Discussion:
Ozean über Methanquellen kann vermehrt CO2 aufnehmen
(zu alt für eine Antwort)
Horst Nietowski
2017-05-19 10:43:33 UTC
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Raw Message
"Die Forscherinnen und Forscher an Bord des norwegischen
Forschungsschiffes „Helmer Hanssen“ haben die Konzentrationen von Methan
und Kohlenstoffdioxid im oberflächennahen Meerwasser und in der Luft
direkt oberhalb der Meeresoberfläche gemessen. Sie kamen zu dem
Ergebnis: Ausgerechnet über den Methanquellen absorbierte der Ozean
2.000-mal mehr CO2 aus der Atmosphäre als Methan umgekehrt in die
Atmosphäre gelangte. „Sogar wenn man die stärkere Treibhauswirkung des
Methans herausrechnet, haben wir in diesen Bereichen also eine negative
Wirkung auf den Treibhauseffekt“, sagt Professor Dr. Jens Greinert
(GEOMAR). Er ist einer der Autoren der Studie, die jüngst in der
Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the
United States of America (PNAS) erschienen ist.

Diesen Schwamm-Effekt erzeugen offensichtlich Photosynthese betreibende
Algen. Sie zeigen sich über den Methanquellen deutlich aktiver und
können so mehr Kohlendioxid umsetzen. „Wenn das, was wir in der Nähe von
Spitzbergen beobachtet haben, vergleichbar an ähnlichen Orten auf der
ganzen Welt vorkommt, könnte es bedeuten, dass Gebiete mit natürlichen
Methan-Quellen in flachen Randregionen der Ozeane nicht notwendigerweise
einen wärmenden Effekt auf das Klima haben, sondern es durch die
deutlich größere CO2-Aufnahme zu einem kühlenden Effekt kommt. Dies ist
genau umgekehrt zu dem, was wir bisher dachten“, sagte Professor Dr.
John Pohlman vom U. S. Geological Survey, Erstautor der Studie."

https://www.wissenschaftsjahr.de/2016-17/aktuelles/alle-aktuellen-meldungen/mai-2017/methan-vor-spitzbergen-kuehlt-das-klima.html
Carsten Thumulla
2017-05-19 10:56:18 UTC
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Raw Message
"Dies ist
genau umgekehrt zu dem, was wir bisher dachten“, sagte Professor Dr.
John Pohlman vom U. S. Geological Survey, Erstautor der Studie."
Es ist NOCHMAL umgekehrt, denn CO2 kühlt die Erde.

<http://thumulla.com/home/ein_gedankenexperiment_zum_klima_auf_der_erde.html>


ct
K. Huller
2017-05-19 13:55:07 UTC
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Raw Message
Post by Carsten Thumulla
<http://thumulla.com/home/ein_gedankenexperiment_zum_klima_auf_der_erde.html>
Das Ding solltest du wirklich mal entfernen. Ich beziehe mich jetzt nur
auf den Anfang.

====================================================================
Ein Planet mit einer Atmosphäre, die keinerlei Wechselwirkung mit der
durchscheinenden Strahlung zeigt, wäre also gegeben. Die Atmosphäre kann
sich nur an festen, flüssigen oder gasförmigen Körpern aufheizen oder
abkühlen.
Starten wir das Experiment mit einer Atmosphäre, die kälter ist als die
Oberfläche des Planeten, so kann sich diese nur an der
Planetenoberfläche aufheizen. Die heißen Gase steigen nach oben, da sie
bei gleichem Druck mehr Rauminhalt benötigen als kalte Gase. Es werden
sich oben warme Gase sammeln. Die Temperatur der warmen Gase oben wird
nicht höher sein als die höchste an der Oberfläche des Planeten
gemessene Temperatur. Diese höchste Temperatur wird sich nun in der
gesamten Atmosphäre einstellen, denn eine Abkühlung der Atmosphäre ist
nicht mehr möglich. Die Atmosphäre kann nur im direkten Kontakt mit
einem kühleren Körper abkühlen. Als kühlerer Körper ist nur die
Planetenoberfläche vorhanden. Von dieser trennen sich aber die warmen
Gase, indem sie aufsteigen. Es wird sich folglich eine Atmosphäre
herausbilden, die die Temperatur hat, die der wärmste Punkt auf der
Planetenoberfläche hat. Im direkten Kontakt mit der Oberfläche wird sich
eine kalte Zone herausbilden, die recht dünn ist. Wind wird es wenig
geben, denn die Schichtung ist stabil, unten die kalten Gase, in einer
kleinen Trennschicht, oben die warmen Gase, die dem wärmsten Punkt der
Planetenoberfläche entsprechen.
=====================================================================

1. Zur angeblichen vertikalen Schichtung:
Der Wärmeübertrag von der Oberfläche zum Gas geschieht durch Stöße
individueller Moleküle infolge von deren Wärmebewegung. Die dadurch
hervorgerufene 'Wärmeleitung' gibt es in jedem Stoff, auch in Gasen.
Kann das Gas als Ganzes nur mit der Oberfläche Energie austauschen, wäre
bei (fast) gleichmäßig warmer Oberfläche das Endresultat, daß die
gesamte Gasmasse ungeschichtet die Temperatur der Oberfläche annimmt.
Die Temperatur der Oberfläche wäre dieselbe wie im Fall keiner Gashülle.
'Aufsteigen' und andere konvektive Vorgänge sind zwar wirksamer als die
Wärmeleitung und dominieren daher das Wetter auf der realen Erde,
spielen in einem System wie diesem aber nur eine Rolle während der
Einstellung des Endzustands, nicht für dessen Eigenschaften.

Ist die Oberfläche ungleich warm, kommt es sehr auf Zahlenwerte der
Gradienten an. Davon hängt die Ausbildung von 'Wind' und Turbulenz ab,
die zwar den 'homogen warmen' Zustand stören würden, noch mehr aber jede
Schichtung.

2. Zur angeblichen Abwesenheit von horizontaler Bewegung:
Du sagst nichts explizites zur Temperaturverteilung auf der Oberfläche.
Nur wenn man (implizit oder bewußt?) die Oberfläche gleichmäßig,
beleuchtet, läßt sich Wind (eine Folge horizontaler Gradienten) streng
ausschließen. Das ist für einen Körper mit Vor- und Rückseite nur
erreichbar, wenn man ihn in eine strahlende Hohlkugel einbettet. Für
Planeten ist es weitab von aller Realität. Sie haben daher Windsysteme,
die abhängig von der konkreten Konstellation (Tageslänge, Jahreslänge,
Achsenneigung, Atmosphärendichte, Schwerkraft, Größe, Feuchtigkeit)
sind, und maßgeblich zu den jahreszeitlichen und täglichen
Temperaturausgleichsprozesse beitragen.

3. Zu 'der' (Mittel)Temperatur
Welche wichtige Rolle die Ausgleichsprozesse in Klimamodellen spielen,
kann man sich anhand einer einseitig beleuchteten Platte im Vakuum
überlegen. Hat die Platte unendliche Wärmeleitfähigkeit, nehmen beide
Seiten eine Temperatur T an, bei der gemäß T^4-Strahlungsgesetz die
gesamte eingestrahlte Leistung zurückgestrahlt wird. Hat die Platte eine
endliche Wärmeleitfähigkeit, nimmt die Vorderseite eine Temperatur T2>T
an und die Rückseite eine Temperatur T1<T, wobei T2-T1 (u.a.) von der
Wärmeleitfähigkeit abhängt. Da dann die Hälfte der Gesamtoberfläche mit
T2 strahlt und die andere Hälfte mit T1, muß für die drei Temperaturen
gelten:
0.5*T1^4+0.5*T2^4=1*T^4

Man macht sich anhand der Eigenschaften der Funktion x^4 leicht klar,
daß das arithmetische Mittel von T1 und T2 immer höher liegen muß als T,
und daß sein konkreter Zahlenwert aber vom konkreten Paar (T1,T2)
abhängt. Dieses Paar dient hier nur als allereinfachster Fall einer
Temperaturverteilung, wo (beliebig viele) verschiedene Teile der
Oberfläche (beliebig viele) verschiedene Temperaturen annehmen. Geht man
hier zu einem Spektrum über, wie es für einen Planeten realistisch ist,
wird die Situation völlig unübersichtlich.

Aus diesem Grund beteilige ich mich nicht an Debatten über konkrete
Klimarechnungen. Die spielen sich nämlich überwiegend im unter 3.
skizzierten Bereich ab, der noch gar nichts mit der Strahlungsaktivität
der Atmosphäre zu tun hat. Deren Effekte kämen erst obendrauf.
Carsten Thumulla
2017-05-19 14:22:08 UTC
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Raw Message
K. Huller schrieb:
[]
Post by K. Huller
Der Wärmeübertrag von der Oberfläche zum Gas geschieht durch Stöße
individueller Moleküle infolge von deren Wärmebewegung. Die dadurch
hervorgerufene 'Wärmeleitung' gibt es in jedem Stoff, auch in Gasen.
Kann das Gas als Ganzes nur mit der Oberfläche Energie austauschen, wäre
bei (fast) gleichmäßig warmer Oberfläche das Endresultat, daß die
gesamte Gasmasse ungeschichtet die Temperatur der Oberfläche annimmt.
Die Temperatur der Oberfläche wäre dieselbe wie im Fall keiner Gashülle.
'Aufsteigen' und andere konvektive Vorgänge sind zwar wirksamer als die
Wärmeleitung und dominieren daher das Wetter auf der realen Erde,
spielen in einem System wie diesem aber nur eine Rolle während der
Einstellung des Endzustands, nicht für dessen Eigenschaften.
Genau so ist es.
Post by K. Huller
Ist die Oberfläche ungleich warm, kommt es sehr auf Zahlenwerte der
Gradienten an. Davon hängt die Ausbildung von 'Wind' und Turbulenz ab,
die zwar den 'homogen warmen' Zustand stören würden, noch mehr aber jede
Schichtung.
Ja, ohne strahlungsaktive Gase, ohne Kühlung in der Atmosphäre, ist das
gering. Strömung gibt es nur in Bodennähe.
Post by K. Huller
Du sagst nichts explizites zur Temperaturverteilung auf der Oberfläche.
Nur wenn man (implizit oder bewußt?) die Oberfläche gleichmäßig,
beleuchtet, läßt sich Wind (eine Folge horizontaler Gradienten) streng
ausschließen. Das ist für einen Körper mit Vor- und Rückseite nur
erreichbar, wenn man ihn in eine strahlende Hohlkugel einbettet. Für
Planeten ist es weitab von aller Realität. Sie haben daher Windsysteme,
die abhängig von der konkreten Konstellation (Tageslänge, Jahreslänge,
Achsenneigung, Atmosphärendichte, Schwerkraft, Größe, Feuchtigkeit)
sind, und maßgeblich zu den jahreszeitlichen und täglichen
Temperaturausgleichsprozesse beitragen.
Richtig, nur bleibt die Atmosphäre warm, wenn sie auf die Nachtseite
kommt. Dadurch wird jetzt keine Strömung ausgelöst. Es gibt keinen Wind
in der Höhe, nur knapp am Boden.
Die Atmosphäre ist fast gleichmäßig warm.
Post by K. Huller
3. Zu 'der' (Mittel)Temperatur
Welche wichtige Rolle die Ausgleichsprozesse in Klimamodellen spielen,
kann man sich anhand einer einseitig beleuchteten Platte im Vakuum
überlegen. Hat die Platte unendliche Wärmeleitfähigkeit, nehmen beide
Seiten eine Temperatur T an, bei der gemäß T^4-Strahlungsgesetz die
gesamte eingestrahlte Leistung zurückgestrahlt wird. Hat die Platte eine
endliche Wärmeleitfähigkeit, nimmt die Vorderseite eine Temperatur T2>T
an und die Rückseite eine Temperatur T1<T, wobei T2-T1 (u.a.) von der
Wärmeleitfähigkeit abhängt. Da dann die Hälfte der Gesamtoberfläche mit
T2 strahlt und die andere Hälfte mit T1, muß für die drei Temperaturen
0.5*T1^4+0.5*T2^4=1*T^4
Die Leitfähigkeit bestimmt die Temperaturen, klar. Das passiert an
realen Planeten auch.
Post by K. Huller
Man macht sich anhand der Eigenschaften der Funktion x^4 leicht klar,
daß das arithmetische Mittel von T1 und T2 immer höher liegen muß als T,
und daß sein konkreter Zahlenwert aber vom konkreten Paar (T1,T2)
abhängt. Dieses Paar dient hier nur als allereinfachster Fall einer
Temperaturverteilung, wo (beliebig viele) verschiedene Teile der
Oberfläche (beliebig viele) verschiedene Temperaturen annehmen. Geht man
hier zu einem Spektrum über, wie es für einen Planeten realistisch ist,
wird die Situation völlig unübersichtlich.
Aus diesem Grund beteilige ich mich nicht an Debatten über konkrete
Klimarechnungen. Die spielen sich nämlich überwiegend im unter 3.
skizzierten Bereich ab, der noch gar nichts mit der Strahlungsaktivität
der Atmosphäre zu tun hat. Deren Effekte kämen erst obendrauf.
Stimmst Du mir denn zu, daß die Atmosphäre ohne strahlungsaktive Gase
wärmer wäre?

Was sagst Du zur letzten Frage?


ct
K. Huller
2017-05-19 15:29:12 UTC
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Raw Message
Post by Carsten Thumulla
Stimmst Du mir denn zu, daß die Atmosphäre ohne strahlungsaktive Gase
wärmer wäre?
Was sagst Du zur letzten Frage?
Du überschätzt durchgehend die Rolle der Strahlungaktivität. Die
kolportierten 20 Grad natürlicher Treibhauseffekt und 2 Grad CO2-Effekt
sind möglicherweise sehr relevant für (daran angepaßte oder
nichtangepaßte) Ökosysteme. Viel relevanter ist, wie starkt die
Atmosphäre schon ganz ohne Strahlungseffekte die Differenzen auf der
Erde gegenüber denen auf dem Mond (was ist dort eigentlich das
'Mittel'?) drückt..

Teil dieser Überschätzung der Strahlungsakktivität ist der durchgehende
Irrtum, für die Temperaturabnahme mit wachsender Höhe sei die
Abstrahlung in den Weltraum verantwortlich. Davon hängt der Großteil der
weiteren Argumentation ab. In der den Großteil der Atmosphäre
enthaltenden und allein wetterrelevanten Troposphäre stimmt das aber
nicht; der Temperaturabfall kommt überwiegend von der Ausdehnung infolge
Druckabnahme und wird (u.a. in der Wikipedia) wie folgt erklärt
(letztlich als teilweise Umwandlung von Wärme in potentielle Energie):

======================================================================
"Um zu verstehen, warum sich die Temperatur mit zunehmender Höhe ändert,
hilft es, sich einen aufsteigenden Wetterballon vorzustellen. In diesem
Gedankenexperiment ist es dann notwendig, den Ballon mit Luft zu füllen
und (etwas weniger realistisch) anzunehmen, dass sich dessen Volumen
beliebig ändern lässt, die Oberfläche also nicht starr ist und sich
beliebig ausdehnen und zusammenziehen kann. Es handelt sich folglich um
ein scharf begrenztes Luftpaket, das, isoliert von seiner Umgebung,
langsam an Höhe gewinnt und sich adiabatisch ausdehnt. Am Boden wirkt
der Luftdruck auf die Ballonhülle und presst diese auf ein bestimmtes
Volumen zusammen. Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck jedoch ab und
der Ballon dehnt sich aus, bis sein Innendruck dem der Umgebung
entspricht. Obwohl dem Ballon weder Wärme zu- noch abgeführt wurde, hat
sich die Temperatur der Luft im Ballon jetzt verändert. Wie kommt das?
Adiabatisch bedeutet, dass zwar keine Wärme ausgetauscht wird, die
Moleküle aber dennoch bei der Ausdehnung Volumenarbeit leisten auf
Kosten ihrer kinetischen Energie.[1] Damit verringert sich die Innere
Energie im Ballon, und zwar um den Betrag, der aufgebracht werden
musste, um die Umgebungsluft zu verdrängen."
======================================================================
https://de.wikipedia.org/wiki/Atmosphärischer_Temperaturgradient

Liest man dort weiter, findet man die Erklärung, warum es in einigen
höheren Schichten anders ist: dort werden Strahlungen stark absorbiert
(insbes. UV, aber auch bestimmte kosmische Teilchen), die deshalb gar
nicht bis unten durchdringen, zur Gesamtbilanz aber auch wenig beitragen.

Auf die Dynamik der Atmosphäre (Wetter incl. 'Schichtung') hat die
Strahlungaktivität nur insofern Einfluß, als sie die Temperatur (und
damit Verdampfung, Windgeschwindigkeiten etc.) geringfügig anhebt, wenn
die Absorption der vom Boden ausgehenden Abstrahlung (IR/langwellig)
relativ zur Absorption der von der Sonne kommenden Einstrahlung
(gelb/kurzwellig) zunimmt. Auf die Diffferenz und ihre Abhängigkeit von
der Frequenz kommt es an, nicht auf einen Absolutwert, ähnlich wie Wind
durch Druckdifferenzen erzeugt wird, nicht durch Druck als solchen. Das
gerade verwendete Wort 'geringfügig' bekommt Inhalt, sobald man sich
überlegt, daß der thermodynamisch mögliche Bereich von 3k (Weltraum) bis
6000K (Strahlungstemperatur Sonne) reicht.
Carsten Thumulla
2017-05-19 16:09:25 UTC
Permalink
Raw Message
Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Stimmst Du mir denn zu, daß die Atmosphäre ohne strahlungsaktive
Gase wärmer wäre?
Was sagst Du zur letzten Frage?
Du überschätzt durchgehend die Rolle der Strahlungaktivität. Die
kolportierten 20 Grad natürlicher Treibhauseffekt und 2 Grad
CO2-Effekt sind möglicherweise sehr relevant für (daran angepaßte
oder nichtangepaßte) Ökosysteme.
Ob das davon kommt ist nicht klar. Das Gas erwärmt sich auch an der
Oberfläche, an allen Gegenständen.
Post by K. Huller
Viel relevanter ist, wie starkt die Atmosphäre schon ganz ohne
Strahlungseffekte die Differenzen auf der Erde gegenüber denen auf
dem Mond (was ist dort eigentlich das 'Mittel'?) drückt..
Ein wirkliches Mittel gibt es nicht. Da wäre höchstens der
Energieinhalt, als Temperaturen und noch gewichtet.
Post by K. Huller
Teil dieser Überschätzung der Strahlungsakktivität ist der
durchgehende Irrtum, für die Temperaturabnahme mit wachsender Höhe
sei die Abstrahlung in den Weltraum verantwortlich.
Oh doch! Das ist so!
Post by K. Huller
Davon hängt der Großteil der weiteren Argumentation ab. In der den
Großteil der Atmosphäre enthaltenden und allein wetterrelevanten
Troposphäre stimmt das aber nicht; der Temperaturabfall kommt
überwiegend von der Ausdehnung infolge Druckabnahme und wird (u.a. in
der Wikipedia) wie folgt erklärt (letztlich als teilweise Umwandlung
von Wärme in potentielle Energie)
Nein, denn ohne Abstrahlung würde sich die Atmosphäre aufwärmen.


ct
K. Huller
2017-05-20 08:30:45 UTC
Permalink
Raw Message
Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Teil dieser Überschätzung der Strahlungsakktivität ist der
durchgehende Irrtum, für die Temperaturabnahme mit wachsender Höhe
sei die Abstrahlung in den Weltraum verantwortlich.
Davon hängt der Großteil der weiteren Argumentation ab. In der den
Großteil der Atmosphäre enthaltenden und allein wetterrelevanten
Troposphäre stimmt das aber nicht; der Temperaturabfall kommt
überwiegend von der Ausdehnung infolge Druckabnahme und wird (u.a. in
der Wikipedia) wie folgt erklärt (letztlich als teilweise Umwandlung
von Wärme in potentielle Energie)...
Nein, denn ohne Abstrahlung würde sich die Atmosphäre aufwärmen.
Was heißt hier 'aufwärmen'? Wärmer als was?

Die Strahlungsaktivität ist einer der Effekte, die zum (realen)
Temperaturgradienten beitragen. Er kann dadurch *größer* oder kleiner
sein als er ohne Strahlungsktivität wäre, d.h. derjenige eines trockenen
idealen Gases, genannt der 'adiabatische' (dazu kämen weitere Effekte
wie latente Wäre aus Feuchtigkeit etc.). Er kehrt sich in einigen
Schichten durch Strahlungsaktivitäten sogar um. Aber im Großteil der
Atmosphäre bewirkt er nur eine zahlenmäßige Modifikation des
'adiabatischen' Gradienten, der (s. oben) ein rein mechanischer
(Ausdehnungs-Effekt) ist. Du verwechselst die im hervorgehobenen Wort
'größer' steckende (fiktive) Temperaturdifferenz mit einer absoluten
Temperatur.

Ich kopiere dazu aus der Wikipedia den Schlüsselsatz mit zwei
Hervorhebungen:
====================================================================
"Die adiabatische Temperaturänderung solcher Luftpakete ist einzig durch
Druckabnahme beim Aufsteigen, beziehungsweise Druckzunahme beim Absinken
bedingt. Diese Zirkulation ist vorhanden, weil die
Strahlungsverhältnisse bei ruhender Atmosphäre einen
Temperaturgradienten ergeben, der *über* dem *adiabatischen* Grenzwert
liegt, die Luftschichtung also instabil wird."
=====================================================================
https://de.wikipedia.org/wiki/Atmosphärischer_Temperaturgradient


Unabhängig von all dem ist die Hauptenergiequelle bzw. -senke der
Atmosphäre aber der Erdboden. Man sieht das direkt am tages- und
jahreszeitlichen Nachlauf (und dieser wieder modifiziert über Land und
Wasser) der Temperatur hinter der Intensität der Sonneneinstrahlung.
Sinnvoll ist hier, zwei ideale Grenzfälle mit dem realistischen Fall zu
vergleichen:

1. erster (unrealisticher) Grenzfall: der Planet (Körper) wird homogen
von allen Seiten bestrahlt, In diesem Fall nimmt er incl. Atmosphäre
letztendlich homogen die Strahlungstemperatur an, egal welche seiner
Teile 'strahlungsaktiv' sind und welche nicht.

2. zweiter (etwas realistischerer) Grenzfall: es gibt eine heiße
(bestrahlte) und eine kalte (unbestrahlte) Seite mit großer
Temperaturdifferenz. Dann entsteht Wind. Wo er von der heißen zur kalten
Seite bläst, transportiert er Wärme von erstgenannter zu letztgenannter.
Wo er von der kalten Seite zur heißen Seite bläst, stellt er das nächste
Wärmetransportmittel bereit (man könnte auch sagen: er transportiert
Kälte). 'Die' Temperatur der Atmosphäre stellt sich durch
Energieaufnahme über heißem und Energieabgabe über kaltem Boden irgendwo
zwischen den Extremen ein.

realistischer Fall: die Atmosphäre ist dicht genug und die Rotation des
Planeten schnell genug, um die realen Temperaturdifferenzen auf 1% des
Bereichs zwischen thermodynamisch möglichem Max (6000K) und Min (3K) zu
begrenzen. Qualitativ ist das noch die zweite Situation, quantitativ
aber hat man sehr heikle Modelle, die im Grunde Effekte dritter und
höherer Ordnung suchen, und deren Resultate entsprechend empfindlich von
zahllosen Vorannahmen abhängen.
Carsten Thumulla
2017-05-20 10:34:56 UTC
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Raw Message
Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Nein, denn ohne Abstrahlung würde sich die Atmosphäre aufwärmen.
Was heißt hier 'aufwärmen'? Wärmer als was?
Wärmer als ohne Abstrahlung

Selbstverständlich wäre sie wärmer, was denn sonst?
Post by K. Huller
Die Strahlungsaktivität ist einer der Effekte, die zum (realen)
Temperaturgradienten beitragen.
Es geht um eine Gesamtbetrachtung.

Nein, der Temperaturgradient ergibt sich aus dem Druckunterschied. Wenn
die Atmosphäre nicht abstrahlen kann, dann wird sie gleichmäßig warm.
Der Gradient entfällt.
Post by K. Huller
Du verwechselst die im hervorgehobenen Wort
'größer' steckende (fiktive) Temperaturdifferenz mit einer absoluten
Temperatur.
Nein, das ist der Energieinhalt.
Post by K. Huller
Ich kopiere dazu aus der Wikipedia den Schlüsselsatz mit zwei
Volumenänderungen bei Aufsteigen und Absinken bestreitet keiner.

Ich habe den Kern Deiner Kritik noch nicht verstanden.
Post by K. Huller
Unabhängig von all dem ist die Hauptenergiequelle bzw. -senke der
Atmosphäre aber der Erdboden.
ja


Die Atmosphäre kann nur durch Abstrahlung abkühlen. Kann sie nicht
abstrahlen so wird sie wärmer.


ct
K. Huller
2017-05-20 15:40:29 UTC
Permalink
Raw Message
Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Die Strahlungsaktivität ist einer der Effekte, die zum (realen)
Temperaturgradienten beitragen.
Es geht um eine Gesamtbetrachtung.
Nein, der Temperaturgradient ergibt sich aus dem Druckunterschied. Wenn
die Atmosphäre nicht abstrahlen kann, dann wird sie gleichmäßig warm.
Der Gradient entfällt.
Post by K. Huller
Ich kopiere dazu aus der Wikipedia den Schlüsselsatz mit zwei
Volumenänderungen bei Aufsteigen und Absinken bestreitet keiner.
Ich habe den Kern Deiner Kritik noch nicht verstanden.
Beim Ausdehnen während des Aufstiegs leistet jedes Gasvolumen
mechanische Arbeit gegen die Nachbarvolumine. Das geht auf Kosten der
thermischen Energie. Den Energieinhalt eines gegebenen Luftpakets läßt
dieser Effekt konstant, aber es verändert sich die Temperatur und mit
ihr die thermische Energie - und in entgegengesetzter Richtung die
mechanische Energie infolge der Volumenänderung.

Dieser Effekt würde selbst ohne jede Strahlungsaktivität eine
Temperaturabnahme mit der Höhe verursachen. Der nur durch diesen Effekt
verursachte Temperaturgradient eines (hypothetischen idealen) Gases
heißt in der Wikipedia 'adiabatischer Temperaturgradient'.

Strahlung führt Energie zu und ab und verändert auf diesem Weg die
Temperatur. Auch dieser Effekt würde ganz für sich allein einen
Temperaturgradienten verursachen, den man beobachten könnte, wenn in
einer (hypothetischen) Atmosphäre lang genug keinerlei Vertikalbewegung
stattfände. Dieser Temperaturgradient heißt 'Strahlungsgradient',

In der Meteorologie ist es wichtig, ob der adiabatische Gradient größer
oder kleiner als der von der Strahlungsbilanz (und anderen Effekten)
mit(!)bestimmte reale Gradient ist. Davon hängt nämlich ab, ob eine
konvektiv eingeleitete Aufwärtsbewgung sich verstärkt ('instabile
Schichtung'), ggf. zu Schauern und Gewittern, oder gedämpft wird
('stabile Schichtung' mit dem Extremfall der Inversion).

Mit der Energiebilanz des Planeten hat das alles wenig zu tun, weil der
direkte Austausch einer erdartigen Atmosphäre mit dem All via Strahlung
unbedeutend ist. Man sieht es u.a. daran, wie stark die Sonne die
Bodentemperaturen (incl. Nachtseite) auf dem atmosphärenlosen Mond über
die 3K des Alls anhebt, und wie wenig der natürliche Treibhauseffekt der
Erde noch obendraufsetzt. Bei einer völlig strahlungsinaktiven
Atmosphäre würden sich zwar die Mitteltemperaturen amBiden wie in der
Atmosphäre um ca. 20K absenken. Nach wie vor würde die mittels Wetter
durchmischte Atmosphäre aber hauptsächlich Energie vom Boden aufnehmen,
wo gerade Tag bzw. Sommer ist, und dort an den Boden abgeben, wo Nacht
bzw. Winter ist. nach wie vor würde sich primär auf diesem Weg die
Lufttemperatur einregulieren.
Carsten Thumulla
2017-05-20 17:07:45 UTC
Permalink
Raw Message
Post by K. Huller
Beim Ausdehnen während des Aufstiegs leistet jedes Gasvolumen
mechanische Arbeit gegen die Nachbarvolumine. Das geht auf Kosten der
thermischen Energie. Den Energieinhalt eines gegebenen Luftpakets läßt
dieser Effekt konstant, aber es verändert sich die Temperatur und mit
ihr die thermische Energie - und in entgegengesetzter Richtung die
mechanische Energie infolge der Volumenänderung.
Dieser Effekt würde selbst ohne jede Strahlungsaktivität eine
Temperaturabnahme mit der Höhe verursachen.
Es hat keiner was dagegen.
Post by K. Huller
Der nur durch diesen Effekt
verursachte Temperaturgradient eines (hypothetischen idealen) Gases
heißt in der Wikipedia 'adiabatischer Temperaturgradient'.
Nein, das adiabatisch kommt zustande, wenn Luftmassen nur grob vermischt
werden. Werden sie feiner vermischt und haben sie Zeit, dann herrscht
Isothermie -- siehe -pausen(Tropopause...).
Konvektion: adiabatisch
in Ruhe: isotherm
Post by K. Huller
Strahlung führt Energie zu und ab und verändert auf diesem Weg die
Temperatur. Auch dieser Effekt würde ganz für sich allein einen
Temperaturgradienten verursachen, den man beobachten könnte, wenn in
einer (hypothetischen) Atmosphäre lang genug keinerlei Vertikalbewegung
stattfände. Dieser Temperaturgradient heißt 'Strahlungsgradient',
Ja, wenn die Atmosphäre strahlen kann. Wenn sie das nicht kann, dann
wird sie wärmer als die, die strahlen kann. Einverstanden?
Post by K. Huller
In der Meteorologie ist es wichtig, ob der adiabatische Gradient größer
oder kleiner als der von der Strahlungsbilanz (und anderen Effekten)
mit(!)bestimmte reale Gradient ist. Davon hängt nämlich ab, ob eine
konvektiv eingeleitete Aufwärtsbewgung sich verstärkt ('instabile
Schichtung'), ggf. zu Schauern und Gewittern, oder gedämpft wird
('stabile Schichtung' mit dem Extremfall der Inversion).
Der ist erstmal von der Luftfeuchte abhängig.

Ohne strahlungsaktive Gase ist die Atmosphäre wärmer. Einverstanden?


ct
K. Huller
2017-05-21 10:30:15 UTC
Permalink
Raw Message
Post by Carsten Thumulla
Nein, das adiabatisch kommt zustande, wenn Luftmassen nur grob vermischt
werden. Werden sie feiner vermischt und haben sie Zeit, dann herrscht
Isothermie -- siehe -pausen(Tropopause...).
Konvektion: adiabatisch
in Ruhe: isotherm
Nein. die Umkehrungen des Temperaturgradienten in bestimmten Höhen
kommen zustande, weil sich dort infolge chemischer (teilweise wieder
strahlungsinduzierter) Besonderheite die Absorption bestimmter
Strahlungen auf einen schmalen Höhenbereich konzentriert (z.B.UV durch
Ozon). Das sind aber nur solche, die für die Gesamtenergiebilanz keine
Rolle spielen.

Ganz knapp formuliert hier:
"Atmospheric layers are characterized by variations in temperature
resulting primarily from the absorption of solar radiation; visible
light at the surface, near ultraviolet radiation in the middle
atmosphere, and far ultraviolet radiation in the upper atmosphere."
http://www.albany.edu/faculty/rgk/atm101/structur.htm

Daß der Energieeintrag von UV (incl. 'fernem' UV) irgendwo in der
Hochatmosphäre weit hinter demjenigen sichtbaren Lichts an der
Oberfläche zurückbleiben muß, macht man sich schnell anhand des
Solarlichtspektrums und(!) der Absorptionseigenschaften von Gasen und
Festkörpern klar.
Post by Carsten Thumulla
Ohne strahlungsaktive Gase ist die Atmosphäre wärmer. Einverstanden?
Kann, kann aber auch nicht:

1.Effekt erster Ordnung: die Einstrahlung auf den Boden hebt die
Mitteltemperatur über die 3k des Alls an

2. Effekt zweiter Ordnung: der Tag/Nacht- sowie Sommer/Winter-Gegensatz
sorgt für Gradienten, die den Mittelwert schon ohne Atmosphäre verändern
(gegenüber dem Fall unendlicher Wärmeleitung bzw. unendlich schneller
Rotation des Planeten)

3. Effekt dritter Ordnung: bei Anwesenheit einer (auch gänzlich
strahlungsinaktiven) Atmosphäre fördert diese über Konvektion die
Ausgleichsprozesse, wodurch sich der Mittelwert der Bodentemperatur
gegenüber Fall 2 modifizieren und die Mittel-Gastemperatur einen dritten
Wert annehmen kann.

4. Effekt vierter Ordnung: ab Einschalten der Strahlungsaktivität sorgt
in der derzeitigen Erdatmosphäre ein 'natürlicher' Treibhauseffekt im
Mittel für eine Anhebung gegenüber Fall 3, wenn auch nicht überall (bei
anderer Zusammensetzung der Atmosphäre und/oder einem vorwiegend dunkel-
bis infrarot strahlenden 'Stern' könnte das anders sein).

5. Effekt fünfter Ordnung: auf alles obendrauf kommt die Wirkung der von
der Menschheit freigesetzten Gase


Man kann generell nicht nicht mit einem Effekt 4. oder 5. Ordnung
loslegen, ohne die davorliegenden zu betrachten. Zu deiner Frage:
bedeutet die, daß du den 'natürlichen' Treibhauseffekt bestreitest? Oder
einen Teil davon (z.B. den von CO2, Methan oder Wasserdampf?)
Carsten Thumulla
2017-05-21 10:55:16 UTC
Permalink
Raw Message
Post by K. Huller
Man kann generell nicht nicht mit einem Effekt 4. oder 5. Ordnung
bedeutet die, daß du den 'natürlichen' Treibhauseffekt bestreitest? Oder
einen Teil davon (z.B. den von CO2, Methan oder Wasserdampf?)
Nur kurz, das andere später

Im Schwerefeld gibt es keine Erwärmung durch Strahlung. Die gibt es nur
ohne Schwerefeld.
Die Atmosphäre wird nicht durch die Strahlungsaktivität warm, sondern
schon durch den Kontakt zur Planetenoberfläche.

Die Schwerkraft bildet eine Wärmefalle.


ct
K. Huller
2017-05-22 08:36:44 UTC
Permalink
Raw Message
Post by Carsten Thumulla
Die Atmosphäre wird nicht durch die Strahlungsaktivität warm, sondern
schon durch den Kontakt zur Planetenoberfläche.
Genau so ist es. Der Kontakt zur Oberfläche ist bei Abwesenheit von
Strahlungaktivität der einzige Regulator der Atmosphärentemperatur. Im
(realen) Fall endlicher Absoprtion und Emission ist er immer noch mit
Abstand der wichtigste, wobei zu diesem 'Kontakt' eben auch der
Austausch von (hauptsächlich IR-)Strahlung mit der Oberfläche gehört.
Carsten Thumulla
2017-05-22 11:22:34 UTC
Permalink
Raw Message
Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Die Atmosphäre wird nicht durch die Strahlungsaktivität warm,
sondern schon durch den Kontakt zur Planetenoberfläche.
Genau so ist es. Der Kontakt zur Oberfläche ist bei Abwesenheit von
Strahlungaktivität der einzige Regulator der Atmosphärentemperatur.
Im (realen) Fall endlicher Absoprtion und Emission ist er immer noch
mit Abstand der wichtigste, wobei zu diesem 'Kontakt' eben auch der
Austausch von (hauptsächlich IR-)Strahlung mit der Oberfläche gehört.
Ja

Und eine Atmosphäre, die nicht abstrahlen kann, ist eine Wärmefalle.


Carsten
--
"Wie - und "Deutschland, du mieses Stück Scheiße" oder "I love Volkstod"
ist keine Volksverhetzung?"
Aristoteles
K. Huller
2017-05-22 12:24:24 UTC
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Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Die Atmosphäre wird nicht durch die Strahlungsaktivität warm,
sondern schon durch den Kontakt zur Planetenoberfläche.
Genau so ist es. Der Kontakt zur Oberfläche ist bei Abwesenheit von
Strahlungaktivität der einzige Regulator der Atmosphärentemperatur.
Im (realen) Fall endlicher Absoprtion und Emission ist er immer noch
mit Abstand der wichtigste
Und eine Atmosphäre, die nicht abstrahlen kann, ist eine Wärmefalle.
Wieso?

Sie gibt auf der kalten (Nacht/Winter)-Seite Energie an den Boden ab,
der seinerseits in den Raum abstrahlt. So wie sie umgekehrt auf der
warmen (Tag/Sommer)-Seite Energie vom Boden aufnimmt, die die Sonne dort
einstrahlt. Verbunden mit Wind modifizieren diese Vorgänge die
Temperaturverteilung gegenüber dem atmosphärelosen Fall, wobei die
Modifikationen abhängig von den genauen Randbedingungen unterschiedlich
ausfallen können. Aber die Tendenz ist stets ausgleichend bzw. das
Resultat 'gemäßigter', d.h. alle auftretenden Temperaturen liegen
zwischen den Extremen, die am Boden im atmosphärelosen Fall auftreten
würden.

Ein strahlungsaktives Gas wechselwirkt stärker mit dem Boden als eines,
das nur durch Wärmeleitung Energie übertragen kann. Die ausgleichende
Wirkung ist entsprechend größer, d.h.die Differenz zwischen den Extremen
sinkt, Das schließt nicht aus, daß Mittelwerte (oder ein Extrem oder
beide oder der gesamte geographische Temperaturverlauf) sich gegenüber
dem strahlungsinaktiven Fall entweder nach oben oder nach unten verschieben.
Carsten Thumulla
2017-05-22 12:42:19 UTC
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Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Und eine Atmosphäre, die nicht abstrahlen kann, ist eine Wärmefalle.
Wieso?
Weil warmes Gas aufsteigt
Post by K. Huller
Sie gibt auf der kalten (Nacht/Winter)-Seite Energie an den Boden ab,
der seinerseits in den Raum abstrahlt.
Die Wärmeleitung ist sehr gering.


ct
K. Huller
2017-05-22 14:19:31 UTC
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Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Und eine Atmosphäre, die nicht abstrahlen kann, ist eine Wärmefalle.
Wieso?
Weil warmes Gas aufsteigt
Wegen der Energieerhaltung kommt dieser (konvektive) Prozeß spätestens
in der Höhe zum Stillstand, wo der Gewinn an potentieller Energie die
gesamte ursprünglich (am Boden) vorhandene thermische Energie
aufgezehrt, d.h. die Temperatur eines aufsteigenden Luftpakets auf 0K
abgesenkt hat (real passiert das aus anderen Gründen schon viel früher)
Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Sie gibt auf der kalten (Nacht/Winter)-Seite Energie an den Boden ab,
der seinerseits in den Raum abstrahlt.
Die Wärmeleitung ist sehr gering.
Wie stark die Atmosphäre an den Boden koppelt, beeinflußt nur das Ausmaß
des von ihr bewirkten Temperaturausgleichs.

Sollte die Atmosphäre gar nicht an den Boden koppeln (weder durch
Strahlung noch durch Wärmeleitung), dann nähme sie weder Wärme auf nocht
gäbe sie welche ab, wäre also für unsere Thematik faktisch nicht vorhanden.
Carsten Thumulla
2017-05-22 15:12:56 UTC
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Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Und eine Atmosphäre, die nicht abstrahlen kann, ist eine Wärmefalle.
Wieso?
Weil warmes Gas aufsteigt
Wegen der Energieerhaltung kommt dieser (konvektive) Prozeß spätestens
in der Höhe zum Stillstand, wo der Gewinn an potentieller Energie die
gesamte ursprünglich (am Boden) vorhandene thermische Energie
aufgezehrt, d.h. die Temperatur eines aufsteigenden Luftpakets auf 0K
abgesenkt hat (real passiert das aus anderen Gründen schon viel früher)
Das bestreitet keiner. Trotzdem steigt es auf. Die Atmosphäre nimmt die
höchste Temperatur der Oberfläche an.
Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Sie gibt auf der kalten (Nacht/Winter)-Seite Energie an den Boden ab,
der seinerseits in den Raum abstrahlt.
Die Wärmeleitung ist sehr gering.
Wie stark die Atmosphäre an den Boden koppelt, beeinflußt nur das Ausmaß
des von ihr bewirkten Temperaturausgleichs.
Nach oben ist der Widerstand klein, nach unten groß. Also wird die
Atmosphäre immer wärmer.
Post by K. Huller
Sollte die Atmosphäre gar nicht an den Boden koppeln (weder durch
Strahlung noch durch Wärmeleitung), dann nähme sie weder Wärme auf nocht
gäbe sie welche ab, wäre also für unsere Thematik faktisch nicht vorhanden.
Nach oben wirkt die Konvektion, nach unten die Wärmeleitung.


ct
K. Huller
2017-05-22 15:42:02 UTC
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Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Wie stark die Atmosphäre an den Boden koppelt, beeinflußt nur das Ausmaß
des von ihr bewirkten Temperaturausgleichs.
Nach oben ist der Widerstand klein, nach unten groß. Also wird die
Atmosphäre immer wärmer.
Meinst du mechanischen 'Widerstand'? Was hätte der mit Erwärmung zu tun?
Post by Carsten Thumulla
Nach oben wirkt die Konvektion, nach unten die Wärmeleitung.
Konvektion führt keine Energie zu. Sie ist eine *Folge* von
Energiezufuhr. Sobald sich ein infolge Erwärmung (gegenüber der
Umgebung!) aufsteigendes Luftpaket vom Boden entfernt, hört die
Energiezufuhr von dort auf, und seine Energie bleibt konstant. Wegen der
Zunahme an potentieller Energie muß die Temperatur beim Aufsteigen
fallen (und beim Absinken steigen).
Carsten Thumulla
2017-05-22 16:01:15 UTC
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Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Post by K. Huller
Wie stark die Atmosphäre an den Boden koppelt, beeinflußt nur das Ausmaß
des von ihr bewirkten Temperaturausgleichs.
Nach oben ist der Widerstand klein, nach unten groß. Also wird die
Atmosphäre immer wärmer.
Meinst du mechanischen 'Widerstand'? Was hätte der mit Erwärmung zu tun?
Wärmeleitung nach unten, Konvektion nach oben
Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
Nach oben wirkt die Konvektion, nach unten die Wärmeleitung.
Konvektion führt keine Energie zu. Sie ist eine *Folge* von
Energiezufuhr. Sobald sich ein infolge Erwärmung (gegenüber der
Umgebung!) aufsteigendes Luftpaket vom Boden entfernt, hört die
Energiezufuhr von dort auf, und seine Energie bleibt konstant. Wegen der
Zunahme an potentieller Energie muß die Temperatur beim Aufsteigen
fallen (und beim Absinken steigen).
Das bestreitet keiner, trotzdem steigt die warme Luft auf.


ct
K. Huller
2017-05-22 16:27:30 UTC
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Post by Carsten Thumulla
trotzdem steigt die warme Luft auf.
Und kühlt sich dabei ab.

Ein Luftpaket beginnt zu steigen, wenn es in Bodeennähe durch
Energiezufähr wärmer und damit leichter wird als die Umgebung. Es steigt
auch ohne jede weitere Emergiezufuhr weiter auf, wenn der
Temperaturgradient in der aktuellen Atmosphäre größer ist als der
'adiabatische' infolge des Aufsteigens, wie es häufig der Fall ist. Denn
dann bleibt auch nach Abriß der Energiezufuhr das aufsteigende Luftpaket
wärm*er* und leichter als die jeweils *umgebenden*. Endresultat können
Schauer/Gewitter sein.

Aber das alles führt nicht im geringste zu einer Erwärmumg der oberen
Atmosphäreschichten über die Temperatur am Boden.
Carsten Thumulla
2017-05-22 16:43:47 UTC
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Post by K. Huller
Post by Carsten Thumulla
trotzdem steigt die warme Luft auf.
Und kühlt sich dabei ab.
Ein Luftpaket beginnt zu steigen, wenn es in Bodeennähe durch
Energiezufähr wärmer und damit leichter wird als die Umgebung. Es steigt
auch ohne jede weitere Emergiezufuhr weiter auf, wenn der
Temperaturgradient in der aktuellen Atmosphäre größer ist als der
'adiabatische' infolge des Aufsteigens, wie es häufig der Fall ist. Denn
dann bleibt auch nach Abriß der Energiezufuhr das aufsteigende Luftpaket
wärm*er* und leichter als die jeweils *umgebenden*. Endresultat können
Schauer/Gewitter sein.
Aber das alles führt nicht im geringste zu einer Erwärmumg der oberen
Atmosphäreschichten über die Temperatur am Boden.
Meinst Du wirklich, daß die Atmosphäre, die nicht abstrahlen kann ebenso
kühl ist wie die, die abstrahlt?


ct
K. Huller
2017-05-22 17:07:50 UTC
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Post by Carsten Thumulla
Meinst Du wirklich, daß die Atmosphäre, die nicht abstrahlen kann ebenso
kühl ist wie die, die abstrahlt?
Oder kälter (wie real) oder auch wärmer. Wenn sie nicht abstrahlen kann,
kann sie nämlich auch nicht absorbieren. Beides erfordert, daß es zwei
Anregungszustände eines Moleküls (im IR überwiegend Rotationen) gibt,
deren Energiedifferenz gleich der Energie eines einfallenden Photons
ist. Dieses kann das Molekül von der unteren auf die höhere Energiestufe
heben (Absorption). Andrerseits fliegt beim Rückfall des Moleküls in den
tieferen Zustand ein (gleichartiges) Photon davon (Emission). Beides
gibt es nur zusammen (oder eben nicht).

Ob eine 'strahlungsaktive' Atmosphäre wärmer oder kälter wäre als eine
hypothetische 'nicht strahlungsaktive' hinge davon ab, welche
Einstrahlungen, welche Abstrahlungswege und welche sonstigen Einflüsse
vorhanden sind. Und natürlich von der Gasmischung selber.

'Kälter' oder 'wärmer' kann in verschiedenen Teilen der Gashülle
verschieden ausfallen. Dauerhafte Inversionen in der Hochatmosphäre
beispielsweise beruhen darauf, daß bestimmte Moleküle dort in einer
dünnen Schicht(Höhendifferenz) bestimmte Strahlungen fast komplett
abfangen. Nur sind diese Vorgänge in der Summe unbedeutend gegenüber der
Einstrahlung im (vorwiegend) IR-Bereich vom Boden auf die bodennahen
Schichten.

Könnte man aus der Erdatmosphäre oder auch nur aus den unteren Schichten
die Gase mit überdurchschnittlicher IR-Absorption entfernen und durch
einen Mix der anderen ersetzen, würde sie tendenziell kälter, weil ein
(relativ) effizienter Weg der Energiezufuhr wegfiele.

Teetrinker
2017-05-19 11:09:25 UTC
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Post by Horst Nietowski
Sogar wenn man die stärkere Treibhauswirkung des
Methans herausrechnet, haben wir in diesen Bereichen also eine negative
Wirkung auf den Treibhauseffekt“, sagt Professor Dr. Jens Greinert
Das hat das Team um Trump schon lange gewusst.
Fritz
2017-05-19 12:01:58 UTC
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Raw Message
Post by Teetrinker
Post by Horst Nietowski
Sogar wenn man die stärkere Treibhauswirkung des
Methans herausrechnet, haben wir in diesen Bereichen also eine negative
Wirkung auf den Treibhauseffekt“, sagt Professor Dr. Jens Greinert
Das hat das Team um Trump schon lange gewusst.
LOL

Tee-Brüller glaubt wohl jeden Schmus den sein Fürrer Trumpel verzapft!
--
Fritz
Usenet Akronyme auf Alpenländisch:
PLUMPS = PLONK (im österreichischen Dialekt)
Hierconf(s) ~ DHDDDIDH = do hockn de do de imma do hockn
Horst Nietowski
2017-05-19 12:11:41 UTC
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Raw Message
Post by Teetrinker
Post by Horst Nietowski
Sogar wenn man die stärkere Treibhauswirkung des
Methans herausrechnet, haben wir in diesen Bereichen also eine negative
Wirkung auf den Treibhauseffekt“, sagt Professor Dr. Jens Greinert
Das hat das Team um Trump schon lange gewusst.
Mal abwarten, wer als erster die Quelle dieser Meldung als unserioes
bezeichnen wird. :-)
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