Treibhauseffekt widerlegt!

Prominente Physiker erhalten regelmäßig Zuschriften von Laien, die ein perpetuum mobile gefunden haben wollen und uns damit von allen Energiesorgen befreien. Ich habe dazu noch einen dicken Ordner mit Zuschriften, in denen Laien einen fatalen Fehler in der Treibhaustheorie gefunden haben wollen, den alle Klimaforscher seit Jahrzehnten übersehen haben. Sie glauben, ein für alle mal widerlegt zu haben, dass der Mensch das Klima aufheizt.

Ich schaue mir diese Thesen immer an – vielleicht ist ja ein ernst zu nehmendes Argument dabei. Doch in der Regel braucht man keine fünf Minuten, um den Denkfehler zu entdecken. Zumal die Argumente sich oft wiederholen – nach ein paar Jahren hat man fast alles schon mal gelesen.

Ein besonderer Fall ist ein gerade im Internet publiziertes "Positionspapier zur Widerlegung der staatlich sanktionierten Klimaszenarien" von Dr. Siegfried Dittrich aus Hamm. Besonders deshalb, weil er die anthropogene Erwärmung nicht nur einmal, sondern gleich fünffach „falsifiziert“. Und besonders auch deshalb, weil der Wirtschaftsrat der CDU  sich bei einer Sitzung am 28. August ausgiebig mit Dittrichs Thesen befassen will.

Was also ist von Dittrichs Thesenpapier zu halten? Im Untertitel verspricht es:

Es geht nur um simpelste Zusammenhänge: 5 Falsifikationen reichen aus, um den ganzen Unsinn der Klimahysterie klar zu erkennen.

Gleich zu Beginn überrascht Dittrich mit der Aussage, dass eine Verdoppelung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre „selbst nach Verbrauch aller fossilen Brennstoffe wegen partieller Aufnahme durch die Ozeane und zunehmender Photosynthese bei weitem nicht erreichbar sein dürfte“. Dass da etwas nicht stimmen kann, zeigt schon eine einfache Überschlagsrechnung: in den letzten zehn Jahren haben unsere Emissionen die CO2-Konzentration im Mittel um 2 ppm jährlich erhöht. Würden wir die Emissionen auf diesem Niveau einfrieren und Ozean und Biosphäre würden weiterhin den gleichen Anteil aufnehmen wie bislang (alles optimistische Annahmen), dann würde die Konzentration weiter um jährlich 2 ppm steigen, und wir hätten sie noch vor Ablauf diesen Jahrhunderts verdoppelt (auf über 560 ppm von den vorindustriellen 280 ppm). Ich habe noch niemanden gehört, der der Auffassung war, dass wir schon bei konstantem Verbrauch bis zur Jahrhundertwende keine Kohle mehr haben. Bislang hat die Menschheit insgesamt rund 500 Gt Kohlenstoff emittiert. Die fossilen Brennstoffreserven werden auf 3000-5000 Gt geschätzt.

Als nächstes berechnet Dittrich, wie stark seiner Meinung nach eine Verdoppelung der CO2-Konzentration das Klima im Gleichgewicht aufheizen würde – dieser Wert ist als „Klimasensitivität“ bekannt. Laut Dittrich beträgt sie 0,34 Grad. Der IPCC-Bericht dagegen spricht von einer Klimasensitivität von ca. 3 Grad, mit einer Unsicherheitsspanne von 2 – 4,5 Grad. Dittrich allerdings behauptet durchgehend, IPCC würde von 4,5 oder gar 6,5 Grad ausgehen. Die IPCC-Abschätzung beruht auf über einem Dutzend unabhängiger Studien, die u.a. aus den Klimaschwankungen in der Erdgeschichte die Klimasensitivität ableiten.

Die Diskrepanz zu Dittrich hat mehrere Gründe. Er beginnt mit einem fundamentalen Denkfehler, denn er führt die Berechnung für die Erdoberfläche durch statt für die obere Atmosphäre. An der Oberfläche gilt aber die einfache Strahlungsbilanz (abgestrahlte Wärmestrahlung muss aufgenommene Sonnenstrahlung ausgleichen) gar nicht, die der Rechnung zugrunde liegt. An der Erdoberfläche gibt es nämlich zusätzliche Wärmetransporte innerhalb der Atmosphäre (Konvektion). Dittrich zieht dann fälschlich vom Strahlungsantrieb von 3,7 W/m² (für CO2-Verdoppelung) noch je 30% für Wolken und Wasserdampf ab – weiteres Indiz dafür, dass er gar nicht weiß, wie dieser Strahlungsantrieb eigentlich berechnet wird (nämlich bereits für realistische Temperatur- und Wasserdampfprofile und Wolkenanteile der Atmosphäre, für jede Spektrallinie einzeln, um den Überlapp mit der Absorption durch Wasserdampf zu berücksichtigen - siehe IPCC-Bericht Seite 140 oder für Details z.B. Myhre und Stordal 1998). Der direkte CO2-Effekt, korrekt berechnet, beträgt 1,1 Grad, nicht 0,34 Grad.

Zum zweiten bestreitet Dittrich die Bedeutung der bekannten Rückkopplungen (Eis-Albedo, Wasserdampf, Wolken) die in der Summe den direkten CO2-Effekt noch verstärken. Wie Urs Neu hier kürzlich schon dargestellt hat, handelt es sich dabei jedoch um detailliert in vielen Studien untersuchte und nachgewiesene physikalische Effekte, die man nicht willkürlich einfach weglassen kann. Ohne diese Rückkopplungen hätte es zum Beispiel die Eiszeiten auf der Erde nicht gegeben. Dittrich versucht auch gar nicht erst, irgendwelche wissenschaftlichen Belege anzugeben, weshalb die Stärke dieser Rückkopplungen seiner Meinung nach praktisch Null sein soll.

Der IPCC und die ihm hörigen Klimainstitute haben daher in recht selbstherrlicher Weise den ohnehin schon zu hoch errechneten Wert von 1,1 °C mittels dubioser Computersimulationen (angebliche Rückkoppelungsmechanismen, die durch zunehmende Wasserdampfbildung und Eisflächenschrumpfung ausgelöst werden sollen) noch um ein Vielfaches angehoben.

Da er dank falscher Rechnung auf 0,34 Grad kommt, IPCC jedoch nach seiner Ansicht auf 4,5 oder 6,5 Grad, behauptet Dittrich später im Text immer wieder, IPCC würde „dem CO2-Einfluß eine 13- oder gar 19-fache Verstärkung” zuweisen oder eine „13-fache Rückkoppelung“ verwenden. Dies stimmt natürlich nicht; die Rückkopplungen verstärken nach Stand der Wissenschaft die Erwärmung etwa um einen Faktor 3, nämlich vom direkten CO2-Effekt von 1 Grad auf eine Klimasensitivität von 3 Grad.

Die ganze Maßlosigkeit, mit der hier vorgegangen wurde, zeigt sich daran, daß der von uns Kritikern errechnete Erwärmungswert von 0,34 °C gleich um das 13-fache bzw. 19-fache übertroffen wird.

Doch nun zu den „5 Falsifikationen“.

Falsifikation Nr. 1

Hier behauptet Dittrich: wenn IPCC Recht hätte, dann sollten unsere Emissionen bislang schon eine Erwärmung um 2,0 bzw. 2,9 Grad verursacht haben. Wie man diese Rechnung korrekt durchführt, kann man z.B. in unserem Buch Der Klimawandel  nachlesen (S. 45). Dittrich macht dabei gleich drei Fehler: er nimmt eine zu hohe Klimasensitivität an, er ignoriert den abkühlenden Effekt der Aerosole und er „vergisst“ die thermische Trägheit der Ozeane. Dies obwohl er zuvor korrekt schreibt, die Klimasensitivität „bezieht sich auf den Gleichgewichtszustand, der allerdings wegen der thermischen Trägheit der Meere erst nach längerer Zeit erreicht wird.“ Er muss also wissen, dass seine Rechnung in diesem Punkt falsch ist. Neu ist sie übrigens auch nicht – sie ist (samt der Fehler) vom US-Klimaskeptiker Lindzen abgeschrieben, die Widerlegung dazu wurde hier publiziert.

Falsifikation Nr. 2

Die geht so: Dittrich konstruiert sich eine falsche Kurve (die rote Kurve in seiner Grafik), er schreibt „IPCC-Kurve“ daran, und dann folgert er:

Die rote IPCC-Kurve verläßt dagegen wegen der zugrundeliegenden 13-fachen Verstärkung schon bei 125 ppm CO2 den positiven Temperaturbereich, was in sich natürlich ein Widerspruch ist und die durchgeführte Computersimulation auf einfache Weise ad absurdum führt.

Problem ist nur: eine solche Kurve findet sich nirgendwo im IPCC-Bericht – sie ist eine Erfindung von Dittrich. Sein Fehler dabei: er hat eine logarithmische Kurve durch zwei Punkte gelegt, wobei der eine der abgeschätzte direkte CO2-Anteil am natürlichen Treibhauseffekt ist (ohne alle Rückkopplungen), während der zweite die CO2-Erwärmung mit allen Rückkopplungen darstellt. Dies ist gewissermaßen Äpfel mit Birnen zu einer Kurve verbinden, und ebenso falsch wie sinnlos – wie das Ergebnis dann ja auch zeigt. Auch dieses Argument liegt übrigens schon lange in meinem dicken Ordner mit kuriosen Zuschriften – allerdings bislang nur in Tabellenform, nicht mit einer schicken Grafik.

Ein größerer Schildbürgerstreich erscheint hiernach kaum mehr vorstellbar.

Falsifikation Nr. 3

Hier geht es um den Einfluss der übrigen Treibhausgase wie Methan, Lachgas, Ozon und FCKW. Dittrich dazu:

Wo sind eigentlich die vielfachen Rückkoppelungseffekte aller dieser Erwärmungsauslöser geblieben und wo erst recht der wesentlich größere, der sich aus dem solaren Einfluß hätte ergeben müssen? Wenn dem CO2-Einfluß eine 13- oder gar 19-fache Verstärkung zugewiesen wird (bis zu 2,0 bzw. 2,9 °C, wobei allein schon das bei weitem nicht erreicht wurde), muß auch für die anderen Erwärmungsfaktoren der gleiche Zuwachs zu erwarten sein. Ein kurzer Überschlag zeigt, daß man hier für das vergangene Jahrhundert mit einem Gesamteffekt von bis zu 8 bzw. 12 °C hätte rechnen müssen. Wo nehmen die Klimainstitute nur den Mut her, uns solchen Rückkoppelungswahnsinn zu suggerieren.

Der „Rückkoppelungswahnsinn“ liegt hier allerdings allein in Dittrich’s Kalkulation, nicht beim IPCC. Selbstverständlich wirken die physikalischen Rückkopplungen in allen Klimamodellen völlig unabhängig davon, aus welcher Ursache sich das Klima ändert – ob durch Methan, CO2 oder die Sonne. Wenn es wärmer wird, nimmt in den Modellen der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre zu, die Eis- und Schneebedeckung nimmt ab, und das verstärkt die Erwärmung. Dass dies auch auf der realen Erde passiert, ist nicht nur physikalisch plausibel sondern durch Messungen belegt. Und wenn Herr Dittrich glaubt, die Modelle würden mit dieser Rückkopplung für das vergangene Jahrhundert eine Erwärmung von 8 bzw. 12 Grad liefern – warum schaut er sich die Ergebnisse dieser Modelle nicht einfach mal an? Im IPCC-Bericht sind die Resultate für das vergangene Jahrhundert abgebildet und mit den Messdaten verglichen (Abb. SPM4 und TS23). Viele Behauptungen über den IPCC-Bericht lassen sich sehr einfach falsifizieren: durch Nachsehen im IPCC-Bericht.

Entweder ist hier bewußt manipuliert worden, um die Ergebnisse passend zu machen, oder man hat in höchst fahrlässiger Weise versäumt, die hochgerechneten Prognosen mit den beobachtbaren Fakten zu vergleichen

Falsifikation Nr. 4

Diese beruht auf einem langjährigen Dauerbrenner der Skeptikerdiskussion: der Diskrepanz zwischen den Satellitenmessungen über die Temperaturentwicklung der Troposphäre und dem, was die Klimamodelle vorhersagen. Allerdings habe ich noch nirgends so die Tatsachen auf den Kopf gestellt gesehen wie bei Dittrich:

Die Klimainstitute haben die neue Beweislage allerdings bisher noch nicht anerkannt, wissen sich im Moment aber nur so zu helfen, daß sie die Richtigkeit der Satellitenmessungen in ihrem gesamten Umfang anzweifeln.

Korrekt ist, dass es jahrelang Diskrepanzen nicht nur zwischen Satellitendaten und Modellen, sondern auch zwischen verschiedenen Auswertungen der gleichen Satellitendaten durch unterschiedliche Forschergruppen gegeben hat. Den Ursachen ist man nachgegangen, und man hat dabei eine Reihe von Fehlern in den Satellitenauswertungen entdeckt – u.a. einen simplen Vorzeichenfehler in einem Computerprogramm. Nachdem die Fehler inzwischen korrigiert sind, sind auch die Diskrepanzen verschwunden. All dies ist in der Fachliteratur sauber dokumentiert, im Gegensatz zu Dittrichs Behauptungen.

Dies ist übrigens eines von mehreren Beispielen, wo sich bei Diskrepanzen zwischen Modellrechnungen und Daten die Modelle im Nachhinein als richtig erwiesen haben. Ein anderes Beispiel aus meinem eigenen Forschungsfeld waren die zu warmen Meerestemperaturen im Pazifik in der letzten Eiszeit, die man aus Sedimenten rekonstruiert hatte, und die viele Jahre den Temperaturen widersprachen, die Modellrechnungen des Eiszeitklimas dort ergaben. Inzwischen sind andere, zuverlässigere Methoden der Temperaturrekonstruktion entwickelt worden, und die Rekonstruktionen der Paläo-Datenkollegen stimmen nun mit dem überein, was wir Modellierer schon immer gesagt haben. Genauso gibt es umgekehrt Beispiele, wo Diskrepanzen zwischen Modell und Daten auf Modelldefizite aufmerksam gemacht haben und zur Verbesserung der Modelle genutzt wurden.

Warum machen wir uns hiernach dann eigentlich solche gewaltigen Sorgen um die Zukunft unseres Erdplaneten? Offenbar deswegen, weil die von der Bundesregierung und auch wohl von Lobbyisten einseitig begünstigten Klimainstitute es so sollen und wollen.

Falsifikation Nr. 5

Diese lautet: wenn es derart verstärkende Rückkopplungen gäbe, dann müsste das Klima durch einen „run-away-Effekt“ völlig aus dem Ruder laufen – was jedoch bei vergangenen Warmzeiten der Erdgeschichte nie geschehen ist. Um dies einzusehen, könnten „die zugrundeliegenden wissenschaftlichen Zusammenhänge völlig ausgeklammert bleiben“ – der „gesunde Menschenverstand“ reiche dazu aus.

Sicher? Die Erwärmung ΔT aufgrund eines Antriebs A ergibt sich als:

ΔT = r·A + f·ΔT

Der Antrieb A könnte zum Beispiel eine CO2-Verdoppelung sein und daher den Wert 3,7 W/m² haben.  r·A ist der direkte Effekt des Antriebs, in dem Fall also die oben erwähnten 1,1ºC – dies kann man aus der Stefan-Boltzmann-Gleichung in guter Näherung leicht ausrechnen (für die „top-of-atmosphere“ Bilanz, nicht am Boden, s.o.!) Hinzu kommt die Rückkopplung, sie ist proportional zu ΔT, und der Proportionalitätsfaktor f heißt feedback-Faktor. Löst man die Gleichung nach ΔT auf, ergibt sich

ΔT = r·A /(1-f)

Die Verstärkung durch die Rückkopplung beträgt also 1/(1-f). Diesen Faktor nennt man gain – es ist der oben erwähnte Faktor 3 (von dem Dittrich fälschlich behauptet, er sei 13 oder 19). Für f<0 ist die Rückkopplung negativ (abschwächend), für f>0 ist sie positiv (verstärkend), und für f=1 erhält man eine instabile Rückkopplung, also den von Dittrich genannten run-away-Effekt. Kurzum: für einen Verstärkungsfaktor von 3 oder auch 13 oder 19 ist ein run-away-Effekt ausgeschlossen; er tritt vielmehr dann ein, wenn f gegen 1 und damit die Verstärkung gegen Unendlich geht. Dies ist elementare Klimatologie - ich lade Herrn Dittrich gerne im Wintersemester in meine Vorlesung an der Uni Potsdam ein, wo dies behandelt wird.

In der realen Fachdiskussion haben wir genau das umgekehrte Problem: unsere Modelle können mit den bekannten Rückkopplungen mehrere frühere Warmzeiten der Erdgeschichte nicht im vollen Umfang erklären. Sie liefern für Warmklimate keine run-away-Erwärmung sondern zu kühle Ergebnisse, insbesondere in Polargebieten (siehe diesen Artikel). Es ist daher nicht auszuschließen, dass wir die Rückkopplungen im System möglicherweise noch unterschätzen – dies muss durch weitere Forschung geklärt werden.

Wir erleben z. Zt. die nahezu unvorstellbare Herbeiforschung einer Klimaentwicklung, die auch nicht im geringsten mit den vorliegenden Fakten übereinstimmt.

Dittrich erwähnt am Rande mehrfach noch eine weitere beliebte Skeptiker-These: dass die Sonnenaktivität die Erwärmung zum großen Teil erklären könne. Zum Beleg verweist er allerdings nur auf einen Aufsatz von Horst Malberg, einem inzwischen pensionierten Berliner Meteorologen. Malberg hat seine Thesen seltsamerweise als Anhang zur von ihm selbst herausgegebenen „Berliner Wetterkarte“ publiziert und damit das Begutachtungsverfahren umgangen, mit dem bei normalen Fachzeitschriften Artikel auf methodische Korrektheit geprüft werden. Die Arbeit wäre angesichts der methodischen Schwächen wohl auch nicht von einer regulären Fachzeitschrift angenommen worden.

Dittrich erwähnt auch nicht, dass die Sonneneinstrahlung über die letzten hundert Jahre nur um 0,12 (maximal 0,3) W/m²  zugenommen hat, im Vergleich zu den 1,7 W/m² durch den anthropogenen CO2-Anstieg. Daher würde die Sonne noch eine vielfach größere Verstärkung als das CO2 benötigen, um die Erwärmung zu erklären. Auch, dass die Zunahme der Sonnenaktivität vor 1950 geschah und damit wohl kaum die Ende der 1970er einsetzende starke Erwärmung erklären kann (drei Viertel der globalen Erwärmung fanden seit 1980 statt), erwähnt er nicht.

Hiermit fällt auch gleichzeitig das gesamte fiktive Klimagebäude in sich zusammen, einschließlich der von den Politikern beschlossenen Zwangsmaßnahmen zur Bevorzugung der erneuerbaren Energien, die bis auf die Wasserkraft wegen ihrer Unwirtschaftlichkeit und ihres teilweisen Verschandelungscharakters z. Zt. weitestgehend überflüssig sind.

Die oben genannten Thesen zirkulieren seit Jahren im Internet, und sie werden das mit Sicherheit auch noch in zehn Jahren tun - ganz egal wie falsch sie sind und wie oft die Klimaforscher darauf hinweisen. Der Grund: es gibt genügend leichtgläubige Menschen, die diese Dinge glauben wollen und sie daher nicht kritisch hinterfragen. Auf ein halbwegs seriöses Argument gegen die anthropogene Erwärmung warten wir bislang vergebens. Gäbe es eines, Dittrich hätte es wohl in seiner Liste präsentiert. 

Folgt man dem Link am Ende von Dittrichs Text zur Website seines Vereins EIKE, findet man dort eine aktuelle Meldung (6. August), in der „die Parallelen zwischen der Euthanasie-Lehre der 30er-Jahre und der aktuellen Klimawandel-Agitation“ diskutiert werden.

Bleibt die Frage, was der Wirtschaftsrat der CDU sich von einem Vortrag und Diskussion derartiger Thesen verspricht. Ich unterstelle einmal, dass die Mitglieder des Wirtschaftsrates an einem Verstehen der realen Welt interessiert sind – nur auf dieser Basis lässt sich schließlich erfolgreich wirtschaften. Plant der Wirtschaftsrat eine eigene fachliche Bewertung der Thesen von Dittrich, etwa um auf dieser Basis zu einer vom IPCC abweichenden Einschätzung der Klimaentwicklung zu kommen? Man fragt sich unwillkürlich: wie viele der oben genannten Denk-, Rechen- und Faktenfehler von Dittrich würde man überhaupt erkennen? Die nach T differenzierte Stefan-Boltzmann-Gleichung, logarithmisches Degressionsverhalten – das dürfte für einen Laien hinreichend fachchinesisch klingen, um als Wissenschaft durchzugehen und sich ansonsten einer weiteren Einschätzung zu entziehen. Es gehört zur Methode der „Klimaskeptiker“, durch diese Art von für Laien undurchsichtiger Scheinwissenschaftlichkeit den Eindruck zu erwecken, dass "die Experten sich noch streiten".

Man muß fast davon ausgehen, daß bei den „Klimaschützern“ der Verstand ausgehakt hat.

Im Grunde gibt es für einen Laien hier nur die Möglichkeit, sich auf die seit über hundert Jahren in der Wissenschaft etablierten Mindeststandards und Institutionen der Qualitätssicherung zu verlassen. Man könnte zum Beispiel fragen, wieso eine derart bahnbrechende und folgenreiche Berechnung, die eine Klimasensitivität von nur 0,34 ºC statt der in der Fachwelt bislang akzeptierten 3 ºC ergibt, nur Laien präsentiert und nicht in der Fachliteratur publiziert wird? (Man ahnt schon die Replik der „Skeptiker“: das ginge nicht, denn nicht nur die Klimainstitute seien alle „IPCC-hörig“, sondern auch die wissenschaftlichen Fachzeitschriften...)

Unsere großen Physiker des vergangenen Jahrhunderts, die sonst sicher ein Machtwort gesprochen hätten, sind leider inzwischen ausgestorben. Wir Kritiker können daher nur hoffen, ohne jede Überheblichkeit ganz in ihrem Sinne gehandelt zu haben. 

Vielleicht sollte sich der Wirtschaftsrat als nächstes doch lieber einem ergiebigeren Thema zuwenden, das zudem immense wirtschaftliche Vorteile verspricht: könnte nicht vielleicht doch etwas dran sein, am perpetuum mobile? Gerade heute hat mir wieder jemand eine Beschreibung eines solchen gesandt. Selbstbewusst schreibt der Autor, dass mit seiner Erfindung "entgegen dem Energiesatz Energie doch erzeugt werden kann"...

(Alle hervorgehobenen Zitate stammen aus Dittrichs eingangs verlinktem Poitionspapier, gelesen am 25.8.2008)

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