{"id":9731,"date":"2024-05-26T09:18:10","date_gmt":"2024-05-26T08:18:10","guid":{"rendered":"https:\/\/klima-fakten.net\/?page_id=9731"},"modified":"2024-10-02T21:38:53","modified_gmt":"2024-10-02T20:38:53","slug":"der-senkeneffekt-der-a-bombentests-und-das-diffusionsmodell","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/klima-fakten.net\/?page_id=9731","title":{"rendered":"Der Senkeneffekt der A-Bombentests und das Diffusionsmodell"},"content":{"rendered":"
\"image_print\"<\/a><\/div>\n\n\n

Dies ist ein Versuch, den gemessenen Senkeneffekt des\"^{14}\"C nach dem Jahr 1963 mit dem Diffusionsmodell der Tiefsee nach Siegenthaler und Oeschger <\/a>in Einklang zu bringen. Um Missverst\u00e4ndnisse auszuschlie\u00dfen, wird hier nicht das vollst\u00e4ndige Modell behandelt, sondern nur ein einziger Teilprozess betrachtet, n\u00e4mlich der Diffusionsprozess der Aufnahme von CO\"_2\" in den tiefen Ozean. Andere Prozesse wie Emissionen durch Ausgasung, Phytoplankton und eventuelle Temperaturabh\u00e4ngigkeiten bleiben unber\u00fccksichtigt. Die Landpflanzen werden durch eine grobe Absch\u00e4tzung ber\u00fccksichtigt.<\/p>\n\n\n\n

Die Messdaten des Bombentests<\/h2>\n\n\n\n

In diesem Preprint<\/a> zeigt John Reid aufgrund der \"^{14}\"C-Messungen in der Atmosph\u00e4re<\/a> durch Darstellung der atmosph\u00e4rischen \"^{14}\"C Konzentration auf einer logarithmischen Skala, dass die Absorption von \"^{14}\"C nach 1963 ein Prozess 1. Ordnung ist, d.h. die Zerfallsrate des atmosph\u00e4rischen \"^{14}\"C ist strikt proportional zur Konzentration, und daraus ergibt sich ein exponentieller Zerfall:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Durch lineare Regression ergibt sich aus der logarithmischen Repr\u00e4sentation eine Abkling-Halbwertszeit von 11 Jahren (Zeitkonstante \"\tau = 15.9\" Jahre), \u00fcber einen Zeitraum von 30 Jahren ohne S\u00e4ttigungseffekt.<\/p>\n\n\n\n

Das \"^{14}\"C dringt aber nicht nur in die 75m dicken Deckschicht des Ozeans ein, denn die Zeitkonstante f\u00fcr den Austausch zwischen Atmosph\u00e4re und Deckschicht ist maximal 2 Jahre. Die Messungen ergeben aber ganz klar eine Zeitkonstante von 15,9 Jahren.
Demzufolge entspricht die Zeitkonstante des atmosph\u00e4rischen Zerfalls der CO\"_2\"-Aufnahme in die Tiefsee. Und da \"^{14}\"C bei den physikalischen Transportmechanismen nicht anders behandelt wird als \"^{12}\"C und \"^{13}\"C, k\u00f6nnen wir davon ausgehen, dass die Senkenwirkung f\u00fcr das gesamte CO\"_2\" die gleiche ist wie f\u00fcr das \"^{14}\"C-haltige. Wir k\u00f6nnen also die Messdaten der Senkenwirkung des \"^{14}\"C auf das gesamte CO\"_2\" hochrechnen.<\/p>\n\n\n\n

Daraus ergibt sich, dass der j\u00e4hrliche Senkeneffekt f\u00fcr \"^{14}\"C \"1/15.9 = 6,3\%\" der \u00fcber der Gleichgewichtskonzentration hinausgehenden CO\"_2\" Konzentration sein mu\u00df.
Davon mu\u00df der Verd\u00fcnnungseffekt abgezogen werden, der dadurch zustande kommt, dass das anthropogene CO\"_2\" aus fossilen Quellen stammt, das so gut wie kein \"^{14}\"C enth\u00e4lt. Wir gehen also davon aus dass der komplette Konzentrationsanstieg zur \"^{14}\"C-Verd\u00fcnnung f\u00fchrt. Wenn wir den Zeitraum 1960-1990 betrachten liegt 1975 grade in der Mitte. Der mittlere Konzentrationsanstieg 1975 war etwa 1.4 ppm\/Jahr bei einer CO\"_2\"-Konzentration von 330 ppm, das sind 0.4%\/Jahr. Daher reduziert sich der tats\u00e4chliche Senkeneffekt nach Abzug dieser Verd\u00fcnnung auf 5.9%\/Jahr.<\/p>\n\n\n\n

Weiterhin m\u00fcssen wir davon ausgehen, dass ein Teil des \"^{14}\"C von der Landsenke absorbiert wurde. Es z\u00e4hlt aber nur der Teil, der \u00fcber die Saison hinaus dauerhaft gebunden bleibt. Dieser „Netto“-Anteil ergibt sich aus der in dieser Graphik dargestellten Landsenke:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Vom gesamten Netto-Senkeneffekt von etwa 2% der \u00fcber die Gleichgewichtskonzentration hinausgehenden Konzentration ist der Anteil der Landsenke etwas mehr als die H\u00e4lfte, also im Schnitt etwa 1.2%. F\u00fcr den Senkeneffekt in die Ozeane<\/strong> verbleiben dann noch 4.7%.<\/p>\n\n\n\n

Es ist nicht verwunderlich, dass die Senkenwirkung f\u00fcr den einmaligen \"^{14}\"C-Impuls gr\u00f6\u00dfer ist als die Netto-Senkenwirkung unter Ber\u00fccksichtigung aller Prozesse. Denn wir ignorieren hier alle nat\u00fcrlichen Emissionen in Form von CO\"_2\"-Ausgasungen aus den Ozeanen („upwelling“), denn diese enthalten kein zus\u00e4tzliches \"^{14}\"C.
1963 war die CO\"_2\" Konzentration 320 ppm. Wir gehen also konservativerweise davon aus, dass der j\u00e4hrliche Senkeneffekt 1963 in den Ozean \"S\" 4.7% der Differenz 320ppm – 280 ppm gewesen war.<\/p>\n\n\n\n

(1) <\/span>   <\/span>\"\begin{eqnarray*}S^{global}&=& 0.047*(320-280) ppm/a\\&=&1.88 ppm/a\\&=&1.88\cdot 2.12GtC/a\\&\approx&4 GtC/a\end{eqnarray*}\"<\/p><\/p>\n\n\n\n

Die gesamte Meeresoberfl\u00e4che<\/a> betr\u00e4gt etwa (71% der gesamten Erdoberfl\u00e4che):
\"0.71 \cdot 510\cdot 10^{12} m^2 = 362\cdot 10^{12} m^2\".
Pro \"m^2\" war 1963 der j\u00e4hrlich vom Meer aufgenommene Senkenfluss \"F\" des CO\"_2\" aufgrund der Bombentestdaten demnach
\"F(C)_{1963}=\frac{4\cdot 10^{15}g/a}{362\cdot 10^{12}m^2} = 11 \frac{g}{m^2\cdot a}\"<\/p>\n\n\n\n

Generell ist bei einer atmosph\u00e4rischen Konzentration \"C^{Atmosphäre}\" der aufgrund der \"^{14}\"C-Messdaten notwendigerweise vom Meer aufzunehmende Senkenfluss pro Quadratmeter:
<\/a>

(2) <\/span>   <\/span>\"\begin{equation*}F(C)=0.047\cdot (C^{Atmosphäre}-280 ppm)\cdot\frac{2.12\cdot 10^{15}g}{ppm}\frac{1}{362\cdot 10^{12}m^2}\end{equation*}\"<\/p><\/p>\n\n\n\n

Annahmen f\u00fcr das weitere Vorgehen<\/h4>\n\n\n\n

Zum Weiterrechnen m\u00fcssen einige Annahmen \u00fcber die Deckschicht und den tiefen Ozean getroffen werden:<\/p>\n\n\n\n