Standpunkt zum Klima 06.11.1998, 17:19 Uhr

Wettersatelliten widerlegen Treibhaus-These

Die These einer globalen Klimaerwärmung führte zu vielen Maßnahmen in Politik und Wirtschaft, jetzt zur „Ökosteuer“. Infrarotkameras geostationärer Satelliten widerlegen aber – so Dipl.-Met. Dr. Wolfgang Thüne in seinem folgenden Beitrag – die Theorie von der Erderwärmung.

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Wir wissen, daß unsere Atmosphäre für Strahlung weitgehend durchsichtig ist, sowohl für das Sonnenlicht wie auch die Wärmestrahlung der Erde, denn sonst würde es nachts nicht automatisch kälter werden. Diese durchsichtigen Bereiche nennt man daher auch „Fenster“. Im infraroten Bereich hat die Atmosphäre ein stets offenes „Fenster“ für die Wellenlänge zwischen 7 m und 13 m. Hierdurch kann von der Erdoberfläche unentwegt Energie und damit Wärme in den eiskalten Weltraum entschwinden. Dies ist gleichzeitig genau der Wellenlängenbereich, in dem das angeblich „klimakillende Treibhausgas“ CO2 keine Temperaturstrahlung absorbieren kann. Das CO2 absorbiert bei 15 m und läßt daher die Wärmestrahlung der Erdoberfläche durch das stets offene „Strahlungsfenster“ passieren. Auch durch Verdreifachung des CO2-Gehaltes der Atmosphäre könnte das „Fenster“ nicht geschlossen werden. Exakt hierdurch blicken die Infrarot-Kameras der geostationären Satelliten aus 36 000 km Höhe auf die Erde, fangen über Infrarot-Sensoren deren Temperaturstrahlung auf und setzen diese Informationen in Bilder um.

Dank 68er-Kulturrevolution, also mangels Physikunterricht in den Schulen, aber einer funktionierenden globalen Kommunikation scheinen nun über die elektromagnetischen Wellen unklare Vorstellungen zu herrschen. Dies betrifft insbesondere die unsichtbare „Temperaturstrahlung“, die ja nur ein schmaler Bereich aus dem elektromagnetischen Wellenlängenspektrum ist, das von den Gammastrahlen über die UV- und Sonnenstrahlen bis zu den Radiowellen reicht. Das Besondere an der elektromagnetischen Strahlung ist, daß sie keines Transportmediums bedarf, sich wechselseitig ein elektrisches und magnetisches Feld schafft und sich mit Lichtgeschwindigkeit (300 000 km/s) auch im luftleeren Raum ausbreiten kann. Eine Temperaturinformation von der Erde ist in 0,12 s beim Wettersatelliten. Bei der astronomischen Erforschung des Weltalls von der Erde aus oder der Fernerkundung der Erde über Satelliten vom Weltraum aus ist man auf die Transparenz oder Durchsichtigkeit der Atmosphäre, auf die Existenz von offenen „Fenstern“ angewiesen. Störend wirken nur die „Absorptionslinien“ der einzelnen Gase in der Lufthülle, doch diese sind spektroskopisch ausgemessen und wohlbekannt.

Die Spektralanalyse wurde von Kirchhoff und Bunsen 1859 entwickelt und ist als „Infrarot-Spektroskopie“ ein wichtiger Anwendungsbereich der Physik. Die „Thermographie“ ist ein zerstörungsfreies und berührungsloses Meßverfahren, das die bildhafte Darstellung einer Wärmeabstrahlung und Oberflächentemperatur ermöglicht – ein unverzichtbares Hilfsmittel, Schwachstellen der Wärmedämmung von Gebäuden aufzudecken. Ob seiner Genauigkeit und Unbestechlichkeit ist das Meßverfahren gerichtlich anerkannt.

Ein wichtiger Anwendungsbereich der Thermal-Infrarot-Fotographie ist die flächenhafte Erforschung des Gelände- und Stadtklimas von Flugzeugen aus. Dabei wird von dem ehernen, doch von den „Klimaexperten“ geleugneten, physikalischen Prinzip ausgegangen, daß alle Körper entsprechend ihrer Oberflächentemperatur kontinuierlich Wärmestrahlung unterschiedlicher Frequenz oder Wellenlänge abgeben. Bei den auf der Erde vorkommenden Temperaturen reicht das Wellenlängenspektrum von 5 bis 60 m. Bei +15 C liegt das Wellenlängenmaximum bekanntlich bei 10,4 m. Je nach Art, Farbe und Beschaffenheit der bebauten oder unbebauten Erdoberfläche ergeben sich deshalb bei gleichen solaren Einstrahlungsbedingungen erhebliche Unterschiede in der Oberflächentemperatur. Ein Park mit Rasen verhält sich „thermisch“ anders als ein Teich oder eine Asphaltfläche, wie man mit nackten Füßen leicht feststellen kann. Die Infrarot-Thermographie ist auf sonniges Wetter und wolkenlosen Himmel, auf „Strahlungswetter“ angewiesen. Jede größere Stadt hat für Planungszwecke inzwischen Aufnahmen der Oberflächentemperaturen bei Tag zur Zeit des Temperaturmaximums und bei Nacht zur Zeit des Minimums. Das für die Fernerkundung wichtigste „Fenster“ ist das stets offene zwischen etwa 7 und 13 m. Zur Strahlungsabsorption in diesem Bereich stellte die Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre“ in dem Zwischenbericht vom 9. März 1989 physikalisch korrekt fest: „Die Gase in der Atmosphäre absorbieren die Infrarot-Strahlung der Erdoberfläche in den meisten Spektralbereichen stark, in einigen dagegen nur geringfügig, wie etwa im Spektralbereich 7 bis 13 m. In diesem Bereich stammt der größte Anteil der IR-Strahlung von der Erdoberfläche. Er wird als „offenes atmosphärisches Strahlungsfenster“ bezeichnet, da hier am wenigsten Wasserdampf- und CO2-Absorption stattfindet. 70 % bis 90 % der Abstrahlung von der Erde gelangen hier direkt in den Weltraum.“

Liegt keine schützende Wolkendecke über dem Erdboden, dann gehen nachts im Sommer wie im Winter die Temperaturen besonders stark zurück. Meteorologisches Elementarwissen: Die tagsüber vom Erdboden aufgenommene Energie entschwindet nachts bei klarem Himmel unsichtbar und ungehindert „direkt“ mittels „Temperaturstrahlung“ wieder in den Weltraum. Insbesondere die CO2-Moleküle mit ihren besonderen stoffspezifischen Absorptionsbanden bei 2,8 m, bei 4,5 m und bei 15 m, die so unabänderlich und charakteristisch sind wie ein menschlicher „Fingerabdruck“, haben auf den täglichen Temperaturgang keinen Einfluß, weil sie das „offene Strahlungsfenster“ zwischen 7 und 13 m nicht schließen können. Dies gälte auch dann, wenn die Erde von einer reinen CO2-Atmosphäre umgeben wäre. Es kann also aus rein physikalischen Axiomen heraus keinen wie auch immer gearteten „Wärmestau“ unter dem fiktiven „Glasdach“ in 6 km Höhe geben. Der „Treibhauseffekt“ ist eine pure Erfindung. Selbst wenn man die Atmosphäre wegdenken und wie weiland Svante Arrhenius bei seiner „Eiszeithypothese“ 1896 rein modelltheoretisch annehmen würde, daß der gesamte CO2-Gehalt der Atmosphäre wie ein „Schwarzer Körper“ in 6 km Höhe die Erde umhülle, selbst dann kann es keinen „Treibhauseffekt“ geben, denn die -18 C kalte „Kohlendioxidschicht“ würde mit einer Leistung von 240 W/m2 die Erde „anstrahlen“, während die +15 C warme Erde permanent Energie in der Größenordnung von 390 W/m2 abstrahlen würde. Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik läßt prinzipiell nicht zu, daß freiwillig „Wärme“ von kalt nach warm fließt. Das gasförmige CO2 als „Treibhausgas“ zu bezeichnen, das wie ein „Glasdach“ in einem Gewächshaus die Wärmestrahlung „reflektiert“ und am Entweichen in den Weltraum hindert, ist physikalisch unhaltbar. Auch Gewächshäuser kühlen nachts aus und müssen im Winter beheizt werden. Wenn, wie die Enquete-Kommission zu Recht feststellt, bei wolkenlosem Himmel 70 % bis 90 % der im Erdboden gespeicherten Wärme ungehindert ins Weltall entweichen und im „Idealfall“ rein hypothetisch 10 % bis 30 % von den „Treibhausgasen“ absorbiert werden, um dann zur Erde „re-emittiert“ zu werden, selbst dann könnte die stete Abkühlung der Erde nicht verhindert werden. Eine „Erwärmung“ der Erde über die eigene an sie zurückgereichte Energie ist völlig ausgeschlossen! Damit bricht die Hypothese, die Erhöhung des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre würde eine „Erderwärmung“ hervorrufen und eine „Klimakatastrophe“ zur Folge haben, die nur durch eine drastische Reduzierung der „CO2-Emissionen“ verhindert werden könnte, in sich zusammen.

Fazit: Das CO2 kann mangels geeigneter Absorptionslinien das atmosphärische „Strahlungsfenster“ nicht schließen und hat daher keinen Einfluß auf das Wetter, auf das Klima! Anders formuliert: Es ist physikalisch unmöglich, daß ein „Schwarzer Körper“, der kontinuierlich über ein breites Wellenlängenspektrum Energie abstrahlt, von einer atmosphärischen Gashülle, die nur selektiv und diskret Strahlung absorbiert, an seiner Abkühlung gehindert werden könnte. Wäre dies nicht so, dann hätte sich die Erde im Laufe ihrer Geschichte mit einem „anfänglichen“ CO2-Gehalt von 30 % und mehr nicht auf ein „Temperaturmilieu“ abkühlen können, das Leben gestattet. Der stets variable CO2-Gehalt der Atmosphäre ist Folge der bewegten Klimageschichte und keinesfalls Ursache.

Autor: WOLFGANG THÜNE

Zur Person Wolfgang Thüne
 Wolfgang Thüne studierte zwischen 1962 und 1967 Meteorologie und Geophysik, Physik, Mathematik und Geographie mit Abschluß als Diplom-Meteorologe.Von 1982 bis 1986 widmete sich Thüne (Jahrgang 1943) dem Studium der Soziologie und der politischen wissenschaften Abschluß Promotion.Zwischen 1971 und 1986 wurde er bekannt als ZDF-Meteorologe.

Gegenreaktionen unserer Leser zum Standpunkt

Natürlich blieb der Artikel von Wolfgang Thüne in den VDI nachrichten nicht unkommentiert. Er hat viel Zustimmung erhalten, es meldeten sich aber auch kritische Stimmen zu Wort. Eine Auswahl dieser Gegenargumente stellen wir Ihnen hier vor.

Atmosphäre ist nicht vollkommen dicht

Es mag Punkte bei der Behandlung des antropogenen Treibhauseffektes geben, über die es sich zu diskutieren lohnt. Die physikalischen Vorgänge beim Wärmeaustausch durch Strahlung sind allerdings gut bekannt und stellen das stärkste Glied in der Argumentationskette der Klimatologen dar. Das atmosphärische Fenster zwischen 7 und 13 m ist unbestritten. Die Atmosphäre ist für Wärmestrahlung außerhalb dieses Wellenlängenbereiches aber keineswegs vollkommen dicht.

Das CO2-Molekül hat Absorptionslinie

Unbestritten richtig ist Dr.Thünes Auflistung physikalischer Gesetze und Konstanten aus dem Unterrichtsstoff der Kollegstufe an Gymnasien. Physikalisch falsch dagegen sind seine Ausführungen zur Spektroskopie des CO2-Moleküls und zu dessen Einfluß auf die planetare Energiebilanz der Erde.

Zum einen besitzt das CO2-Molekül sehr wohl einige schwache Absorptionslinien bei 9,4 m und 10,4 m (G. Herzberg, „Infrared and raman spectra of polyatomic molecules“, New York 1945), also in dem von Dr. Thüne erwähnten atmosphärischen Fenster zwischen 7 m und 13 m. Zum anderen ist die Flanke der starken Absorption des CO2-Moleküls auch im Bereich unterhalb 15 m nicht vernachlässigbar (R. G. Fleagle, J. A. Businger, „Introduction to atmospheric physics“, New York, 1963).Die Relevanz des CO2-Gehalts der Atmosphäre für die Energiebilanz der Erde wird daher auch von allen Experten bejaht, strittig ist lediglich die Größe des Effektes und seine Auswirkungen auf die zukünftige Entwicklung des Klimas.

Physikalisch falsch ist auch die Behauptung, die Erde könne von der atmosphärischen Gashülle nicht an ihrer Abkühlung gehindert werden. Die selektive Absorption eines Teils der Schwarzkörperstrahlung der Erde (Energieabgabe der Erde) durch die Atmosphäre, deren spektrale Verteilung anders als die des Sonnenlichtes (Energiezufuhr der Erde) ist, ändert die Energiebilanz sehr wohl. Dies läßt sich allerdings nicht mehr mit dem Rüstzeug des gymnasialen Physikunterrichts berechnen, der von Dr. Thüne mit dem maoistischen Terminus der „Kulturrevolution“ kritisiert wird. Sehr wohl kann dies aber mit den Methoden, die im Physikalischen Grundstudium gelehrt werden, behandelt werden.

Unterschlagung weiterer Spurengase

Dr. Wolfgang Thüne widerlegt Thesen, die in dieser Form kein Klimaforscher aufgestellt hat (z.B. Kohlendioxid schließt das Wasserdampffenster der Atmosphäre), und ignoriert weitere Spurengase, die unsere Zivilisation der Atmosphäre aufbürdet (Methan, Distickstoffoxid, einige FCKW, teilhalogenierte Kohlenwasserstoffe als Ersatzstoff für die ozonzerstörenden FCKW, usw.). Diese Gase verschließen Teile des Wasserdampffensters, die das Kohlendioxid offen läßt.

Warmes Gas in der Atmosphäre

Ja, ja, zwischen 1962 und 1967 hat Herr Dr. Wolfgang Thüne noch vom reinen Quell der Erkenntnis schlürfen dürfen, endlich jemand, der mir tumbem 68er die Welt erklärt, und noch dazu so schön ausführlich! Aber eines verstehe ich trotzdem nicht so ganz: Was hindert das CO2 daran, bei besagten 15 m Wärmestrahlung zu absorbieren, sich dabei also zu erwärmen? Je größer der Anteil dieses warmen Gases in der Atmosphäre ist, desto wärmer ist sie insgesamt, hätte ich da meinen wollen. Wie man sich doch täuschen kann!

Klimaexperten leugnen Wärmestrahlung nicht

Die Behauptung des Herrn Dr. Thüne, daß Klimaexperten die in jedem Lehrbuch der Physik nachlesbaren Gesetze der Wärmestrahlung leugnen, ist absurd, denn auf diesen Gesetzen basieren bekanntlich die Untersuchungen zum Treibhauseffekt.Ebenso sind die Behauptungen unsinnig, daß es für den Treibhauseffekt erforderlich wäre, daß Wärme von kalt nach warm fließe bzw. die Erde sich selbst über die an sie zurückgereichte eigene Energie erwärme.

Differenz zwischen Ein- und Abstrahlung

Herr Dr. Thüne schreibt richtig, daß die Erdoberfläche bei +15 °C Strahlung mit einer Leistungsdichte von 390 W/m2 emittiert. Die Erde erhält aber an der Atmosphärenobergrenze von der Sonne nur Strahlung mit einer Leistungsdichte von 342 W/m2. Auf der Erdoberfläche kommen davon infolge von Reflexion, Absorption und Streuung nur 180 bis 190 W/m2 an. Das ist die sogenannte Globalstrahlung. Es besteht also eine Differenz zwischen Einstrahlung und Abstrahlung von rund 200 W/m2.

Dieser Widerspruch wird durch den natürlichen Treibhauseffekt gelöst. Die Atmosphäre absorbiert die von der Erdoberfläche ausgehende Strahlung. Sie wird selbst zu einem thermischen Strahler und strahlt einen Teil der Energie zur Erde zurück. Ohne Treibhauseffekt wäre die Erde bei -18 °C völlig vereist. Herr Dr. Thüne sollte selbst einmal im Physikbuch nachlesen. Ich empfehle ihm „Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre“ von Walter Roedel.

Ohne Polemik die Größe des Effekts diskutieren

Herr Dr.Thüne behauptet, daß CO2 im sogenannten atmospärischen Infrarot-Strahlungsfenster keine Absorptionslinien hat und deshalb keine klimawirksamen Eigenschaften besitzt. Die meßbare Wäremeabstrahlung, die die Erde in den Weltraum abgibt, erstreckt sich aber über einen größeren Frequenz-Bereich als das von Thüne erwähnte „Hauptfenster“ (7 m bis 13 m).Es existieren zwei weitere Nebenfenster, in denen CO2 sehr wohl absorbiert und damit klimawirksam ist.

Die Treibhaus-These, daß wir Menschen unser Klima verändern, ist so nicht zu widerlegen. Über die Größe dieses anthrpogenen Signals kann auch ohne große Polemik und dann bitte wissenschaftlich fundiert diskutiert werden.

Experten widersprechen sich diametral

Ich kann die von Wolfgang Thüne vorgelegten Fakten nicht überprüfen. Ich weiß auch nicht, wie gut die Computermodelle sind, mit denen andere Klimaforscher ihre Prognosen aufstellen. Ich sehe nur voller Verblüffung, wie die Experten sich oft diametral widersprechen. Da liegt die Vermutung nahe, daß keiner von ihnen die Zusammenhänge richtig durchschaut hat. Es gibt freilich auch Fakten, die sich schwarz auf weiß belegen lassen. Seit etwa 30 Jahren nehmen die Naturkatastrophen weltweit sowohl der Zahl als auch der Schwere nach kontinuierlich und progressiv zu. Was auch immer die Ursache dafür sein mag…

Von Wolfgang Thüne

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