Klimawandel und der Energieerhaltungssatz

Die Erde erwärmt sich  --  woher kommt die Energie?

 

Gedanken über die Energiebilanz der Erde

Vorbemerkungen:

Die Temperatur ist eine energieabhängige Zustandsgröße.

Wärme ist eine Form von Energie, die sich auch in andere Energieformen umwandeln lässt, wobei die Menge der Energie sich nicht verändert.

Der Energieerhaltungssatz ist ein unbestrittenes Naturgesetz. Energie kann also nicht geschaffen und nicht vernichtet werden.

Das Gleichgewicht.

Die Energiebilanz der Erde ist das Ergebnis von Sonnenenergieaufnahme und Wärmeenergieabstrahlung. Beide Vorgänge sind in der Summe gleich groß,  wobei sich in der Biosphäre der Erde ein Energiezustand eingestellt hat, der das Temperaturniveau der Erde bestimmt. Da sowohl die Energieaufnahme als auch deren Abgabe kontinuierlich erfolgen, befindet sich die Energiebilanz der Erde in einem dynamischen Gleichgewichtszustand.

Die Energieabsorption.

Die Aufnahme von Sonnenenergie  ist an jedem Ort der Erde unterschiedlich. Sie ist abhängig von der geographischen Breite, der Tageszeit und der Jahreszeit. Von besonderer Bedeutung sind die Unterschiede zwischen Land und Meer bei sonst gleichen Bedingungen. Während  bei trockenem Gestein nur eine dünne Oberflächenschicht die Sonnenenergie absorbiert und dabei stark erwärmt wird, wird beim Wasser durch die tiefer eindringenden Sonnestrahlen die Energie auf eine größere Wassermenge verteilt, wobei nur eine geringe Temperaturerhöhung eintritt.  Das stärker erwärmte Land überträgt die Wärmeenergie teilweise auf die Luft, wodurch diese in Bewegung gerät. Die Luftzirkulation ist also eine Folge der  unterschiedlichen Erwärmung der Erdoberfläche. Auch die Meeresströmungen werden durch Temperaturunterschiede angetrieben. Das verdunstende Wasser schafft die Voraussetzungen für Wolken und Niederschläge. Auch das Wettergeschehen beeinflusst  die  Aufnahme von Sonnenenergie. Die Menge der von der Sonne aufgenommenen Energie ist also nur summarisch zu erfassen. Die auf der Erdoberfläche entstehenden Energieunterschiede werden durch die energetischen Vorgänge in der Biosphäre ständig abgebaut. Gleichzeitig werden sie durch Sonnenstrahlung  kontinuierlich wieder aufgebaut. Trotz aller örtlichen Unterschiede bleibt die  Gesamtmenge der von der Erde absorbierten Energie langfristig konstant.

Die Wärmestrahlung.

Die Energieabgabe durch Wärmestrahlung ist temperaturabhängig. Das Land mit der höheren Temperatur gibt seine Energie schnell ab, wodurch die Temperatur stark sinkt.

Das Wasser mit nur geringerer Temperatur gibt weniger Energie durch Strahlung ab und speichert einen großen Teil der aufgenommenen Sonnenenergie. Das Wasser der Meere ist somit der größte Energiespeicher der Biosphäre und wirkt ausgleichend auf Temperaturschwankungen.

Die Energiemenge der Biosphäre.

Die Menge der absorbierten Sonnenenergie und die Menge der durch Wärmestrahlung abgegebenen Energie sind summarisch betrachtet praktisch gleich groß. Die energetischen Prozesse in der Biosphäre beeinflussen das Energiegleichgewicht der Erde nicht.  Die Menge der in diesem Zustand in der Biosphäre vorhandenen Energie bestimmt das Temperaturniveau  der Erde. Wird die Energiebilanz, also das energetische Gleichgewicht  gestört, so ändert sich auch die vorhandene Energiemenge und damit das Temperaturniveau. Zur Zeit erwärmt sich die Erde. Also steigt die in der Biosphäre gespeicherte Energiemenge. Woher kommt diese zusätzliche Energie, die die Energiebilanz aus dem Gleichgewicht bringt?

Der Treibhauseffekt.

Nach offizieller Meinung ist der durch Kohlendioxid verursacht Treibhauseffekt die Ursache für den Klimawandel.  Für diese zweifelhafte und umstrittene Hypothese gibt es schöne Erklärungen aber keine Beweise. Da das von der Industrie freigesetzte Kohlendioxid fast vollständig von der Natur absorbiert wird, hat sich der Anteil  an der Luftzusammensetzung  nur um weniger als ein Hundertstel Vol.-% erhöht. Allein diese Größenordnung steht in keinem Verhältnis zu den Auswirkungen des Klimawandels und rechtfertigt alle Zweifel. Mit der Anerkennung der Treibhaushypothese wird auch die Suche nach den wahren Ursachen des Klimawandels erschwert und es werde aufwendige und unwirksame Maßnahmen beschlossen.

Fossile Brennstoffe und Atomenergie.

Die Feststellung, dass alle Energie der Erde von der Sonne kommt, ist wohl nicht mehr zutreffend seitdem in großem Umfange Atomenergie genutzt wird. Diese Energie wird zusätzlich zur Sonnenenergie freigesetzt und verbleibt fast vollständig in der Biosphäre.

Durch die nur geringe Erhöhung des Temperaturniveaus wird auch nur ein kleiner Teil dieser Energie durch die Wärmestrahlung wieder abgegeben. Die Atomenergie erhöht also die Energiemenge in der Biosphäre und damit auch das Temperaturniveau.

Die fossilen Brennstoffe sind zwar vor langer Zeit mit Hilfe der Sonnenenergie gebildet worden, Ihre Verbrennungsenergie erwärmt aber die Erde gegenwärtig zusätzlich zur Sonnenenergie, wobei der größte Teil sich im Laufe von zwei Jahrhunderten Industrieentwicklung summiert hat. Diese Energiemenge wurde zum Teil durch das Schmelzen der Gletscher und Polkappen gebunden, sonst wäre der Temperaturanstieg noch größer gewesen. Nicht das Kohlendioxid sondern die Energie aus fossilen Brennstoffen und aus  Atomkraftwerken verursacht den Klimawandel, und diese Entwicklung wird  verstärkt fortgesetzt.

Die erneuerbaren Energien.

Wasserkraft, Wind- und Sonnenenergie werden unmittelbar aus der Biosphäre entnommen und später wieder zugeführt, so dass dabei keine Änderung der Energiebilanz der Erde auftreten kann. Die schnelle und möglichst vollständige Umstellung auf diese Energieformen ist wohl der einzige Weg, um die Erderwärmung zu stoppen. Die technischen Möglichkeiten dafür sind vorhanden.

Gerd Blankenstein,   Okt. 2008