel CO2 im Wasser gelöst, welches bei höheren Temperaturen freigesetzt wird. Dieser Zusammenhang wird durch das Henrysche Gesetz formuliert:
Die Löslichkeit des Kohlendioxids im Wasser ist demnach umgekehrt proportional von der Temperatur T abhängig.
Bekanntlich bewegt sich neben den anderen Planeten die Erde auch um die Sonne. Auch der Abstand der beiden voneinander unterliegt einer Pulsierung.
Strahlungsbilanz
In Abbildung 2 ist die Bilanz der Strahlung der Sonne auf die Erdoberfläche dargestellt. Wenn von 100% kurzwelliger Strahlung von der Sonne auf die Erde ausgegangen wird, dann werden 19% von der Atmosphäre absorbiert, 30 % reflektiert und 51% an der Erdoberfläche und den Ozeanen absorbiert. Die an die Erdoberfläche absorbierte Energie wird in langwellige Wärmeenergie umgewandelt. Diese Umwandlung in langwellige IR-Strahlung ist nur auf Grund ihres räumlichen Molekülaufbaues bei 3- und mehratomigen Gasmolekülen möglich. Diese Energiemenge wird Albedo genannt und ist letzten Endes für die Temperatur auf der Erde verantwortlich. Die Rückstrahlung wird von der atmosphärischen Lufthülle nach dem Lambert – Beherrschen Gesetz absorbiert. Nach diesem Gesetz ist die absorbierte Energie umgekehrt logarithmisch von der Konzentration des absorbierenden Gases (Kohlendioxid) abhängig.
Bei einer gewissen Grenzkonzentration ist ein bemerkenswerter weiterer Anstieg des Temperaturgradienten nicht mehr zu erwarten. (Abbildung 3)
Abb.3 : Lambert-Beersches Gesetz Absorption der Wärmestrahlung durch die CO2 Konzentration in der Luft
Spezielle Untersuchungen des Absorptionsverhaltens von Wasserdampf und Kohlendioxid ergaben, dass der Wasserdampf 94 % und das CO2 5,6 % der Gesamtabsorption ausmacht. Bei einer Verdoppelung der CO2-Konzentration ist mit einem Temperaturanstieg von im Mittel 0,6 K zu rechnen.
Temperatur- und CO2-Konzentrationsmessungen decken sich auch mit den Erfahrungen aus Warmzeiten, in denen dann recht hohe CO2-Konzentrationen zu erwarten gewesen wären. In Abbildung 4 ist für die Jahre 1998 bis 2008 je eine Ganglinie für die gemessene Temperatur und die gemessene CO2 Konzentration dargestellt.
Es kann festgestellt werden, dass der CO2-Gehalt der Luft bemerkenswert angestiegen ist, während die Temperatur sich signifikant nicht geändert hat. (Leider stehen keine älteren Messwerte zur Verfügung). Die Bedeutung und der Umfang der Wolken konnte auf Grund deren Unregelmäßigkeit und auf Grund der Streuungen im System nicht eindeutig bestimmt, sondern nur abgeschätzt werden.
Der Treibhauseffekt
Definitiv wird als Treibhauseffekt derjenige genannt, der anthropogen, also durch menschliche Einwirkungen entsteht.
Prinzipiell gibt es einen bedeutenden Treibhauseffekt in der freien Natur nicht. Es fehlt schlichtweg der „Deckel auf dem Topf“. In ein Treibhaus, welches nach außen allseitig mit Glasscheiben abgetrennt ist, strahlt das kurzwellige UV-Licht durch die Glasscheibe in das Innere des Systems. Die sich bildende IR-Wärmestrahlung kann aber durch die Glasscheiben nicht entweichen und erwärmt so die Innenluft des Gewächshauses. Dieser Prozess kann in der freien Natur nur weniger bedeutend bei starker Wolkenbildung auftreten, bei Sonnenschein praktisch nicht.
Der vom IPCC angenommene Einfluss des Wasserdampfes auf den Treibhauseffekt von 60 % und vom Kohlendioxid (u.a.Treibhausgasen) von 30 % kann an Hand der Untersuchungen nicht bestätigt werden. (siehe oben). Offensichtlich ist diese Einschätzung dadurch entstanden, dass die Querwirkungen der Einzelkomponenten nicht oder nicht ausreichend berücksichtigt wurden.
Der derzeitige CO2-Gehalt der Luft liegt bei 0,32 %. Würde von einem Zuwachs um das Doppelte pro Jahr ausgegangen, also um den Faktor 0,32.10-2, würde der Kohlendioxidgehalt der Luft nach 100 Jahren um 32 % zunehmen. Das sind dann 0,32*0,04 = 5,28* 10-2ppm. Diese Berechnung gilt nur für den Fall, dass bisherige konstante Verhältnisse herrschen.
Diese Werte liegen innerhalb der bekannten Schwankungen im Zivilisationsbereich der Menschheit und werden keine bedeutsame Auswirkungen haben.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass es sich um Überschlagsrechnungen handelt und keinen Anspruch auf absolute Richtigkeit besteht.
Die zweifelhafte Hockey-Schläger-Theorie
Von Seiten des IPCC wird die sogenannte Hockey-Kurve vertreten (Abb.5).
Sie sagt aus, dass in der zweiten Hälfte des 21.Jahrhunderts eine rapide Veränderung der Atmosphärentemperatur der Erde zu verzeichnen sein wird. Begründet wird dieses mit dem zunehmenden Ausstoß von CO2, insbesondere durch die Industrie. Dadurch steigt die Kohlendioxid-Konzentration der Luft und damit ebenfalls die Atmosphärentemperatur .
Diese Theorie muss abgelehnt werden da:
• man sich ausschließlich auf in einem unzulässig geringen Umfang an Messdaten bezieht und dabei auf eine naturwissenschaftlich fundierte Begründung verzichtet.
• im vorliegenden Falle der „Treibhauseffekt“ nicht eintreten kann, da „der Deckel auf dem Topf“ fehlt. Es kann also ein stetiger Konzentrationsausgleich des CO2 in der Atmosphäre stattfinden.
• Dass lediglich durch die Zumischung des Gases Kohlendioxid zum Gas Luft keine Temperaturerhöhung stattfinden kann. Wo kommt die Energie dazu her?
• Eine Entmischung der Luft und Bildung einer „Deckschicht“ von Kohlendioxid in Richtung Weltall ist schon deshalb nicht möglich, da die Dichte des CO2 höher ist, als die der Luft. Zudem wächst die Absorption der Wärmestrahlung nur expotential zur CO2-Konzentration (Lambert-Beersches Gesetz.)
• Bestimmte CO2-Emmitenten, wie Zementfabriken, stoßen zwar erhebliche Mengen an Kohlendioxid in die Luft aus. Dabei muss gegengerechnet werden, dass 97% der emitierten CO2-Menge beim Abbinden der Bauwerke wieder der Luft zum Aushärten entzogen werden.
Zusammenfassung
- und wie könnte es weiter gehen?
Die von der deutschen Regierung vorgelegte Begründung für den festgelegten Weg zur Lösung des Energieproblems klingt wie ein Buch der Gebrüder Grimm.
Die wissenschaftlichen Erkenntnisse lassen keinen Platz für Spekulationen. Das Klima kann nicht von Menschenhand geregelt werden. Wer dem widerspricht, unterliegt einem Irrglauben und leider einer mächtigen Lobby, die damit offensichtlich erhebliche Gewinne einfährt.
Durch eine Reduzierung des anthropogenen CO2-Eintrags in die Atmosphäre wird das Klima nicht merklich verändert. Der natürliche Klimawandel ist wesentlich einflussreicher und auch nicht durch den Menschen zu verhindern. Was ist deshalb zu machen?
Es steht außer Zweifel: Die Belastung der Umwelt mit Schadstoffen ist zu minimieren. Hier spielt sowohl der willkürliche, wie auch der unwillkürliche Eintrag in die Umwelt eine Rolle. Gleichzeitig sind die knapp bemessenen natürlichen Ressourcen sparsam einzusetzen. Ich denke dabei in erster Linie an Bodenschätze, Wald und Wasser (Ozeane, Flüsse, Seen).
Ein besonders wichtiger Faktor ist der sparsame Umgang mit Energie. Alle zu realisierenden Maßnahmen sind jedoch auch in ihrer Wirtschaftlichkeit zu beurteilen.
Aus der Fülle der möglichen Maßnahmen seien nur einige herausgestellt:
Es wird uns nichts anderes übrig bleiben als die Kernenergie als Übergangslösung zuzulassen. Entsprechend umweltfreundliche Technologien sind beispielsweise in Frankreich schon realisiert.
Richtigerweise und besser sind jedoch solche Technologien einzusetzen, die eine anhaltende Belastung der Umwelt vermeiden. Die Gewinnung von Energie jeglicher Art durch Umsetzung von Kohlenstoff, sei es aus Kohle, aus Erdöl oder auch aus Holz (der Recyclingprozess, d.h. das Nachwachsen der Wälder, dauert zu lange,) ist auf ein Mindestmaß einzuschränken. Die Kohlenstoffvorräte sind vorzugsweise stofflich zu verwerten (Kunststoffe, Holz als Baustoff etc.).
Langfristig müssen zur Energiegewinnung neben der Wasserkraft die Sonnenenergie eingesetzt werden. In der Nutzung der Wasserkraft steckt ein nicht realistisch einzuschätzendes Potential, wenn man davon ausgeht, dass man Technologien entwickelt, die es ermöglichen, die Wasserspiegelhöhen angrenzender Meere zu nutzen. So liegt der Wasserspiegel des Mittelmeers auf Grund der großen Verdunstungsoberfläche unter dem der zufließenden Gewässer. Auch Gezeitenkraftwerken sollte eine vorzugsweise Bedeutung beigemessen werden.
Die Solarenergiegewinnung ist unter Berücksichtigung des hohen Landverbrauches territorial einzusetzen.
Die derzeitigen „grünen“ Energien, d.s. Windräder und Solaranlagen, werden das Energiedefizit nicht abdecken.
Bei der Wasserstofftechnologie sollte man beachten, dass es sich hier nur um eine Umwandlung der Energie handelt und um keine grüne Energiegewinnung.
(Noch ein Hinweis: Die offiziell angegebene elektrische Leistung an „grünen“ Strom wird in der Regel als installierte Leistung angegeben. Da jedoch in der Regel Strom erzeugt wird, der nicht genutzt werden kann, und auch nicht benötigt wird, liegt der genutzte Anteil wesentlich niedriger.)
Noch eine kurze Bemerkung:
Dass Mose sein israelisches Volk durch das offene Rote Meer geführt hat, ist sowohl historisch, wie auch naturwissenschaftlich bewiesen, dass aber sich die Atmosphärenluft durch Einleitung von Kohlendioxid erhitzt, kann höchstens ein sektiererischer Glaube sein.
Verwendete Literatur
Al Gore „Wege ins Gleichgewicht“, Fischer Taschenbuchverlag (1994)
Berner,U.et A. „Klimawandel und CO2 aus geowissenschaftlicher Sicht“
Balkan,S. et E. „Der natürliche Treibhauseffekt“
Bölsche,W. „Der erdgeschichtliche Klimawandel“
Brasseur,P.Guy „Klimawandel in Deutschland“ Sprnger-Verlag (2017)
Harde,H. „Was trägt CO2 wirklich zur globalen Erwärmung bei?“Boks on Demand, Norderstedt (2011)
Kirstein,W. „Klimawandel – Realität, Irrtum oder Lüge“, Osiris-Verlag Schönberg (2020)
Olson, H.G. „Handbuch der Klimalügen“TvR-Medienverlag, Jena(2012)
Penner,H. „Atmosphäreneffekt des Kohlendioxids www.fachinfo.eu/fi035.pdf (2013)
Plöger,S. „Zieht euch warm an“ Springer-Verlag (2020)
Schlüpmann,J et Törring,J.T. „Entwicklung der Temperatur auf der Erde“ Sonnentaler (2013)
Sedlacek, K.-D. „Treibhauseffekt und Klimawandel“
Sinn, H.W. „Das grüne Paradoxon“, Econ-Verlag Berlin (1994)
Uhlig,S. „Dernatürliche Klimawandel“ Weltbuch-Verlag Sargans(2021)
Vahrenholt F.et S. Lüning „Die kalte Sonne“
Weber, U. „Klima-Mord“ (2021)