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Noch Fragen?

Frage Nummer 3000131782 Cheru

Quellen der Erderwärmung

Als Quellen der Erwärmung der Erde kommen die Sonne und die Aktivitäten der Menschen (Industrie, Heizung, Kühlung, Verkehr, Tierzucht und Menschen selbst) in Betracht. Die Wärme der Erde selbst vernachlässige ich mal.

Habt Ihr Informationen zu den Größenordnungen oder Verhältnissen der Wärmewirkungen von Sonne und menschlichen Aktivitäten? Ich gehe davon aus, dass die Wirkung der Sonne weitaus höher ist. Habt Ihr dafür (oder für das Gegenteil) irgendeinen Hinweis, Beleg oder Link?
Antworten (31)
ing793
Um den Strombedarf der Welt zu decken, bräuchte man eine Sonnenkollektorfläche von ca. 250x250 km.
(Link im "Katapult-Magazin", zu finden mit "solarenergie weltbedarf sahara").
Der Stromanteil am gesamten Primärenergieverbrauch liegt überschlagsmäßig bei 15% (in D etwas mehr).
Damit bräuchte man etwa 650x650 km Fläche mit Sonnenenergie, um den gesamten menschlichen Energiebedarf zu decken (wahrscheinlich sogar weniger, weil die kantenlänge 250km mit Wirkungsgrad zur Erzeugung von Strom berechnet wurden, für die Erzeugung von Wärme läge der theoretisch bei 100%.

Man käme also grob mit der Fläche von Baden-Württemberg und Bayern aus, um den menschlichen Energiebedarf aus der Sonne zu decken (vielleicht müsste man so weit weg vom Äquator noch Hessen und NRW dazunehmen).

So oder so: das ist ein Fliegenschiß im Vergleich zur Energiemenge, die die Sonne zu uns bringt.
ing793
Die Erde erwärmt sich auch nicht, weil der Mensch fossile Energie hinein pustet, sondern weil die Abgase die Reflektion des Sonnenlichts ins Weltall verringern.
Hassboss
Paulchen, Haben Sie für Ihre Behauptung eine Quelle,z. B. das English Dictionary?
rayer
@ing
Wenn die Abgase der Menschheit die Reflektion des Sonnenlichts ins Weltall verringern, warum dann nicht auch die Einstrahlung?
Matthew
Im Prinzip hat ing den Knackpunkt schon angerissen. Allerdings ein bisschen knapp. Also:
Durch die Sonnen-Strahlung erreichen uns ständig riesige Energie-Mengen. Gleichzeitig strahlt die Erde aber auch riesige Energie-Mengen in den Weltraum ab. Für die Temperatur auf der Erde ist nicht entscheidend, wie groß die absoluten Energie-Mengen sind, sondern bei welcher Temperatur diese beiden Energie-Mengen gleich groß sind, sich also ein Gleichgewicht einstellt.

Dafür gibt es eine Reihe von Faktoren: Am leichtesten Nachvollziehbar ist das "Albedo" also daas Reflektions-Verhalten von Erdoberfläche und Atmosphäre.
  • Je mehr Schnee und Eis-Flächen, um so höher die Reflektion, um so niedriger also die Temperatur. Umgekehrt: wenn Gletscher weg schmelzen verringert sich die Reflektion und die Temperatur steigt deshalb. Das ist einer der Verstärkungsfaktoren, die so groß werden können, dass das System insgesamt "kippt".
  • Ähnlich ist es mit der Wolkenbildung: Je mehr Wolken, um so höher die Reflektion. Und umgekehrt.


Bei den Klima-Gasen wird es ein wenig komlizierter. Dabei geht es um die Schwingungen der Gas-Moleküle. Die Atome eines Moleküls können dabei in ihrem Abstand zueinander schwingen, das sind "Longitudinal-Schwingungen" oder wenn das Molekül genügend Atome enthält, können sie im Winkel zueinander schwingen das sind "Transversal-Schwingungen"; man könnte sie auch "Biegeschwingungen" nennen. Gehen wir die Haupt-Bestandteile der Atmosphäre also einmal durch:

  • Edelgase bilden keine Moleküle, sondern jedes (Quasi-)"Molekül" besteht aus nur einem Atom. Das kann nur durch die Gegend fliegen, aber da gibt es nichts, was schwingen kann, weder ein Abstand noch ein Winkel.
  • Bei Molekülen aus zwei Atomen können die Atome in ihrem Abstand zueinander schwingen. Die Resonanz-Frequenzen dabei liegen allerdings nicht im Bereich der Infrarot-Strahlung. Sie können zwar durch die warme Erdoberfläche erwärmt werden oder durch Staub-Partikel in der Atmosphäre, ansonsten fällt das Sonnenlicht aber einfach durch sie hindurch und erwärmt die Amosphäre nicht. Ebenso kann die reflektierte Strahlung wieder hindurch strahlen. Abgesehen von Wasserdampf bestehen 99% unserer Atmosphäre aus Sauerstoff und Stickstoff und beide Bilden zwei-atomige Moleküle, interagieren also praktisch nicht mit der Infrarot-Strahlung.
  • Moleküle mit mehr als zwei Atomen können Biegeschwingungen ausführen. Und die Resonanz-Frequenzen dieser Biegeschwingungen liegen im Bereich der Frequenzen der Infrarot-Strahlung. Diese Gase interagieren also mit dem einfallenden Sonnenlicht und verschieben deshalb auch das Gleichgewicht, also die durchnittliche Temperatur der Atmosphäre. Zu diesen Gasen gehören Wasser (H2O), Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), die meisten Stickoxide (NOx) und z.B. die Flour-Kohlenwasserstoffe.

Obwohl diese Gase also nur einen geringen Anteil an der Gesamt-Atmosphäre haben, sind es diese Gase, die das Temperatur-Gleichgewicht auf der Erde bestimmen. Die Hauptbestandteile, Stickstoff und Sauerstoff, haben darauf einfach keinen Einfluss.
Und wie von ing schon erwähnt: Obwohl die Energie, die wir verbrauchen nahezu vernachlässigbar ist, gegenüber der Sonneneinstrahlung, haben bereits geringe Verschiebungen in dem Verhältnis von Ein- und Ab-Strahlung signifikanten Einfluß auf das Gleichgewicht und so auf die Temperatur der Atmosphäre. Deshalb ist das Verhältnis von Gasen mit mehr als zwei Atomen zu den Gasen mit 1 oder 2 Atomen von so grundlegender Bedeutung.

Zu erwähnen ist vielleicht noch die "Doppelrolle" des Wassers: in seiner kondensierten (Wolken) oder gefrorenen Form (Schnee und Eis) erhöht es die Reflektion, führt also tendenziell zu Abkühlung, andererseits ist es ein Molekül aus 3 Atomen und interagiert so (vor allem in seiner gasförmigen Form) mit der Sonnenstrahlung und trägt so zur Klima-Erwärmung bei.
Je höher die Temperaturen, um so mehr Wasser ist gasförmig. Wasser verstärkt also die Klima-Erwärmung zum einen durch die Schneeschmelze, zum anderen durch die Verdunstung.
Die Hauptquelle für die Wasserverdunstung sind die Weltmeere. Obwohl das der Haupt-Faktor ist, haben wir darauf kaum direkten Einfluss.

Uns bleiben als Hebel also nur die Klima-Gase, die wir direkt beeinflussen können und das ist in erster Linie die Verbrennung fossilen Kohlenstoffs (Kohle, Öl, Gas) und Methan-Gas (Zucht von Widerkäuern, vor allem bei eiweißreicher Ernährung, also mit Soja statt Gras und Heu) und unverbrannt entweichendes Erdgas.
Matthew
@rayer
Die Sonnenstrahlung interagiert (absorbiert) mit den Klimagasen sowohl bei der Einstrahlung, als auch bei der Abstrahlung.
Unterschiede gibt es allerdings bei den Frequenz-Spektren, bei der abgestrahlten Strahlung liegen die Frequenzen im Schnitt niedriger, als bei der Einstrahlung, was zu einem unterschiedlichen Absorptions-Verhalten führt. Leider in Richtung Erwärmung.
wokk
Chapeau!
rayer
@Matthew
Zitat aus Deinem Beitrag: "Ähnlich ist es mit der Wolkenbildung: Je mehr Wolken, um so höher die Reflektion. Und umgekehrt."
Reflektion in welche Richtung?
Matthew
@Rayer
Tagsüber überwiegt die Reflektion des Sonnenlichts von der Erde weg. Deshalb sind Tage mit bedecktem Himmel in der Regel kühler als Tage mit Wokenlosem Himmel.
Nachts überwiegt die Reflektion der abgestrahlten Wärme zur Erde zurück, deshalb wird es in Winternächten vorzugsweise in klaren Nächten so richtig kalt.
rayer
@Matthew
Nun habe ich aber ein richtiges Problem der Sache zu folgen. Wenn Wolken, die Reflektion der Sonneneinstrahlung verstärken, also von der Erde weg. Mehr Wolken, weniger Einstrahlung, somit niedrigere Temperaturen. Dann müsste doch eine wärmere Erde, zu mehr Verdunstung der Ozeane und mehr Wolken führen. Du sagst ja auch, die Sonneneinstrahlung erzeugt ein vielfaches der vom Menschen erzeugten Wärme. Wie geht das zusammen, wenn die Wolken die Einstrahlung eher abhalten? Im Übrigen, ich bin kein Gegner von Greta, bewundere ihren Einsatz und gebe ihr auch unumwunden recht. Wir ruinieren unseren Planeten. Mir macht aber statt der Erwärmung, mehr die Verschmutzung mit Plastik, Atom und sonstigem Sondermüll zu schaffen.
Cheru
Mir ging es weniger um den bekannten Treibhauseffekt als um die Quellen der Wärme:

"Du sagst ja auch, die Sonneneinstrahlung erzeugt ein vielfaches der vom Menschen erzeugten Wärme."

Bei der Sonne gibt es die sog. Solarkonstante als Maß der Bestrahlungsstärke. Gibt es irgendein Maß oder eine Größenordnung für das, was die Menschen unmittelbar und mittelbar an Wärme erzeugen?
ing793
Eine wärmere Erde mag zunächst einmal zu mehr Verdunstung und damit mehr Wasser in der Luft führen.

Ob das dann aber zwingend signifikant mehr Wolken verursacht, sei dahingestellt, denn wärmere Luft kann auch mehr Wasser aufnehmen, bevor sich Wolken bilden.
Zumindest entstehen "mehr Wolken" nicht in gleichem Umfang wie "mehr Verdunstung".

Im Übrigen finde ich es recht Banane, hier Unverständnis zu heucheln. Du hast genug Schulbildung, um bereits zu wissen, was Matthew versucht, möglichst allgemeinverständlich darzustellen. Da auf potentielle Ungenauigkeiten mit rhetorischen Fragen hinzuweisen, ist kein guter Stil.
rayer
Interessant, was Hr. Prof. Dr. ing wieder aus meinem Beitrag heraus lesen kann. Findest Du es nicht ein wenig anmaßend, mir zu unterstellen ich heuchle Unwissen und stelle rhetorische Fragen? Unterlass mal Deine Interpretationen in Sache, was der Mitmensch so zu denken und zu verstehen hat. Ob der Beitrag von Matthew allgemein verständlich war, ist auch nur Deine persönliche Einschätzung. Vermutlich hast Du nur bemerkt, eine Menge zu kurz gedachten Unsinn verbreitet zu haben mit Deiner Reflexionstheorie und versuchst mal wieder gegen besseres Wissen die Sache als einzige und wahre Tatsache hinzustellen. Zwei Meinungen und eventuell Fragen dazu, kommen nun mal in Deinem kleinen Orbit nicht vor.
Fiete11
@Rayer, anmaßend und unterstellend bist mal wieder nur Du.
Hast Du solche Probleme mit Dir selbst, dass Du anderen Schreibern Mangel an Bildung, Kultur, Verstand etc. abschreibst?

Versuch doch einfach mal, Deine Ansicht ohne persönliche Beleidigungen und Unterstellungen zu äußern.
Falls Dir das aufgrund Deiner Persönlichkeit nicht möglich ist, kann man Dich nicht ernst nehmen.
Fiete11
zu- nicht abschreibst. Ändert aber nichts am Kontext.
rayer
@Fiete11
Du bist wohl der Stiefbruder vom ESEL Teacher (English as a Second Language)?
Der merkt auch nicht mehr, dass die meisten Angriffe auf die Persönlichkeit der Mitmenschen von ihm ausgehen. Deine Empfehlung, "Deutsch-Grundkurs bei der Volkshochschule", stimmt mich auch bedenklich, die Affinität ist nicht zu verleugnen. Man kann halt nicht aus seiner Haut.
Oder,
Nachtigall ick hör dir trapsen,
bist du am Ende der ESEL Teacher (English as a Second Language).
Im Märchen hatte der Wolf auch Kreide gefressen, lange hielt auch da die Camouflage nicht an.
Fiete11
Du meinst sicher nachdenklich. Nicht bedenklich.

Blöde Fragen = blöde Antworten.
Aber mit der Herstellung dieses Zusammenhangs bist Du wahrscheinlich aufgrund Deines niedrigen IQs überfordert.

Du bist halt niveaulos und hast wenig Bildung. Halt ein Rügenurlauber, der seine kleine Reisekasse eigenartig rechtfertigt.

War das jetzt anmaßend und persönlich beleidigend? Tja. Hat was mit dem Reinrufen in den Wald zu tun.
Gelöschter User
rayer,
du erwähnst hier ein Märchen, wie passend.
Du bist doch der Prinz der Fantasie und Lügen in dieser WC.
Bankraub, Steuerhinterziehung, Alimente nicht bezahlt, Wellblechütte am Strand von Surfers Paradise (und du nicht einmal weißt, wo das liegt, du Reiseprofi), abgehauen mit einem Moped über’s Wasser nach Australien, dann kann mich die Polizei nicht finden, aber die Deutsche Rentenversicherung nach 40 Jahren und schickt mir nun einen Scheck pro Monat per Western Union.

Du hast keine Kinder, denen du jemals Gute-Nacht-Geschichten erzählt hast, und dafür dich hier so blamierst, dass es schon fast schmerzt.
Kakman
Der ESEL ist ein dummes Schwein // ich möchte nicht der ESEL sein ...
rayer
@Kakman
Ich glaube der ESEL hat ein Junges bekommen, das auf den Namen Fiete11 hört.
Kakman
rayer, das liegt im Bereich des Möglichen.
Fiete lässt auf den Großraum Hamburg
schließen, woher viele kriminelle Eisverkäufer
stammen, von welchen manch einer auch
Randkenntnisse der Rumdruckserei besitzt.
Gelöschter User
rayer,
und damit willst du deine Lügen und Fantasien ungeschehen machen?
Ausgerechnet mit Kakman, der eine der Sockenpuppen von Solitude ist.

Sei froh, dass die Erde sich erwärmt, sonst bekämst du noch kalte Füße.
Fiete11
@Rayer, ich hätte nicht gedacht, dass Du Dein Niveau noch unterschreiten kannst.
Ist Infantilität jetzt das Ende oder geht es bei Dir noch tiefer?
Gelöschter User
Fiete11,
oh, das geht noch tiefer, wart’s nur ab.
Cheru
"Ooorder!" (John Bercow)
Gelöschter User
Cheru,
kannst du das noch einmal in Deutsch wiederholen, bitte?
rayer versteht kein Englisch.
Ich bedanke mich für die Unterhaltung und gehe jetzt ins Bett.
Gute Nacht.
Matthew
@rayer
Wenn ich mich richtig erinnere, kommst Du aus einem technischen Beruf und kennst vermutlich die Begriffe, Rückkopplung, Gegenkopplung und Mitkopplung.
Wasser hat zwei entgegengesetzte Wirkungen, In Form von Nebel/Wolken oder Eis reflektiert es Strahlung - in beide Richtungen, in Form von Wasserdampf ist es ein Klimagas, also hat es sowohl einen gegen-koppelnden, als auch einen mit-koppelnden Effekt.
Und Du weisst doch sicherlich auch, dass eine Gegenkopplung einen Effekt zwar abmildert, aber deshalb nicht zum verschwinden bringt und schon gar nicht umkehrt.
Ich bin deshalb ein wenig ratlos, wo das Verständnis-Problem liegt.

Daneben gibt es eine Menge weiterer mit-koppelnder Effekte: Ausgasen von CO2 aus sich erwärmenden Wasser, ausgasen von CH4 aus auftauenden (ehemaligen) Permafrost-Böden, Zerfall von Methan-Hydrid und ausgasen des enthaltenen Metans bei steigenden Meeres-Wasser-Temperaturen. Mehr und intensivere Waldbrände mit entsprechendem CO2-Austoß.

Ich kann zwar nicht sagen, welcher der Effekte genau wie groß ist, aber unterm Strich überwiegen offensichtlich die mitkoppelnden Effekte.
Matthew
@Cheru
Ein solches Maß gibt es sicherlich. Gegenüber den Gleichgewichtsbedingungen ist es aber vernachlässigbar. Ing hat dazu ja schon eine Aussage getroffen.
Wie Du hier nachlesen kannst: Solarkonstante#Weitere_Fakten, entspricht die Sonneneinstrahlung rund dem 11.000-fachen des derzeitigen Energie-Verbrauchs der Menschheit. Und wie schon mehrfach erwähnt, ist die Klimaerwärmung keine Folge des Energieverbrauchs an sich, sondern eine Folge der Störung des Gleichgewichts zwischen Ein- und Abstrahlung aufgrund der Gase, die in diesen Strahlungs-Haushalt eingreifen.

Auch die Änderung der Solar-Konstante ist in erster Linie zyklisch und erklärt deshalb keine Effekte die sich über längere Zeiträume erstrecken, als eben diese Zyklen (durch die Exzentrizität der Umlaufbahn eine Jährliche, durch die Schwankungen der Sonnenflecken ein Zyklus von 11 Jahren).
Es gibt allerdings eine langfristige Zunahme, die bei rund 1% / 100 Mio Jahren liegt und deshalb die Zunahme der letzten 150 Jahre und verstärkt der letzten 20 Jahre eben auch nicht erklärt.

Es bleibt also bei den Gasen und deren Einfluss.
Gelöschter User
Matthew, du erinnerst dich nicht richtig.
rayer hat keinen technischen Beruf, er bezeichnet sich selbst als »Reiseprofi«.
Taxifahrer.
Cheru
@Matthew
Dankeschön! Danach habe ich gesucht:

"... entspricht die Sonneneinstrahlung rund dem 11.000-fachen des derzeitigen Energie-Verbrauchs der Menschheit."
rayer
@Matthew
Danke für die Geduld. Zur Technik. Temperatur fließt immer von warm nach kalt. Um diesen Effekt zu verlangsamen, wird isoliert. Bei der Erde durch Wolken. Daher kam dann auch die Frage. Wenn mehr isoliert wird, weshalb wird es trotzdem wärmer. Isolierung funktioniert in beide Richtungen. Du hast mir einiges erklärt, was in der üblichen Wärmetechnik keine Rolle spielt. Das All wäre eigentlich der kälteste Punkt und damit fehlte mir deine Info.