Skeptiker der Klimawissenschaft führen oft an, dass der atmosphärische Treibhauseffekt nicht existiere. Es wird vorgeworfen, dass entgegen Poppers Forderung nach der Falsifizierbarkeit die Treibhaushypothese kein Experiment erlaube deren Vorhersagen empirisch zu überprüfen. Manche gehen sogar so weit und behaupten, dieses Phänomen widerspräche gar dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik. Sind diese schweren Vorwürfe infam und unhaltbar oder brauch dieser Wissenschaftsbereich nochmal einen Nachholkurs in wissenschaftlicher Methode?
Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass von alleine keine Wärme vom Kalten zum Warmen wandert, sondern immer das Warme das Kalte aufwärmen wird. Daraus wird geschlussfolgert, dass die Atmosphäre, welche viel kälter ist als die Erdoberfläche, keine Wärme an letztere abgeben könne. Folglich verursache das Treibhausgas in der Atmosphäre keine globale Erwärmung.
Schauen wir uns die Aussage der Thermodynamik einmal genauer an. Wärme wandert immer von Warm nach Kalt. Das liegt daran, dass jeder Gegenstand seine Wärme auf verschiedene Weisen an seine Umgebung abgibt. Je wärmer der Gegenstand ist, desto mehr Wärme gibt er ab. Ist er dabei von wärmeren Dingen umgeben, so erhält er von diesen mehr Wärme als er selbst abgibt, wird also wärmer.
Es kann also sehr wohl Wärme von kalt nach warm fließen. Aber es wird immer mehr Wärme sein, die von warm nach kalt fließt. Das ist die Aussage des 2. Hauptsatzes.
Betrachten wir die Wärmebilanz der Erde. Ohne Frage stammt alle Wärme auf der Erdoberfläche ursprünglich von der Sonne, deren 5.500°C Oberflächentemperatur eine enorme Wärmestrahlkraft erzeugen. Die Erde selbst gibt auch wiederum Wärme an die kalte Umgebung des Weltraums ab, wegen der geringen Temperatur hauptsächlich in Form von Infrarotstrahlung. In der Bilanz ist die Temperatur der Erde T bestimmt durch die eingehende Strahlung der Sonne E und die abgegebene Wärme A, oder kurz T = E – A
Betrachten wir weiter die Auswirkungen von Treibhausgasen in der Erdatmosphäre. Diese Gase haben nur geringen Einfluss auf die Menge des einfallenden Sonnenlichts. Die infrarote Wärmestrahlung der Erde hingegen wird teilweise absorbiert und dann in alle Richtungen abgestrahlt. Manches davon zurück zur Erde. Dieser Beitrag R geht zusätzlich in die ansonsten unveränderte Bilanz der Erdwärme ein, T = E – A + R. Damit erhöht die Anwesenheit solcher Gase in der Erdatmosphäre zweifellos die Temperatur auf der Erde.
Um den Treibhauseffekt zu erklären brauchen wir also nur zwei Theorien, die Schwarzkörperstrahlung – erklärt die Strahlung warmer Körper – sowie Strahlungsübergänge – erklärt wie Gase Wärme aufnehmen und wieder abstrahlen. Diese Theorien sind wohl bekannt und hinreichend empirisch belegt und gehören zu den Grundlagen der modernen Physik. Da es sich bei dem Treibhauseffekt nicht um ein neuartiges Phänomen handelt, sondern nur um die Reskalierung eines im Labor bereits hinreichend nachgestellten Phänomens, sind falsifizierende Experimente also bereits durchgeführt worden. Der Treibhauseffekt ist ein belegtes Phänomen.
Schwieriger wird es, wenn wir den Wärmebeitrag der Atmosphäre quantisieren wollen. Die Reskalierung vom einzelnen Molekül auf eine gesamte Atmosphäre ist zu drastisch, um die nötige Genauigkeit zu erhalten. Diese ersten Prinzipien erlauben uns lediglich den Beitrag verschiedener Gase aufgrund ihrer Aufnahmefähigkeit zu vergleichen. So kann FCKW eine größere Menge an infrarot Strahlung aufnehmen als CO2 und die gleiche Menge in der Atmosphäre wirkt so um ein vielfaches wärmender.
Studien, die den Beitrag eines einzelnen Gases zur Erderwärmung erfahren wollen, benötigen Wissen übder die Menge aller relevanten Gase in unserer Atmosphäre sowie deren relativen Beitrag zur Erwärmung. Deren Bilanz im Vergleich zu der gesamten durch die Atmosphäre verursachten Erwärmung erlaubt Rückschlüße über den Beitrag der verschiedenen Gase. Dieser Vergleich muss über einen längeren Zeitraum und unter Berücksichtigung der Sonnentemperatur gezogen werden, um zuverlässige Ergebnisse zu liefern. Studien, die dies nicht tun, laufen Gefahr, die Erwärmung durch andere Faktoren fälschlicherweise den Gasen zuzuordnen. Gibt es solche Studien?
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