Diskussion:Idealisiertes Treibhausmodell

Quellen

Insbesondere für die letzten beiden Absätze sind Quellen notwendig! --House1630 (Diskussion) 11:37, 1. Jun. 2016 (CEST)

Zunächst einmal: Vielen Dank für die kritische Überarbeitung des Artikels, ich war etwas enttäuscht, dass sich in den letzten Jahren so gar niemand zu diesem Artikel gemeldet hatte.

Dieser Artikel ist übrigens eine Übersetzung des englischen Artikels, wo die Aussagen der letzten Abschnitte ebenfalls unbequellt sind. Da sie mir inhaltlich jedoch plausibel erscheinen und die Thermosphäre ja auch tatsächlich wärmer als die darunter liegende Luftschicht ist, störte mich das nicht weiter. Was den Quellen-Baustein anbetrifft, hätte ich es für sinnvoller gehalten, diesen dort hin zu setzen, wo er relevant ist und nicht den ganzen Artikel als unbequellt darzustellen. Denn das ist er nicht. --hg6996 (Diskussion) 12:24, 1. Jun. 2016 (CEST)

etwas verwirrliche Grafik

Plancksches Strahlungsspektrum für Temperaturen von 100 K bis 10000 K in einem doppeltlogarithmischen Koordinatensystem. Gelb hervorgehoben ist die Kurve für die Sonnenoberfläche, rot die für die Erde.

Mit der Grafik rechts habe ich ehrlichgesagt ein Problem, denn dort wird die abgegebene Strahlung in Abhängigkeit von der Temperatur eines Schwarzkörper-Strahlers angegeben. Und in solch einem Fall ist die abgegebene Strahlungsleistung eines 6000K Kelvin heißen Körpers natürlich um ein Vielfaches höher als die eines nur 300 Kelvin heißen Körpers.

Beim Planeten Erde - und bei jedem anderen Planeten - sehen diese Spektren aber anders aus. Da die Leistung der einfallen Strahlung an der Oberseite der Atmosphäre gleich der Leistung der abgestrahlten Leistung ist, liegt dort die Kurve, die das kurzwellige Spektrum darstellt, nicht höher als die, die das langwellige Spektrum darstellt. In der angegebenen Quelle (Skript Atmosphärenchemie) werden die Kurven auf der 6. Folie in korrekter Proportion dargestellt. Das sieht fundamental anders aus als das, was die Grafik rechts zeigt. --hg6996 (Diskussion) 14:33, 6. Jun. 2016 (CEST)

Hallo. Eine Abbildung wie besagte "Folie 6" wäre in der Tat besser. Wobei ich da eher die nicht-logarithmische Auftragung der rechten Teil-Abbildung bevorzugen würde. Wollen wir das den Kollegen der Grafik-Abteilung vorlegen? Kein Einstein (Diskussion) 15:44, 6. Jun. 2016 (CEST)

Die passenden Grafiken auf Commons sind leider nur in anderen Sprachen vorhanden

Ebenfalls Hallo! Ja, ich denke, das wäre keine schlechte Idee, es gibt diese Grafiken ja, nur nicht in deutscher Sprache. --hg6996 (Diskussion) 16:05, 6. Jun. 2016 (CEST)

Ich habe Deine Anregung gleich mal umgesetzt--hg6996 (Diskussion) 07:18, 7. Jun. 2016 (CEST)

Zahlenbeispiele für die Erde

Rechenfehler und Aktualisierung

Ich bin nicht zu tief eingestiegen, aber mir sind ein paar offensichtliche Punkte aufgefallen:

254 K = -18 °C ist rechnerisch falsch, korrekt: -19°C (254 - 273,15 = -19,15); das ist auch der Wert, der seit dem 1995er-Bericht von der IPCC und anderer Literatur verwendet wird (NASA, etc). IPCC, Seite 791
Eine Korrektur hier hätte auch Auswirkungen auf den Abschnitt Effektive Temperatur. Dort wird als Temperatur 255 K = -18°C angegeben.
Der Fehler taucht erstmals am 11.Juli 2016 auf

Als ungefähre Temperatur der Erde gibt der Artikel 288 K an. Das wird inzwischen (IPCC 2001) mit 14°C angegeben. Auch andere Klima-Artikel in der Wikipedia nehmen die 14°C. IPCC, Seite 791
Eine Korrektur hier hätte auch Auswirkungen auf den Abschnitt Temperaturänderung durch Strahlungsantrieb.

Beide Punkte sind für die Theorie nicht so kritisch, können aber zur Verwirrung beitragen, da sie eben zum Beispiel von den (derzeitigen) Daten des IPCC abweichen und im Verlauf des Artikels auch öfters auf die Übereinstimmung der Rechnungen mit dem IPCC verwiesen wird. Dabei scheint der neue Wert zur warm-Temperatur von 14°C deutlich verbreiteter zu sein, als die Temperatur ohne Treibhauseffekt. Hier schwanken Werte der Literatur zwischen -19°C und -16°C Vermutlich werden weitere Parameter nicht (mehr) passen, das habe ich nicht geprüft. --Stemke (Diskussion) 13:38, 16. Feb. 2017 (CET)

Danke. Bei so offensichtlichen Fehlern bitte nicht zögern, selbst zu korrigieren. --hg6996 (Diskussion) 09:46, 2. Aug. 2019 (CEST)

Oberflächentemperatur

Es wurde schon angesprochen. Die mittlere Oberflächentemperatur der Erde wird mit 14 oder 14,1 °C angegeben.

BEST

% Estimated Jan 1951-Dec 1980 global mean temperature (C)

% Using air temperature above sea ice: 14.107 +/- 0.018

% Using water temperature below sea ice: 14.702 +/- 0.018

Met Office

Temperature seasonal cycles (degC) from Jones et al. (1999)

Abs = absolute, Anom = anomaly from annual mean

            Global            NH                SH

Annual    13.974            14.586            13.361 (nicht signierter Beitrag von Hensch56 (Diskussion | Beiträge) 17:31, 22. Sep. 2021 (CEST))--Hensch56 (Diskussion) 10:32, 29. Sep. 2021 (CEST)

Habe das geändert. Das kann man allerdinx nur machen, wenn man darauf basierend die ganze Rechnung anpasst, daher hat das wohl noch nie jemand angefasst. --hg6996 (Diskussion) 14:36, 10. Mai 2023 (CEST)

Dieses einfache Modell sagt immer eine mit zunehmender Höhe abnehmende Temperatur voraus ...

Das ist meines Erachtens nur richtig, wenn man das angegebene Modell genauso erweitert. Berücksichtigt man z.B. die Absorption der solaren Strahlung sowie langwellige Emission für die Schichten unterschiedlich, lässt sich auch ein zunehmendes Profil aufbauen.--Hensch56 (Diskussion) 10:32, 29. Sep. 2021 (CEST)

Mathematische Spielerei

"Dieses idealisierte Modell sagt für eine verdoppelte Kohlenstoffdioxidkonzentration dann eine globale Erwärmung um ΔTs = 2,4 K voraus, was mit den Angaben des IPCC in etwa übereinstimmt." Diese Betrachtung ist aus meiner Sicht eher eine mathematische Spielerei. Man kann natürlich Δε so bestimmen, dass der IPCC Wert genau herauskommt. Das ist aber keine wirkliche Physik mehr, da das Δε mit der Wasserdampf-Rückkopplung nicht aus dem Modell kommt und daher eine Begründung letztlich fehlt. Ich würde daher den Trick weglassen und darauf hinweisen, dass der höhere Wert des IPCC durch die Rückkopplung kommt.--Hensch56 (Diskussion) 11:01, 30. Sep. 2021 (CEST)

Das steht doch schon im Artikel --hg6996 (Diskussion) 12:45, 9. Jun. 2022 (CEST)

Logische Darstellung

Ich habe große Achtung vor den Menschen, die ihre Zeit zur Verbesserung von Wiki nutzen. Trotzdem möchte ich hinsichtlich der Darstellung einige Punkte bemängeln: - Wie in jeder Veröffentlichung oder in jedem Lehrbuch sollte man Modellannahmen und Formelzeichen getrennt erläutern (dies ist einfach Standard). - Obwohl dieses Modell sehr verbreitet ist, find ich die Version mit einer absorbierenden Atmosphäre anschaulicher und richtiger (Andrews, 2010, An introduction to atmospheric physics). Zudem ist ein Vergleich mit den gemessenen Bilanzen möglich. - Wie oben schon genannt, wird gegenwärtig für die mittlere Oberflächentemperatur ein Wert von 14 °C angegeben. Dies sollte man anpassen.

Der Artikel basiert auf einer Übersetzung des englischsprachigen Artikels, daher müsste man sich dort dafür bedanken.

Ich habe eben mal versucht, die geänderte mittlere Oberflächentemperatur rechnerisch einzuarbeiten. Ich hoffe, ich habe mich nirgends verrechnet und nix übersehen. --hg6996 (Diskussion) 14:31, 10. Mai 2023 (CEST)

Solarkonstante

"S₀ bezeichnet die Solarkonstante des Planeten. Diese gibt für exakt senkrecht auf der Planetenoberfläche auftreffendes Sonnenlicht die Bestrahlungsstärke an."

Die Solarkonstante bezieht sich nicht auf einen Planeten sondern ausschließlich auf die Erde. Als Solarkonstante E₀ wird die langjährig gemittelte extraterrestrische Bestrahlungsstärke (Intensität) bezeichnet, die von der Sonne bei mittlerem Abstand Erde–Sonne ohne den Einfluss der Atmosphäre senkrecht zur Strahlrichtung auf die Erde auftrifft. (wiki)

Man muss sich also entscheiden: Entweder allgemein für einen Planeten, dann kann man das Wort Solarkonstante nicht verwenden, oder nur für die Erde. Was ist der Unterschied zwischen exakt senkrecht und senkrecht? Keiner, exakt ist also überflüssig. Der weitere Text bezieht sich auf die Erde. Es ist also am einfachsten, sich gleich nur auf die Erde zu beziehen.

Ich habe Schwarzkörper durch schwarzer Körper ersetzt. Die erste Bezeichnung ist nicht üblich. Auch wiki verwendet schwarzer Körper. (nicht signierter Beitrag von Only physics (Diskussion | Beiträge) 13:36, 10. Mai 2023 (CEST))

Danke. Ich hoffe, jetzt passt alles. --hg6996 (Diskussion) 14:37, 10. Mai 2023 (CEST)

Wasserdampf

"Das idealisierte Treibhausmodell fußt darauf, dass bestimmte Gase der Erdatmosphäre für kurzwellige elektromagnetische Sonnenstrahlen (wie z. B. sichtbares Licht) transparent, für die von der Erdoberfläche emittierte langwellige Wärmestrahlung jedoch wenig durchlässig sind. Zu diesen Gasen zählen z. B. Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf.

Bei Wasserdampf ist es wesentlich komplizierter. Er ist zusammen mit Ozon ganz wesentlich an der Absorption der Solarstrahlung beteiligt. https://www.researchgate.net/publication/334970647/figure/fig3/AS:788525624610824@1565010567844/Solar-spectra-outside-of-the-atmosphere-at-ground-level-and-the-theoretical-blackbody.jpg (nicht signierter Beitrag von Only physics (Diskussion | Beiträge) 12. Mai 2023, 19:25:08 Uhr)

Meinst du den Einfluss auf den Albedo (Eis-Albedo-Rückkopplung)? Bei diesem Modell wird ein konstanter Albedo angenommen, was ja auch im Artikel so steht.

Ansonsten: Nein, es ist nicht komplizierter denn die Absorption macht keinen Unterschied: Entscheident ist nicht wie stark die Absorption der Atmosphäre ist, sondern nur wie groß der Unterschied bei langwelliger und kurzwelliger Strahlung ist. Die Modelle ohne Treibhauseffekt, einmal mit und einmal ohne Absorption der Atmosphere wären

• Sonne -> Atmosphere -> Erdoberfläche -> Atmosphäre -> Weltall

• Sonne -> Erdoberfläche -> Weltall

Bei dem ersten ist die Erdoberfläche ein Reservoir welches nur an die Atmosphäre angeschlossen ist, entsprechend muss sich die gleiche Temperatur wie die Atmosphäre einstellen und da man von schwarzen Körpern ausgeht ist die Temperatur identisch mit dem zweiten Fall. Nur bei

• Sonne -> Erdoberfläche -> Athmosphäre -> Weltall

gibt es einen Treibhauseffekt.--Debenben (Diskussion) 20:55, 12. Mai 2023 (CEST)

Da es in diesem Artikel nur um grundlegende Überlegungen geht, wurde der Aspekt der Absorption der Solarstrahlung durch Wasserdampf weggelassen.

Die Tatsache, dass ein wärmerer Planet über eine geänderte Wolkenbedeckung den Effekt eines stärkeren Treibhauseffektes kompensieren könnte, wird im Artikel Forschungsgeschichte des Klimawandels erwähnt. Könnte man hier auch erwähnen, aber ich denke, das kann man in Anbetracht der ohnehin vorhandenen Vereinfachungen hier auch gut und gerne weglassen. --hg6996 (Diskussion) 14:16, 15. Mai 2023 (CEST)

Formulierung

"Um diesen einzustellen, variiert man den Parameter ε."

Man muss ε nicht variieren, sondern man setzt die Oberflächentemperatur T_s = 287,15 K einfach in Gleichung (8) ein, stellt diese nach ε um und kann ε dann berechnen. Dabei wird aus dem "physikalischen" Emissionsgrad ε ein Parameter ohne direkte physikalische Bedeutung. Allerdings müsste vorher die grundlegende Frage geklärt werden, ob die flächen- und zeitgemittelte globale Durchschnittstemperatur eine physikalische Größe oder ein klimatologischer Parameter ist. Eigentlich ist die Temperatur nur im thermodynamischen Gleichgewicht des Gesamtsystems definiert, was hier nicht vorliegt. Sie lässt sich auch für Nichtgleichgewichtssysteme unter der Voraussetzung angeben, dass ein lokales Gleichgewicht in den betreffenden Raumbereichen vorliegt. --2003:E5:270C:F200:D5F2:D153:EEEA:2FF1 20:47, 6. Jun. 2023 (CEST)

Vergleich mit Oberflächentemperatur

Ein grundlegendes Problem dieser Betrachtung ist der Vergleich der flächengemittelten Oberflächentemperatur mit einer "physikalisch ermittelten Strahlungstemperatur" für ein thermodynamisches System. Allerdings wird dieser Punkt sehr selten thematisiert. In K. E. Trenberth, J. T. Fasullo, and J. Kiehl, Earth's global energy budget, Bull. Amer. Meteor. Soc., 90, 2009, 311-324, doi:10.1175/2008BAMS2634.1 findet man aber zumindest einen Hinweis. So werden von der Erdoberfläche 398 W/m² emittiert, was einer Oberflächentemperatur von fast 20 °C entspricht. Die flächengemittelte Oberflächentemperatur wird mit ca. 14 °C angegeben. Der Unterschied ergibt sich aus Tatsache, dass einmal über T^4 (und den Emissionsgrad) und anderseits über T zeit- und flächengemittelt wird (T - Temperatur). Zudem sei auf die Richmannsche Mischungsregel – Wikipedia für Gase mit unterschiedlicher Temperaturen hingewiesen. Man kann also sogar zwei (verschiedene) Systemtemperaturen und eine flächenbezogene Temperatur ermitteln. Die über die Flächen gemittelte Temperatur stellt aus dieser Sicht eher eine Kenngröße zur Betrachtung der Klimaänderung dar. --2003:E5:270C:F200:22:1B6C:2143:7DE0 11:47, 25. Jul. 2023 (CEST)

Wie kann etwas, das nur "sehr selten thematisiert wird" als "grundlegendes Problem" anerkannt sein? Und auch hier ist das wieder ziemlich viel Text dafür, dass du nicht schreibst, um was es geht oder welche Artikelverbesserung du vorschlägst. Man kann wider nur spekulieren, dass die Klimaforschung offenbar falsch liegen soll, du das aber offenbar nicht belegen kannst, weil ein ohnehin auch nur behaupteter "Hinweis" in einem Paper selbstverständlich nicht ansatzweise ausreicht, um so ein zentrales und allgemein akzeptiertes Modell wie dieses hier in irgendeiner Weise zu widerlegen. Andol (Diskussion) 13:19, 25. Jul. 2023 (CEST)

Es wird selten thematisiert, weil die Klimamodelle (zumindest die komplizierteren) lokal aufgelöst die Temperaturen berechnen. Dann kann man die flächengemittelten Temperaturen (bzw. Temperaturänderungen) aus den Modellen mit denen aus den Messungen vergleichen. Daher habe ich sie auch als Kenngröße bezeichnet. Das Problem ist daher nur in Zusammenhang mit sehr vereinfachten (idealisierten) Modellen interessant. Die zwei unterschiedlichen Temperaturen sind jedenfalls ein Fakt. Welche ist nun physikalisch richtig? Übrigens ist die über T^4 gemittelte Temperatur immer größer, was darin liegt, dass bei der Integration über die Zeit aller Abweichungen immer positiv eingehen (gerade Funktion). Dies wird übrigens in der genannten Veröffentlichung erläutert. Der Paper ist übrigens die grundlegende Veröffentlich zur globalen Energiebilanz und wird in diesem Zusammenhang fast immer zitiert. Die älteren Schätzungen für die mittlere Oberflächentemperatur gingen übrigens von der emittierten Strahlung (mit Emissionsgrad 1) aus und waren deshalb höher. Was die Änderung angeht, schlage ich vor, bei den Idealisierungen darauf hinzuweisen, dass der Vergleich der berechneten mit der gemessenen Oberflächentemperaturen eine weitere Idealisierung ist und die Oberflächentemperatur auf verschiedene Weise berechnet werden kann. Als persönliche Anmerkung: Einfach lesen, was geschrieben steht. Das Spekulieren hilft da nicht weiter und den Hüter der wahren Lehre musst du auch nicht geben! --2003:E5:270C:F200:22:1B6C:2143:7DE0 15:39, 25. Jul. 2023 (CEST)

Die Temperatur eines festen, flüssigen oder gasförmigen Mediums ist eine physikalische Größe, die die Bewegung der Partikel widerspiegelt, aus denen es an einem bestimmten Ort besteht. Die Summe zweier Temperaturen hat daher keine physikalische Bedeutung. Daher hat eine Durchschnittstemperatur über einen weiten Bereich, in dem sie von einem Ort zum anderen schwankt, keine direkte physikalische Interpretation. Dies gilt also für die über die gesamte Erdoberfläche berechnete Durchschnittstemperatur, die sowohl die warmen tropischen Regionen als auch die kalten Polarregionen umfasst. Dieser Durchschnitt ist jedoch ein statistischer Indikator, der sich als sehr nützlich für die Bewertung des Klimawandels auf globaler Ebene erweist, sowohl in der Vergangenheit als auch in der Prognose für die kommenden Jahrhunderte. (The average temperature of the earth - Encyclopedia of the Environment (encyclopedie-environnement.org) --2003:E5:270C:F200:983C:B7B5:D4DA:D999 10:37, 26. Jul. 2023 (CEST)

Mit welcher Formulierung würdest Du diesen Unterschied denn im Artikel abgebildet sehen wollen? So wie hier im letzten Abschnitt geschrieben? --hg6996 (Diskussion) 14:41, 26. Jul. 2023 (CEST)

Es freut mich, dass jemand sachlich auf meine Anmerkungen eingeht. Vielleicht folgende Formulierung:

Da die Temperatur ist das Maß für die durchschnittliche Wärme/Wärmeenergie eines festen, flüssigen oder gasförmigen Mediums in einem bestimmen Volumen (an einem bestimmten Ort) ist, hat die Summe von Temperaturen keine physikalische Bedeutung. Da die mittlere Oberflächentemperatur eine flächengewichte Summe von lokal ermittelten Temperaturen ist, die sowohl tropische als auch die polaren Regionen umfassen, hat sie ebenfalls keine direkte physikalische Interpretation. Aus dieser Sicht ist die Verwendung als Vergleichsgröße für das idealisierte Klimamodell als Näherung anzusehen. Es ist anzumerken, dass die mittlere Oberflächentemperatur und insbesondere die Abweichungen ein statistischer Indikator sind, der sich als sehr nützlich für die Bewertung des Klimawandels auf globaler Ebene erweist.

Nun ja, an der Formulierung kann man man sicher noch feilen. Den Sachverhalt sollte sie aber gut wiedergeben. --2003:E5:270C:F200:C1AA:BB3E:CBA6:6FF7 13:41, 27. Jul. 2023 (CEST)

Danke. Mit der Formulierung habe ich kein Problem, aber wir brauchen für Wikipedia einen Beleg, das sind leider die Regeln. Gibt die Arbeit von Trenberth das her? --hg6996 (Diskussion) 15:13, 27. Jul. 2023 (CEST)

Leider nur indirekt, da die Temperatur nicht zur Abstrahlung passt. Aber der obige LInk sollte doch ausreichen. Die Seite wird von bekannten Fachorganisationen betrieben. The average temperature of the earth - Encyclopedia of the Environment (encyclopedie-environnement.org) --2003:E5:270C:F200:8013:954:1741:9819 23:20, 28. Jul. 2023 (CEST)

Temperaturänderung durch Strahlungsantrieb

"Aus Gleichung für F (1) folgt:"

Vielleicht sollte man noch in einen Schritt erläutern, wie man auf die Gleichung kommt.--2003:E5:2725:9B00:75D3:B893:3662:D13C 21:38, 19. Aug. 2023 (CEST)

${dF_{\uparrow } \over d\varepsilon }=\sigma \cdot {\bigl (}T_{a}^{4}-T_{s}^{4}{\bigr )}$

für kleine Änderungen

${dF_{\uparrow } \over d\varepsilon }\approx {\Delta F_{\uparrow } \over \Delta \varepsilon }$ --2003:E5:273D:D00:E8E5:A975:9959:A22B 10:34, 20. Aug. 2023 (CEST)