{"id":11801,"date":"2025-08-16T21:01:08","date_gmt":"2025-08-16T20:01:08","guid":{"rendered":"https:\/\/klima-fakten.net\/?p=11801"},"modified":"2025-09-03T21:05:57","modified_gmt":"2025-09-03T20:05:57","slug":"co%e2%82%82-sensitivitaet-mit-wasserdampf-und-wolken","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/klima-fakten.net\/?p=11801","title":{"rendered":"CO\u2082 Sensitivit\u00e4t mit Wasserdampf und Wolken"},"content":{"rendered":"
\"image_print\"<\/a><\/div>\n\n\n

Der h\u00e4ufig verwendete Wert des CO\u2082-Forcings betr\u00e4gt \"3.7 \frac{W}{m^2}\". Dabei beruft man sich gew\u00f6hnlich auf die Untersuchungen von Myhre<\/a>. Dort befindet sich dieser Wert ganz am Ende implizit als „simplified expression“. Dieser Wert l\u00e4\u00dft sich mit dem \u00f6ffentlich verf\u00fcgbaren MODTRAN nicht reproduzieren, es kommt dabei der Wert ohne Kompensation der Stratosph\u00e4renstrahlung heraus („instantaneous“), w\u00e4hrend Myhre den sog. „adjusted“ Wert liefert, der eine Korrektur aufgrund der Stratosph\u00e4renstrahlung durchf\u00fchrt. M\u00f6glicherweise sind dadurch von MODTRAN gelieferte Werte etwas zu niedrig.<\/p>\n\n\n\n

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

Um eine im globalen Mittel realistische Sensitivit\u00e4t zu erreichen, muss mit der tats\u00e4chlichen Abstrahlung von \"240 \frac{W}{m^2}\" gerechnet werden, mit der das globale Strahlungsgleichgewicht erreicht wird.<\/p>\n\n\n\n

Um das zu simulieren, m\u00fcssen sowohl Wolken als auch Wasserdampf ber\u00fccksichtigt werden.
Hierzu werden folgende, aus Literaturrecherche ermittelte folgende Annahmen getroffen:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Der Anteil der von Wolken bedeckten Erdoberfl\u00e4che ist etwa 67%,<\/li>\n\n\n\n
  • Der global durchschnittliche niederschlagsf\u00e4hige Wasserdampf (PWV) ist bei Wolkendecke 28 mm und bei wolkenlosem Himmel 21 mm. Im Simulationsprogramm MODTRAN ist der angenommene Defaultwert des Wasserdampfes bei der US Standardatmosph\u00e4re etwa 15 mm (dem durchschnittlichen Wert der USA), demzufolge ergibt sich bei Wolken f\u00fcr den „Water Vapor Scale“ Parameter 1.87 und bei wolkenlosem Himmel 1.4. <\/li>\n\n\n\n
  • Als Wolkenart wird vereinfachend die h\u00e4ufigste Wolkenart der Kumuluswolken gew\u00e4hlt. Die Einbeziehung weiterer Wolkenarten k\u00f6nnen das Ergebnis noch geringf\u00fcgig ver\u00e4ndern.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    Simulation wolkenloser Himmel<\/h4>\n\n\n\n

    Die Defaultsimulation von MODTRAN wird modifiziert:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • CO2-Konzentration 280 ppm<\/li>\n\n\n\n
    • Water Vapor Scale: 1.4<\/li>\n\n\n\n
    • Locality: US Standard Atmosphere 1976<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Als IR-Fluss ergeben sich \"264 \frac{W}{m^2}\". Dieser Zustand wird gespeichert. Danach wird die CO\u2082-Konzentration auf 560 ppm verdoppelt:<\/p>\n\n\n\n

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

      Der Strahlungsantrieb aufgrund der CO2<\/sub>-Verdoppelung ist also \"2.83 \frac{W}{m^2}\", was trotz der „clear sky“ Annahme bereits deutlich weniger ist als der beim IPCC \u00fcblicherweise verwendete Wert von \u00fcber \"3.7 \frac{W}{m^2}\". Doch es fehlt noch die Ber\u00fccksichtigung des Anteils der von Wolken bedeckten Erdoberfl\u00e4che. <\/p>\n\n\n\n

      Simulation des von Wolken bedeckten Teils der Atmosph\u00e4re<\/h4>\n\n\n\n

      Die Defaultsimulation von MODTRAN wird modifiziert:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • CO\u2082-Konzentration 280 ppm<\/li>\n\n\n\n
      • Water Vapor Scale: 1.87<\/li>\n\n\n\n
      • Locality: US Standard Atmosphere 1976<\/li>\n\n\n\n
      • Als Wolkenbedeckung wird die „Cumulus Cloud Base“ gew\u00e4hlt. <\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        Als IR-Fluss ergeben sich \"225\frac{W}{m^2}\". Dieser Zustand wird gespeichert. Danach wird die CO2<\/sub>-Konzentration auf 560 ppm verdoppelt:<\/p>\n\n\n\n

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

        Der Strahlungsantrieb aufgrund der CO2<\/sub>-Verdoppelung ist unter diesen Bedingungen \"1.79 \frac{W}{m^2}\". Mit der Wahl des Wolkenmodells „Altostratus“ w\u00e4re dieser Strahlungsantrieb \"1.76 \frac{W}{m^2}\", der maximale Wert ergibt sich beim „Nimbostratus“ Modell mit \"2.51 \frac{W}{m^2}\".<\/p>\n\n\n\n

        Validierung des Strahlungsgleichgewichts und Bestimmung der CO2<\/sub>-Sensitivit\u00e4t<\/h4>\n\n\n\n

        Um das globale Gleichgewicht zwischen Einstrahlung (\"240 \frac{W}{m^2}\") und Abstrahlung zu \u00fcberpr\u00fcfen, wird die mit dem Grad der Wolkenbedeckung gewichtete Summe der IR Fl\u00fcsse der beiden Modelle gebildet:
        \"225\frac{W}{m^2} \cdot 0.67 + 264\frac{W}{m^2} \cdot 0.33 \approx 238\frac{W}{m^2}\"
        Angesichts der m\u00f6glichen Variabilit\u00e4t der Ausgangsparameter kann dieser Wert als „Punktlandung“ betrachtet werden.
        Bei Verwendung anderer Wolkenmodelle muss darauf geachtet werden, dass dieses Strahlungsgleichgewicht eingehalten wird.<\/p>\n\n\n\n

        Der Gesamtstrahlungsantrieb \"\Delta S\" ist die gewichtete Summe der Antriebe aus dem Wolkenmodell und dem wolkenlosen Modell:
        \"\Delta S = 2.83 \frac{W}{m^2}\cdot 0.33 +1.79\frac{W}{m^2}\cdot 0.67 \approx 2.1 \frac{W}{m^2}\"<\/p>\n\n\n\n

        Die CO\u2082-Sensitivit\u00e4t \"\Delta T\" wird mit der Ableitung der Stefan-Boltzmann-Gleichung aus dem IR Fluss \"S=240 \frac{W}{m^2}\" und dem Strahlungsantrieb \"\Delta S\" berechnet:<\/p>\n\n\n\n

        \"\Delta T=\frac{T\cdot \Delta S}{4\cdot S} = \frac{288 K\cdot 2.1}{4\cdot 240} = 0.63 K\"<\/p>\n\n\n\n

        Demnach reduzieren sowohl Wolken als auch zunehmender Wasserdampfgehalt die CO2<\/sub>-Sensitvit\u00e4t signifikant. Beides mu\u00df f\u00fcr eine realistische Berechnung des Treibhauseffekts ber\u00fccksichtigt werden. <\/p>\n\n\n\n

        <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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