Warum ist es auf dem Berg kalt?

[bumbumpeng]

...Jedes Vorschulkind weiß, dass es in der Nähe vom Ofen immer wärmer ist als weiter weg.
Der Möchtegern-Physiker kapiert das halt nicht und lästert über Meteorologen, die es ihm erklären wollen.

Gott sind Sie dummdreist und gleichzeitig geistig behindert!

Ich bin nicht Gott und du bist ein primitives Ar.schloch.

Man Holle, es ist aus datenschutzrechtlichen Gründen nicht erlaubt, andere user direkt mi ihrem Vornamen anzusprechen.

[hmpf]

Um zu einer sachlichen Diskussion zurückzukommen:

Sie reduzieren nur den Spektralbereich
mittels dem sich die Erde mittels Strahlung kühlen kann von 5 bis 50 µm auf 8 bis 13µm.

Heißt unterm Strich: die Atmosphäre wird wärmer.

Aber nur ein wenig auf dem untersten Kilometer. Bis dahin ist über 99 % der Strahlung außerhalb des
Atmosphärischen Fensters (8 – 13 µm) absorbiert. Die Treibhausgase strahlen nämlich genau auf ihren
Absorptionswellenlängen wieder in alle Raumrichtungen und kühlen sich dadurch.
Innerhalb des Systems Erde/Atmosphäre ist jede Materie sowohl Absorber, wie auch Emitter.
Beides gleicht sich temperaturmäßig aus. Nur an der Obergrenze der Atmosphäre gelangen Photonen
in den Weltraum und kehren nicht wieder zurück. Nur diese Photonen ändern die Temperatur der
Atmosphäre und sind somit für die Abkühlung der Atmosphäre mit der Höhe verantwortlich.
Oberhalb der durch die UV-Absorption des Ozons aufgeheizten Stratosphäre nimmt die Temperatur
bis zur Mesopause in 90 km Höhe wieder ab. Diese Abnahme ist fast nur durch CO2 bedingt.
Das Ansteigen der Temperatur oberhalb von 90 km ist dann vom Sonnenwind verursacht.

Die Antwort auf die Frage dieses Threads, lautet somit: Nur die Strahlungskühlung durch die Treibhausgase
verursacht den Temperaturabfall mit der Höhe in der Atmosphäre.
Alle anderen im Internet zu findenden Behauptungen über adiabatische Luftbewegungen, Luftdruckabnahme
oder Entfernung zur wärmenden Erdoberfläche stammen von Kleinkindern, die nicht in der Lage sind, zu hinterfragen.

[Skeptiker]

Genau das Gegenteil ist richtig!

Der beobachtete Temperaturgradient (~6,5 K/km) ist auf adiabatische Prozesse infolge von Konvektion zurückzuführen.
Ohne Konvektion würde sich ein deutlich flacherer Gradient einstellen.
Treibhausgase beeinflussen die gesamte Energieverteilung in der Atmosphäre, sind aber nicht die Ursache für den Temperaturgradienten an sich, sondern für das Strahlungsgleichgewicht.
Deine Aussage ist ein Missverständnis über Energiefluss vs. Temperaturprofil.

Die richtige, differenzierte Antwort lautet:
Ohne Konvektion (also ohne adiabatische Hebungs- und Senkungsprozesse) würde sich ein sehr kleiner vertikaler Temperaturgradient einstellen, nahe einem strahlungsstatischen oder isothermen Zustand.
Mit Konvektion, die durch den Energieeintrag angetrieben wird, stellt sich der adiabatische Temperaturgradient ein, der typisch für die Troposphäre ist.
Ohne Treibhausgase gäbe es zwar weniger Rückstrahlung von IR-Strahlung zur Erde – die Atmosphäre wäre fast transparent für IR – aber es gäbe immer noch Energieeintrag durch die Sonne an der Oberfläche → Aufheizung → Temperaturunterschiede → mögliche Konvektion.

[hmpf]

...
Die richtige, differenzierte Antwort lautet:
Ohne Konvektion (also ohne adiabatische Hebungs- und Senkungsprozesse) würde sich ein sehr kleiner vertikaler Temperaturgradient einstellen, nahe einem strahlungsstatischen oder isothermen Zustand.
Mit Konvektion, die durch den Energieeintrag angetrieben wird, stellt sich der adiabatische Temperaturgradient ein, der typisch für die Troposphäre ist.
Ohne Treibhausgase gäbe es zwar weniger Rückstrahlung von IR-Strahlung zur Erde – die Atmosphäre wäre fast transparent für IR – aber es gäbe immer noch Energieeintrag durch die Sonne an der Oberfläche → Aufheizung → Temperaturunterschiede → mögliche Konvektion.

Wo haben Sie denn den physikalischen Unfug gelesen?
Offensichtlich haben Sie meinen Beitrag von gestern Abend nicht verstanden.
Wo sehen Sie darin einen Fehler?
Nochmal: Luftbewegungen können Energie weder erzeugen noch verschwinden lassen.
Nur Strahlung, Wärmefortführung und Wärmeleitung können das.

... Ohne Konvektion würde die Troposphäre instabil und nicht so kühl mit der Höhe, wie wir es beobachten.

Genau das Gegenteil ist richtig!
Ohne Luftbewegung gäbe es keine Wärmefortführung und der Wärmewiderstand wäre größer.
Der Wärmestrom wird aber durch die Anzahl der strahlenden Treibhausgasmoleküle bestimmt.
Analog wie beim Ohm’schen Gesetz gilt:
U = R * I.
U entspricht der Temperaturdifferenz,
R entspricht dem ohne Konvektion größeren Wärmewiderstand und
I entspricht dem konstanten, durch die Anzahl der Moleküle festgelegten, Wärmestrom.
Wie groß ist also U (die Temperaturdifferenz) wenn I gleich Null wird?
Ohne Treibhausgase wäre die Temperaturdifferenz exakt null, egal wie groß oder klein der
(adiabatische) Wärmewiderstand R ist.
Es ging um den Grund, warum es überhaupt mit der Höhe kälter in der Atmosphäre wird.
Als Grund fallen alle (adiabatischen) Luftbewegungen somit aus.
Ohne Treibhausgase gäbe es keine Temperaturdifferenz in der Atmosphäre.
Ohne (adiabatische) Luftströmungen allerdings schon.

[Skeptiker]

Wo haben Sie denn den physikalischen Unfug gelesen?

Die Aussage, dass der Temperaturgradient in der Troposphäre durch adiabatische Prozesse im Rahmen der Konvektion zustande kommt, findet sich in jedem meteorologischen Standardwerk (z. B. Wallace & Hobbs). Ohne vertikale Luftbewegung würde sich eine viel flachere Temperaturverteilung einstellen – die Strahlung allein reicht nicht, um den beobachteten Gradient von ca. 6,5 K/km zu erklären. Es geht also nicht darum, Strahlung zu ignorieren, sondern zu verstehen, dass sie nicht der Hauptmechanismus für den vertikalen Temperaturverlauf in der Troposphäre ist.

[Skeptiker]

Nochmal: Luftbewegungen können Energie weder erzeugen noch verschwinden lassen.

Luftbewegungen erzeugen keine Energie oder vernichten sie , das ist korrekt und im Einklang mit dem Energieerhaltungssatz.
Aber darum ging es gar nicht.
Die Aussage, dass der vertikale Temperaturgradient in der Troposphäre durch adiabatische Prozesse (z. B. Expansion beim Aufsteigen) entsteht, bedeutet nicht, dass dabei Energie erzeugt wird. Es handelt sich um eine Umverteilung von Energie – insbesondere um die Umwandlung zwischen innerer Energie und Arbeit während der Druckänderung eines auf- oder absteigenden Luftpakets. Das ist Thermodynamik 1. Semester.

Nur Strahlung, Wärmefortführung und Wärmeleitung können das.

Stimmt, das sind die drei Mechanismen des Energieaustauschs. Aber der Temperaturgradient, der sich einstellt, ergibt sich nicht allein aus diesen Prozessen.
In einer realen Atmosphäre ist die Strahlung zwar der Hauptmechanismus für Energieeintrag (v.a. von der Sonne), aber sie allein erzeugt keinen starken vertikalen Temperaturgradienten. Vielmehr führt der Energieeintrag an der Oberfläche dazu, dass dort Luft erwärmt wird, aufsteigt und sich adiabatisch abkühlt, nicht weil sie Energie verliert, sondern weil sie expandiert.
Ohne Konvektion würde sich ein viel flacherer Temperaturverlauf einstellen (nahe isotherm oder im Strahlungsgleichgewicht). Das ist auch durch Modelle und Beobachtungen gut belegt.

[hmpf]

... Ohne Konvektion würde sich ein deutlich flacherer Gradient einstellen. ...

Was meinen Sie mit „flacherer“ Gradient? Die Kurve in der Abbildung wäre unter 15 km sicherlich flacher.

Das bedeutet aber ein größerer Temperaturgradient, also mehr Grad pro km Höhe.
Also wäre es in der Tropopause nicht nur -60 °C sondern -80 bis -100 °C kalt.
U = R * I.

[hmpf]

... Das ist auch durch Modelle und Beobachtungen gut belegt.

Sie plappern physikalischen Unfug nach.
Wenn Konvektion weder Energie erzeugen noch „verschwinden“ lassen kann,
wie kann sie dann einen Wärmefluss von unten nach oben in der Atmosphäre dauerhaft aufrechterhalten?
Dass die Schweizer Meteorologen physikalischen Schwachsinn verbreiten, hatte ich ja schon gezeigt:

Es scheint hier im Forum ja einige User zu geben, die sich wirklich für Naturwissenschaften interessieren.
Das gilt für die Meteorologen der Schweiz definitiv nicht:
https://www.meteoschweiz.admin.ch/wette ... hoehe.html

Die Temperatur ist generell vom Luftdruck abhängig. Je höher der Druck, umso höher liegt die Temperatur.
Da der Druck der Atmosphäre auf Meereshöhe am grössten ist, werden auf Meereshöhe bei vergleichbaren
Witterungsbedingungen grundsätzlich die höchsten Temperaturen gemessen. Je höher man dann steigt,
umso mehr nimmt die Temperatur ab, weil der Druck abnimmt.

Das ist jedoch kompletter physikalischer Blödsinn.
Ein Gas erwärmt sich zwar beim Komprimieren und kühlt sich beim Expandieren ab, aber danach wirkt die
- wenn auch geringe – Wärmeleitfähigkeit der Gase und die sorgt dafür, dass nach spätestens wenigen Jahren
jeder Temperaturunterschied zwischen zwei Punkten in einem Gas verschwindet.

Andernfalls müsste ja die Temperatur in einem Autoreifen (ca. 2 bar) ständig größer bleiben als die der
Umgebung (1 bar). D.h. es müsste ständig Wärme von der Luft im Reifen zur Umgebungsluft strömen.
Woher sollte diese Wärme kommen?

Wer Meteorologie studiert hat, muss offensichtlich nichts von Physik verstehen, obwohl das Verhalten von
Gasen sich praktisch nur durch Physik beschreiben lässt.

[hmpf]

Welchen Unfug „Professoren“ in den Medien verbreiten, ist schon außerordentlich!
Der Oberscharlatan, Physiker und Klimatologe Prof. Kirstein behauptet u.a. in seinem Video bei 10:40
https://youtu.be/zzdtuW9B-tg
es gäbe gar keinen CO2-bedingten Treibhauseffekt. Er begründet das damit, dass die Erwärmung im Treibhaus hauptsächlich dadurch entsteht,
dass durch die Glasdächer die warme Luft am Verlassen der Gewächshäuser gehindert wird und es solche Glasdächer in der Atmosphäre ja nicht gäbe.

[Skeptiker]

Was meinen Sie mit „flacherer“ Gradient?

Die Temperatur nimmt mit der Höhe weniger stark ab.
Oder mathematisch:
Ein „steiler Gradient“ bedeutet: große Temperaturänderung pro Höhenmeter (z. B. −9,8 K/km).
Ein „flacher Gradient“ bedeutet: kleinere Temperaturänderung pro Höhenmeter (z. B. −1 K/km oder sogar 0 K/km).