CO2 ist ein elementares Molekül zur Kühlung der Atmosphäre

Die Erwärmung der Erde durch die Sonne ist elementar und unumstritten, ebenso die Lage der Sonnenstrahlung im elektromagnetischen Spektrum  (Abb.  2). Unbestritten ist, dass sich die Erde nicht von selbst erwärmen kann. Und das  bedeutet, dass sich kein chemischer Stoff auf diesem Planeten, auch nicht das CO2 Gasmolekül, aus sich selbst heraus erwärmen kann. Wenn CO2 sich selbst und darüber hinaus auch noch seine Umgebung erwärmen soll, muss dem CO2 von außen Energie zugeführt werden.

Da die Wärmeenergie von der Erdoberfläche aus in Richtung Weltall abfließt und nicht umgekehrt, findet auf der Erdoberfläche eine Abkühlung durch Wärmeabstrahlung  statt und somit ein Wärmeverlust von der Erdoberfläche in Richtung Atmosphäre von 15 % und direkt ins Weltall durch Wärmestrahlung von 6 %.

Für diesen Wärmeübergang von der Erdoberfläche aus in  Richtung Atmosphäre gilt der Satz von der Erhaltung der Energie (Stefan  Boltzmann). Aus dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik folgt, dass Wärmeenergie nicht vollständig in Nutzenergie umgesetzt werden kann, es entstehen Verluste. Weiterhin gilt, dass Wärmeenergie immer nur unter Mitwirkung von Materie aus Strahlungsenergie erhalten werden kann. Gibt ein Stoff an einen anderen, weniger energiereichen, Energie ab, bleibt die Menge der Energie insgesamt erhalten. Gibt ein Stoff Wärmeenergie an einen  anderen ab, kühlt der eine durch Wärmeverlust ab, der  andere erwärmt sich, bis zum vollständigen Wärmeenergie-Austausch bei Temperaturgleichheit.  

CO2 ist - nachweislich der Energieflüsse der Erdoberfläche - das wichtigste Kühlmittel der Erde wegen der besonders intensiven IR-Aktivität dieses Moleküls.

CO2 Gewicht in der Atmosphäre

Umrechnung der 4% CO2 in Tonnen

Ein Liter CO2 wiegt 1,96 Gramm

Nun sollte man noch wissen, wieviele CO2 Moleküle 1 Liter enthält.

Ein Mol – das ist die gebräuchliche Mengeneinheit von Atomen und Molekülen – sind 602 Trilliarden Teilchen. Bei Gasen hat ein Mol ein Volumen von 22,4 Litern. Entsprechend der atomaren Masse von Sauerstoff von 16 Gramm je Mol und Kohlenstoff von 12 Gramm je Mol, wiegt ein Mol CO2, also 22,4 Liter, 44 Gramm (12 g + 2 • 16 g = 44 g).

25 g Kohlenstoffdioxid entsprechen der Stoffmenge von 0,57 mol. Darin sind 3,42 • 10^23 342.000.000.000.000.000.000.000 = 342 Trilliarden) CO2-Moleküle enthalten. Für das Gesamtgewicht der Atmosphäre gilt

5'130'000'000'000'000 Tonnen
1000 Liter Luft entsprechen bei einem atmosphärischen Druck auf Meereshöhe 1964.3 Gramm.

1000 Liter CO2 = 1964.3g = 44g/22.4L*1000L

25 Gramm = 0.57mol = 342'000'000'000'000'000'000'000 Moleküle.

410ppm = 0.00000000000000000003 Gramm = (3E-20 = 25g / 3.42E+23 * 410)

Wieviel wiegt CO2 in 1'000L Luft?
Diese Frage kann nicht für jede atmosphärische Höhe mit einer gleichbleibenden allgemeingültigen Berechnung erfolgen.
Umso höher man die Atmosphäre betrachtet, umso weniger Volumen nehmen die Moleküle pro Mol ein. Das bedeutet, dass die Molekülanzahl im Verhältnis zur Höhe logaritmisch abnimmt. Dadurch nimmt das Gewicht pro 1000m3 der atmosphärischen Moleküle allgemein ab. Aus diesem Grund kann nur vage geschätzt werden. Satellitenüberwachungen der CO2 Verteilung der Atmosphäre zeigten, dass CO2 vorwiegend in Equatornähe eine höhere Konzentration aufweist, als in den oberen und unteren Süd- und Nordhemisphären.

Im Durchschnitt beträgt der CO2 Volumenanteil auf 10'000 Metern noch ca. zwischen 300ppm und 350ppm (0.03% - 0.035%), je nach Region. in 50 Kilometern Höhe liegt der CO2 ppmv Gehalt noch bei zwischen 4 - 2ppm.

Folgende Quellen gasen permanent CO2 aus

-  75%  Ozeane (ca. 800'000 Unterseeschlote, ca. 20 Unterseevulkane, Erdspalten, tektonische Risse, Vulkane über Land)

-  20% Biosphäre (Pflanzen, Lebewesen, Calzit)

-    1% Kalksteingebirge, Waldbrände

Vulkane

Allein ein einziger Vulkanausbruch, wie kürzlich in Indonesien oder Italien, schleudert pro Stunde mehr CO2 in die Atmosphäre, als die gesamte Menschheit mit den Fahrzeugen in 100 Jahren emittieren könnten.

CO2 ist für atmosphärische Temperaturtrends physikalisch und thermodynamisch vollkommen Irrelevant. Die Erdoberfläche kann nicht sich selbst erwärmen.

Ausgerechnet dem CO2 eine erwärmende Wirkung  -  genannt Treibhauseffekt  -  herbei modelliert zu haben, ist eine der größten Fehlleistungen der Wissenschaftler.

CO2 physikalisch und naturwissenschaftlich durchleuchtet - Was ist CO2 und wie wirkt es sich in der Natur und im Blut aus?

CO2 Eingasung und Ausgasung: Der chemische Prozess im Detail beschrieben.

In Wasser gelöstes Kohlenstoffdioxid bildet Kohlensäure, H2CO3, wobei aber mehr als 99 % des Kohlenstoffdioxids nur physikalisch gelöst sind. Die Kohlensäure als solche liegt vor in einem Gleichgewicht mit ihren Dissoziationsprodukten (Spezies) Hydrogencarbonat ("Bicarbonat", HCO3–) und Carbonat (CO32–), die in einem vom pH-Wert abhängigen Mengenverhältnis zueinander stehen.

Lösung:

Kohlenstoffdioxid der Luft löst sich (physikalisch) im Meerwasser.
Es reagiert mit Wasser (chemisch), wobei als weitere anorganische Kohlenstoffverbindungen (Kohlensäure H₂CO₃ und Hydrogencarbonationen HCO₃⁻) und zusätzlich Oxoniumionen (H₃O⁺) entstehen. Der pH-Wert nimmt also etwas ab.
    CO₂    +    H₂O    ⇌    H₂CO₃
    H₂O    +    H₂CO₃    ⇌    H₃O⁺    +    HCO₃⁻
    B1         S2         S1         B2
Das Wasser der Ozeane ist in ständiger Bewegung.
Absinkendes Oberflächenwasser nimmt die darin gelösten Kohlenstoffverbindungen mit in die Tiefe.
Dadurch wird die CO₂-Konzentration in den oberen Wasserschichten verringert und es kann mehr CO₂ aus der Atmosphäre aufgenommen werden.

Ausgasung:

Die Luftmoleküle (also Stickstoff-, Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxid-Moleküle) sind in gelöster Form zwischen den Wassermolekülen verteilt.
An der Grenzfläche zur Atmosphäre findet ein ständiger Gasaustausch in beider Richtungen statt, es ändert sich nur je nach Temperatur die jeweilige Geschwindigkeit der Gasaufnahmen bzw. der Gasabgabe.
Bei höherer Wassertemperatur können weniger CO₂-Moleküle gelöst werden, die CO₂-Abgabe überwiegt.
Zusätzlich stehen die Hydrogencarbonationen v.a. bei niedrigem pH-Wert (also in saurem Milieu bei hoher Oxoniumionenkonzentration) über die Bildung und den Zerfall von Kohlensäure in einem Gleichgewicht mit dem gelösten CO₂, so dass sich dessen Partialdruck erhöht, was in den oberen Wasserschichten dann das Ausgasen in die Atmosphäre fördert.
HCO₃⁻    +    H₃O⁺    ⇌    H₂CO₃    +    H₂O
B1         S2         S1         B2
H₂CO₃    ⇌    H₂O    +    CO₂↑

Aus diesem chemischen Prozess heraus und der Tatsache, dass sich die Ozeane seit dem Ende der kleinen Eiszeit 1860 erwärmten, konnten weniger CO2 Moleküle aus der Atmosphäre gelöst werden, dafür wurden mehr Ausgegast. Bereits ein Oberflächen Wassertemperaturunterschied von 0.1 Grad führt zu einer grösseren Ausgasung im Verhältnis zur Eingasung. Die chemischen Formeln sind oben jeweils abgebildet.

Die Ausatmungen unseres Planeten können spektakulär offensichtlich sein. Das Feuerwerk ist jedoch nur ein Teil des Bildes. Wir wissen heute, dass das bei Vulkanausbrüchen freigesetzte CO2 im Vergleich zu dem, was passiert, wenn sich die Kamerateams langweilen, fast unbedeutend ist. Die wirklich wichtigen Emissionen werden verschwiegen. Die stillen, silbernen Federn, die sich derzeit über den rund 150 aktiven Vulkanen unseres Planeten in den Himmel schlängeln, tragen auch den Großteil des Kohlendioxids mit sich. Ihre Hustenanfälle mögen ins Auge springen - aber zwischen den Wutanfällen verliert das ständige Atmen der Vulkane jährlich mehr als eine Viertelmilliarde Tonnen CO2.

https://www.livescience.com/40451-volcanic-co2-levels-are-staggering.html

Dabei sind Unterseeschlote, Verwerfungen, Tektonische Verschiebungen, Unterseevulkane noch nicht mal Ansatzweise berücksichtigt!

Weitere Studien

85 Papiere finden extrem geringe CO2-Klimaempfindlichkeit

Smirnov, 2018  (2X CO2 = 0.4ºC) (2X AnthroCO2 = 0.02ºC)

Daraus ergibt sich für die Änderung der globalen Temperatur als Folge der Verdoppelung der Konzentration der atmosphärischen CO2-Moleküle[is] ∆T = (0,4 ± 0,1) K, wobei der Fehler die Genauigkeit der verwendeten Werte erklärt, während das Ergebnis von den im obigen Schema enthaltenen Prozessen abhängt. Tatsächlich gehen wir davon aus, dass die Atmosphäre und das Albedo der Erde sowie eine weitere Wechselwirkung der Sonneneinstrahlung mit der Atmosphäre und der Erde im Zuge der Änderung der Konzentration der CO2-Moleküle unverändert bleiben und auch der Gehalt an atmosphärischem Wasser erhalten bleibt. Da die anthropogenen Kohlendioxidflüsse in der Atmosphäre, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, etwa 5% betragen[Kaufman, 2007], ist der Beitrag der menschlichen Aktivität zu ECS (die Temperaturänderung durch Verdoppelung der Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre) ∆T = 0,02 K, d.h. die Einspritzung von Kohlendioxid in die Atmosphäre durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe ist für den Treibhauseffekt nicht relevant.

Smirnov, 2016

Wir berücksichtigen, dass CO2-Moleküle einen kleinen Beitrag zur Wärmeerdebilanz leisten und man daher die Höhenverteilung der Temperatur für das Standardatmosphärenmodell[1] nutzen kann, und eine Variation der CO2-Konzentration diese Verteilung nicht beeinflusst.  ....[I]die Einspritzung von CO2-Molekülen in die Atmosphäre führt zu einer Abnahme des ausgehenden Strahlungsflusses, was zu einer Abnahme der durchschnittlichen Erdtemperatur führt. Aber diese Abnahme liegt unter 0,1K, das ist die Genauigkeit der Bestimmung dieses Wertes.  Somit verringert das Vorhandensein von Kohlendioxid in der Atmosphäre den ausgehenden atmosphärischen Strahlungsfluss, der zu einer Abnahme der Erdtemperatur um etwa (1,8 ± 0,1) K führt. Die Änderung der Durchschnittstemperatur beim Doppelten der Konzentration von atmosphärischen CO2-Molekülen wird nur durch den Übergang bei 667cm-1 bestimmt und ist niedriger als 0,1K.
Insbesondere die Verdoppelung der Konzentration von CO2-Molekülen im Vergleich zum heutigen Gehalt erhöht die globale Erdtemperatur um ΔT = 0,4 ± 0,2K. .... Daraus ergibt sich, dass die durchschnittliche Temperaturschwankung ΔT = 0,8 ◦C von 1880 bis heute nach NASA-Daten durch die Variation der Wasserkonzentration um 200ppm oder Δu/u ≈ 0,07, Δu = 0,2 erreicht werden kann. Es ist zu beachten, dass gemäß Formel (2) die Variation einer akkumulierten Konzentration von CO2-Molekülen von 1959 (von 316ppm bis 402ppm) zu der Temperaturvariation ΔT = 0,15°C führt. Man sieht, dass die Absorption eines Wassermoleküls im Infrarotspektrum aufgrund seiner Strukturen stärker ist als die des CO2-Moleküls, und die Injektion von Wassermolekülen in die Atmosphäre beeinflusst seine Wärmebilanz stärker als die Injektion von CO2-Molekülen.

Florides and Christodoulides, 2009 (2X CO2 = ~0.02°C)

Eine sehr aktuelle Entwicklung zum Treibhausphänomen ist ein validiertes adiabatisches Modell, das auf physikalischen Gesetzen basiert und eine maximale Temperaturerhöhung von 0,01-0,03 °C für einen Wert prognostiziert, der die aktuelle Konzentration an atmosphärischem CO2 verdoppelt.  Darüber hinaus zeigen Daten aus der Paläoklimatologie, dass der CO2-Gehalt in der Atmosphäre in dieser geologischen Zeitspanne minimal ist. Schließlich wird betont, dass das Verständnis für das Funktionieren des komplexen Klimasystems der Erde (insbesondere für Wasser, Sonneneinstrahlung usw.) noch immer schlecht ist und daher die wissenschaftlichen Erkenntnisse nicht auf einem Niveau sind, das eindeutige und präzise Antworten auf die Ursachen der globalen Erwärmung gibt.

Khilyuk and Chilingar, 2003  (2XCO2 = <0.01°C)

Newell and Dopplick, 1979 (2X CO2 = ~0.25°C )

Schätzungen der atmosphärischen Temperaturänderungen durch eine Verdoppelung der CO2-Konzentration wurden mit einem Standardstrahlungsmodell vorgenommen. Sie ergeben Temperaturänderungen von >0,25 K. Es scheint, dass die viel größeren Veränderungen, die von anderen Modellen vorhergesagt werden, durch zusätzlichen in die Atmosphäre verdampften Wasserdampf und nicht durch das CO2 selbst verursacht werden. .... Es ist wichtig zu betonen....dass CO2 nicht der Hauptbestandteil der Infrarotübertragung ist. Wasserdampf spielt die Hauptrolle und Ozon ist ebenfalls von Bedeutung.  Mit dem Infrarotbereich, der in 22 Spektralintervalle unterteilt ist, wurden die Infrarot- und Solarflüsse mit einem Verfahren, das ursprünglich von Rodgers (1967) entwickelt und durch Dopplick (1972) modifiziert wurde, auf einem Niveau von der Oberfläche bis zu 5 mb berechnet.  Das Verfahren wurde bisher auf die Berechnung von Heizraten für erhöhte CO2-Konzentrationen angewendet (Newell und Dopplick, 1970; Newell et al., 1972).  Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Berechnungen unter Verwendung von klimatologischen Standarddaten für Januar. Zwanzig der Spektralintervalle werden von Wasserdampf dominiert und die beiden anderen enthalten CO2 (~15 µm) und O3 (~9,6 µm), wobei auch Überschneidungen mit Wasserdampf berücksichtigt werden. Es wurden Berechnungen für CO2-Konzentrationen von 330 und 600 ppmv durchgeführt, wobei darauf geachtet wurde, die veränderten CO2-Konzentrationen auch in die Absorption der nahen Infrarot-Sonne einzubeziehen (vgl. Newell et al., 1972). Beide Berechnungen wurden auch bei fehlender Wolke wiederholt.   Der vom CO2 dominierte Infrarotfluss beträgt bekanntlich nur etwa 10% des wasserdampfgesteuerten Flusses. Die Abnahme des Infrarot-Flusses von der Oberfläche zur Atmosphäre durch die Zunahme des CO2 reicht von 1,0 - 1,6 W m-2. Das erhöhte CO2 führt zu einer zusätzlichen Absorption der solaren Infrarotstrahlung und damit zu einer Abnahme der an der Oberfläche verfügbaren Sonnenenergie, die bis zu ~0,3 W m-2 reicht. Die Nettoveränderung an der Oberfläche ist eine Zunahme von 0,8 - 1,5 W m-2 mit den kleinsten Werten bei niedrigen Breiten.  .... Die Tatsache, dass Wasserdampf CO2 im Strahlungshaushalt dominiert, ist seit vielen Jahren bekannt und diskutiert (siehe z.B. Kondratiev und Niilisk, 1960; Möller, 1963; Zdunkowski et al., 1975), aber es scheint wichtig zu sein, erneut zu betonen, wenn dem CO2 so viel Aufmerksamkeit geschenkt wird.

Die Schlussfolgerung ist, dass in niedrigen Breitengraden der Einfluss der Verdoppelung von CO2 auf die Oberflächentemperatur weniger als 0,25 K beträgt.

Idso, 1998 (2X CO2 = ~0.4°C)

Im Laufe der letzten 2 Jahrzehnte habe ich eine Reihe von Naturphänomenen analysiert, die zeigen, wie die oberflächennahe Lufttemperatur der Erde auf oberflächennahe Strahlungsstörungen reagiert. Diese Studien deuten alle darauf hin, dass eine Verdoppelung der CO2-Konzentration der Atmosphäre um 300 bis 600 ppm die mittlere Oberflächenlufttemperatur des Planeten nur um etwa 0,4°C erhöhen könnte. Selbst dieses Minimum an Erwärmung kann jedoch nie realisiert werden, da es durch eine Reihe von planetarischen Kühlkräften, die durch wärmere Temperaturen verstärkt werden, und durch die Stärkung biologischer Prozesse, die durch den gleichen Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration, der die Erwärmung antreibt, verstärkt werden, aufgehoben werden könnte.

Chylek et al., 2007 (2X CO2 = 0.39°C)

Folglich tragen sowohl die zunehmende Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre als auch die abnehmende Belastung durch atmosphärische Aerosole wesentlich zum Strahlungsantrieb in der oberen Atmosphäre bei. Wir stellen fest, dass die Klimasensitivität um mindestens den Faktor 2 reduziert wird, wenn direkte und indirekte Auswirkungen abnehmender Aerosole einbezogen werden, verglichen mit dem Fall, dass der Strahlungszwang nur auf einen Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen zurückzuführen ist. Wir finden, dass die empirische Klimasensitivität zwischen 0,29 und 0,48 K/Wm-2 liegt, wenn die direkte und indirekte Strahlungseinwirkung des Aerosols einbezogen wird.

Gates et al., 1981 (2X CO2 = 0.3°C)

Vorläufige Analyse von Experimenten zu den klimatischen Auswirkungen von erhöhtem CO2 mit einem atmosphärischen allgemeinen Zirkulationsmodell und einem klimatologischen Ozean.
Vorläufige Ergebnisse numerischer Experimente, die die saisonale und geografische Verteilung der durch die erhöhte CO2-Konzentration in der Atmosphäre bedingten klimatischen Veränderungen zeigen sollen, werden vorgestellt. Diese Simulationen wurden sowohl für verdoppelte als auch für vervierfachte CO2-Werte mit einer verbesserten Version des zweistufigen OSU Atmosphären-GCM durchgeführt. In diesen Experimenten und in einem Kontrolllauf mit normalem CO2 wurden der Sonneneinstrahlung an der Spitze der Modellatmosphäre sowie der Oberflächentemperatur und dem Meereis jahreszeitliche klimatologische Schwankungen vorgegeben. Im Januar wird die global gemittelte troposphärische Temperatur gegenüber dem Kontrollmittel um 0,30°C (0,48°C) für doppeltes (vervierfachtes) CO2 erhöht, was mit einer zwischenjährlichen Januar-Temperaturvariabilität von 0,15°C in der Kontrolle verglichen werden kann (gemessen an den Monatsdurchschnitten der Mittelwerte vom Januar in einer 3-jährigen Kontrollintegration).

Gray, 2009 (2X CO2 = ~0.4°C)

CO2-Zunahmen ohne positive Wasserdampfrückführung hätten nur für etwa 0,1 - 0,2 °C der seit Anfang des 20. Jahrhunderts beobachteten globalen mittleren Oberflächentemperaturerwärmung von 0,6 - 0,7°C verantwortlich sein können.  Unter der Annahme einer Verdoppelung des CO2 bis zum Ende des 21. Jahrhunderts (unter der Annahme, dass keine positive Wasserdampfrückkopplung vorliegt), sollten wir wahrscheinlich nicht mehr als etwa 0,3-0,5°C globale Oberflächenerwärmung und schon gar nicht die 2-5°C Erwärmung erwarten, die von den GCMs (Global Circulation Models) projiziert wurde.

Harde, 2014 (2X CO2 = 0.6°C)

Die kurz- und langwellige Absorption der wichtigsten Treibhausgase Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Ozon wird aus zeilenweisen Berechnungen auf Basis der HITRAN08-Datenbank abgeleitet und in das Modell integriert. Simulationen mit einer erhöhten Sonnenaktivität im letzten Jahrhundert ergeben eine CO2-initiierte Erwärmung von 0,2°C und einen solaren Einfluss von 0,54°C in diesem Zeitraum, was einer CO2-Klimaempfindlichkeit von 0,6°C (Verdoppelung von CO2) und einer solaren Empfindlichkeit von 0,5°C (0,1 % Erhöhung der Solarkonstante) entspricht.

Ollila, 2012 (2X CO2 = 0.51 °C)

Noch immer diskutieren Wissenschaftler über die Gründe für die "globale Erwärmung". Der Autor hinterfragt die Validität der Berechnungen für die vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) veröffentlichten Modelle und insbesondere die Zukunftsszenarien. Durch spektrale Berechnungen stellt der Autor fest, dass Wasserdampf etwa 87% des Treibhauseffekts (GH) und nur 10% des CO2 ausmacht. Eine Verdoppelung des derzeitigen CO2-Gehalts würde die globale Temperatur ohne Wasserrückführung um nur 0,51 °C erhöhen.

Zdunkowski et al., 1975  (2X CO2 = 0.5°C)

Es wird festgestellt, dass die Verdoppelung der Kohlendioxidkonzentration die Temperatur in Bodennähe um etwa die Hälfte eines Grades[0,5°C] erhöht, wenn keine Wolken auftreten. Ein siebenfacher[700%iger] Anstieg der gegenwärtigen normalen Kohlendioxidkonzentration erhöht die Temperatur in Bodennähe um etwa ein Grad. Temperaturprofile, die sich aus der aktuell beobachteten Kohlendioxidkonzentration und der konvektiven Trübung von 50% oder weniger ergeben, werden mit denen verglichen, die sich aus doppelten Kohlendioxidkonzentrationen und der gleichen Menge an Wolkendecke ergeben. Auch hier zeigt sich, dass eine Verdoppelung[100% Steigerung] des Kohlendioxids die Temperatur in der unteren Grenzschicht um etwa die Hälfte eines Grades erhöht.

Cederlöf, 2014 (2X CO2 = 0.35°C)

Mit Hilfe dieses Klimamodells ist es möglich, die Temperaturreaktion der Hemisphären auf einen erhöhten Strahlungsanteil der Treibhausgase zu schätzen. Unter der Annahme, dass der saisonale Energieaustausch zwischen den Hemisphären vernachlässigbar ist und eine Verdoppelung des Kohlendioxidspiegels einen Zwang von 3,7 W/m2 verursachen würde, lässt sich eine Klimasensitivitätszahl berechnen. Diese Klimasensitivität wurde in diesem Fall auf etwa 0,5°C für NH und etwa 0,2°C für den SH berechnet, wenn die Wirksamkeitsannahmen des IPCC verwendet werden.

Idso, 1980 (2X CO2 = ≤ 0.26°C )

Der mittlere globale Anstieg der Wärmestrahlung an der Erdoberfläche als Folge einer Verdoppelung des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts wird auf 2,28 Watt pro Quadratmeter berechnet. Multipliziert man diese Forcierungsfunktion mit der Oberflächenlufttemperaturreaktionsfunktion der Atmosphäre, die kürzlich durch drei unabhängige experimentelle Analysen auf einen globalen Mittelwert von 0,113 K pro Watt pro Quadratmeter bestimmt wurde, ergibt sich ein Wert von ≤ 0,26 K für die daraus resultierende Änderung der globalen Oberflächenmitteltemperatur. Dieses Ergebnis ist etwa eine Größenordnung weniger als die aus den meisten theoretischen numerischen Modellen, aber es ist praktisch identisch mit dem Ergebnis einer vierten experimentellen Ansatz für das Problem beschrieben von Newell und Dopplick. Es scheint also eine große Diskrepanz zwischen aktueller Theorie und Experiment in Bezug auf die Auswirkungen von Kohlendioxid auf das Klima zu bestehen. Solange diese Diskrepanz nicht behoben ist, sollten wir nicht zu schnell unsere Möglichkeiten bei der Auswahl zukünftiger Energiealternativen einschränken.

Schuurmans, 1983 (2XCO2 = ~0.3°C )

Für die Detektion benötigen wir die sogenannte transiente Reaktion des Klimas auf einen bestimmten Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration (beobachtet oder vorhergesagt). Transiente Reaktionsmuster sind jedoch im Allgemeinen viel weniger bekannt als Gleichgewichtsreaktionen.  Die Probleme bei der Spezifikation des transienten CO2-induzierten Klimasignals werden von Michael et al. in seinem Buch ausführlich diskutiert.  Aus seiner Überprüfung können wir schlussfolgern, dass es eine gewisse allgemeine Übereinstimmung zwischen den verschiedenen Modellierern gibt, dass die transiente Reaktion der globalen Durchschnittstemperatur auf die erhöhte CO2-Konzentration der Atmosphäre derzeit weniger als 0,5 K beträgt (Schätzungen der[Temperaturreaktion], die jetzt zwischen 0,2 und 0,4 K variieren).

Kissin, 2015 (2XCO2 = ~0.6°C)

Eine Verdoppelung der CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre würde zu einem Anstieg der Oberflächentemperatur um etwa +0,5 bis 0,7 °C führen, was kaum einen Effekt zur Folge hätte, der sofortige drastische Veränderungen in der Energiepolitik des Planeten erfordert. Ein Anstieg der absoluten Luftfeuchtigkeit durch Verdoppelung der CO2-Konzentration und die daraus resultierende Verringerung des abgegebenen IR-Flusses würde aufgrund einer starken Überlappung der IR-Spektralbänder von CO2 und H2O, den beiden Verbindungen, die in erster Linie für die Treibhauseigenschaften der Atmosphäre verantwortlich sind, einen relativ geringen zusätzlichen Effekt hervorrufen.

Holmes, 2018 (2XCO2 = -0.03°C)

Berechnen von einer Verdoppelung des CO2 ab dem vorindustriellen Niveau von 0,03%[300 ppm]: Formel im Text] Berechnete Temperatur nach Verdoppelung von CO2 auf 0,06%[600 ppm] ≈ 288,11 K. Die Klimasensitivität gegenüber CO2 beträgt ≈ 288,14 - 288,11 ≈ - 0,03 K.
Die Änderung wäre in der Tat extrem klein und schwer genau zu schätzen, würde aber in der Größenordnung von -0,03°C liegen. Das heißt, hundertmal kleiner als die in den Berichten des IPCC genannte "wahrscheinliche" Klimasensitivität von 3°C und wahrscheinlich auch das umgekehrte Vorzeichen[Kühlung]. Selbst diese kleine Zahl wäre wahrscheinlich eine maximale Veränderung, denn wenn fossile Brennstoffe verbrannt werden, um das emittierte CO2 zu erzeugen, wird auch atmosphärisches O2 verbraucht, wodurch dieses Gas in der Atmosphäre reduziert wird - und jede durch das zusätzliche CO2 verursachte Temperaturänderung ausgeglichen wird. Diese Klimasensitivität ist bereits so gering, dass es unmöglich wäre, in der realen Atmosphäre zu erkennen oder zu messen, noch bevor der Verbrauch von atmosphärischem O2 berücksichtigt wird.

Weare and Snell, 1974 (2X CO2 = 0.7°C )

Einführung: In den letzten Jahren hat sich die Sorge um eine mögliche unbeabsichtigte Klimaänderung durch menschliche Aktivitäten verstärkt (SMI, 1971; Matthews et al., 1971). Infolgedessen wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um prädiktive globale Klimamodelle zu entwickeln (Budyko, 1969, 1972; Sellers, 1969, 1973) oder die klimatische Wirkung von Luftschadstoffen anderweitig zu bewerten (siehe z.B. Manabe, 1971; Lamb, 1970; Rasool und Schneider, 1971; Bryson, 1972; Mitchell, 1970). Diese Bemühungen waren nützlich bei der Bereitstellung vorläufiger Vorhersagen und haben sicherlich mehr Interesse und sogar Kontroversen ausgelöst. Die klimatischen Modelle haben sich jedoch stark auf vereinfachte empirische Parametrisierungen gestützt, und im Allgemeinen war keine der Bewertungen sehr umfassend für viele der dynamischen Rückkopplungsmechanismen der Erdatmosphäre. So sind beispielsweise Wolken aufgrund ihres hohen Reflexionsvermögens im sichtbaren Bereich und der Absorptionsemission im Infrarot einer der wichtigsten Faktoren, die das Strahlungsgleichgewicht des Erdatmosphärensystems beeinflussen können.
In Abb. 6 stellen wir die Ergebnisse der Veränderung des atmosphärischen Aerosols aus dem angenommenen Tageswert von etwa 0,1 optischen Tiefeneinheiten dar. ..... Eine Verdoppelung bewirkt einen Rückgang der mittleren jährlichen globalen Oberflächentemperatur um 1K, während ein vierfacher Anstieg etwas mehr als ein Rückgang um 3K bewirkt. .... Wie in Fig. 7 zu sehen ist, erhöht eine Verdoppelung von CO2 die mittlere jährliche globale Oberflächentemperatur nach unserem dynamischen Modell um etwa 0,7K, aber eine Versechsfachung erhöht nur die Temperatur um 1,7K. Die Nichtlinearität ist auf die Sättigung des 15 µm Bandes zurückzuführen.

Lindzen and Choi, 2011 (2X CO2 = 0.7°C)

Infolgedessen wird die Klimasensitivität für eine Verdoppelung des CO2 auf 0,7K geschätzt (mit dem Konfidenzintervall 0,5K - 1,3K bei 99%). Dieses Beobachtungsergebnis zeigt, dass die von der IPCC AR4 angegebenen Modellsensitivitäten wahrscheinlich größer sind als die aus den Beobachtungen geschätzten Möglichkeiten.

Kimoto, 2015  [full] (2X CO2= ~0.16°C)

Das zentrale Dogma wird in der anthropogenen Theorie der globalen Erwärmung (AGW) des IPCC kritisch bewertet, da die Planck-Antwort 1,2K beträgt, wenn CO2 verdoppelt wird. Die erste Grundlage dafür sind eindimensionale Modellstudien mit der Annahme einer festen Sturzrate von 6,5K/km. Es scheitert am Fehlen der Parameter Sensitivitätsanalyse der Verfallsrate für die CO2-Verdopplung. Die zweite Grundlage ist die Planck-Reaktionsberechnung von Cess im Jahr 1976 mit einem mathematischen Fehler. Daher wird die AGW-Theorie zusammen mit der kanonischen Klimasensitivität von 3K unter Verwendung des Strahlungszwangs von 3,7W/m2 für die CO2-Verdopplung zusammengebrochen. Die Empfindlichkeit des Oberflächenklimas beträgt in dieser Studie 0,14 - 0,17 K mit einer Strahlungsintensität von 1,1 W/m2.

Ollila, 2014 (2X CO2 = ~ 0.6°C)

Die Potenz von Kohlendioxid als Treibhausgas   

Gemäß dieser Studie beinhaltet der üblicherweise verwendete radiative Forcierungswert (RF) von 3,7 Wm-2 für die CO2-Konzentration von 560 ppm eine Wasserrückführung. Der gleiche Wert ohne Wasserrückführung ist 2,16 Wm-2, was 41,6 % kleiner ist. Spektralanalysen zeigen, dass der Beitrag von CO2 im Treibhausphänomen (GH) etwa 11 % und die Wasserstärke im gegenwärtigen Klima im Vergleich zu CO2 15,2 beträgt. Der Autor hat den Wert der Klimasensitivität (CS) und des Klimasensitivitätsparameters (l) anhand von drei verschiedenen Berechnungsgrundlagen analysiert. Diese Methoden beinhalten Energiebilanzberechnungen, Infrarot-Strahlungsabsorption in der Atmosphäre und die Veränderungen der ausgehenden langwelligen Strahlung an der Spitze der Atmosphäre. Gemäß den analysierten Ergebnissen liegt das Gleichgewicht CS (ECS) bei maximal 0,6 °C und der beste Schätzwert von l bei 0,268 K/(Wm-2) ohne Rückkopplungsmechanismen.

Harde, 2016 (2X CO2 = 0.7°C)

Unter Einbeziehung von Sonnen- und Wolkeneffekten sowie aller relevanten Rückkopplungsprozesse ergeben unsere Simulationen eine Gleichgewichtsklimasensitivität von CS = 0,7 °C (Temperaturerhöhung bei verdoppeltem CO2) und eine Sonnensensensensitivität von SS = 0,17 °C (bei 0,1 % Erhöhung der Gesamtsolarstrahlung). Dann trägt CO2 40 % und die Sonne 60 % zur globalen Erwärmung im letzten Jahrhundert bei.

Bates, 2016  (2X CO2 = ~1°C)

Schätzungen der 2xCO2 Gleichgewichtsklimasensitivität (EqCS) ergeben sich aus dem Betrieb globaler Klimamodelle (GCMs) zum Gleichgewicht. Schätzungen der effektiven Klimasensitivität (EfCS) sind die entsprechenden Größen, die durch transiente GCM-Ausgabe oder Beobachtungen erhalten werden. Der EfCS-Ansatz verwendet ein begleitendes Energiebilanzmodell (EBM), wobei das nulldimensionale Modell (ZDM) Standard ist. Die GCM-Werte von EqCS und EfCS variieren stark[IPCC-Bereich: (1,5, 4,5)°C] und haben sich in den letzten 35 Jahren nicht angeglichen. In jüngster Zeit wurde versucht, den EfCS-Ansatz durch den Einsatz von Zwei-Zonen-EBMs (tropisch/außenpolitisch) zu verfeinern. Bei Anwendung mit Satellitenstrahlungsdaten ergeben diese niedrige und eng begrenzte EfCS-Werte in der Nähe von 1°C. .... Die zentrale Schlussfolgerung dieser Studie ist, dass die Missachtung der niedrigen Werte der effektiven Klimasensitivität (≈1°C), die durch Beobachtungen mit der Begründung gegeben werden, dass sie nicht mit den größeren Werten des Gleichgewichts oder der effektiven Klimasensitivität der GCMs übereinstimmen, während die GCMs selbst den beobachteten Wert des tropischen Strahlungsreaktionskoeffizienten nicht richtig darstellen, ein Standpunkt ist, der überdacht werden muss.

Evans, 2016 (2X CO2 = <0.5°C)

Das konventionelle Klimagrundmodell wendet die "Grundlagenphysik" auf das Klima an und schätzt die Empfindlichkeit gegenüber CO2. Es hat jedoch zwei schwerwiegende Architekturfehler. Es erlaubt Rückmeldungen nur als Reaktion auf die Oberflächenerwärmung, so dass die treiberspezifischen Rückmeldungen weggelassen werden. Es behandelt extra absorbiertes Sonnenlicht, das die Oberfläche erwärmt und die ausgehende langwellige Strahlung (OLR) erhöht, ebenso wie zusätzliches CO2, das OLR aus Kohlendioxid in der oberen Atmosphäre reduziert, aber nicht die gesamte OLR erhöht. Das Feedback zur Umleitung wird vorgeschlagen. Eine steigende CO2-Konzentration erwärmt die obere Troposphäre, erwärmt die Wasserdampf-Emissionsschicht und einige Wolkenoberseiten, die mehr OLR emittieren und in niedrigere und wärmere Höhen absinken. Diese Rückmeldung löst die Nichtbeachtung des "Hotspots" auf. Es wird ein alternatives Modell entwickelt, dessen Architektur die Fehler behebt. Durch die Summierung der (Oberflächen-)Erwärmungen durch Klimafaktoren anstelle ihrer Forcierungen ermöglicht sie fahrerspezifische Forcierungen und eine separate CO2-Reaktion (das konventionelle Modell wendet die gleiche Reaktion, die Sonnenreaktion, auf alle Forcierungen an). Es gilt auch eine Strahlungsbilanz, die OLR aus den Eigenschaften der Emissionsschichten schätzt. In Anlehnung an die Klimadaten des alternativen Modells stellen wir fest, dass die Gleichgewichtsklimasensitivität höchstwahrscheinlich weniger als 0,5°C beträgt, wobei ein Anstieg des CO2 höchstwahrscheinlich weniger als 20% der globalen Erwärmung in den 1970er Jahren verursacht hat, und die CO2-Antwort weniger als ein Drittel so stark ist wie die Sonnenreaktion. Das konventionelle Modell überschätzt die Potenz von CO2, da es die starke Sonnenreaktion anstelle der schwachen CO2-Reaktion auf den CO2-Trieb anwendet.

Gervais, 2016 [full]  (2X CO2  = <0.6°C)

Fazit: Gefährliche anthropogene Erwärmung wird in Frage gestellt (i) nach der Erkennung der großen Amplitude der natürlichen 60-jährigen zyklischen Komponente und (ii) nach der Überarbeitung der transienten Klimareaktion nach unten, die den neuesten Tendenzen in Abb. 1 entspricht, wobei hier höchstens 0,6 °C nach Entfernung der natürlichen Komponente festgestellt wurden, was mit den neuesten Infrarotstudien übereinstimmt (Harde, 2014). Anthropogene Erwärmung weit unter dem potenziell gefährlichen Bereich wurde in älteren und neueren Studien berichtet (Idso, 1998; Miskolczi, 2007; Paltridge et al., 2009; Gerlich und Tscheuschner, 2009; Lindzen und Choi, 2009, 2011; Spencer und Braswell, 2010; Clark, 2010; Kramm und Dlugi, 2011; Lewis und Curry, 2014; Skeie et al., 2014; Lewis, 2015; Volokin und ReLlez, 2015). Bei der Untersuchung eines so abgeschwächten Risikos einer anthropogenen Erwärmung wird ein Paradigmenwechsel vorgeschlagen, der einen Nutzen für die Menschheit im Zusammenhang mit der Steigerung der Pflanzenernährung und der Ernteerträge durch eine verbesserte CO2-Photosynthese aufzeigt.

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