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THEMA: Direkte Erwärmung der Erde

Direkte Erwärmung der Erde 30 12. 2019 16:23 #62993

Hallo zusammen,

hat jemand von euch mal eine Hochrechnung gesehen oder durchgeführt, wie stark die Erderwärmung durch direkte Wärmeproduzenzen ist?
Beispiele:
- Heizungen (Fossile und nachwachsende Brennstroffe)
- Stromverbrauch weltweit (Anteil des Stroms, der in Wärme umgewandelt wird). Hierzu zählt ja auch jegliche IT, das gesamte Internet
- Verkehr (Abwärme von Motoren)
- Industrie (Brennöfen, Stahlproduktion)...

Könnte man als Vereinfachung vielleicht X Prozent des Weltenergiebedarfs als direkte Erwärmung ansehen? Wie hoch wäre dieser Faktor?
Um wie viel Grad Celsius erwärmt sich die Atmosphäre jährlich direkt?

Als Ansatzpunkte habe ich folgende Werte bereits rausgesucht:
- Weltenergiebedarf (Stand 2010!): 140 PWh (140*1015 W) pro Jahr bzw. 7,2*1020 Joule pro Jahr
- Masse der Erdatmosphäre: 5,15*1018 Kg
- spezifische Wärmekapazität von Luft bei 20°: 1,005 J/(Kg*K)

Ich selber komme bei meiner Rechnung allerdings auf 140°K, was ja nicht ganz stimmen kann.
Könnt ihr mir auf die Sprünge helfen, hier mal realistische Ergebnisse zu bekommen?


Danke und viele Grüße
Tobias

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Direkte Erwärmung der Erde 30 12. 2019 19:12 #63005

Tobias Kolkmann schrieb: Könnte man als Vereinfachung vielleicht X Prozent des Weltenergiebedarfs als direkte Erwärmung ansehen? Wie hoch wäre dieser Faktor?

Im Prinzip 100% aber die Erde strahlt auch und empfängt von der Sonne, was wiederum teilweise zur Bildung von Holz, Zucker etc führt...sowie als regenerative Energie (Wind, Wasserkraft, Geothermie etc) zur Verfügung steht.

Tobias Kolkmann schrieb: Um wie viel Grad Celsius erwärmt sich die Atmosphäre jährlich direkt?

Das kann man nicht so klar und einfach trennen.

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Direkte Erwärmung der Erde 30 12. 2019 19:58 #63009

  • Lutz
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Um die resultierende Abwärme durch Energienutzung mit der Energiebilanz der Erde zu vergleichen würde ich vorschlagen den Weltenergieverbrauch in W/m² umzurechnen.
Weltenergieverbrauch: 140 PWh = 140.000.000.000.000.000 Wh => bei 8760 Stunden / Jahr => 15.981.735.160.000 W
Gesamtoberfläche der Erde: 510.000.000 km² = 510.000.000.000.000 m²
Ergibt etwa 0,03 W/m²

Von der Erdoberfläche absorbierte Sonnenstrahlung liegt z.B. bei 161 W/m², die Gegenstrahlung durch Treibhausgase bei 333 W/m² (an diesem Wert schrauben wir herum).
Die von uns erzeugte Abwärme hat keinen sehr großen Einfluss, ist sogar noch kleiner wie der Wärmestrom aus dem Erdmantel (etwa 0,06 W/m²).
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Direkte Erwärmung der Erde 30 12. 2019 22:32 #63021

Hallo Lutz,

vielen Dank für deinen Vergleich mit der Strahlung der Sonne und der Gegenstrahlung. Auf den ersten Blick sieht das tatsächlich sehr gering aus, aber bei mir bleiben noch ein paar Fragen:
1. Beim CO2 in der Atmosphäre haben Konzentrationen im Bereich von ein paar ppm bereits weitreichende Auswirkungen, daher möchte ich nicht eilig zustimmen, dass 0,03W /m² wenig seien. Diese zusätzliche Energie bewegt sich ja auch nur im Bereich von 1/10.000stel der natürlichen Strahlung. Aber vielleicht hilft meine nächste Frage, das besser einschätzen zu können:
2. Die Gegenstrahlung beträgt laut deiner Aussage ca. 333 W/m². Über welche Größenordnung reden wir denn, wenn wir die Änderung der Gegenstrahlung durch den Treibhauseffekt betrachten? Also aktuell die Änderung von Beispielsweise 350ppm zu 420 ppm. 0-1 Watt, 1-10 Watt, 10-100 Watt?
3. Gehe ich recht in der Annahme, dass du beim Wärmestrom aus dem Erdmantel die über jahre gemittelte Energie angibst, die der Mantel an die Atmosphäre abgibt? Weil im Winter gibt der Boden ja tendenziell eher Wärme an die Atmosphäre ab, während er im Sommer die Wärme aus der Atmosphäre aufnimmt. Kannst du die Quelle mit uns teilen?


Danke dir und viele Grüße
Tobias

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Direkte Erwärmung der Erde 31 12. 2019 00:02 #63025

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Hallo Tobias,

zu 3:
Hab ich einfach aus wiki-Artikel zum Treibhauseffekt (Absatz Energiebilanz), leider gerade keine wissenschaftliche Quelle zur Hand. Klar sind die Werte bezüglich Energiebilanz immer gemittelte Jahreswerte, macht Sinn wegen Erde einmal um die Sonne. Der Erdmantel isoliert recht gut und die Erde kühlt nur langsam ab...was gut ist bezüglich Magnetfeld :)
https://de.wikipedia.org/wiki/Treibhauseffekt#Anthropogener_Treibhauseffekt
zu 1+2:
Zu der Betrachtung der Größenordnung gehört ja immer das jeweilige Zeitfenster, beim IPCC wird hier ab 1750 genommen. Nach dem fünften Sachstandbericht (2014) liegt CO2 bei 1,68 W/m².
Eine allgemeine Info findest Du hier: https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Strahlungsantrieb
Zu den "kleinen" Werten beim CO2: Etwa 99,96 % der Luft besteht aus Stickstoff, Sauerstoff und Argon, die haben mit dem Treibhauseffekt nichts am Hut. Die ppm-Angaben der Spurengase wie CO2 beziehen sich aber auf 100% Luft-Moleküle.
Zusätzlich ist die Wirkung von CO2 auch nicht linear sondern logarithmisch, genau die logarithmische Funktion bildet die Angabe der Klimasensitivität ab: Bei Verdoppelung des CO2 eine Temperaturerhöhung von wahrscheinlich 3° (Unsicherheits-Bandbreite 1,5° bis 4,5°).
Im Grunde "nur" deswegen ein Problem weil wir derart irre Mengen in die Atmosphäre pusten.
Folgende Benutzer bedankten sich: Tobias Kolkmann

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