Schwankungen der Energiebilanz der Erde lassen Meeresspiegel und Temperaturen ansteigen

Ulrich Wolff Mrz 2013

Zusammenfassung Der Anstieg der Meeresspiegel begann vor 15000 Jahren. Die Beobachtungen besttigen, dass sich dieser Trend immer noch fortsetzt und dass daher die Energiebilanz der Erde seit dieser Zeit positiv ist. Dieser Sachverhalt steht im Widerspruch zum Postulat einer ausgeglichenen Energiebilanz als Grundlage mathematischer Modelle, mit denen ein vermeintlicher Einfluss sog. Treib I G zwischen 1904 2007 beobachtete Anstieg der Meeresspiegel die Zuordnung einer i M +0,52 W/m2 positiven Energiebilanz, deren Wirkung einen Anstieg der mittleren Wassertempe O +0,74 K whrend dieses Zeitrums zur Folge hat. Neue Erkenntnisse zur Wolkenbildung unterstreichen ihren Einfluss auf E Schwankungsverhalten.

Der Energiefluss in die Erdkruste und Atmosphre entsteht aus einer Wechselwirkung ihrer Materie mit Strahlung und Materie, die aus dem Weltraum eindringt ergnzt von einem kleinen Beitrag aus radioaktivem Zerfall und gespeicherter Wrme (1). Es ist die Absorption und Speicherung von Solarstrahlung, v , O K 32 K ( -240) absinken. Der Energiefluss aus der Erde heraus in den Weltraum entsteht kontinuierlich in Form von W F Materie, die dem Weltraum zugewandt sind und wird ergnzt durch diskontinuierliche Emission von Strahlung, die von M G re jeweils nach erfolgter Anregung emittiert wird. Die nderung der Enthalpy von Erdkruste und Atmosphre (des Energieinhaltes ihrer Materie) hngt daher von ihrer Energiebilanz und deren zeitlichen nderungen ab, Z Z W S , K Der Versuch einer mathematischen Behandlung dieses offenen Systems E W stt auf ein uerst komplexes Anfangswertproblem: Zustandsnderungen in Atmosphre und Erdkruste verlaufen nichtlinear und langfristig sogar chaotsch-stochastisch. Dieses Problem lsst sich weder durch Messung noch durch Rechnung lsen. K S v W v Kombination von Beobachtung und Nutzung mathematischer Modelle mit dem

2 Ziel, wenigstens erkennen und etwa eine Woche. D K D V V

E W S K P , dass es mglich sei, langfristige Vernderungen eine K H stark vereinfachter mathematischer Modelle zu berechnen. Dazu gehrt der Ansatz einer Energiebilanz, die am oberen Rand der Atmosphre Dauer der jeweils betrachteten Zeitrume ausgeglichen sein soll. Dieses Postulat reduziert die mathematischen Anforderungen an die Modelle drastisch: Aus dem zeitabhngigen Anfangswertproblem wird so ein Randwertproblem. Eine auf diese Weise erstellte vermeintlich Energiebilanz der Erde wird in (2) vorgestellt. Allein g M lrechnungen wird behauptet, der seit 100 -150 Jahren beobachtete Anstieg der mittleren globalen Temperatur an der Oberflche der Erdkruste um etwa 0,7 0,8 K sei die Folge des um etwa 0,01% angestiegenen CO2 Gehaltes der Atmosphre. Ein weiterer Anstieg des CO2 G Oberflchentemperatur sogar um einige K erhhen (3). Der Anstieg der Meeresspiegel seit dem Ende der Eiszeit vor 15000 Jahren stellt diese berlegungen und Konstrukte in toto in Frage: D M ansteigen, wenn ein zustzlicher Energiefluss in die Erdkruste nicht schwimmendes Eis schmelzen und/oder Wassertemperaturen ansteigen lsst. Ein Anstieg beobachteter Pegelstnde kann auch andere Ursachen haben wie z. B. tektonische Vernderungen, die regional auch nachgewiesen werden. Jedoch gibt es keine Hinweise darauf, dass solc E whrend der hier betrachteten Zeitrume signifikant zum beobachteten Anstieg beigetragen haben knnten. Nach (4) und (5) sind die Meeresspiegel seit dem Ende der letzten Eiszeit vor etwa 15000 Jahren 140 m angestiegen. Das entspricht einem mittleren Anstieg von 10 mm pro Jahr. Eine Energiezufuhr von 0,278 kWh ist erforderlich um durch Schmelzen von (nicht schwimmenden) Eis bei konstanter Temperatur den Wasserspiegel um 1 mm/m^2 ansteigen zu lassen. Daher war ein Energiefluss von 38,9 MWh/m^2 der Oberflche der Ozeane erforderlich, um den Meeresspiegel um 140 m anzuheben. Das ist das 18 Fache der jhrlichen Zufuhr von Solarenergie durch 1 m^2 der Oberflche der Ozeane. Von Null ausgehend erreichte der Anstieg der Meeresspiegel Werte von 12,5 mm/Jahr vor 9000 bis vor 5000 Jahren, fiel danach auf 1,4 mm/Jahr und auf 1,1mm/Jahr seit 3000 Jahren. Die beobachteten Jahreswerte schwanken erheblich um den jeweiligen mittleren langjhrigen Trend des Anstiegs, der sich immer noch fortsetzt. Offenbar ist der bergang von der Eiszeit zur gegenwrtigen warmen Periode noch nicht abgeschlossen. Mit den Daten an 23 Messstellen (4), (5) ergibt sich zwischen 1904 bis 1953 ein mittlerer jhrlicher Anstieg zu 1,91 0,14 der sich danach im Zeitraum von 1954 bis 2007 auf 1,42 0,14/Jahr verringert. Eis schmolz an weniger als 10 % der

3 Erdoberflche. An diesem Flchenanteil wurden daher 1,69 t/ m^2 Wasser mit einer Energiezufuhr v 469 W /m^2 erschmolzen. Mit groer Wahrscheinlichkeit wurde gleichzeitig im Wasser der Ozeane (an 71 % der Erdoberflche) E v 469 W / m^2 absorbiert. Ein Ungleichgewicht der Energiebilanz der Erde von +0,52 W/m bewirkt in einem Zeitraum von 103 Jahren einen solchen zustzlichen Energiefluss von 469 kWh/m^2. Bei einer mittleren Meerestiefe von 3900 m lsst dieser Energiefluss die mittleren W O V O +0 74 K ansteigen und erklrt so das Ergebnis des aus Messungen ermittelten Anstiegs der Temperatur. Offenbar wurde die Energiebilanz der Erde vor 15000 Jahren positiv. Entweder war die Energiezufuhr angestiegen oder der Energiefluss in den Weltraum hatte sich verringert. Letzteres muss ausgeschlossen werden, weil whrend dieses Zeitraums ein Anstieg der Temperaturen in Erdkruste und Atmosphre beobachtet wurde. Daher gert der reflektierte Anteil der eintreffenden Solarstrahlung ins Blickfeld. In (2) wird dieser Anteil mit 30% des eintreffenden Energieflusses von der Sonne angegeben. 2/3 davon werden der Wirkung der Wolken zugeordnet. Der Mechanismus der Umlenkung von Solarstrahlung ist grundstzlich bekannt und wird mit den Gesetzen der geometrischen Optik gut beschrieben. Ebenfalls gut bekannt ist, dass zur Einleitung von Kondensation oder Sublimation von Wasser in der Atmosphre sog. Keime vorhanden sind und dem Niederschlag folgend wieder D Sv Hy mit dem Hinweis auf einem vernderlichen Eintrag solcher Kondensationskeime aus dem Weltraum schlgt Erklrung der hier vorgestellten Beobachtungen und Diskussionen vor (6), (7). Schlussfolgerung Der bergang von der letzten Eiszeit zur gegenwrtigen warmen Periode wird offenbar von einem Ungleichgewicht der Energiebilanz der Erde getrieben, das sich zwar verringert hat, aber immer noch existiert und auf eine weitere Fortsetzung ihrer Wirkung hin deutet. Im Zeitraum von 1904 bis 2007 korreliert ein Anstieg der M ( 168 ) und der mittleren Temperatur an der Oberflche der E ( +0 74K) einem U E E ( +0,52 W/m2) und lst so spekulativen Beitrag der als Folge von Industrialisierung und Bevlkerungswachstum zeitweilig ansteigenden Konzentration des CO2 in der Atmosphre.

Literatur (1) P E v y , The KamLand Collaboration, Corresponding Author I. Shimizu, Nature Geoscience, 2011), doi ; 10.1038/ngeo1205. (2) E y , K ,J , ,KE:B

4 Am. Met. Soc. Vol. 78, No. 2 ,1997. (3) IPCC: S y P y I :S ,S :C C , 2007: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group 1 to the Fourth Assessment 4 Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press,Cambridge, United Kingdom and New York, USA. (4) M V K P ?, K Eckart Puls, Naturwissenschaftliche Rundschau, 61. Jahrgang, Heft 12, 2008, S.566574. (5) H v v N S (2007) Boreas, Vol. 36, p. 82-102, Oslo, ISSN 300 9483. , K -Ernst Behre,

(6) C y: y , H Sv , 2007, Astronomy&Geophysics (Backwell Publishing) 48(1): 18-24. ISSN 1366-8781. (7) y y , M B E , Jens Olaf Pepke Pedersen, Ulrik I. Uggerhj, Sean M. Paling, Henrik Svensmark, Geophysical Research Letters, Vol. 38, L09805, 4PP, 2011 ,doi:10.1029/2011GL047036