Gegenstrahlung – Sein oder nicht sein, das ist hier die Frage

Auch wenn dieses Wortspiel aus der Feder eines berühmteren Dichters stammt, als ich es bin, halte ich es doch für recht treffend, denn die so bezeichnete Gegenstrahlung ist eines der Kernargumente der gut bezahlten Klimaforschung, welches dafürspräche, dass wir demnächst gegart werden würden.

Bei so vielen Konjunktiven bleibt mir gar nichts anderes übrig, als mich dem Thema nochmals zu stellen, denn bereits in meinem Buch hatte ich diese Möglichkeit der Energieübertragung auf Grund meines Verständnisses zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik rundweg abgelehnt. Ja, ich bekenne diesen Akt der Leugnung, dessen Grundlagen bei Zeitgenossen wie Tscheuschner, Gerlich und Kierstein zu finden sind.

Zweifel nagten lange an mir, zumal das Gesetz von Stefan und Boltzmann nur eine direkte Abhängigkeit zur absoluten Temperatur in Kelvin zeigt. Auf der anderen Seite schien mir der Zusammenhang zwischen Absorber-Fläche und den Wellenlängen auch nicht zu passen. Bei näherer Betrachtung ergaben sich hier also zahlreiche Wiedersprüche für und auch gegen die Existenz der so genannten infraroten Gegenstrahlung.

Etwas später habe ich mich hier im Blog auch zu Konvektion geäußert, welche als zentraler Mechanismus des Energieaustauschs in der unteren Atmosphäre betrachtet werden muss. Allerdings hat meine diesbezügliche Schlussfolgerung, dass die Abstrahlung von Energie aus der Atmosphäre heraus mit zunehmender Höhe an Bedeutung gewinnt einen Haken, denn so ein Molekül strahlt nicht einfach nur nach Oben, weil ich glaube, dass es der zweite Hauptsatz der Thermodynamik so möchte. Es strahlt gleichförmig in alle Richtungen – so ist es nun mal mit natürlich entstehenden elektromagnetischen Wellen.

Dem kann ich mich nicht entziehen, und die Thermodynamik scheint dies auch zu erlauben, soweit der Netto-Wärmestrom eine absolute Übertragung von Energie nur von Warm in Richtung Kalt beschreibt.

Es bleibt jedoch aus meiner Sicht weiterhin der Fakt, dass Konvektion der zentrale Kühlkreislauf unserer unteren Atmosphäre ist, woraus sich nun folgende angepasste Darstellung ergibt:

Wie im Bild zu erkennen, wird damit energiereiche warme und feuchte Luft in Höhen um 10.000 Meter transportiert, wo bereits ein intensiver Energieaustausch mit dem Kosmos stattfindet. Der Grund für diesen mit der Höhe immer intensiveren Austausch ist die mit der Höhe abnehmende Dichte und Feuchte des Luftgemischs, wodurch emittierte Strahlung immer seltener mit Wasserdampf oder CO2 interagiert und direkt in den Kosmos gelangt. 70 Prozent aller Luftmoleküle befinden sich bereits unterhalb von 10.000 Metern, wodurch die Rolle der IR-aktiven Gase bereits erheblich abnimmt:

Die in dieser Höhe entstehende Gegenstrahlung wird bereits wieder von den darunterliegenden Luftschichten absorbiert und erneut emittiert. In Höhen oberhalb von 20.000 Metern finden sich nur noch 10% der atmosphärischen Materie. Wenn man sich den Vorgang aus Strahlung, Gegenstrahlung und Strahlungsabsorbition anhand eines Bildes vorstellen möchte, so könnte folgende Darstellung bei der Erklärung dieser Vorgänge hilfreich sein, wobei die Brownsche Teilchenbewegung und auch der viel wichtigere Wasserdampf hier vernachlässigt wird:

Wie wir sehen, haben wir in Bodennähe eine intensive Interaktion aus absorbierter Strahlung, Gegenstrahlung und auch bereits absorbierter Gegenstrahlung. Die direkte Abstrahlung ist in Bodennähe verhältnismäßig gering, und nimmt erst mit der Höhe und abnehmenden Dichte zu. Wie schon gesagt und hier im Bild nicht zu finden, nimmt mit der Höhe auch der Einfluss von Wasserdampf rasant ab. Hingegen bleibt die CO2 Konzentration auch in der oberen Atmospäre nahezu konstant – doch die Dichte des Luftgemischs nimmt dramatisch ab.

Natürlich lässt sich diese Darstellung 1:1 auf das Gas Wasserdampf übertragen, wobei dessen Konzentration jedoch auch mit der Höhe abnimmt, da es schlicht und ergreifend zu Wasser kondensiert – wir sehen dies als Wolken. Welche Rolle Wolken in diesem Konzert spielen, ist noch weitgehend unklar, wobei ich vermuten würde, dass die Brechungsgesetze aus der Optik eine Rolle spielen und und somit ein Teil der auftreffenden infraroten Strahlung durch Totalreflextion unmittelbar zurückgespiegelt wird.

Bis zu diesem heutigen Zeitpunkt scheint mir dies das schlüssigste Gesamtbild zu sein, welches auf Grund des konvektiven Energietransports in der unteren Atmosphäre kaum mehr Anhaltspunkte für einen sogenannten Treibhauseffekt liefert. Man könnte gar schlussfolgern, dass mehr CO2 in der Atmosphäre auch eine verbesserte Abstrahlung in Richtung Weltall ermöglicht, denn dieser Vorgang stützt sich ja ganz maßgeblich auf die Existenz unserer IR-aktiven Gase in der Atmosphäre.

Unterm Strich finde ich also keine griffige Argumentation, weshalb Gegenstrahlung zu einer gallopierenden Klimakatastrophe führen soll.