Wie Treibhausgase wirken

Zu diesem Beitrag auf myheimat, der sich positiv auf den Anstieg der Oberflächentemperatur der Erde bezieht, erschien heute dieser Kommentar:

Die folgenden Tatsachen sind unbestreitbar:
1, Der Energiefluß, der die Erderwärmung bewirkt, kommt von der Sonne.
2, Die Erdatmosphäre ist keine Lichtfalle. In Temperaturstrahlung umgewandelte Sonnenenergie ist nicht auf ewig in ihr gefangen., es gibt keine im IR-Bereich dicht sperrende Schicht gegen das Weltall.
3, Die erwärmte Erdatmosphäre - sie kann wegen der Vielzahl ihrer Komponenten als schwarzer Körper angesehen werden - besitzt im Gesetz von Stefan und Boltzmann einen hocheffizienten Kühlungsmechanismus: Die pro Oberflächen- und Zeiteinheit ins Weltall abgestrahlte Energie wächst mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur, verdoppelt sich diese, so versechzehnfacht sich die Abstrahlungsleistung.

Der Kommentar zeigt beispielhaft, wie Tatsachen, Halbwahrheiten und Nebensächlichkeiten benutzt werden, um in der Bevölkerung Zweifel an der plausiblen wissenschaftlichenThese zu säen, der derzeitig zu beobachtende gefährliche Anstieg der Oberflächentemperatur der Erde (GAOTE) , habe auch etwas mit dem Verbrennen fossiler Energieträger zu tun.

1. Richtig ist, dass die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde zunächst einmal von der auf die Erdoberfläche auftreffenden Sonnenstrahlung abhängt. Wäre die Erde dichter an der Sonne, wäre die Temperatur höher, wäre die Erde weiter weg, wäre die Temperatur geringer.

2. Wäre die Erde ein idealer schwarzer Körper würde sie die Sonneneinstrahlung,  die vor allem aus kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung (UV-Strahlung und sichtbares Licht)  besteht (Strahlungsverteilung hier ansehen), zunächst absorbieren und dann als Wärmestrahlung im längerwelligen Infrarotbereich wieder abgeben, bis das Strahlungsgleichgewicht erreicht ist.
3. Zum anderen hängt die durchschnittliche Oberflächentemperatur davon ab, wie groß der reflektierte Anteil der einfallenden Strahlung ist (Albedo).  Wäre die Erde ein idealer „Schwarzer Körper“ ergäbe sich im Strahlungsgleichgewicht eine durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde von 5,4° Celsius. Unter Berücksichtigung der sofort reflektierten Sonnenstrahlung (Albedo) fällt die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde im Strahlungsgleichgewicht auf -19° Celsius (Berechnung hier). Gemessen wird derzeit jedoch eine Oberflächentemperatur von +15° Celsius.
4. Diese Differenz von 34° Celsius wird schlüssig durch die Tatsache erklärt, dass die Erde eine Atmosphäre hat. In der Atmosphäre der Erde gibt es so genannte „Treibhausgase“. Diese Gase haben die physikalische Eigenschaft, durch elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich „angeregt“ zu werden, das heißt, die Moleküle absorbieren Infrarotstrahlung (IR) und setzen diese Energie in Schwingungsenergie der Moleküle um (Näheres hier) Diesen Effekt nutzen Wissenschaftler zum Beispiel bei der IR-Spektroskopie aus, um bei der Analyse von organischen Verbindungen bestimmte Molekülgruppen zu identifizieren.
5. Die Sonneneinstrahlung erfolgt vor allem, wie oben gezeigt, im kurzwelligen Bereich des elektromagnetischren Spektrums. Die Sonneneinstrahlung kann die Atmosphäre ungehindert durchdringen und die Erdoberfläche erwärmen.
6. Die Abstrahlung von der Erdoberfläche in den Weltraum erfolgt im langwelligeren Infrarotbereich. Und die abgestrahlte Infrarostrahlung wird von den Molekülen der Treibhausgase absorbiert.  Die riesengroße Menge von Molekülen der Treibhausgase, wie gasförmiges Wasser, Kohlendioxid, Methan usw. verhindern somit zunächst eine vollständige Abstrahlung der Infrarotstrahlung der Erde in den Weltraum, indem sie sozusagen einen Energiespeicher um die Erde legen. Nimmt die Anzahl der Moleküle zu, die diesen Speicher bilden, wird mehr Energie gespeichert, nimmt die Anzahl der Moleküle ab, wird weniger gespeichert.
7. Eine modellhafte Abbildung der Entwicklung des Klimas für eine konkrete Berechnung der zu erwartenden Oberflächentemperaturen ist sicherlich komplex und schwierig. Deshalb fallen die Prognosen verschiedener Forschungsgruppen mit unterschiedlichen Modellen unterschiedlich aus (Eine Diskussion dazu hier nachlesen)

Dies ändert aber nichts an der grundlegenden Tatsache:
Mehr Energie in der Atmosphäre heißt höhere Temperatur! (Einzelheiten hier)

Wer entgegen der Überzeugung der überwiegenden Mehrheit von Klimaforschern und Physikern meint, die erhebliche Zunahme der Anzahl von Molekülen wie CO₂ oder CH₄ in der Atmosphäre seit der industriellen Revolution habe keinen Einfluss auf den Energiegehalt der Atmosphäre, ist in der Beweispflicht. Denn dass die Treibhausgase sehr wohl einen Einfluss haben, zeigt die derzeit noch halbwegs gemütliche Oberflächentemperatur der Erde.