Fragezeichen

Die folgende Frage, die uns ScienceBlogs.de-LeserIn Fluffy geschickt hat, mag auf den ersten Blick als zu bequem – im Sinn von: eigentlich ganz leicht selbst zu recherchieren – erscheinen. Aber die Idee hier ist, dass jede Wissensfrage ernst genommen wird – und vielleicht ist es ja eine Motivation, diesen Effekt so anschaulich und so kompakt wie möglich zu erklären:

Kann jemand plausibel erklären, wie der Treibhauseffekt mittels CO2
funktioniert?

Mit freundlichen Grüßen

Fluffy

Kommentare (57)

  1. #1 rolak
    11. Oktober 2018

    Nur zur Klärung Deiner Frage: was ist denn zB daran unplausibel, Fluffy?

  2. #2 hto
    11. Oktober 2018

    Das ist eine sehr gute Frage :)

    Denn Sonnenaktivität, mittels Magnetfeld und …, beeinflusst die vulkanischen Aktivitäten (vor allem die unterseeischen der Ozeane), was die Erwärmung und Übersäuerung der Meere bewirkt. Da Wasserdampf hauptsächlich den Treibhauseffekt gestaltet, bleibt wohl die Frage wie die Übersäuerung im Wasser die Temperaturen beeinflusst!?
    CO2 ist für die Kreisläufe des Lebens wichtig, und damit überschüssiges CO2 abgebaut / abgesetzt wird, ist eine Kälteperiode wohl …!? :)

    Ich denke der Klimawandel ist vor allem ein natürlicher Vorgang, inwieweit das CO2 den Treibhauseffekt bewirkt, …!?

  3. #3 Thomas
    Bremen
    11. Oktober 2018

    #2 @hto
    Ihre kurze Erläuterung wiederspricht der allgemeinen wissenschaftlichen Erklärung komplett. Vielleicht wären Sie so gut zu erklären wie Sonnenaktivität und Magnetfelder Einfluss haben auf unterseeische Vulkane?

    @fluffy
    Ganz primitiv ausgedrückt:
    Die Erde empfängt nicht nur Strahlung von der Sonne, sie strahlt auch selber Strahlung in den Weltall ab. Die Frequenz der abgehenden Strahlung ist abhängig von der Temperatur der Erde. Das CO2-Molekül in der Atmosphäre kann die abgehende Strahlung absorbieren und strahlt einen Teil davon wieder zur Erde zurück. Damit strahlt aber die Erde weniger Energie in das Weltall und die Strahlungsbilanz stimmt nicht mehr. Die Erde empfängt mehr Strahlung als sie abgibt.
    Das hat zur Folge, dass die mittlere Erdtemperatur steigt und damit verschiebt sich auch die Frequenz der abgehenden Strahlung. Dieser Temperaturanstieg geht so lange weiter, bis sich die Frequenz der abgehenden Strahlung soweit verschoben hat, dass wieder genauso viel Strahlung die Erde verlässt wie sie empfängt. Dann besteht wieder ein Gleichgewicht.

  4. #4 libertador
    11. Oktober 2018

    @Thomas
    Die Erklärung ist gut, allerdings mit einer kleinen Unsauberkeit am Ende. Der Temperaturanstieg endet nicht aufgrund der gestiegenen Frequenz, sondern weil sich ein neues höheres Gleichgewicht einstellt, bei wärmerer, mehr abstrahlender Erde. Analog lässt sich das mit einer Decke erklären. Wenn ich eine zweite Decke über mich lege, wird mir wärmer. Mir wird aber nicht immer weiter wärmer, sondern es bildet sich ein neues Gleichgewicht. (Zu beachten ist bei dieser Analogie, das ich bei der Decke selber die innere Wärmequelle bereitstelle.) Das neue Gleichgewicht stellt sich ein, da es unter der Decke wärmer wird und damit auch mehr Energie abgestrahlt wird.

  5. #5 libertador
    11. Oktober 2018

    @ Fluffy
    Zwei Anmerkungen:
    Die Frage sollte vielleicht konkretisiert werden: Geht es um den verstärkten Treibhauseffekt durch CO2-Emissionen oder um den Treibhauseffekt, der schon vor menschlichen Emissionen vorhanden war?
    Zweitens, gibt es bestimmte Aspekte, die Du gerne erklärt haben würdest?
    (Das hat rolak ja schon angemerkt mit Verweis auf Wikipedia)

  6. #6 Mars
    11. Oktober 2018

    wobei die frage nach der sonnenaktivität und deren einfluss sicher interessant ist, denn wir haben seit vielen jahren ein mini-minimum, und das letzte maximum (die insider wissen, sonnenfleckenzahl und innere aktivität) war auch kein wirklich grosses.
    es gab ja schon mal eine zeit, wo die maximas sehr schwach waren, und einfluss auf das klima zeigten.

    wenn nun ein effekt käme, besonders starke maximas zu bekommen, was würde/könnte/sollte man da beachten, und /oder ist der effekt bei der derzeitigen durch menschen produzierte CO2 produktion zu vernachlässigen?

  7. #7 rolak
    11. Oktober 2018

    sonnenaktivität

    Standard denial: It’s the sun, stupid!

  8. #8 Mars
    11. Oktober 2018

    hubs – nicht dass ich von anderen 2- oder ‘6-beinern’ angepflaumt werde ich würde behaupten, dass alles nur die sonne ausmacht!

    ne ne, vorsicht:
    die frage ist nur, dass sich in den letzten 30 jahren die sonneneinstrahlung nicht wesentlich geändert hat (siehe link von @rolak)
    dazu gab es aber in dieser zeit eben auch kein ausgeprägtes sonnenmaximum das den namen verdient.
    UND, ich habe da schon einiges darüber gelesen, aber nie definitiv nachrecherchiert.
    – da gibt es ja auch verschiedene ansichten: mehr flecken, weniger licht, dafür mehr energieabgabe …

    sogar astronomisch gibt es ja evt gaaanz langfristige effekte (diverse zyklen, sonne, planeten, …), aber da hab ich noch weniger durchblick.
    deswegen wäre eine gute info dazu sicher interessant, weil es ja evt irgendwie zum thema passt

    aber evt ist das eher ne frage für @FF oder @Alderamin

  9. #9 wereatheist
    11. Oktober 2018

    @Mars:

    mehr flecken, weniger licht

    Falsch. Sonnenflecken wirken dunkel, weil sie kühler sind als ihre Umgebung, die wiederum heißer ist als der solare Durchschnitt. Insgesamt ist die Abstrahlung der aktiven Sonne in allen Spektralbereichen höher als der inaktiven(besonders im UV), aber nur um max. etwa 0.1%. Der Einfluss aufs Weltklima ist eher gering.

  10. #10 Mars
    11. Oktober 2018

    hab ich doch geschrieben:
    “” ..mehr flecken, weniger licht, dafür mehr energieabgabe …””

    “”Der Einfluss aufs Weltklima ist eher gering.””
    hast du was passendes gefunden? oder ist das deine meinung?

  11. #11 Alderamin
    11. Oktober 2018

    @Mars

    Die Sonnenaktivität ist ein elektromagnetischer Prozess, der in den obersten Schichten der Sonne passiert, wo elektrisch leitendes Plasma konvketiv aufsteigt und durch die differentielle Rotation der Sonne (Äquator rotiert schneller als Pole; in der Tiefe herrschen auch andere Verhältnisse als an der Oberfläche) verwirbelt wird. Das erzeugt Ströme, die wieder Magnetfelder erzeugen, die auf das Plasma zurückwirken. Dadurch entstehen Protuberanzen und Löcher in der Photosphäre (Sonnenflecken).

    Mit der Energiequelle der Sonne, der Fusion im Kern, hat das nichts zu tun, sondern nur mit dem Ausstoß von geladenen Teilchen. Magnetische Kurzschlüsse erzeugen zwar “Fackeln” auf der Sonne, die heller als die durchschnittiche Oberfläche sind, aber das sind nur kleine Effekte, die Temperatur der Sonne hängt im wesentlichen von der Fusionsrate im Kern ab, und von der Größe ihrer Oberfläche. Deswegen kann die Sonnenaktivität nur einen minimalen Einfluss auf die Solarkonstante haben.

    Manche behaupten, die Teilchen von der Sonne hätte einen Einfluss auf Blitze und die Kondensation von in der Erdatmosphäre gelöstem Wasser zu Tröpfchen (Wolkenbildung), was vielleicht einen Klimaeinfluss haben könnte; da kenne ich mich nicht aus, müsste ich recherchieren. Aber dass die Sonnenaktivität mit der Erderwärmung zu tun haben soll, ist nicht offensichtlich.

  12. #12 wereatheist
    11. Oktober 2018

    Das einzig Unplausible beim Treibhauseffekt ist der Name: Treibhäuser verhindern die Konvektion. Die warme Luft bleibt am Boden, erwärmt sich auch stärker, und mit ihr der Boden. Der gibt dann die gespeicherte Wärme nachts wieder ab.
    Der atmosphärische Treibhauseffekt behindert die Abstrahlung im langwelligen Infrarot.
    Bestünde die Atmosphäre nur aus N2, O2 und Ar, und gäbe es kein Wasser auf der Erde, wäre die Durchschnittstemperatur irgendwo in den oberen 250er Kelvin (bei 30% Albedo), falls die Temperatur überall die gleiche wäre. Sonst noch niedriger.

  13. #13 rolak
    11. Oktober 2018

    Das einzig Unplausible beim Treibhauseffekt ist der Name

    Nee, wereatheist, das Dir so erscheinende Problem liegt in einer Verwechslung Deinerseits (und vieler anderer ebenfalls) begraben: Der in einem Treibhaus wirkende Effekt heißt Glashauseffekt, die Bezeichnung ‘Treibhauseffekt’ ist von einer fehlerhaften Analogie hängengeblieben, umfaßt jedoch ausschließlich atmosphärische Effekte.
    Das ist analog zu der berüchtigten Gummituch-Analogie, über die MartinB bei SBs ‘Hier wohnen Drachen’ sich gerne und zu Recht mokiert.

  14. #14 wereatheist
    11. Oktober 2018

    @Mars:

    hab ich doch geschrieben:
    “” ..mehr flecken, weniger licht, dafür mehr energieabgabe …””

    Es ist nunmal “Mehr Licht”, wie bei Goethe :) (*)

    hast du was passendes gefunden? oder ist das deine meinung?

    Weder noch 😉
    Rechne doch mal selber mit Stephan-Boltzmann nach wieviel Temperaturänderung Du Dir bei (über ganze Sonnenaktivitätszyklen gemittelt) weniger als 0.1% Einstrahlungsdifferenz erwartest.
    Ich sag’s Dir: ohne feedbacks sind es unter 0.025%, mit vielleicht doch 0.1% von 288K also unter 0.3K. Und die gegenwärtige Inaktivität sollte für (minimal) kühlere Temperaturen sorgen.
    *: Goethes angeblicher letzter Satz vor dem Tod (vermutlich fake news, oder besser, olds)

  15. #15 wereatheist
    11. Oktober 2018

    @rolak:
    Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Wort ‘Glashaus’ meist nur in dem Sprüchlein mit den Steinen auftaucht, während der Kram, der gefühlt die halben Niederlande bedeckt, im teutzschen Folksmunt üblicherweise ‘Treibhaus’ genannt wird.

  16. #16 rolak
    11. Oktober 2018

    vermutlich fake news

    Nicht doch, wereatheist, Goethes Hadern mit der rattigen Matratze seines letzten Lagers wurde nur durch lethale Entwicklungen radikal verkürzt: ‘Mer lischt hier so schlescht!’

  17. #17 rolak
    11. Oktober 2018

    üblicherweise ‘Treibhaus’ genannt

    Was nichts daran ändert, daß in Treibhäusern der Glashauseffekt wirkt, wereatheist. Genauso wie es die Niederlande bleiben, obgleich sie umgangssprachlich meist als Holland tituliert werden.

  18. #18 wereatheist
    11. Oktober 2018

    Mein wahres Verbrechen war, ‘Stefan-Boltzmann’ schon wieder falsch geschrieben zu haben.
    Es soll auch Leute geben, die nennen das UK of GB and N Ireland ganz frech ‘England’.

  19. #19 Mars
    11. Oktober 2018

    danke erst mal

    also nicht wie bei Archimedes: geh’ mir aus der sonne …

    da sieht man, wie schnell sich was im kopf festsetzt, was man gelesen und nicht richtig gespeichert hat.

    jetzt hab ich nochmal nachgeschaut
    es ging um das Maunder Minimum, als die sonne längere zeit kaum aktivität hatte, und sich eine gewisse abkühlung zeigte (um 1650 – da war der menschgemachte CO2 ausstoß noch begrenzt)
    und im gegenzug bei viel aktivität auch die erwärmumg noch etwas verstärken könnte.

    dort hab ich auch gefunden:
    “”Ein solches Grand Minimum würde die globalen Temperaturen geringfügig – nach besten Schätzungen um weniger als 0,1 °C – absenken und damit die gegenwärtige, vor allem durch Treibhausgasemissionen verursachte globale Erwärmung kaum abschwächen””
    (Wiki + Literatur)

    ja, das andere, “groß-astronomische-zyklen” hab ich auf die schnelle nicht gefunden, weil ich nicht mehr weiss, wie das ganze heisst …. hat vermutlich auch derzeit wenig einfluss.

    also, weiter kleinere brötchen backen … und weniger heizen

  20. #20 Mars
    11. Oktober 2018

    so, nicht gleich aufgeben:

    Milankovic Zyklus
    zb hier: https://www.wissenschaft.de/erde-klima/die-erde-schwankt-im-eiszeittakt/

    interessant im 2 absatz:
    “” …menschlichen Treibhauseffekt könnte gar das seit etwa drei Millionen Jahren andauernde Eiszeitalter, das durch den Wechsel zwischen Eiszeiten und Zwischeneiszeiten geprägt ist, ganz beenden””

    also lese ich hieraus, dass der mensch jeden anderen natürlichen einfluss ‘niederlebt’
    na dann, packen wir es an!

  21. #21 wereatheist
    11. Oktober 2018

    @Mars:

    also lese ich hieraus, dass der mensch jeden anderen natürlichen einfluss ‘niederlebt’

    Du sprichst ein großes Wort gelassen aus.
    D.h. so ist es.

  22. #22 Fluffy
    12. Oktober 2018

    Zunächst bedankt sich Science-Blog-Leser Fluffy für die Veröffentlichung seiner Frage. Die Motivation ist recht gut getroffen.
    Da bin ich mal einen Tag unterwegs und durch einen defekten Laptop in meiner Komminikation eingeschränkt, dann sowas hier. Aber danke denjenigen, die auf meine Frage eingehen.
    Ich starte mal ausnahmsweise mit #2, um dann nicht wieder darauf zurückkommen zu müssen.
    @#2 Es gibt Kommentare und Kommentatoren auf die ich möglichst wenig bis gar nicht eingehe, z.B.von Leuten, die sich so ähnlich wie Bexxxer oder Taxxxter nennen. #2 ist Bullshit. Ich hoffe hto ist keine multiple Persönlichkeit und hat was mit “MfG HT” zu tun.

    @#1
    Beim ersten Lesen, hatte ich den Link übersehen, und wollte mich schon verwundern/ärgern. Ich würde es aber immer gut finden, wenn Leute nicht nur einen Link-Verweis schicken, sondern auch noch kurz mit eigenen Worten ihre Sicht darlegen. Es sieht sonst ein bisschen aus wie ein Autoritätsbeweis oder RTFM.
    Zur Wikipedia, ich habe es überflogen, aber leider leider auch in der Kürze der Zeit nicht alles plausibel nachvollziehen können. Das liegt zum Teil am Maßstab in der ersten Abbildung, wo Sonneneinstrahlung (rot) und abgegebene Infrarotstrahlung (blau) dieselbe Amplitude haben. Ich kann im Moment nicht nachrechnen (kaputter Laptop), ob die eingestrahlte Infrarotstrahlung der Sonne nicht immer noch deutlich höher ist, als das Maximum der Temperaturstrahlung bei ca. 300K resp. 10µm .

    Aber es gibt eine weitere Bestrahlung durch die aufgeheizten Treibhausgase mit 333 W/m², die so genannte atmosphärische Gegenstrahlung.

    Diesen vergleichsweise hohen Wert konnte ich nicht nachvollziehen, da die Konzentration der Spurengase sehr, sehr gering ist. Und was ist mit N2 und O2? Sie haben dieselbe Temperatur, wie das C02. Was die Sache für den Moment etwas unübersichtlich macht, ist Vermischung von Absorbtion und Streuung, sowie die Nennung des Einflusses von Wolken. Das ist aber keine Kritik am Wikipedia-Artikel, da der ja meine Frage nicht kannte.

    @#3 Danke Thomas für den Hinweis auf die strahlungsbilanzmäßige Betrachtung. Jetzt gibt es zwar eine Energiebilanzgleichung, aber in dem Sinne keine direkte Temperaturbilanzgleichung, sondern eine Wärmeleitgleichung. Es wird immer sehr viel mit Strahlungsenergie argumentiert, aber der Bezug zur Temperatur und deren Erhöhung geht in der Diskussion unter. Der Hinweis, dass CO2 Strahlung absorbiert und wieder abgibt, erscheint mir sehr wesentlich, danke also, aber das passiert im langwelligen Bereich, wo die Energie sowie schon geringer ist. Sauerstoff absorbiert zum Beispiel im nahen Infratroten um 760nm oder 780nm, zwar relativ schmalbandig, aber dafür gibt es ja exorbitant viel mehr Sauerstoff als Kohlendioxid. Hat das keinen Einfluss?
    Danke auch #4 und #5 für die Präzisierungen.
    Ja, mir geht es darum: Was macht CO2 zum Treibhausgas? Im Unterschied zu O2 und N2 Wir reden hier im Moment von Konzentrationen im 400ppm Bereich, mit gravierenden Auswirkungen auf das Klima. Beiner einer Erhöhung um 1°K handelt es sich um eine riesige Energiemenge.

    Die anderen Beiträge sind Sonnenaktivität und Terminologie und hierfür unwichtig.

  23. #23 hto
    12. Oktober 2018

    @#11 Alderamin

    Willst du damit ausdrücken, dass die Ausstöße der Sonne nichts mit den vulkanischen Aktivitäten zu tun haben können?

  24. #24 hto
    12. Oktober 2018

    @Fluffy

    “Was macht CO2 zum Treibhausgas?”

    Wieder eine sehr gute Frage :)

  25. #25 Wizzy
    12. Oktober 2018

    “Das liegt zum Teil am Maßstab in der ersten Abbildung, wo Sonneneinstrahlung (rot) und abgegebene Infrarotstrahlung (blau) dieselbe Amplitude haben.”

    Es muss zwingend so sein, dass die Erde sehr viel mehr Infrarotstrahlung abgibt als bekommt. Denn wenn die Energie der einfallenden kurzwelligen und ausfallenden langwelligen Strahlung nicht ungefähr gleich wäre, würde sich eine schnelle Temperaturänderung zeigen. Daher ist der Maßstab in der Abbildung (nach Leistung) wahrscheinlich korrekt!

    Bedenke bitte dass ein heißer Körper zwar auch mehr Infrarotstrahlung absendet als ein kälterer, aber dies in gleichem Abstand – unsere Erde ist viel näher als die Sonne, deswegen ist die Infraroteinstrahlung der Sonne sehr gering gegenüber der Erdabstrahlung – an der Oberfläche sowie auch Top-Of-Atmosphere.

  26. #26 Alderamin
    12. Oktober 2018

    @Fluffy

    Ich kann im Moment nicht nachrechnen (kaputter Laptop), ob die eingestrahlte Infrarotstrahlung der Sonne nicht immer noch deutlich höher ist, als das Maximum der Temperaturstrahlung bei ca. 300K resp. 10µm .

    Hier gibt’s ein Paper mit einem Bild zur Strahlungsbilanz:
    https://www.researchgate.net/figure/Schematic-diagram-of-the-global-radiation-budget-in-the-climate-system_fig12_282393775

    Was macht CO2 zum Treibhausgas? Im Unterschied zu O2 und N2

    Die Spektrallinien bei den entsprechenden Wellenlängen. CO2 hat sehr breite Linien in der Gegend der Abstrahlung des Erdbodens. Wasser absorbiert noch mehr.

    https://www.researchgate.net/figure/Infrared-absorption-spectra-for-various-atmospheric-gases_fig11_282393775

    Es fällt auf, dass die genannten Moleküle alle mindestens drei Atome haben. Wie auf der im folgenden Post verlinkten Seite im untersten Kasten zu sehen ist (mit mehreren Bildern) besitzen dies Moleküle Schwingungsmodi in Streckung und Biegung, die die Energie von Infrarotphotonen absorbieren und in anderer Richtung wieder abstrahlen können. O2 und N2 sind einfacher aufgebaut, die haben auch ihre Schwingungsmodi, aber ihre Linien liegen offenbar nicht im relevanten Bereich (ich denke, die liegen bei kürzeren Wellenlängen).

  27. #27 Wizzy
    12. Oktober 2018

    @Fluffy
    Deine Frage warum Sauerstoff nicht mehr ausmacht, ist wie folgt zu beantworten: Sobald ein Wellenlängenbereich nicht mehr abstrahlen kann, spielt er für die Bilanz keine Rolle mehr (Sättigung). Das ist bei Sauerstoff für die Hauptbande schon bei relativ geringen Konzentrationen der Fall – danach hat die Erhöhung höchstens noch einen Effekt auf die schwachen Absorptionsbanden (eine Erhöhung bewirkt also weniger) – das ist auch der Grund dafür, dass man +3°C je CO2-Verdopplung bekommt*, eine Erhöhung bewirkt pro ppm also immer weniger T.

    *mehrere jüngere Studien zeigen auf, dass dieser Zusammenhang nicht gänzlich stimmt, die Sensitvität sei in bestimmten Konzentrationsbereichen leicht über-logarithmisch (d.h. > +3°C für die Verdopplung 560—>1120).

  28. #28 Alderamin
    12. Oktober 2018
  29. #29 Wizzy
    12. Oktober 2018

    @Alderamin
    Oh das stimmt, die Hauptabsorption des O2 liegt im UV.

  30. #30 Alderamin
    12. Oktober 2018

    @Fluffy

    Hier gibt’s einen ausführlicheren Vortrag, in dem die Schwingungsmodi verschiedener Moleküle (auch Sauerstoff) erklärt und die Spektren vorgestellt werden:

    https://www.slideshare.net/IvyLeeSensoRx/molecular-absorption-of-em-radiation

  31. #31 aristius fuscus
    12. Oktober 2018

    @22: Was mach CO2 im Gegensatz zu N2 und O2 zum Treibhausgas?
    Die Voraussetzung für ein Treibhausgas: es muss im IR-Bereich absorbieren. Dazu benötigt das Gasmolekül ein permanentes Dipolmoment, und das haben weder N2 noch O2. Die von der Erdoberfläche emittierte IR-Strahlung würde also direkt in den Weltraum abgestrahlt werden, wenn die Atmosphäre nur aus O2 und N2 bestünde. Moleküle wie CO2, H2O oder CH4 weisen ein solches Dipolmoment auf, was sie zu Treibhausgasen macht.

  32. #32 hto
    12. Oktober 2018

    Wird da schon absorbiert und reflektiert bei aus dem All kommender Strahlung – und / oder schwingen / reagieren die nur bei ausgehender Strahlung, müsste es nicht kälter werden??? :)

  33. #33 Alderamin
    12. Oktober 2018

    @hto

    Natürlich wird auch das einfallende Sonnenlicht in den entsprechenden Infrarot-Bändern absorbiert und gestreut (was der Grund dafür ist, dass die Stratosphäre oben wärmer als unten ist; das ist wiederum der Grund, warum sie überhaupt von der Troposphäre darunter unterschieden wird, die von unten nach oben kälter wird), aber das Maximum der Sonnenstrahlung liegt im sichtbaren Licht, und das geht bis auf den Boden.

    Das Licht erwärmt den Boden, der dann Infrarot absstrahlt, und davon wird ein Teil in der Atmosphäre absorbiert und in anderen Richtungen wieder ausgestrahlt, auch wieder nach unten.

  34. #34 Wizzy
    12. Oktober 2018

    @Alderamin
    Die Stratosphäre ist oben wärmer wegen kurzwelliger Absorption, nicht IR-Absorption! Die IR-Strahlung die von der Sonne ankommt ist wegen des großen Abstandes gering.

  35. #35 Aginor
    12. Oktober 2018

    Ich versuche es mal super vereinfachend für das CO2 im besonderen.
    Hab vor einiger Zeit mal diese Graphik gefunden, finde die ist ganz nett weil sie einfacher ist als die bei Wikipedia:

    http://media.snimka.bg/8628/023510451.jpg?r=0

    Quelle: http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=176854
    (weiss nicht woher der Poster dort sie hatte)

    Darauf kann man sehen dass das direkte Sonnenlicht (das für die Erwärmung der Atmosphäre nicht besonders bedeutend ist) durch das CO2 zwar durchgeht und die Erde trifft, aber die daraufhin von der Erde ausgehende Wärmestrahlung vom CO2 sehr gut aufgenommen wird.

    Das bedeutet dass mehr CO2 in der Atmosphäre dazu führt dass weniger von der Strahlung wieder die Atmosphäre verlässt.
    Wie in einem Gewächshaus bleibt die “Hitze” drin.
    CO2 ist ein Treibhausgas.

    Diese spektralen Untersuchungen kann man für alle Stoffe machen, und dann kommt man eben auf manche, die die bedeutenden Wellenlängen gut absorbieren, und manche die es nicht tun.

    Gruß
    Aginor

  36. #36 Wizzy
    12. Oktober 2018

    @Aginor
    Deine vereinfachte Erklärung ist nicht schlecht, allerdings (Klarstellung) verlässt mit mehr CO2 in der Atmosphäre nach Erreichen eines höheren Temperaturgleichgewichtes die gleiche Energiemenge Strahlung die Atmosphäre wie vorher oder wie ganz ohne Treibhauseffekt. Mit mehr CO2 ist “lediglich” die Oberflächentemperatur höher, wie wir es ja bereits messen. Mehr CO2 bewirkt, dass die Oberflächentemperatur sich erhöhen muss, damit die identische Energiemenge unseren Planeten verlassen kann wie zuvor.

    Während die Erwärmung noch anhält, verlässt tatsächlich etwas weniger Strahlung das Erdsystem. Dieses Strahlungsungleichgewicht ist kennzeichnend für jegliche Temperaturänderungen des Erdsystems, aber beschreibt nicht den Treibhauseffekt an sich.

  37. #37 Alderamin
    12. Oktober 2018

    @Wizzy

    Soviel ich weiß, absorbiert hauptsächlich das Ozon in der Stratosphäre die Strahlung. Da Ozon auch bei den IR-Bändern beteiligt ist, muss wohl auch ein Teil der IR-Strahlung absorbiert werden, aber Du magst Recht haben, dass im UV ein größerer Energieanteil absorbiert wird. Ozon schützt ja bekanntlich vor UV-Strahlung.

  38. #38 Wizzy
    12. Oktober 2018

    @Alderamin
    Die Deutsche Wikipedia sagt: “In der Stratosphäre nimmt die Temperatur im Mittel mit steigender Höhe zu. Dieser inverse (im Vergleich zur Troposphäre) Temperaturverlauf wird hauptsächlich durch das in der Stratosphäre befindliche Ozon verursacht, das UV-Strahlung aus dem Sonnenlicht absorbiert und dabei elektromagnetische Strahlung in Wärme umwandelt.”
    Die englische sagt: “The rapid photolysis and reformation of ozone heats the stratosphere resulting in a temperature inversion.” Photoloyse geht nicht mit IR.

  39. #39 wereatheist
    12. Oktober 2018

    @aristius fuscus:
    Die Voraussetzung für ein Treibhausgas: es muss im IR-Bereich absorbieren. Dazu benötigt das Gasmolekül ein permanentesinduziertes Dipolmoment.
    Weder CO2 noch CH4 haben ein permanentes Dipolmoment, aber bei asymmetrischen Schwingungsmodi (und bei Biegeschwingung beim CO2) entsteht eines.
    Permanent, wie bei Wasser (oder z.B. Ammoniak) ist natürlich noch “besser”.

  40. #40 Aginor
    12. Oktober 2018

    @Wizzy:
    Ja, das ging in der Vereinfachung unter.

    Ich denke auch das ist eines der großen Probleme wenn man über den Klimawandel spricht.
    Leider ist der Treibhauseffekt nicht ganz so einfach wie man beim ersten (auch sprachlichen) Betrachten des Modells meinen könnte.
    Das bedeutet dass – wenn man vom vereinfachten Modell ausgeht – einige real auftretende Effekte sich nicht so leicht schlüssig erklären lassen, manchmal widersprechen sie sogar komplett der Intuition.

    Kombiniert mit der Tatsache dass dringender Handlungsbedarf besteht und das Thema die ganze Welt betrifft ergibt das eine blöde Situation:

    Ein großer Teil der Menschheit kann die Zusammenhänge nicht begreifen, soll aber danach handeln. Und das erzeugt sehr viele Reibungsstellen.

    Und damit zurück zu diesem Thread hier:
    Es besteht Aufklärungsbedarf. Und dem kommen wir hier nach, ich finde es klasse dass diese Frage hier so gestellt wurde und wir hier einiges zusammentragen können, um das Thema den Leuten näherzubringen.

    Gruß
    Aginor

  41. #41 Alderamin
    12. Oktober 2018

    @Wizzy

    Photoloyse geht nicht mit IR.

    Natürlich nicht, Photolyse bringt Ozon auch erst hervor. Trotzdem absorbiert Ozon auch Strahlung sehr effizient bei 9,5 µm, siehe

    https://www.researchgate.net/figure/Infrared-absorption-spectra-for-various-atmospheric-gases_fig11_282393775

    Wie gesagt, im Vergleich zur Energieaufnahme bei UV mag das nicht viel ausmachen. Bei 9,5 µm wird aber auch fast 100% absorbiert.

  42. #42 Wizzy
    12. Oktober 2018

    @Aginor
    Das ist ein guter Punkt und stimmt, allerdings nach meiner Überzeugung trifft das nicht nur für den Klimawandel zu. Auch in der Wirtschaft gibt es wenig Fachwissen in der Bevölkerung (und politische Entscheidungen bewegen sich teils abseits des Konsenses der wissenschaftlichen Diskussionen), und in anderen Feldern gilt dies auch.

  43. #43 Quisum
    12. Oktober 2018

    Wenn ich mich recht an meine Vorlesung in Molekülohysik erinnere, brauchen Moleküle ein Dipolmoment, um ihre Schwingungs- und Rotationszustände durch Absorption zu ändern. Sauerstoff und Stickstoff haben keine Dipolmomente, Wasser und CO2 schon (Warum Methan ein treibhausgas ist, ist mir aber auch nicht klar). Das Vibrationsspektrum liegt im Infrarotbereich und daher, absorbieren CO2 und Wasser dort stark.

    Jetzt kommt noch ein zweites Problem: Die Lebensdauer eines angeregten hängt von der Frequenz der Strahlung ab. Infrarotstrahlung hat eine kleine Frequenz und daher ist die Lebensdauer der Schwingungszustände recht lang und lang genug, dass es wahrscheinlich ist, dass bevor der angeregte Zustand wieder zerfällt, das Molekül mit einem anderen Molekül in der Atmosphäre zusammenstößt. Dabei kann dann das Molekül seinem Stoßpartner die Energie des angeregten Schwingungszustandes mitgeben. Der Stoßpartner (das zweite Molekül) hat dann mehr kinetische Energie.

    Kurz gefasst kann man also sagen, das “Strahlungsenergie” durch Treibhausgase in kinetische Energie umgewandelt wird, und die Temperatur ist proportional zur mittleren kinetischen Energie! Das sind meine 0,02€ dazu, ich habe mich damit aber nie näher beschäftigt.

  44. #44 hto
    15. Oktober 2018

    Na gut, bleibt wegen der Eiszeiten aber die Frage: Was, wenn nicht die Sonne, hat die Vulkanaktivitäten und den IMMENSEN in der Geologie nachweisbaren CO2-Ausstoss der Vergangenheit ausgelöst?

    Damals war die Erde noch mit ausreichend Bäumen bedeckt, und der Ausstoss hat wohl ein Szenario wie die Vorstellungen eines atomaren Winters bewirkt, trotzdem …

    Wenn man bedenkt welch eine Angst vor der Strahlung bezüglich unserer Elektronik herrscht, und einige Wissenschaftler über den Einfluss der Sonne auf das Magnetfeld und die tektonischen Aktivitäten noch sehr grübeln, ist es doch sehr arrogant dies stupid und bullshit zu nennen!? :)

    Für mich ist das, angesichts unserer Unart des “Zusammenlebens” in zeitgeistlich-gepflegter Bewusstseinsschwäche, ALLERDINGS kein Wunder – die “Individualbewusst”-wettbewerbsbedingte Symptomatik des geistigen und nun “freiheitlichen” Stillstandes seit der “Vertreibung aus dem Paradies” (unser erster und bisher einzige geistige Evolutionssprung).

    Was Mensch bedeutet, bzw. welche Möglichkeiten wir mittels geistiger Kraft tatsächlich gestalten können, das haben wir uns aus Gründen der Bewusstseinsbetäubung “erfolgreich” verwehrt – wenn dann zunehmend Überbevölkerung gerufen wird, ist es nur eine Frage der Zeit, bis der richtige … an der richtigen Stelle den nächsten Völkermord an… :)

  45. #45 Alderamin
    15. Oktober 2018

    @hto

    Was, wenn nicht die Sonne, hat die Vulkanaktivitäten und den IMMENSEN in der Geologie nachweisbaren CO2-Ausstoss der Vergangenheit ausgelöst?

    Wie soll sie das denn bewerkstelligen? Mit Licht und ein bisschen Sonnenwind? Vulkanismus wird angetrieben von der Plattentektonik, die Trilliarden Tonnen schweren Platten der Kruste schwimmen auf dem zähflüssigen Erdinneren, das langsam konvektiv von innen nach außen steigt, abkühlt und wieder sinkt. Wo Platten unter andere gedrückt werden (passiert immer im Meer an den Tiefseegräben, weil die obere Platte von der darunter nach unten gezogen wird) wird Wasser und CO2-haltiges Kalkgestein unter die Erde gezogen, das dann erhitzt wird, Dampf bildet und wieder nach oben will, sich seinen Weg bahnt und dem flüssigen Gestein von unten gleich mit.

    Da sind gewaltige Kräfte am Werk. Das bisschen Sonnenlicht hat da gar keinen Einfluss. Es wurde mal versucht, zwischen den Gezeiten des Mondes und Erdbeben einen Zusammenhang zu finden, was ja noch halbwegs nachvollziehbar wäre (die Erdbewegung durch die Gezeiten könnte verhakte, unter Spannung stehende Platten vielleicht etwas früher abrutschen lassen) aber mehr als eine bestenfalls sehr schwache Korrelation (wenn überhaupt) war da nicht zu erkennen, und die Gezeiten des Mondes sind doppelt so stark wie die der Sonne.

    Supervulkanismus hat es auf der Erde gegeben (Dekkan-Trapps, Sibirische Trapps), er hat die Atmosphäre mit CO2 angereichert und das Klima verändert, aber damit hat die Sonne nichts zu tun gehabt, sondern alleine geologische Kräfte.

    und einige Wissenschaftler über den Einfluss der Sonne auf das Magnetfeld und die tektonischen Aktivitäten noch sehr grübeln,

    Zu dem vermeintlichen Einfluss der Sonne auf tektonische Aktivitäten möchte ich mal gerne ein Paper sehen…

    Was Mensch bedeutet, bzw. welche Möglichkeiten wir mittels geistiger Kraft tatsächlich gestalten können, das haben wir uns aus Gründen der Bewusstseinsbetäubung “erfolgreich” verwehrt – wenn dann zunehmend Überbevölkerung gerufen wird, ist es nur eine Frage der Zeit, bis der richtige … an der richtigen Stelle den nächsten Völkermord an…

    Öh, wie meinen?

    :)

    Hä??

  46. #46 Wizzy
    15. Oktober 2018

    @hto @Alderamin
    Ich stimme Alderamin zu, dennoch folgende Anmerkung da hto die Eiszeiten erwähnte: Die Eiszeitzyklen der letzten eine Millionen Jahre wurden nicht direkt durch die Sonne, aber die sich verändernde Sonneneinstrahlung auf der Erde in Verbindung mit Orbitalzyklen moduliert.
    Der kausale Zusammenhang lautet in etwa so:

    1. Änderungen der Sonnenaktivität gelten nach derzeitigem Wissensstand als zu schwach für nennenswerte klimatische Effekte auf den Zeitskalen der Eiszeitzyklen. Es gibt einige Vorschläge für eine stärkere Wirkung z.B. über die magnetische Wirkung des Sonnenwinds auf kosmische Strahlung (Svensmark) oder bestimmte UV-Chemie, wobei beides nach recht eingehender Untersuchung als weiterhin sehr gering klimatisch bedeutsam gilt.

    2. Selbst die saisonalen oder breitenabhängigen Einstrahlungsänderungen je nach Orbitalstatus der Erde (die größer sind) gelten an und und für sich als schwach.

    3. Wenn man allerdings das Eis- Albedo- Feedback hinzunimmt, werden die saisonal eisbedeckten Breiten interessant. Im Zusammenspiel bewirken die Sonneneinstrahlungsänderungen der höheren Breiten damit die Eiszeitzyklen.

    4. Vulkanismus hat mit Sonneneinstrahlung nichts zu tun, hto! Vulkanismus beeinflusst das Klima, ist aber unabhängig vom Einfluss der Sonne. Der Gezeiteneffekt der Sonne (was wiederum unabhängig ist von der Sonnenaktivität!) könnte theoretisch einen Einfluss auf den Vulkanismus haben, allerdings gibt es überhaupt keine Nachweise dafür – im Gegensatz zu Punkten 1.-3., die recht gut belegt sind.

  47. #47 Wizzy
    15. Oktober 2018

    Zu ergänzen ist noch zu 3. dass nicht nur Eis-Albedo-Feedback sondern zudem CO2-Feedback vorliegen muss.

    Und zu ergänzen zu 1. dass die kosmische Strahlung die Wolkenbildung moduliert (Anm.: Lange und dennoch gesicherte Wirkungsketten sind in der modernen Wissenschaft normal). Dieser Effekt ist auch nachgewiesen, aber spielt wahrscheinlich in der Natur nur eine geringe Rolle im Vergleich zu anderen Faktoren der Wolkenbildung.

  48. #48 hto
    15. Oktober 2018

    Kann es nicht sein, das die sichtbaren Sonnenaktivitäten eine Folge von Schwerkraftveränderungen sind, die wiederum von Schwerkraftveränderungen von sonstwo auf die Sonne und unsere Erde …???

  49. #49 Wizzy
    15. Oktober 2018

    Und noch eine Ergänzung zur Ergänzung: Das CO2-Feedback ist eine Änderung der Senken, die einzige langfristig wirksame natürliche CO2-Quelle (Vulkanismus) wird als über die erdneuzeitliche Eiszeitskala näherungsweise als konstant angesehen. Einzelne große Vulkanausbrüche beeinflussten während dieser Zeit das Klima demnach nur kurzzeitig (Jahre bis Jahrzehnte). Die Änderung der CO2-Senken mit der Temperatur umfasst
    0) increased plant growth (negative feedback)
    a) increased release of CO2 from terrestrial ecosystems
    b) increased oceanic stratification, resulting in nutrient limitation of algal growth reducing the CO2 sink to the ocean
    c) reduced CaCO3 neutralization in the ocean at higher temperature
    a)+b)+c) > 0)

  50. #50 Wizzy
    15. Oktober 2018

    @hto Nein. Die Sonnenaktivität ist eine Folge interner Sonnenprozesse insbesondere der Entwicklung solarer Ströme und ihrer Magnetfelder. Auf die Sonne wirken nahezu keine Gezeitenkräfte, denn nur nahe und schwere Körper können Gezeitenkräfte ausüben (Gezeitenkräfte fallen mit dem Abstand^3, Anziehungskräfte mit Abstand^2, Anziehung wirkt also viel weiter).
    Dazu gab es gerade in letzter Zeit viele Verständnisfortschritte im Rahmen der Helioseismologie (die Schwingungen der Sonnenoberflächen erforscht). Du solltest zusätzlich bedenken, dass “Sonnenbeben” kaum Schwerkraftwirkung in so großem Abstand auf die Erde ausüben. Die Wirkung der Gezeitenkräfte hängt viel mehr von der Erdrotation ab – ohne Drehung der Erde bzw. des Mondes wären Gezeitenkräfte statisch. Selbst die durch die Drehung interessanteren dynamischen Kräfte scheinen kaum auf den irdischen Vulkanismus zu wirken.
    Das ist übrigens anders bei einigen Gasplanetenmonden, die ihren Muttergestirnen ziemlich nahe sind: Dort ist Gezeiten-Vulkanismus nachgewiesen, aber die Gezeitenkräfte sind dort deutlich stärker und das Mondinnere oft fester als das Erdinnere, was ebenfalls Reibungskräfte verstärkt.

    Es geht auch für das Verständnis des Klimas weniger darum ob ein Effekt vorhanden ist (unglaublich kleine Effekte gibt es viele: auch eine sehr entfernte Galaxie übt eine unfassbar winzige Kraft aus, das geht aber im Rauschen unter) sondern es geht für unser Verstehen oft darum ob ein Effekt groß genug ist um überhaupt eine nennenswerte Rolle zu spielen!

  51. #51 hto
    15. Oktober 2018

    Tja, das läuft offenbar in sozusagen homöopathischen Dosierungen ab – erst wenn ein Effekt für unser “Verständnis” groß genug ist, dann ist es höchstwahrscheinlich mal wieder zu spät :)

  52. #52 hto
    16. Oktober 2018

    @Alderamin

    Google mal, dann findest du genug Material, was dann aber wohl kein “Paper” ist!? :)

  53. #53 Alderamin
    16. Oktober 2018

    @hto

    Nö, woher soll ich denn wissen, was genau Du meinst? Deine Behauptung -> Dein Beleg. Eine ordentliche Wissenschaftsseite tut’s auch, nur nicht irgendwelcher Verschwörungs-Youtube-Blödsinn.

  54. #54 Wizzy
    16. Oktober 2018

    @hto
    Meistens kann man gut abschätzen, welche Effekte überhaupt eine Rolle spielen. Wenn die Polizei einen Mann mit Loch im Kopf untersucht und u.a. eine Patronenhülse gefunden wird, schaut sie ja auch nicht nach wie Andromeda steht. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein andromedanischer Exo-Asteroid in unserer Atmosphäre fast verglühte und der Rest den Mann in den Kopf traf, ist eben ziemlich klein. Auch im Fall des Klimawandels können wir die Vorgänge ganz “normal” erklären (das CO2 bewirkt Erwärmung / die Person mit der rauchenden Pistole war es!), und die Erklärung ist sehr gut belegt.

  55. #55 hto
    16. Oktober 2018

    @Alderamin
    Ganz genau, kein Verschwörungs-Youtube-Blödsinn :)

    @Wizzy
    Aber die Hauptlast des CO2 kommt von unserer Natur, die von … bewirkt wurde – höchstwahrscheinlich können noch alle Chinesen ein Auto fahren, wir reichen da nicht ran :)
    Wenn die Erkrankung an Krebs, oder eine psychische Symptomatik durch unsere Umwelt so “gut belegt”, also ohne Zweifel und ohne … erklärt werden könnte, dann …!? :)

  56. #56 Wizzy
    16. Oktober 2018

    @hto
    Naja über die Entstehung von Krebs wissen wir ja auch ganz schön viel und die auslösenden Faktoren sind bekannt. Allerdings sind Mutationen durch Genschäden eben so zufällig, dass man es nicht für jeden Menschen einzeln sagen kann, für eine Gruppe von Menschen aber schon (z.B. die Atombombenüberlebenden).
    In der Natur war das CO2 während des Holozäns im Gleichgewicht und betrug immer 260-270 ppm. Der Anstieg seitdem ist ganz sicher anthropogen, das kann man allein aus den recht gut bekannten weltweiten Mengen von Öl, Kohle und Gas schließen, die wir verbrennen.

  57. #57 UMa
    17. Oktober 2018

    Hallo Fluffy,

    ich versuche einige der Fragen zu beantworten
    zu #22:

    Sauerstoff absorbiert zum Beispiel im nahen Infratroten um 760nm oder 780nm, zwar relativ schmalbandig, aber dafür gibt es ja exorbitant viel mehr Sauerstoff als Kohlendioxid. Hat das keinen Einfluss?

    Die Erde ist nicht heiß genug um im nahen Infraroten um 760 oder 780 nm nennenswerte Mengen an Strahlung abzugeben. Das wäre dann rot glühend, Lava zum Beispiel.
    Die Infrarotstrahlung bei der sich der Treibhauseffekt auf der Erde abspielt hat eine Wellenlänge von über 4000 nm = 4 µm.

    Die Durchsichtigkeit der einzelnen Gase für die Infrarotstrahlung ist sehr unterschiedlich und kann sich um einen Faktor von mehr als 1e14 unterscheiden, je nach Gas oder auch je nach Wellenlänge beim gleichen Gas.
    Das bedeutet, dass wenn das Hauptgas der Atmosphäre (nahezu) durchsichtig für Infrarotstrahlung ist, wie das aus der Erde der Fall ist, selbst kleinste Mengen eines absorbierenden Gases die Durchsichtigkeit stark verändern.

    Was macht CO2 zum Treibhausgas? Im Unterschied zu O2 und N2

    Das es im Infraroten zwischen 4 µm und 150 µm, wo die Erde ausstrahlt, Strahlung absorbiert, während das O2 und N2 kaum tun.

    Als Faustregel, zumindest bei nicht zu hohen Dichten/Drücken, gilt:
    Alle Gase sind Treibhausgase, außer einatomige und symmetrische, zweiatomige Gase. Je mehr Atome das Molekül hat, umso mehr Spektrallinien hat es und um so mehr Infrarotstrahlung kann absorbiert werden.
    Also die Edelgase und N2, O2 in der Erdatmosphäre sind im Infraroten durchsichtig, alle anderen sind Treibhausgase, die selbst bei im Vergleich relativ niedrigen Konzentration von wenigen Millionsteln (ppm), Milliardsteln (ppb) oder gar Billionsteln (ppt) die Durchsichtigkeit der Erdatmosphäre in den jeweiligen Wellenlängenbereichen bestimmen.

    Das gilt aber nur für die einzelnen Moleküle bei geringen Dichten/Drücken. Bei höheren Dichten/Drücken kommen Kollisionen zwischen den Molekülen so häufig vor, dass die nur kurz existierenden Verbindungen zwischen den Molekülen den Hauptteil der Infrarotstrahlung absorbieren können, auch bei eigentlich durchsichtigen Gasen. Das ist die sogenannte collision induced absoption (CIA).
    https://en.wikipedia.org/wiki/Collision-induced_absorption_and_emission
    Auf der Erde ist der Einfluss gering, da der Hauptbereich der CIA des Stickstoffs bei Wellenlängen zwischen etwa 40 und 160 µm liegt und auch noch größtenteils von der Absorption des Wasserdampfes überdeckt wird. Bei deutlich höherem Atmophärendruck, oberhalb von 5 bis 10 bar wäre die Absorption des Stickstoffs und Sauerstoffs aber auch auf der Erde bedeutend.
    So spielt auf der Erde die CIA nur bei Wasserdampf (H2O) und Wasserstoff (H2) eine Rolle, wobei aber die letztere Konzentration zu gering ist.

    Auf der anderen Seite ist Stickstoff, wegen der viel geringeren Temperaturen, durch die CIA das Haupttreibhausgas auf Titan, während die Absorption des Methan kaum ins Gewicht fällt, es ist einfach zu kalt, als das Titan bei den Methanabsoptionbanden bei 7.6 µm nennenswerte Infrarotstrahlung abgibt.
    Ebenso ist Wasserstoff durch die CIA das Haupttreibhausgas auf den großen Planeten Jupiter bis Neptun, wodurch sie ihre innere Wärme behalten.