Ganzheitliche, alternative Klimaschutz-Strategie

Ganzheitliche, alternative Klimaschutz-Strategie
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Ganzheitliche, alternative Klimaschutz-Strategie

(Unvollständiger) Entwurf einer Diskussion mit Hrn. Prof. S. Rahmstorf (PIK Potsdam)

Als erklärenden Einstieg in diese "alternative, ganzheitliche" Klimaschutz-Strategie möchte ich die Frage stellen:

 

Wie bringen wir fallende Grundwasserspiegel, sinkende Bewölkung und einen ansteigenden Meeresspiegel zusammen ?

 

Bezug nehmend auf einen Ihrer Beiträge unter:  

https://www.pik-potsdam.de/~stefan/leser_antworten.html   

und

https://www.zeit.de/wissen/umwelt/2021-02/stefan-rahmstorf-klimaforschung-extremwetter-klimawandel/komplettansicht

 

behaupten Sie:

                     -  Der Anstieg des Meeresspiegels ist nicht umkehrbar,...

                     -  Weil der Mensch den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre nicht direkt beeinflussen kann,...

 

 

möchte ich dagegen halten und behaupte:  

                         „Wasserdampf, und nicht CO2, ist das wichtigste Treibhausgas.“

Und natürlich kann der Mensch den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre beeinflussen.

Er tut es seit Jahrhunderten tagtäglich. 100.000de km² meist durch Brandrodung eleminierter Regenwald

zusammen mit ~1,5 Mio. km² urban versiegelter Fläche führt zwangsläufig dazu, dass über diesen Flächen viel weniger Wasser verdunstet und Niederschläge und Brauchwasser schnell über die Kanalisation und Flüsse in`s Meer abfließt.

Auch die langjährige globale Entwässerung von Mooren und Feuchtgebieten vermindert deren Fähigkeit Wasser zu verdunsten erheblich. Sich ausbreitende Wüsten erhöhen diese Flächen mit verminderter Verdunstung rapide.

 

Ein Großteil der in der gemittelten Strahlungsbilanz mit ~80W/m² angegebenen Evaporisationsenergie wird ja über den flächenanteilig 70% Ozeanen in Wasserdampf verwandelt und das Volumen der Verdunstung ist dort mit steigenden Luft und Wassertemperaturen sehr wahrscheinlich ansteigend, aber über den 30% Landflächen sieht es durch die sich ausbreitenden Wüsten und den oben beschriebenen Ursachen eher umgekehrt aus.

Das (Land-)Klima stellt sich regional und saisonal von Wasser- auf Luftkühlung um.

 

Dürreperioden im Sommer, selbst bis nahe an den Polarkreis erzeugen nun gerade dann,

wenn die größte Solareinstrahlung einwirkt, immer weniger Verdunstung und Wolken über den Landflächen.

Der Energiefluß von der Oberfläche in die Höhe und Breite findet immer weniger mittels Wasserdampf statt,

sondern zunehmend in Form von heißer und trockener Luft. Regenwälder transportieren Wolken und Regen ins Landesinnere und Wüsten verbreiten umgekehrt blauen Himmel und Trockenheit.

 

Die von Ihnen benutzte Graphik und Information des ISCCP & NASA

 

https://www.climate4you.com/ClimateAndClouds.htm#Clouds, evaporation and climate

https://isccp.giss.nasa.gov/analysis/climanal1.html

 

 

 

zeigen eindeutig eine gemessene Abnahme des Wasserdampfgehaltes der Atmosphäre, der globalen Wolkenbedeckung(überwiegend von niedrigen Wolken) und eine sinkende Albedo der Erd-Oberfläche.

 

Die Vermutung vieler Klima-Sachverständigen, dass eine höhere Temperatur von Erdatmosphäre und Ozeanen

zum Anstieg von Luftfeuchtigkeit und Niederschlägen führt, wird dadurch eher widerlegt.

Ich führe das direkt auf anthropogene Ursachen von Land- und Wassernutzung zurück, die in Kombination mit erhöhten Klimagaskonzentrationen in ihrer Wirkung komplett unterschätzt werden.

 

 

Wie bringen wir weltweit fallende Grundwasserspiegel mit einem steigenden Meeresspiegel zusammen ? 
 
Mit dem Meeresspiegelanstieg(MSA), sich ausdehnenden Wüsten und Dürreperioden mit Rekordtemperaturen gibt es außer dem Vermeiden von CO²-Emissionen eigentlich nur eine logische, simple Antwort: 
 
Eine Bewässerungsoffensive durch Regenrückhalt und Wasserentnahmen aus Fließgewässern bei ausreichendem Pegelstand und - indem die Summe aus diesen vielen regionalen Bewässerungs-Massnahmen einen globalen Einfluß auf den MSA nehmen. (Geoengineering ?) 
 
Es ist natürlich schwer zu kalkulieren, wieviel „Stauraum“ unter den globalen Landflächen auch durch jahrzehntelange Über-Nutzung der Grundwasserspeicher entstanden ist. Regional betrachtet gelingt dies besser.
Allein das Kaspische Meer und der Aralsee haben in den letzten Jahrzehnten ungefähr das Wasservolumen verloren, welches dem Meeresspiegelanstieg von 2018 entspricht (3,7mm = 1335 km³ = 9mm(9L/m²) über den Landflächen.).
So kann man nur vermuten - dieser Stauraum ist gigantisch. 
Im Durchschnitt fließen jährlich 44700 km³ Flußwasser in die Ozeane. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Der globale Wasserkreislauf: Reservoire (blaue Ziffern) in 1.000 km³,
Flüsse in 1.000 km³/Jahr (schwarze Ziffern) 
 
Würde die Menschheit nun weltweit über das Jahr verteilt in allen Einzugsgebieten der Flüsse im globalen Mittel ~3% dieses Flußwassers entnehmen, um die Grundwasserspiegel und Aquiferen zu stabilisieren,
wäre der Meeresspiegelanstieg allein durch den geringeren Abfluß der Flüsse gestoppt.
Diese Entnahme geschieht idealerweise möglichst weit „oben“ in der Nähe der Quellen und kleineren Nebenflüssen, wo das Wasser noch sauber ist und eine Ausleitung durch nutzbare Höhenmeter keinen Energieeinsatz benötigt bzw. sogar ev. für Kleinwasserkraft genutzt werden kann.
Dann hätte die Menschheit vielerorts auch wieder ausreichend Wasserreserven, um die sommerlichen Dürreperioden mit künstlicher Bewässerung großzügig zu überbrücken.                   
Durch das zusätzliche Verdunsten von Wasser über Landflächen wie Landwirtschaft, Moore und ev. Wälder, etc. wird sich die Niederschlagswahrscheinlichkeit und Wolkenbildung gerade im Sommer erhöhen und eine daraus resultierende Verbesserung der Albedo wirkt sich nun kühlend auf die Erdtemperaturen aus. Über Landflächen erzeugte Verdunstung und Wolken werden mit höherer Wahrscheinlichkeit wieder über einer Landfläche als Niederschlag auftreffen und erzeugen so einen gewissen Multiplikator-Effekt.
Die wichtigsten positiven Effekte: 
 
  • stabilisierter Meeresspiegel
  • weniger Hochwasserschäden
  • weniger Schäden bzw. Verminderung der Niedrigstwasserstände
  • dickere Kartoffeln und landw. Erträge
  • niedrigere Wasserpreise
  • pro entnommenen m³ Wasser eine zusätzliche Kühlleistung von
  • 675KWh für den Boden und die Umgebungs-Luft gerade im Sommer bei südl. Windströmungen
  • mehr Wolken im Sommer und damit höhere Albedo über den globalen Landflächen mit kühlender Wirkung auf die globale Erdtemperatur
  • Erhaltung bzw. Verbesserung der CO²-Assimilation der Landpflanzen (1-40Kg CO²-Bindung/m³ transpiriertes H²O)
  • weniger Winderosion, Artenschwund … u.v.a.m.
Bewässerung und eine Erhöhung der Wolken-Albedo sind also von CO²-Emissionen unabhängige Klimaschutzkonzepte, welche leider im allg. Trubel um Klimagase bei den intern. Klimagipfeln leicht untergehen, unterbewertet bleiben
und leider viel zu selten kalkuliert, diskutiert und umgesetzt werden. 

 

Die Absenkung des Meeresspiegels & der Erdtemperatur stehen in direkter Beziehung zur globalen Strahlungsbilanz und den Wasserkreisläufen der Erde.

 

Um theoretisch zu klären, wie sie zusammenwirken fragen wir uns, was 80W/m² Evapotranspiration in einer Wüste ohne Wasser bedeuten ?

- Ohne Wasser wird sich die einstrahlende Sonnenenergie ausschließlich in Temperaturerhöhung von Boden, Luft und in Luftbewegung(Konvektion/Wind) verwandeln. Durch stärkere Aufwinde mit weniger Wasserdampf im Gepäck, lassen sich auch die im Durchschnitt angestiegene Höhe der Wolken erklären. Deshalb sind Evapotranspirations-Energie und Wolken-Albedo in der Strahlungsbilanz besonders interessante Faktoren.

The Global Energy Balance

 

 

Angaben in %

Energy can be absorbed, reflected or transmitted by clouds.

 

Um die Stimmigkeit zw. Strahlungsbilanz und Wasserkreislauf nachzuweisen,

multiplizieren wir also die Verdunstungsenergie von 80W/m² mit der Erdoberfläche von 510,1 Mio. km² und erhalten 40,8 Petawatt. Das entspricht 23,4% als Verdunstungsenergie von der solaren Leistung, die jederzeit von der Sonne(~174PW) auf die Erdoberfläche einwirkt.

 

Da ein MSA von 1335km³ und der Wasserkreislauf in der Graphik eine 1Jahres-Bilanz darstellen, multiplizieren wir     40,8PWh x 24 x 365 = 357408PWh und dividieren mit der Verdunstungsenergie die ein m³ Wasser benötigt(675KWh).  Es ergeben sich ~530 X 1000km³ Wasservolumen/Jahr, was den insg. 577 X 1000km³ Verdunstung über Land-u. Wasserflächen in der Graphik der Wasserkreisläufe schon ziemlich nahe kommt.                   

Die restliche Verdunstungswärme für die fehlenden 47 x 1000km³ liefert die sich dadurch abkühlende Erdoberfläche und die Luft. 

                 

Als reines Gedankenexperiment erhöhen wir nun die Evapotranspiration von 80W/m² auf 83,4W/m² und führen die selbe Rechnung durch. (Strahlungsantrieb akkumuliert über 300 Jahre Industriealisierung von ~+3,4W/m²= +1,5°C // Paris)                  

Die sich ergebenden  42,54PW bilden zu 40,8PW eine Differenz von 1,74PW und akkumulieren sich in einem Jahr auf 15242PWh, die 22,58 x 1000km³ Wasser zum verdunsten bringen.

Das ist das 16,9fache des aktuellen MSA von 1335km³ und m.E. zusammen mit verlorenem Grundwasser und Aquiferen ungefähr die Wassermenge, welche seit ~ 1750 bis 2050 über den Landflächen verloren gegangen sein wird.

 

Um nun einen real umsetzbaren Einfluß auf den MSA und auf die Grundwasserpegel auszuüben schlage ich ein jährliches, globales Zurückhaltevolumen von 2 x 1335km³ vor. Das entspricht 6% des in die Ozeane fließenden Flußwassers, wobei idealerweise 50% davon in tiefere Erdschichten eingelagert werden sollten, und die andere Hälfte für künstliche Bewässerung und somit für zusätzliche Evapotranspiration und Wolkenbildung zur Verfügung steht.

Das Gesamtvolumen entspricht somit (15242PWh : 16,9) = 901PWh, die durch zusätzliche Verdunstung in der Strahlungsbilanz nun 80,2W/m² solare Strahlungsleistung binden und gleichzeitig den MSA auf NULL reduzieren.

 

Um nun abzuschätzen, wie sich die dem Regen und Flüssen zusätzlich abgetrotzte Wassermenge auf die Wolken-Albedo und Erdtemperatur auswirkt gibt es einen einfachen Ansatz:

Wir setzen 0,25% mehr Evapotranspiration gleich mit 0,25% mehr Wolken und

einer höheren Wolken-Albedo (abzügl. Aerosole)(~78,1W/m²   -->78,3W/m²).

Die sphärische Albedo der Erde erhöht sich dadurch in einem Jahr von 0,306  auf knapp 0,307. 

 

Das "International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP)" beziffert den Netto-Effekt von Wolken auf das gegenwärtige Klima der Erde auf -5 °C. 

Shortwave global mean = –47.3 W/m² abzgl. Longwave global mean = 26.2 W/m² = Net global mean = –21.1 W/m² 

https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter07_FINAL-1.pdf     /S.580-582

https://isccp.giss.nasa.gov/role.html

 

Der negative Strahlungsantrieb von Wolken erhöht sich durch Verdunstung von 1335km³ Wasser um zusätzliche -0,025W/m² und steigert den kühlenden Netto-Effekt auf ungefähr -5,0125°C.

 

(global mean surface temperature response ∆Ts to the radiative forcing ∆F) is defined as:

∆Ts / ∆F = λ       λ is a nearly invariant parameter (typically, about 0.5 K/(Wm−2);     Ramanathan et al., 1985)

 

 

https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Wolken_im_Klimasystem#cite_ref-NASA_Cloud_2-1

https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/ar5-wg1-spmgerman.pdf

https://isccp.giss.nasa.gov/new.html

 

 

 

 

 

 

 

 

System der Fließgewässer in Österreich mit unzähligen Möglichkeiten(weiße Linien) der Donau Wasser zu entnehmen. 

 

Theoretisch wäre sogar ein Absenken des Meeresspiegels denkbar. Dazu müssen wir "nur" unser Regenwasser der Dachflächen und zusätzlich einen kleinen Prozentsatz der Fließgewässer entweder (über Pflanzen) zur Verdunstung bringen oder es in`s Grundwasser einlagern. Die Frage:  Wie bringen wir fallende Grundwasserpegel, Wolkenschwund, Dürre und steigende Meeresspiegel zusammen hat also eine ganz einfache Antwort: Regentonnen und Zisternen mit Überlauf auf unversiegeltes Gelände und künstliche Bewässerung der Agrar- und Waldflächen in der sommerlichen Dürre durch wasserwirtschaftlich kontrollierten Ausbau von Bewässerungsanlagen an Fließgewässern. 

 

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