Kann eine Decke das zweite Gesetz der Thermodynamik außer Kraft setzen?

Stefan Rahmstorf 21. September 2016
Aus dem Englischen: Einar Schlereth



Eins der dümmsten Argumente der Klima-Leugner hört sich so an: Die Atmosphäre mit ihren Treibhausgasen kann nicht die Oberfläche der Erde erwärmen, weil sie kälter ist als die Oberfläche. Aber Hitze fließt immer von warm nach kalt und niemals umgekehrt, wie das zweite Gesetz der Thermodynamik erkärt.

Der frisch gebackene australische Senator Malcolm Roberts hat es kürzlich so in seiner Jungfernrede ausgedrückt:
„Es ist grundlegend. Die Sonne erwärmt die Oberfläche der Erde. Die Oberfläche wärmt durch Kontakt die sich bewegende, zirkulierende Atmosphäre. Das bedeutet, die Atmosphäre kühlt die Oberfläche. Wie kann dann die Atmosphäre sie wärmen? Kann sie nicht. Das ist es, weshal ihre Komputer-Modelle falsch sind."

Das stellt natürlich nicht nur den mensch-verursachten Treibhauseffekt in Frage, sondern allgemein unser Verständnis der Temperaturen auf allen Planeten, was auf Joseph Fourier zurückgeht, der 1824 der erste war, der die Bedeutung des Treibhauseffekts erkannte.

Die Atmosphäre wirkt wie eine Decke, die Wärmeverlust verhindert. Tatsächlich kann laut Roberts Logik eine Decke keinen wärmenden Effekt haben:
„Es ist grundlegend. Die Sonne erwärmt die Oberfläche der Erde. Die Oberfläche wärmt durch Kontakt die sich bewegende, zirkulierende Atmosphäre. Das bedeutet, die Atmosphäre kühlt die Oberfläche. Wie kann dann die Atmosphäre sie wärmen? Kann sie nicht!“

Die Antwort ist einfach. Der warme Körper verliert Wärme an die kalte Luft. Die Decker verhindert und verlangsamt den Wärmeverlust. Daher bleibt man unter einer Decke wärmer.

Die Erde verliert Wärme an das kalte Universum. Die Atmosphäre behindert den Wärmeverlust. Daher bleibt die Oberfläche wärmer als sie ohne Atmosphäre sein würde.

Es stimmt, dass die Erdoberfläche Wärme an die Atmosphäre verliert – aber weniger, als wenn sie direkt dem Raum ausgesetzt wäre. Genauso wie ich weniger Wärme an die Decke verliere, als ich ansonsten an die Luft ohne Decke verlöre.

Natürlich wird in keinem Fall das zweite thermodynamische Gesetzt verletzt. Die Wärme fließt immer von warm nach kalt – mehr oder weniger effektiv. Die Prozesse der Hitze-Übertragung sind recht verschieden – für die Decke ist es hauptsächlich Wärmeleitung, für den Treibhauseffekt ist es thermale Strahlung. Die Klima-Leugner behaupten, dass die kältere Atmosphäre nicht thermale Strahlung an die wärmere Oberfläche abgeben könne. Das ist natürlich Nonsense. Die kalte Erde sendet auch thermale Strahlung zur heißen Sonne – wie kann thermale Strahlung, die die Erde verlässt, wissen, wie warm die Oberfläche ist, auf die sie treffen wird? Es ist aber so, dass die Sonne mehr Strahlung zurück zu uns schickt – der Nettofluss geht von heiß nach kalt. Mehr sagt das zweite thermodynamische Gesetz nicht aus.

Dank zweier Deutscher (Gerlich und Tscheuschner von der TU Braunschweig – sehr unangenehm für diese Universität) ist die absurde Behauptung, dass der Treibhauseffekt das zweite thermodynamische Gesetz verletzt, sogar in eine obskure Physik-Zeitschrift gerutscht – offensichtlich ohne eine Peer-Kontrolle. Der bizarre Artikel wurde prompt von einigen US-Physikern auseinandergenommen. Erst kürzlich las ich diese Behauptung wieder in einem Artikel des Kohle – Lobbyisten Lars Schernikau – mit solchen Märchen ihrer Vertreter ist es nicht überraschend, dass die Kohleindustrie zurückgeht.

Die thermale Strahlung aus der Atmosphäre auf die Erde, die angeblich nicht existiert, wird natürlich regelmäßig gemessen, natürlich auch ihre Zunahme (- siehe Philipona u. a. 2004, 2012).

Und man kann sie sogar fühlen. Jene, die manchmal draußen im Garten bei Dunkelheit sitzen, wissen das. Unter einer dichten, niedrigen Wolkenschicht wird man nicht annähernd so schnell kalt wie unter einem klaren Sternenhimmel. Das ist der thermalen Strahlung aus den Wolken geschuldet. Sie sind kälter als unser Körper, aber wärmer als der Nachthimmel bei klarer Luft.

Roberts sagte: „Wie Sokrates liebe ich es, Fragen zu stellen, um zur Wahrheit zu gelangen.“ Vielleicht denkt er über meine Antwort das nächste Mal, wenn er abends in seinem Garten sitzt oder unter eine Decke schlüpft, nach.
PS:
Hier ist die Energie-Bilanz für unsere Erde, erklärt von IPCC FAQ 1.1. Die „Rückstrahlung“ macht den Treibhauseffekt aus. Sie ist größer als die Sonnenstrahlung, die die Erde trifft und wird von einem globalen Strahlungs-Mess-Netzwerk registriert.

IPCC FAQ 1.1

Stefan Rahmstorf: Ein Physiker und ausgebildeter Ozeanograph. Von früherer Arbeit mit der allgemeinen Relativitätstheorie ist er zur Arbeit mit Klima-Fragen übergegangen.
Er hat am Ozeanischen Institut in Neuseeland geforscht, am Institut für Marine-Wissenschaft in Kiel und seit 1996 am Potsdamer Institut für Klima-Auswirkung in Deutschland (Potsdam bei Berlin).
Seine Arbeit konzentriert sich auf die Rolle der Ozean-Strömungen auf Klimaveränderung früher und gegenwärtig.
1999 erhielt Rahmstorf den 1 Mill. $ Centennial Fellowship Award der amerikanischen James S. McDonnell Foundation.
Seit 2000 lehrt er Physik der Ozeane an der Potsdamer Uni.
Er ist Mitglied der Adademia Europaea und diente von 2004 bis 2013 im GermanAdvisory Council on Global Change (WBGU)


Fußnoten:

R. Philipona, “Radiative forcing – measured at Earth’s surface – corroborate the increasing greenhouse effect”, Geophys. Res. Lett., vol. 31, 2004. http://dx.doi.org/10.1029/2003GL018765

R. Philipona, A. Kräuchi, and E. Brocard, “Solar and thermal radiation profiles and radiative forcing measured through the atmosphere”, Geophys. Res. Lett., vol. 39, pp. n/a-n/a, 2012.

Quelle - källa - source