1938 | Die künstliche Produktion von Kohlendioxid und sein Einfluss auf die Temperatur
ZUSAMMENFASSUNG
1. DIE AKKUMULATIONSRATE DES ATMOSPHÄRISCHEN KOHLENDIOXIDS
2. INFRAROT ABSORPTION DURCH KOHLENDIOXID UND WASSERDAMPF
3. HIMMELSSTRAHLUNG
4. DIE WIRKUNG VON KOHLENDIOXID AUF DIE HIMMELSSTRAHLUNG
5. DIE BEZIEHUNG ZWISCHEN HIMMELSSTRAHLUNG UND TEMPERATUR
6. DIE BEOBACHTETEN TEMPERATURSCHWANKUNGEN AUF DER ERDE
VERWEISE
DISKUSSION
ZUSAMMENFASSUNG
Durch das Verfeuern von Brennstoffen hat der Mensch im letzten halben Jahrhundert etwa 150.000 Millionen Tonnen Kohlendioxid in die Luft eingetragen. Der Autor schätzt anhand der besten verfügbaren Daten, dass etwa drei Viertel davon in der Atmosphäre verblieben sind.
Die Strahlungsabsorptionskoeffizienten von Kohlendioxid und Wasserdampf werden verwendet, um die Wirkung von Kohlendioxid auf die "Himmelsstrahlung" zu zeigen. Daraus wird der Anstieg der mittleren Temperatur aufgrund der künstlichen Produktion von Kohlendioxid auf derzeit 0.003°C. pro Jahr geschätzt.
Die Temperaturbeobachtungen an 200 meteorologischen Stationen werden verwendet, um zu zeigen, dass die Welttemperaturen im letzten halben Jahrhundert tatsächlich um durchschnittlich 0,005°C. pro Jahr gestiegen sind.
Nur wenige von denen, die mit dem natürlichen Wärmeaustausch der Atmosphäre vertraut sind, der zur Entstehung unseres Klimas und unseres Wetters beiträgt, wären bereit zuzugeben, dass die Aktivitäten des Menschen irgendeinen Einfluss auf Phänomene von so gewaltigem Ausmaß haben könnten.
Ich hoffe, im folgenden Beitrag zeigen zu können, dass ein solcher Einfluss nicht nur möglich ist, sondern gegenwärtig auch tatsächlich stattfindet.
Es ist bekannt, dass das Gas Kohlendioxid bestimmte starke Absorptionsbanden im infraroten Bereich des Spektrums hat, und als diese Tatsache vor etwa 70 Jahren entdeckt wurde, führte sie bald zu Spekulationen über die Auswirkungen, die Veränderungen in der Menge des Gases in der Luft auf die Temperatur der Erdoberfläche haben könnten. Angesichts der viel größeren Mengen und des Absorptionsvermögens des atmosphärischen Wasserdampfes kam man zu dem Schluss, dass die Wirkung von Kohlendioxid wahrscheinlich vernachlässigbar sei, obwohl einige Experten, insbesondere Svante Arrhenius und T. C. Chamberlin, dieser Ansicht widersprachen.
In den letzten Jahren hat sich viel neues Wissen angesammelt, das sich direkt auf dieses Problem auswirkt, und es ist nun möglich, die Wirkung von Kohlendioxid auf die Temperaturen und auch auf die Geschwindigkeit, mit der sich das Gas in der Atmosphäre anreichert, vernünftig abzuschätzen. Zu den wichtigen Faktoren bei solchen Berechnungen gehören die Temperatur- Druck- Alkalinität- CO₂ Beziehung für Meerwasser, bestimmt von C. J. Fox (1909), die Dampfdruck-Atmosphären-Strahlungs-Beziehung, beobachtet von A. Ångström (1918) und anderen, das Absorptionsspektrum des atmosphärischen Wasserdampfes, beobachtet von Fowle (1918), und eine vollständige Kenntnis der thermischen Struktur der Atmosphäre.
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Diese neuen Erkenntnisse sind in die in diesem Papier dargelegten Schlussfolgerungen eingeflossen, aber aus offensichtlichen Gründen wird hier nur auf die Teile Bezug genommen, die einen meteorologischen Charakter haben.
1. DIE AKKUMULATIONSRATE DES ATMOSPHÄRISCHEN KOHLENDIOXIDS
Ich habe eine sehr genaue Reihe von Beobachtungen (Brown and- Escombe, 1905), die um das Jahr 1900 herum gemacht wurden, über die Menge von Kohlendioxid in der freien Luft im Verhältnis zu den Wetterkarten dieser Zeit untersucht. Daraus schloss ich, dass die Menge an Kohlendioxid in der freien Luft der nordatlantischen Region zu Beginn dieses Jahrhunderts 2.74 + 0.05 Teile in 10.000 Volumenteilen trockener Luft betrug.
Eine Vielzahl von Faktoren, die den Kohlenstoffkreislauf in der Natur beeinflussen, wurden untersucht, um das quantitative Verhältnis zwischen den natürlichen Bewegungen dieses Gases und den durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugten Mengen zu bestimmen. Zu diesen Faktoren gehören die organische Ablagerung von Kohlenstoff in Sümpfen usw., die durchschnittliche Fixierungsrate des Gases durch die Verkohlung von Alkalien aus Eruptivgestein usw. Die allgemeine Schlussfolgerung aus einer etwas langwierigen Untersuchung über die natürlichen Bewegungen von Kohlendioxid war, dass es keine geologischen Beweise dafür gibt, dass die Nettoabnahme des Gases mehr als einen kleinen Bruchteil der aus dem Brennstoff erzeugten Menge ausmacht. (Die künstliche Produktion beläuft sich derzeit auf etwa 4.500 Millionen Tonnen pro Jahr.) Als nächstes wurde der Effekt der Lösung des Gases durch das Meerwasser betrachtet, da das Meer als riesiger Regulator von Kohlendioxid fungiert und etwa sechzigmal so viel wie die Atmosphäre hält. Die Geschwindigkeit, mit der das Meerwasser einen Überschuss an atmosphärischem Kohlendioxid korrigieren könnte, hängt hauptsächlich von der Menge an frischem Wasser ab, die der Luft jedes Jahr ausgesetzt ist, da sich das Gleichgewicht mit den atmosphärischen Gasen während eines solchen Zeitraums nur bis zu einer Tiefe von etwa 200 m. einstellt.
Die vertikale Zirkulation der Ozeane ist nicht gut verstanden, aber mehrere Faktoren deuten auf eine Gleichgewichtszeit, in der das gesamte Meeresvolumen der Atmosphäre ausgesetzt ist, von zwei- bis fünftausend Jahren hin. Unter Verwendung der Fox'schen Lösungskoeffizienten für Meerwasser mit bekannter Gesamtalkalinität und mittlerer Oberflächentemperatur ist es möglich, die Änderung des atmosphärischen CO₂ -Drucks über einen bestimmten Zeitraum zu berechnen, wenn die Zugaberate des Gases bekannt ist und die Gleichgewichtszeit für das Meerwasser angenommen wird.
TABELLE I.-DIE AUSWIRKUNG DER KÜNSTLICHEN PRODUKTION VON KOHLENDIOXID AUF SEINEN DRUCK IN DER ATMOSPHÄRE.
Jährliche Nettozugabe von CO₂ , in die Luft = 4.300 Millionen Tonnen.
Gesamtdruck von CO₂ = 0,000274 Atmosphären im Jahr 1900.
Meeresoberfläche bei 15°C. und Gesamtalkalinität = 40 mg negative Hydroxylionen pro Liter; es ist diese Menge, die durch das gelöste CO₂ , neutral gehalten wird.
P (CO₂ ) steht für den Druck von CO₂ in der Luft bei normalem barometrischem Druck, wenn die Zugaberate des Gases bekannt ist und die Gleichgewichtszeit für das Meerwasser angenommen wird.
Von 1900 bis 1936 dürfte der Anstieg bei fast 6 Prozent liegen.
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1. DIE AKKUMULATIONSRATE DES ATMOSPHÄRISCHEN KOHLENDIOXIDS
Ich habe eine sehr genaue Reihe von Beobachtungen (Brown and- Escombe, 1905), die um das Jahr 1900 herum gemacht wurden, über die Menge von Kohlendioxid in der freien Luft im Verhältnis zu den Wetterkarten dieser Zeit untersucht. Daraus schloss ich, dass die Menge an Kohlendioxid in der freien Luft der nordatlantischen Region zu Beginn dieses Jahrhunderts 2.74 + 0.05 Teile in 10.000 Volumenteilen trockener Luft betrug.
Eine Vielzahl von Faktoren, die den Kohlenstoffkreislauf in der Natur beeinflussen, wurden untersucht, um das quantitative Verhältnis zwischen den natürlichen Bewegungen dieses Gases und den durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugten Mengen zu bestimmen. Zu diesen Faktoren gehören die organische Ablagerung von Kohlenstoff in Sümpfen usw., die durchschnittliche Fixierungsrate des Gases durch die Verkohlung von Alkalien aus Eruptivgestein usw. Die allgemeine Schlussfolgerung aus einer etwas langwierigen Untersuchung über die natürlichen Bewegungen von Kohlendioxid war, dass es keine geologischen Beweise dafür gibt, dass die Nettoabnahme des Gases mehr als einen kleinen Bruchteil der aus dem Brennstoff erzeugten Menge ausmacht. (Die künstliche Produktion beläuft sich derzeit auf etwa 4.500 Millionen Tonnen pro Jahr.) Als nächstes wurde der Effekt der Lösung des Gases durch das Meerwasser betrachtet, da das Meer als riesiger Regulator von Kohlendioxid fungiert und etwa sechzigmal so viel wie die Atmosphäre hält. Die Geschwindigkeit, mit der das Meerwasser einen Überschuss an atmosphärischem Kohlendioxid korrigieren könnte, hängt hauptsächlich von der Menge an frischem Wasser ab, die der Luft jedes Jahr ausgesetzt ist, da sich das Gleichgewicht mit den atmosphärischen Gasen während eines solchen Zeitraums nur bis zu einer Tiefe von etwa 200 m. einstellt.
Die vertikale Zirkulation der Ozeane ist nicht gut verstanden, aber mehrere Faktoren deuten auf eine Gleichgewichtszeit, in der das gesamte Meeresvolumen der Atmosphäre ausgesetzt ist, von zwei- bis fünftausend Jahren hin. Unter Verwendung der Fox'schen Lösungskoeffizienten für Meerwasser mit bekannter Gesamtalkalinität und mittlerer Oberflächentemperatur ist es möglich, die Änderung des atmosphärischen CO₂ -Drucks über einen bestimmten Zeitraum zu berechnen, wenn die Zugaberate des Gases bekannt ist und die Gleichgewichtszeit für das Meerwasser angenommen wird.
TABELLE I.-DIE AUSWIRKUNG DER KÜNSTLICHEN PRODUKTION VON KOHLENDIOXID AUF SEINEN DRUCK IN DER ATMOSPHÄRE.
Jährliche Nettozugabe von CO₂ , in die Luft = 4.300 Millionen Tonnen.
Gesamtdruck von CO₂ = 0,000274 Atmosphären im Jahr 1900.
Meeresoberfläche bei 15°C. und Gesamtalkalinität = 40 mg negative Hydroxylionen pro Liter; es ist diese Menge, die durch das gelöste CO₂ , neutral gehalten wird.
P (CO₂ ) steht für den Druck von CO₂ in der Luft bei normalem barometrischem Druck, wenn die Zugaberate des Gases bekannt ist und die Gleichgewichtszeit für das Meerwasser angenommen wird.
Von 1900 bis 1936 dürfte der Anstieg bei fast 6 Prozent liegen.
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Einige solcher Zahlen sind in Tabelle I aufgeführt, und es wird deutlich, dass die Gleichgewichtszeit im Meer weniger wichtig ist, wenn man Zeiträume von einigen Jahrhunderten betrachtet.
Seit der Berechnung der Zahlen in Tabelle I habe ich einen Bericht über eine große Anzahl von Beobachtungen über atmosphärisches CO₂ gesehen, die kürzlich im Osten der U.S.A. gemacht wurden. Der Mittelwert von 1.156 Messungen der "freien Luft" in den Jahren 1930 bis 1936 betrug 3,10 Teile in 10.000 Volumenteilen. Für die Messungen in Kew in den Jahren 1898 bis 1901 betrug der Mittelwert von 92 Werten für freie Luft 2,92, einschließlich einer Reihe ziemlich hoher Werte, die durch lokale Verbrennung usw. beeinflusst wurden; und unter der Annahme, dass ein ähnlicher Anteil der amerikanischen Messwerte auf die gleiche Weise beeinflusst wird, entspricht der Unterschied einer Zunahme von 6 Prozent. Diese enge Übereinstimmung mit dem berechneten Anstieg ist natürlich teilweise zufällig.
2. INFRAROT ABSORPTION DURCH KOHLENDIOXID UND WASSERDAMPF
Der Wärmeverlust von der Erdoberfläche und der Atmosphäre wird fast ausschließlich über Wellenlängen von mehr als 4μ übertragen, wobei die maximale Intensität bei etwa 10μ liegt.
Es gab viele sorgfältige und genaue Messungen der Absorption und Strahlung durch verschiedene Gase in diesem Teil des Spektrums, aber aufgrund der sehr großen Schwierigkeiten bei der Teilnahme an diesen Beobachtungen waren die meisten der früheren Werte sehr widersprüchlich. Inzwischen ist jedoch eine beträchtliche Genauigkeit erreicht worden, und aus einer Reihe von Überlegungen, die nicht näher ausgeführt werden können, werden hier die von Rubens und Aschkinass (1898), aus Deutschland, beobachteten Werte für die Absorption durch Kohlendioxid auf den längeren Wellenlängen verwendet.
Für Wasserdampf habe ich viele Vergleiche angestellt zwischen den Messungen von F. E. Fowle (1918), der die Absorption durch atmosphärischen Wasserdampf beobachtete, und denen von Rubens und Hettner (1918), die für ihre Messungen Wasserdampf bei 1 atmos. Druck verwendeten. Diese Vergleiche unterstützen voll und ganz die Schlussfolgerung von Fowle, dass die Absorption von Wasserdampf, wie er in der Luft vorkommt, weniger als halb so groß ist wie die von Wasserdampf unter Laborbedingungen. Die vielleicht stärkste Unterstützung für diese Schlussfolgerung ergibt sich aus einem Vergleich zwischen der beobachteten und der berechneten atmosphärischen Strahlung, der zeigt, dass unter trockenen und kalten Luftbedingungen die für Wasserdampf gefundenen Absorptionsexponenten zu einem viel zu hohen Wert für die atmosphärische Strahlung führen.
Um auf die Absorption durch Kohlendioxid zurückzukommen: die drei durch dieses Gas gegebenen primären Banden liegen bei 2,4 bis 3,0μ, 4 bis 4,6μ und 13 bis 16μ, wobei letzteres für atmosphärische Bedingungen viel wichtiger ist, da auf den kleinen Banden sehr wenig Niedertemperaturstrahlung übertragen wird.
Das Verhältnis zwischen Absorption und Gasmenge wird gewöhnlich ausgedrückt als
Aλ=1-e-kl
wobei Aλ die Absorption durch l Einheiten des Gases im Strahlungsweg der Wellenlänge λ ist, k der Absorptionsexponent für das Gas bei dieser Wellenlänge.
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Seit der Berechnung der Zahlen in Tabelle I habe ich einen Bericht über eine große Anzahl von Beobachtungen über atmosphärisches CO₂ gesehen, die kürzlich im Osten der U.S.A. gemacht wurden. Der Mittelwert von 1.156 Messungen der "freien Luft" in den Jahren 1930 bis 1936 betrug 3,10 Teile in 10.000 Volumenteilen. Für die Messungen in Kew in den Jahren 1898 bis 1901 betrug der Mittelwert von 92 Werten für freie Luft 2,92, einschließlich einer Reihe ziemlich hoher Werte, die durch lokale Verbrennung usw. beeinflusst wurden; und unter der Annahme, dass ein ähnlicher Anteil der amerikanischen Messwerte auf die gleiche Weise beeinflusst wird, entspricht der Unterschied einer Zunahme von 6 Prozent. Diese enge Übereinstimmung mit dem berechneten Anstieg ist natürlich teilweise zufällig.
2. INFRAROT ABSORPTION DURCH KOHLENDIOXID UND WASSERDAMPF
Der Wärmeverlust von der Erdoberfläche und der Atmosphäre wird fast ausschließlich über Wellenlängen von mehr als 4μ übertragen, wobei die maximale Intensität bei etwa 10μ liegt.
Es gab viele sorgfältige und genaue Messungen der Absorption und Strahlung durch verschiedene Gase in diesem Teil des Spektrums, aber aufgrund der sehr großen Schwierigkeiten bei der Teilnahme an diesen Beobachtungen waren die meisten der früheren Werte sehr widersprüchlich. Inzwischen ist jedoch eine beträchtliche Genauigkeit erreicht worden, und aus einer Reihe von Überlegungen, die nicht näher ausgeführt werden können, werden hier die von Rubens und Aschkinass (1898), aus Deutschland, beobachteten Werte für die Absorption durch Kohlendioxid auf den längeren Wellenlängen verwendet.
Für Wasserdampf habe ich viele Vergleiche angestellt zwischen den Messungen von F. E. Fowle (1918), der die Absorption durch atmosphärischen Wasserdampf beobachtete, und denen von Rubens und Hettner (1918), die für ihre Messungen Wasserdampf bei 1 atmos. Druck verwendeten. Diese Vergleiche unterstützen voll und ganz die Schlussfolgerung von Fowle, dass die Absorption von Wasserdampf, wie er in der Luft vorkommt, weniger als halb so groß ist wie die von Wasserdampf unter Laborbedingungen. Die vielleicht stärkste Unterstützung für diese Schlussfolgerung ergibt sich aus einem Vergleich zwischen der beobachteten und der berechneten atmosphärischen Strahlung, der zeigt, dass unter trockenen und kalten Luftbedingungen die für Wasserdampf gefundenen Absorptionsexponenten zu einem viel zu hohen Wert für die atmosphärische Strahlung führen.
Um auf die Absorption durch Kohlendioxid zurückzukommen: die drei durch dieses Gas gegebenen primären Banden liegen bei 2,4 bis 3,0μ, 4 bis 4,6μ und 13 bis 16μ, wobei letzteres für atmosphärische Bedingungen viel wichtiger ist, da auf den kleinen Banden sehr wenig Niedertemperaturstrahlung übertragen wird.
Das Verhältnis zwischen Absorption und Gasmenge wird gewöhnlich ausgedrückt als
Aλ=1-e-kl
wobei Aλ die Absorption durch l Einheiten des Gases im Strahlungsweg der Wellenlänge λ ist, k der Absorptionsexponent für das Gas bei dieser Wellenlänge.
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Einige Werte dieses Exponenten für Kohlendioxid sind in Tabelle II angegeben.
TABELLE II.-ABSORPTIONSEXPONENTEN FÜR KOHLENDIOXID. Band 4 bis 4,6μ von H. Schmidt (1913). Band 13 bis 16μ von Rubens und Aschkinass (1898).
ABBILDUNG 1
Die untere Kurve in Abb. 1 zeigt die Absorption durch Kohlendioxid, wenn die Strahlung von einer Quelle bei 275° kommt, A wird durch die Exponenten in Tabelle II angegeben.
Die Absorption durch Wasserdampf im Spektrum des Infrarotbereichs ist sehr kompliziert, da sie aus unzähligen feinen Banden besteht. Wie bereits erwähnt, wird sie offenbar durch das Vorhandensein von Luft beeinflusst, was den beobachteten Unterschied zwischen den für Wasserdampf und für atmosphärischen Wasserdampf festgestellten Werten erklären kann.*
Aufgrund der Messschwierigkeiten und des Vorhandenseins von Kohlendioxid in der Luft war Fowle nicht in der Lage, seine Beobachtungen zu Wasserdampf über etwa 13,5μ hinaus auszudehnen. Er beobachtete eine starke CO₂-Absorption bei etwa 14,5 bis 15μ.
Für die größeren Wellenlängen habe ich die für Wasserdampf gefundenen Werte verwendet und diese für die Bedingungen in der Atmosphäre aus einem Vergleich der Werte bei den Wellenlängen, wo diese jeweils verfügbar sind, korrigiert.
* Seitdem ich das Obige geschrieben habe, wurde meine Aufmerksamkeit auf die jüngsten Wasserdampfabsorptionsmessungen von Weber und Randall (Phys. Rev. Amer., 40, 1932, S. 835) in diesem Teil des Spektrums gelenkt. Diese neuen Werte liegen weit unter denen, die für Wasserdampf gefunden wurden, und unterstützen die allgemeine Genauigkeit der Fowle'schen Werte für atmosphärischen Wasserdampf. Auf Band 13 bis 16μ finden Weber und Randall etwa 30 Prozent Absorption um 0,1 cm. "w"; der hier verwendete Exponent gibt 33 Prozent bei 13 bis 16μ durch diese Wasserdampfmenge an.
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TABELLE II.-ABSORPTIONSEXPONENTEN FÜR KOHLENDIOXID. Band 4 bis 4,6μ von H. Schmidt (1913). Band 13 bis 16μ von Rubens und Aschkinass (1898).
ABBILDUNG 1
Die untere Kurve in Abb. 1 zeigt die Absorption durch Kohlendioxid, wenn die Strahlung von einer Quelle bei 275° kommt, A wird durch die Exponenten in Tabelle II angegeben.
Die Absorption durch Wasserdampf im Spektrum des Infrarotbereichs ist sehr kompliziert, da sie aus unzähligen feinen Banden besteht. Wie bereits erwähnt, wird sie offenbar durch das Vorhandensein von Luft beeinflusst, was den beobachteten Unterschied zwischen den für Wasserdampf und für atmosphärischen Wasserdampf festgestellten Werten erklären kann.*
Aufgrund der Messschwierigkeiten und des Vorhandenseins von Kohlendioxid in der Luft war Fowle nicht in der Lage, seine Beobachtungen zu Wasserdampf über etwa 13,5μ hinaus auszudehnen. Er beobachtete eine starke CO₂-Absorption bei etwa 14,5 bis 15μ.
Für die größeren Wellenlängen habe ich die für Wasserdampf gefundenen Werte verwendet und diese für die Bedingungen in der Atmosphäre aus einem Vergleich der Werte bei den Wellenlängen, wo diese jeweils verfügbar sind, korrigiert.
* Seitdem ich das Obige geschrieben habe, wurde meine Aufmerksamkeit auf die jüngsten Wasserdampfabsorptionsmessungen von Weber und Randall (Phys. Rev. Amer., 40, 1932, S. 835) in diesem Teil des Spektrums gelenkt. Diese neuen Werte liegen weit unter denen, die für Wasserdampf gefunden wurden, und unterstützen die allgemeine Genauigkeit der Fowle'schen Werte für atmosphärischen Wasserdampf. Auf Band 13 bis 16μ finden Weber und Randall etwa 30 Prozent Absorption um 0,1 cm. "w"; der hier verwendete Exponent gibt 33 Prozent bei 13 bis 16μ durch diese Wasserdampfmenge an.
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Das Absorptions-/Mengenverhältnis für atmosphärischen Wasserdampf, das durch Fowle's Experimente gezeigt wird, kann geschrieben werden:
Aλ=1-e-kλw4 , (2)
wobei Aλ die Absorption auf der Bande λ durch eine Wasserdampfmenge ist, die bei Kondensation auf einer Oberfläche gleicher Fläche w cm flüssiges Wasser ergeben würde. Die aus diesem Ausdruck (2) erhaltenen Werte passen bemerkenswert gut zu den Beobachtungen von Fowle über einen weiten Bereich von Wasserdampf.
Für die wichtige Bande 13 bis 16μ fanden Rubens und Aschkinass heraus, dass Dampf, der 0,045 w cm. entspricht, für die gesamte Bande eine Absorption von 35 Prozent (Hettner 38 Prozent) ergibt; diese Dampfmenge entspricht 0,1 w cm. atmosphärischem Wasserdampf, aus einem sorgfältigen Vergleich über die Bande 11 bis 13,5μ, wo alle verfügbar sind, daher wird der mittlere Exponent K im Ausdruck (2) zu 1,0 für die Bande 13 bis 16μ.
Tabelle III zeigt den ungefähren Prozentsatz der Strahlungsenergie auf verschiedenen Wellenbändern für einen Temperaturbereich, der die Oberflächenbedingungen abdeckt. Für die gleichen Bänder sind auch die Wasserdampfexponenten angegeben. Mit Hilfe des Ausdrucks (2) und dieser Zahlen kann die Absorption einer beliebigen Wasserdampfmenge in Bezug auf die Gesamtenergie bei diesen Temperaturen berechnet werden. Der Wert von K für Wellenlängen größer als 16μ wurde angepasst, um den beobachteten Werten der atmosphärischen Strahlung für verschiedene Wasserdampfmengen zu entsprechen. Viele dieser Vergleiche wurden durchgeführt und zeigen, dass die Absorption/Mengen-Beziehung, die aus den Messungen von Fowle abgeleitet wurde, zu einer ausgezeichneten Übereinstimmung mit der beobachteten Variation der atmosphärischen Strahlung mit dem Wasserdampfdruck führt.
TABELLE III: ABSORPTIONSEXPONENTEN FÜR WASSERDAMPF UND DER PROZENTUALE ANTEIL DER ENERGIE IN DEN WELLENBÄNDERN.
3. HIMMELSSTRAHLUNG
Die nach unten gerichtete Strahlung vom Himmel, mit Ausnahme der direkten und gestreuten kurzwelligen Strahlung der Sonne, wird gewöhnlich als "Himmelsstrahlung" bezeichnet. Wertvolle Arbeiten zu diesem Thema sind von A. Ångström (1918), W. H. Dines (1927), Simpson (1928), Brunt (1932) und anderen veröffentlicht worden, und es wird nicht vorgeschlagen, hier ausführlich darauf einzugehen.
Bei normalen Bedingungen in der Nähe der Erdoberfläche und bei klarem Himmel variiert die nach unten gerichtete Strahlung zwischen drei und vier Fünftel der von der Oberfläche ausgehenden Strahlung, wobei der Anteil am größten ist, wenn die Luft warm ist und viel Wasserdampf mit sich führt.
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Aλ=1-e-kλw4 , (2)
wobei Aλ die Absorption auf der Bande λ durch eine Wasserdampfmenge ist, die bei Kondensation auf einer Oberfläche gleicher Fläche w cm flüssiges Wasser ergeben würde. Die aus diesem Ausdruck (2) erhaltenen Werte passen bemerkenswert gut zu den Beobachtungen von Fowle über einen weiten Bereich von Wasserdampf.
Für die wichtige Bande 13 bis 16μ fanden Rubens und Aschkinass heraus, dass Dampf, der 0,045 w cm. entspricht, für die gesamte Bande eine Absorption von 35 Prozent (Hettner 38 Prozent) ergibt; diese Dampfmenge entspricht 0,1 w cm. atmosphärischem Wasserdampf, aus einem sorgfältigen Vergleich über die Bande 11 bis 13,5μ, wo alle verfügbar sind, daher wird der mittlere Exponent K im Ausdruck (2) zu 1,0 für die Bande 13 bis 16μ.
Tabelle III zeigt den ungefähren Prozentsatz der Strahlungsenergie auf verschiedenen Wellenbändern für einen Temperaturbereich, der die Oberflächenbedingungen abdeckt. Für die gleichen Bänder sind auch die Wasserdampfexponenten angegeben. Mit Hilfe des Ausdrucks (2) und dieser Zahlen kann die Absorption einer beliebigen Wasserdampfmenge in Bezug auf die Gesamtenergie bei diesen Temperaturen berechnet werden. Der Wert von K für Wellenlängen größer als 16μ wurde angepasst, um den beobachteten Werten der atmosphärischen Strahlung für verschiedene Wasserdampfmengen zu entsprechen. Viele dieser Vergleiche wurden durchgeführt und zeigen, dass die Absorption/Mengen-Beziehung, die aus den Messungen von Fowle abgeleitet wurde, zu einer ausgezeichneten Übereinstimmung mit der beobachteten Variation der atmosphärischen Strahlung mit dem Wasserdampfdruck führt.
TABELLE III: ABSORPTIONSEXPONENTEN FÜR WASSERDAMPF UND DER PROZENTUALE ANTEIL DER ENERGIE IN DEN WELLENBÄNDERN.
3. HIMMELSSTRAHLUNG
Die nach unten gerichtete Strahlung vom Himmel, mit Ausnahme der direkten und gestreuten kurzwelligen Strahlung der Sonne, wird gewöhnlich als "Himmelsstrahlung" bezeichnet. Wertvolle Arbeiten zu diesem Thema sind von A. Ångström (1918), W. H. Dines (1927), Simpson (1928), Brunt (1932) und anderen veröffentlicht worden, und es wird nicht vorgeschlagen, hier ausführlich darauf einzugehen.
Bei normalen Bedingungen in der Nähe der Erdoberfläche und bei klarem Himmel variiert die nach unten gerichtete Strahlung zwischen drei und vier Fünftel der von der Oberfläche ausgehenden Strahlung, wobei der Anteil am größten ist, wenn die Luft warm ist und viel Wasserdampf mit sich führt.
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Die Methode zur Berechnung der Himmelsstrahlung aus den Absorptionskoeffizienten von Wasserdampf und Kohlendioxid ist einfach, aber aufwendig. Sie besteht darin, die Luft in horizontale Schichten mit bekannter mittlerer Temperatur, Wasserdampf- und Kohlendioxidgehalt zu unterteilen und das Absorptionsvermögen dieser Schichten auf den verschiedenen Wellenbändern in Verbindung mit der spektralen Verteilung der Energie bei der Oberflächentemperatur zu summieren. Auf diese Weise erhält man die senkrechte Komponente der Himmelsstrahlung.
Eine lange Reihe von Beobachtungen von W. H. Dines zeigt, dass die effektive Strahlung von der Halbkugel des Himmels, wenn sie frei von Wolken ist, auf eine horizontale Fläche eine sehr konstante Beziehung zur senkrechten Komponente ("Zenit"-Himmelstrahlung) aufweist; sie ist bei niedrigen Niveaus in England um 7 Prozent größer.
Tabelle IV zeigt die aus den Absorptionskoeffizienten von Wasserdampf und Kohlendioxid berechnete Zenit-Himmelstrahlung für eine Vielzahl von Luftbedingungen. Die effektive Himmelsstrahlung auf eine horizontale Fläche wäre für gemäßigte und tropische Bedingungen um 7 Prozent größer als die Zenitwerte in Tabelle IV. Für arktische Bedingungen wäre sie um etwa 5 Prozent größer als die Zenitwerte in Tabelle IV.
Bei normalen Bedingungen kommen etwa drei Viertel der Zenit-Himmelstrahlung von den untersten 400 m. Luft, aber wenn die Luft sehr kalt und trocken ist, nimmt eine viel größere Tiefe an dieser Strahlung teil.
TABELLE IV: BERECHNETE ZENIT-HIMMELSTRAHLUNG FÜR VERSCHIEDENE LUFTBEDINGUNGEN.
Sz% = Himmelsstrahlung in Prozent der von der Oberfläche ausgehenden Strahlung.
F =vertikale Sturzraten bei °C. /km.
P (H₂0) = Oberflächen-Dampfdruck
Skytemp. = die Temperatur eines "schwarzen Körpers", der die gleiche Strahlung wie die Himmelsstrahlung abgeben würde. Da die minimale Oberflächentemperatur nicht unterschritten werden kann, Werte unter etwa -70°C. (-93°F.) sind bei niedrigen Werten nicht zu erwarten.
Unter der Stratosphäre nur Sz=30%, und Himmelstemp. 163° Abs.
4. DIE WIRKUNG VON KOHLENDIOXID AUF DIE HIMMELSSTRAHLUNG
Bei atmosphärischen Bedingungen stammt die Himmelsstrahlung im Wellenbereich 13 bis 16μ aus einer Mischung von Wasserdampf und Kohlendioxid. Dies gilt auch für das Band 4 bis 4,7μ, aber die Energie ist hier so klein, dass sie im Verhältnis zum wahrscheinlichen Fehler der Großbandabsorption vernachlässigt werden kann.
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Eine lange Reihe von Beobachtungen von W. H. Dines zeigt, dass die effektive Strahlung von der Halbkugel des Himmels, wenn sie frei von Wolken ist, auf eine horizontale Fläche eine sehr konstante Beziehung zur senkrechten Komponente ("Zenit"-Himmelstrahlung) aufweist; sie ist bei niedrigen Niveaus in England um 7 Prozent größer.
Tabelle IV zeigt die aus den Absorptionskoeffizienten von Wasserdampf und Kohlendioxid berechnete Zenit-Himmelstrahlung für eine Vielzahl von Luftbedingungen. Die effektive Himmelsstrahlung auf eine horizontale Fläche wäre für gemäßigte und tropische Bedingungen um 7 Prozent größer als die Zenitwerte in Tabelle IV. Für arktische Bedingungen wäre sie um etwa 5 Prozent größer als die Zenitwerte in Tabelle IV.
Bei normalen Bedingungen kommen etwa drei Viertel der Zenit-Himmelstrahlung von den untersten 400 m. Luft, aber wenn die Luft sehr kalt und trocken ist, nimmt eine viel größere Tiefe an dieser Strahlung teil.
TABELLE IV: BERECHNETE ZENIT-HIMMELSTRAHLUNG FÜR VERSCHIEDENE LUFTBEDINGUNGEN.
Sz% = Himmelsstrahlung in Prozent der von der Oberfläche ausgehenden Strahlung.
F =vertikale Sturzraten bei °C. /km.
P (H₂0) = Oberflächen-Dampfdruck
Skytemp. = die Temperatur eines "schwarzen Körpers", der die gleiche Strahlung wie die Himmelsstrahlung abgeben würde. Da die minimale Oberflächentemperatur nicht unterschritten werden kann, Werte unter etwa -70°C. (-93°F.) sind bei niedrigen Werten nicht zu erwarten.
Unter der Stratosphäre nur Sz=30%, und Himmelstemp. 163° Abs.
4. DIE WIRKUNG VON KOHLENDIOXID AUF DIE HIMMELSSTRAHLUNG
Bei atmosphärischen Bedingungen stammt die Himmelsstrahlung im Wellenbereich 13 bis 16μ aus einer Mischung von Wasserdampf und Kohlendioxid. Dies gilt auch für das Band 4 bis 4,7μ, aber die Energie ist hier so klein, dass sie im Verhältnis zum wahrscheinlichen Fehler der Großbandabsorption vernachlässigt werden kann.
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Im Falle von Mischgasen ist die Absorption für die Mischung gleich der Differenz zwischen der Summe und dem Produkt ihrer jeweiligen Absorptionen:
Acw= Ac+Aw-AcAw (3)
Diese Beziehung gilt, wenn die jeweiligen Absorptionen in Bezug auf die Energieverteilung über das Wellenband, auf das sie sich beziehen, symmetrisch sind.
Die beobachtete Himmelsstrahlung ergibt sich aus der Infrarotabsorption durch variable Wasserdampfmengen und aus 3 Teilen in 10.000 Kohlendioxid, die normalerweise in der Luft vorhanden sind. Für gemäßigte Bedingungen bei einem Dampfdruck von 7,5 mm. Hg. berechne ich, dass 95 Prozent der Strahlung aus dem Wasserdampf stammen; für arktische Bedingungen kann das Kohlendioxid bis zu 15 Prozent der Gesamtstrahlung liefern.
Für den hier geforderten Zweck ist es notwendig, die Auswirkung einer Änderung der Kohlendioxidmenge erstens auf die Himmelsstrahlung und zweitens auf die Auswirkung von Änderungen der letzteren auf die Temperaturen zu berücksichtigen.
Wenn die Strahlung von einer dicken Gasschicht ausgeht, hängt die durchschnittliche Tiefe innerhalb dieser Schicht, aus der die Strahlung kommt, von der Dichte des Gases ab. Wenn also die Dichte des atmosphärischen Kohlendioxids verändert wird, ändert sich die Höhe, von der die Himmelsstrahlung dieses Gases ausgeht. Eine Zunahme des Kohlendioxids senkt den mittleren Strahlungsfokus, und da die Temperatur in der Nähe der Oberfläche höher ist, wird die Strahlung erhöht, ohne eine erhöhte Absorption durch eine größere Gesamtdicke des Gases zuzulassen.
Die Änderung der Himmelsstrahlung mit Kohlendioxid hängt weitgehend von dieser Änderung der Höhe des Strahlungsfokus ab, da die vorhandene Menge in der Atmosphäre (entspricht einer Schicht von 2 m. bei N.T.P.) fast das Maximum absorbieren kann, zu dem dieses Gas in der Lage ist. Die letztere Annahme hängt von den verwendeten Exponenten ab, aber es ist wahrscheinlich, dass große Dicken von Kohlendioxid auf anderen Wellenlängen als denen der Primärbänder absorbieren würden.
Tabelle V zeigt die Auswirkung auf den Teil der Himmelsstrahlung, der auf die Bänder 13 bis 16μ kommt, wenn man die Menge des atmosphärischen Kohlendioxids von einem Drittel auf die doppelte Menge der gegenwärtigen Menge ändert. Für diese Werte wurden zwölf Luftschichten verwendet, und der Oberflächendampfdruck betrug 7,5 mm.
TABELLE V.-AUSWIRKUNG DER VERÄNDERUNGEN DES ATMOSPHÄRISCHEN KOHLENDIOXIDS AUF DIE MENGE UND VERTIKALE VERTEILUNG DER HIMMELSTRAHLUNG AUF BAND 13 BIS 16μ
Abschnitt mit temperierter Luft. P (H₂0)=7,5 mm. Hg. T Oberfläche=283° Abs.
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Acw= Ac+Aw-AcAw (3)
Diese Beziehung gilt, wenn die jeweiligen Absorptionen in Bezug auf die Energieverteilung über das Wellenband, auf das sie sich beziehen, symmetrisch sind.
Die beobachtete Himmelsstrahlung ergibt sich aus der Infrarotabsorption durch variable Wasserdampfmengen und aus 3 Teilen in 10.000 Kohlendioxid, die normalerweise in der Luft vorhanden sind. Für gemäßigte Bedingungen bei einem Dampfdruck von 7,5 mm. Hg. berechne ich, dass 95 Prozent der Strahlung aus dem Wasserdampf stammen; für arktische Bedingungen kann das Kohlendioxid bis zu 15 Prozent der Gesamtstrahlung liefern.
Für den hier geforderten Zweck ist es notwendig, die Auswirkung einer Änderung der Kohlendioxidmenge erstens auf die Himmelsstrahlung und zweitens auf die Auswirkung von Änderungen der letzteren auf die Temperaturen zu berücksichtigen.
Wenn die Strahlung von einer dicken Gasschicht ausgeht, hängt die durchschnittliche Tiefe innerhalb dieser Schicht, aus der die Strahlung kommt, von der Dichte des Gases ab. Wenn also die Dichte des atmosphärischen Kohlendioxids verändert wird, ändert sich die Höhe, von der die Himmelsstrahlung dieses Gases ausgeht. Eine Zunahme des Kohlendioxids senkt den mittleren Strahlungsfokus, und da die Temperatur in der Nähe der Oberfläche höher ist, wird die Strahlung erhöht, ohne eine erhöhte Absorption durch eine größere Gesamtdicke des Gases zuzulassen.
Die Änderung der Himmelsstrahlung mit Kohlendioxid hängt weitgehend von dieser Änderung der Höhe des Strahlungsfokus ab, da die vorhandene Menge in der Atmosphäre (entspricht einer Schicht von 2 m. bei N.T.P.) fast das Maximum absorbieren kann, zu dem dieses Gas in der Lage ist. Die letztere Annahme hängt von den verwendeten Exponenten ab, aber es ist wahrscheinlich, dass große Dicken von Kohlendioxid auf anderen Wellenlängen als denen der Primärbänder absorbieren würden.
Tabelle V zeigt die Auswirkung auf den Teil der Himmelsstrahlung, der auf die Bänder 13 bis 16μ kommt, wenn man die Menge des atmosphärischen Kohlendioxids von einem Drittel auf die doppelte Menge der gegenwärtigen Menge ändert. Für diese Werte wurden zwölf Luftschichten verwendet, und der Oberflächendampfdruck betrug 7,5 mm.
TABELLE V.-AUSWIRKUNG DER VERÄNDERUNGEN DES ATMOSPHÄRISCHEN KOHLENDIOXIDS AUF DIE MENGE UND VERTIKALE VERTEILUNG DER HIMMELSTRAHLUNG AUF BAND 13 BIS 16μ
Abschnitt mit temperierter Luft. P (H₂0)=7,5 mm. Hg. T Oberfläche=283° Abs.
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Aus den Zahlen in Tabelle V wird ersichtlich, dass eine Zunahme des Kohlendioxids eine Konzentration der Strahlung aus den untersten Luftschichten bewirkt, während die Menge aus den kalten oberen Schichten noch weiter abgeschirmt wird, so dass der Nettoeffekt eine geringe Zunahme der gesamten Himmelsstrahlung ist. Für diese Werte wird die äquivalente Dicke des Kohlendioxids im untersten Kilometer von 10 auf 55 cm geändert "c", und dies sind Mengen, für die die Exponenten von Rubens und Aschkinass zuverlässig sein sollten.
5. DIE BEZIEHUNG ZWISCHEN HIMMELSSTRAHLUNG UND TEMPERATUR
Betrachtet man die gesamte Erdoberfläche als eine Einheit, auf die jeden Tag eine bestimmte Wärmemenge fällt, ist es offensichtlich, dass die mittlere Temperatur von der Geschwindigkeit abhängt, mit der diese Wärme durch Strahlung entweichen kann, da keine andere Art des Wärmeaustauschs möglich ist. Der Einfachheit halber wird der Reflexionsverlust an Wolken und Eisflächen als konstanter Faktor angenommen. Der Strahlungsverlust von der Oberfläche und den Wolken hängt von der vierten Potenz der absoluten Temperatur ab und ist proportional zur Differenz zwischen der Oberflächen- und Himmelsstrahlung:
H =σT⁴(1-S) --- (4)
wobei:
H = Strahlungswärmeverlust von der Oberfläche.
σ = Strahlungskonstante, 10-7 x 1.18 cal/cm²/Tag.
T = Temperatur der Oberfläche, Abs.
S = Himmelsstrahlung, im Verhältnis zu der von der Oberfläche.
Angenommen, die Himmelsstrahlung ändert sich von S₁ zu S₂ während H konstant bleibt.
Dann:
T₂=T₁ ⁴√[(1-S₁)/(1-S₂ )] --- (5)
Aus dieser Beziehung wird ersichtlich, dass die Temperaturänderung für eine gegebene Änderung der Himmelsstrahlung rasch zunimmt, wenn sich diese der von der Oberfläche her nähert, wobei immer angenommen wird, dass die Wärmezufuhr und der Wärmeverlust konstant sind.
Auf der Erde ist die Zufuhr von Wasserdampf über den größten Teil der Oberfläche unbegrenzt, und die tatsächliche mittlere Temperatur ergibt sich aus einem Gleichgewicht zwischen der solaren "Konstante" und den Eigenschaften von Wasser und Luft. So wird eine Änderung des Wasserdampfes, der Himmelsstrahlung und der Temperatur durch eine Änderung der Bewölkung und der atmosphärischen Zirkulation korrigiert, wobei erstere den Reflexionsverlust erhöht und damit die effektive Sonnenwärme verringert.
Ein weiterer Verlust entsteht durch die Streuung der Sonnenenergie am Wassermolekül.
Kleine Änderungen des atmosphärischen Kohlendioxids haben keinen Einfluss auf die Menge der Sonnenwärme, die die Oberfläche erreicht, da die CO₂-Absorptionsbänder weit außerhalb der Wellenlängen 0.25 bis 1.5μ liegen, auf denen fast die gesamte Sonnenenergie transportiert wird. Folglich kann eine Änderung der Himmelsstrahlung aufgrund dieses Gases seine volle Wirkung bei niedrigen Temperaturen entfalten, vorausgesetzt, sie erhöht nicht die Temperaturunterschiede, von denen die atmosphärische Zirkulation abhängt.
Ein Temperaturanstieg aufgrund der Himmelsstrahlung wird anders sein als ein Anstieg der Sonnenwärme; letztere würde dazu neigen, die Temperaturunterschiede und die atmosphärische Zirkulation zu erhöhen, und der letztendliche Temperaturanstieg sollte nicht proportional zur Veränderung der Sonnenwärme sein.
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5. DIE BEZIEHUNG ZWISCHEN HIMMELSSTRAHLUNG UND TEMPERATUR
Betrachtet man die gesamte Erdoberfläche als eine Einheit, auf die jeden Tag eine bestimmte Wärmemenge fällt, ist es offensichtlich, dass die mittlere Temperatur von der Geschwindigkeit abhängt, mit der diese Wärme durch Strahlung entweichen kann, da keine andere Art des Wärmeaustauschs möglich ist. Der Einfachheit halber wird der Reflexionsverlust an Wolken und Eisflächen als konstanter Faktor angenommen. Der Strahlungsverlust von der Oberfläche und den Wolken hängt von der vierten Potenz der absoluten Temperatur ab und ist proportional zur Differenz zwischen der Oberflächen- und Himmelsstrahlung:
H =σT⁴(1-S) --- (4)
wobei:
H = Strahlungswärmeverlust von der Oberfläche.
σ = Strahlungskonstante, 10-7 x 1.18 cal/cm²/Tag.
T = Temperatur der Oberfläche, Abs.
S = Himmelsstrahlung, im Verhältnis zu der von der Oberfläche.
Angenommen, die Himmelsstrahlung ändert sich von S₁ zu S₂ während H konstant bleibt.
Dann:
T₂=T₁ ⁴√[(1-S₁)/(1-S₂ )] --- (5)
Aus dieser Beziehung wird ersichtlich, dass die Temperaturänderung für eine gegebene Änderung der Himmelsstrahlung rasch zunimmt, wenn sich diese der von der Oberfläche her nähert, wobei immer angenommen wird, dass die Wärmezufuhr und der Wärmeverlust konstant sind.
Auf der Erde ist die Zufuhr von Wasserdampf über den größten Teil der Oberfläche unbegrenzt, und die tatsächliche mittlere Temperatur ergibt sich aus einem Gleichgewicht zwischen der solaren "Konstante" und den Eigenschaften von Wasser und Luft. So wird eine Änderung des Wasserdampfes, der Himmelsstrahlung und der Temperatur durch eine Änderung der Bewölkung und der atmosphärischen Zirkulation korrigiert, wobei erstere den Reflexionsverlust erhöht und damit die effektive Sonnenwärme verringert.
Ein weiterer Verlust entsteht durch die Streuung der Sonnenenergie am Wassermolekül.
Kleine Änderungen des atmosphärischen Kohlendioxids haben keinen Einfluss auf die Menge der Sonnenwärme, die die Oberfläche erreicht, da die CO₂-Absorptionsbänder weit außerhalb der Wellenlängen 0.25 bis 1.5μ liegen, auf denen fast die gesamte Sonnenenergie transportiert wird. Folglich kann eine Änderung der Himmelsstrahlung aufgrund dieses Gases seine volle Wirkung bei niedrigen Temperaturen entfalten, vorausgesetzt, sie erhöht nicht die Temperaturunterschiede, von denen die atmosphärische Zirkulation abhängt.
Ein Temperaturanstieg aufgrund der Himmelsstrahlung wird anders sein als ein Anstieg der Sonnenwärme; letztere würde dazu neigen, die Temperaturunterschiede und die atmosphärische Zirkulation zu erhöhen, und der letztendliche Temperaturanstieg sollte nicht proportional zur Veränderung der Sonnenwärme sein.
8 | 230
Aus der Änderung der Himmelsstrahlung mit Kohlendioxid und aus dem Ausdruck (5) kann die resultierende Änderung der Oberflächentemperatur erhalten werden. Die Beziehung zwischen atmosphärischem Kohlendioxid und der Oberflächentemperatur ist in Abb. 2 für den Bereich der gemäßigten Luft dargestellt.
ABBILDUNG 2:
Änderung der Oberflächentemperatur mit atmosphärischem Kohlendioxid (H₂O Dampfdruck, 7,5 mm. Hg.)
Auf den ersten Blick würde man erwarten, dass Kohlendioxid einen weitaus größeren Einfluss auf die Temperatur der arktischen Regionen hat, in denen die Wasserdampfmenge sehr gering ist; dies gilt für seine Wirkung auf die Himmelsstrahlung, nicht aber für die Temperaturen, da das Verhältnis dT/dS rasch ansteigt, wenn sich die Himmelsstrahlung der von der Oberfläche nähert. Das Ergebnis dieser gegenläufigen Veränderungen ist, dass der quantitative Einfluss von Kohlendioxid auf die Temperatur für die verschiedenen Klimazonen der Erde bemerkenswert einheitlich ist.
Es gibt noch viele andere Punkte im Zusammenhang mit dem Einfluss dieses Gases auf die Temperaturen, die hier nicht erwähnt werden können, aber es wurde gesagt, dass sie ausreichend sind, um die angewandte Methode und die tatsächlichen Änderungen anzugeben, die durch die besten Absorptionskoeffizienten und auch durch das Absorption/Mengenverhältnis für Wasserdampf, das durch die Messungen von Fowle in der Atmosphäre gegeben ist, gegeben sind.
In Tabelle I ist die Zunahme des atmosphärischen Kohlendioxids für die gegenwärtige Produktionsrate dargestellt, und aus der dadurch verursachten Temperaturänderung kann eine vernünftige Schätzung der zu erwartenden Änderung der mittleren Temperatur in den nächsten Jahrhunderten vorgenommen werden.
Man kann davon ausgehen, dass die künstliche Produktion dieses Gases in einem solchen Zeitraum beträchtlich ansteigen wird, aber dem steht die immer effizientere Nutzung des Brennstoffs gegenüber, die in den letzten 20 Jahren die Kohlendioxidproduktion trotz der stark gestiegenen Zahl der nutzbar gemachten Wärmeeinheiten bei etwa 4.000 Millionen Tonnen stabilisiert hat.
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ABBILDUNG 2:
Änderung der Oberflächentemperatur mit atmosphärischem Kohlendioxid (H₂O Dampfdruck, 7,5 mm. Hg.)
Auf den ersten Blick würde man erwarten, dass Kohlendioxid einen weitaus größeren Einfluss auf die Temperatur der arktischen Regionen hat, in denen die Wasserdampfmenge sehr gering ist; dies gilt für seine Wirkung auf die Himmelsstrahlung, nicht aber für die Temperaturen, da das Verhältnis dT/dS rasch ansteigt, wenn sich die Himmelsstrahlung der von der Oberfläche nähert. Das Ergebnis dieser gegenläufigen Veränderungen ist, dass der quantitative Einfluss von Kohlendioxid auf die Temperatur für die verschiedenen Klimazonen der Erde bemerkenswert einheitlich ist.
Es gibt noch viele andere Punkte im Zusammenhang mit dem Einfluss dieses Gases auf die Temperaturen, die hier nicht erwähnt werden können, aber es wurde gesagt, dass sie ausreichend sind, um die angewandte Methode und die tatsächlichen Änderungen anzugeben, die durch die besten Absorptionskoeffizienten und auch durch das Absorption/Mengenverhältnis für Wasserdampf, das durch die Messungen von Fowle in der Atmosphäre gegeben ist, gegeben sind.
In Tabelle I ist die Zunahme des atmosphärischen Kohlendioxids für die gegenwärtige Produktionsrate dargestellt, und aus der dadurch verursachten Temperaturänderung kann eine vernünftige Schätzung der zu erwartenden Änderung der mittleren Temperatur in den nächsten Jahrhunderten vorgenommen werden.
Man kann davon ausgehen, dass die künstliche Produktion dieses Gases in einem solchen Zeitraum beträchtlich ansteigen wird, aber dem steht die immer effizientere Nutzung des Brennstoffs gegenüber, die in den letzten 20 Jahren die Kohlendioxidproduktion trotz der stark gestiegenen Zahl der nutzbar gemachten Wärmeeinheiten bei etwa 4.000 Millionen Tonnen stabilisiert hat.
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TABELLE VI. - ANSTIEG DER MITTLEREN TEMPERATUR DURCH DIE KÜNSTLICHE HERSTELLUNG VON KOHLENDIOXID.
Jährlicher Überschuss an CO₂, an die Luft = 4.300 Millionen Tonnen.
P (CO₂) wird in Einheiten von einem Zehntausendstel einer Atmosphäre ausgedrückt.
∆T = Anstieg von der Mitteltemperatur des 19. Jahrhunderts.
Meerwasser-Gleichgewichtszeit 2.000 Jahre.
Die letzte Zeile in Tabelle VI, die die polare Verschiebung der Klimazonen zeigt, gilt für ein horizontales Gefälle von 1°C. für jeweils 2° Breitengrad zwischen Äquator und Polen. Dies ist ein Durchschnittswert für gemäßigte Breiten.
Die von S. Arrhenius (1903) vor etwa 40 Jahren vorgenommene Schätzung des Einflusses von Kohlendioxid auf die Temperaturen ergab etwa doppelt so große Veränderungen wie die in Tabelle VI gezeigten, aber er hatte die maximale Energieaufnahme dieses Gases mit 30 Prozent angenommen, während die Rubens- und Aschkinass-Exponenten ein Maximum von nur 15 Prozent angeben.
6. DIE BEOBACHTETEN TEMPERATURSCHWANKUNGEN AUF DER ERDE
Wenn man nun zu den tatsächlichen Temperaturen kommt, die in der jüngsten Vergangenheit in der Nähe der Erdoberfläche beobachtet wurden, so haben diese Messungen eine fast überwältigende Masse an statistischen Details geliefert, darunter viele Millionen genauer und standardisierter Temperaturmessungen. Der Zeitraum, auf den sich diese standardisierten Beobachtungen beziehen, beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 65 Jahre und oft weniger. Es ist Ansichtssache, ob ein solcher Zeitraum ausreichend lang ist, um einen eindeutigen Trend der Welttemperaturen aufzuzeigen.
Ich habe mich hauptsächlich auf diese wertvolle Smithsonian-Publikation "World Weather Records" gestützt, um die hier zusammengefassten Temperaturmesswerte zu erhalten. Insgesamt habe ich etwa zweihundert Aufzeichnungen untersucht, aber ein kleiner Teil dieser Aufzeichnungen erweist sich als fehlerhaft, wenn man ihre Temperaturabweichungen in der Periode mit denen benachbarter Stationen vergleicht; in einigen Fällen sind die Aufzeichnungen auch unzuverlässig, weil sich die Bedingungen geändert haben, die in der obigen Publikation im Einzelnen aufgeführt sind.
Von 18 Aufzeichnungen, die mehr als ein Jahrhundert zurückreichen, habe ich nur zwei gefunden, die durchgehend als kontinuierlich eingestuft werden können; diese bogenförmigen Aufzeichnungen im Radcliffe Observatorium (1930), Oxford, und in Kopenhagen. Es gibt zwei oder drei weitere, die, wie Vergleiche zeigen, sehr zuverlässig sein müssen, und unter diesen sind vielleicht die aus Edinburgh (Mossman, 1902) und aus New York City die besten.
Abb. 3 zeigt die kombinierten Abweichungen vom Mittelwert 1901-30 in Edinburgh, Oxford und Kopenhagen als "gleitender Durchschnitt der Abweichungen" über zwanzig Jahre; die untere Kurve für den Bundesstaat New York basiert hauptsächlich auf dem Rekord von New York City, aber auch andere lange Aufzeichnungen aus Albany und New Haven wurden zur Überprüfung der New Yorker Werte herangezogen.
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Jährlicher Überschuss an CO₂, an die Luft = 4.300 Millionen Tonnen.
P (CO₂) wird in Einheiten von einem Zehntausendstel einer Atmosphäre ausgedrückt.
∆T = Anstieg von der Mitteltemperatur des 19. Jahrhunderts.
Meerwasser-Gleichgewichtszeit 2.000 Jahre.
Die letzte Zeile in Tabelle VI, die die polare Verschiebung der Klimazonen zeigt, gilt für ein horizontales Gefälle von 1°C. für jeweils 2° Breitengrad zwischen Äquator und Polen. Dies ist ein Durchschnittswert für gemäßigte Breiten.
Die von S. Arrhenius (1903) vor etwa 40 Jahren vorgenommene Schätzung des Einflusses von Kohlendioxid auf die Temperaturen ergab etwa doppelt so große Veränderungen wie die in Tabelle VI gezeigten, aber er hatte die maximale Energieaufnahme dieses Gases mit 30 Prozent angenommen, während die Rubens- und Aschkinass-Exponenten ein Maximum von nur 15 Prozent angeben.
6. DIE BEOBACHTETEN TEMPERATURSCHWANKUNGEN AUF DER ERDE
Wenn man nun zu den tatsächlichen Temperaturen kommt, die in der jüngsten Vergangenheit in der Nähe der Erdoberfläche beobachtet wurden, so haben diese Messungen eine fast überwältigende Masse an statistischen Details geliefert, darunter viele Millionen genauer und standardisierter Temperaturmessungen. Der Zeitraum, auf den sich diese standardisierten Beobachtungen beziehen, beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 65 Jahre und oft weniger. Es ist Ansichtssache, ob ein solcher Zeitraum ausreichend lang ist, um einen eindeutigen Trend der Welttemperaturen aufzuzeigen.
Ich habe mich hauptsächlich auf diese wertvolle Smithsonian-Publikation "World Weather Records" gestützt, um die hier zusammengefassten Temperaturmesswerte zu erhalten. Insgesamt habe ich etwa zweihundert Aufzeichnungen untersucht, aber ein kleiner Teil dieser Aufzeichnungen erweist sich als fehlerhaft, wenn man ihre Temperaturabweichungen in der Periode mit denen benachbarter Stationen vergleicht; in einigen Fällen sind die Aufzeichnungen auch unzuverlässig, weil sich die Bedingungen geändert haben, die in der obigen Publikation im Einzelnen aufgeführt sind.
Von 18 Aufzeichnungen, die mehr als ein Jahrhundert zurückreichen, habe ich nur zwei gefunden, die durchgehend als kontinuierlich eingestuft werden können; diese bogenförmigen Aufzeichnungen im Radcliffe Observatorium (1930), Oxford, und in Kopenhagen. Es gibt zwei oder drei weitere, die, wie Vergleiche zeigen, sehr zuverlässig sein müssen, und unter diesen sind vielleicht die aus Edinburgh (Mossman, 1902) und aus New York City die besten.
Abb. 3 zeigt die kombinierten Abweichungen vom Mittelwert 1901-30 in Edinburgh, Oxford und Kopenhagen als "gleitender Durchschnitt der Abweichungen" über zwanzig Jahre; die untere Kurve für den Bundesstaat New York basiert hauptsächlich auf dem Rekord von New York City, aber auch andere lange Aufzeichnungen aus Albany und New Haven wurden zur Überprüfung der New Yorker Werte herangezogen.
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Es besteht eine sehr deutliche Übereinstimmung zwischen der westeuropäischen Kurve und der des Bundesstaates New York, fast während des gesamten Zeitraums, obwohl die wichtigsten Temperaturanomalien in den östlichen Staaten einige Jahre früher aufzutreten scheinen als in Westeuropa. Um die Temperaturanomalien großer Regionen der Erdoberfläche darzustellen, habe ich eine Reihe von Stationen gruppiert und dann jede Gruppe entsprechend der durch ihre Stationen repräsentierten Fläche gewichtet. Auf diese Weise erhielt man die in Abb. 4 dargestellten Kurven für die verschiedenen Zonen der Erde.
ABBILDUNG 3. - Die zuverlässigsten Langzeit-Temperaturaufzeichnungen. Zwanzigjährige bewegliche Abweichungen vom Mittelwert, 1901-1930.
ABBILDUNG 4. - Temperaturschwankungen der Zonen und der Erde. Zehnjährige bewegliche Abweichungen vom Mittelwert, 1901-1930 in °C.
Ich habe mehr als eine Schätzung der Temperaturanomalien der nördlichen gemäßigten Zone vorgenommen, und die Zahlen in Tabelle VII vergleichen das Ergebnis einer früheren Schätzung mit den endgültigen Werten, die von fast doppelt so vielen Stationen nach einer sorgfältigeren Beseitigung aller zweifelhaften Aufzeichnungen erhalten wurden. In den beiden gezeigten Fällen wurde auch eine andere Gruppierung der Stationen verwendet.
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ABBILDUNG 3. - Die zuverlässigsten Langzeit-Temperaturaufzeichnungen. Zwanzigjährige bewegliche Abweichungen vom Mittelwert, 1901-1930.
ABBILDUNG 4. - Temperaturschwankungen der Zonen und der Erde. Zehnjährige bewegliche Abweichungen vom Mittelwert, 1901-1930 in °C.
Ich habe mehr als eine Schätzung der Temperaturanomalien der nördlichen gemäßigten Zone vorgenommen, und die Zahlen in Tabelle VII vergleichen das Ergebnis einer früheren Schätzung mit den endgültigen Werten, die von fast doppelt so vielen Stationen nach einer sorgfältigeren Beseitigung aller zweifelhaften Aufzeichnungen erhalten wurden. In den beiden gezeigten Fällen wurde auch eine andere Gruppierung der Stationen verwendet.
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TABELLE VII. - TEMPERATURANOMALIEN DER NÖRDLICHEN GEMÄßIGTEN ZONE, DARGESTELLT DURCH EINE UNTERSCHIEDLICHE ANZAHL VON STATIONEN
Abweichungen vom Mittelwert, 1901-1930, in °C.
Auf die erste und letzte Periode entfallen etwa 70 Prozent der Gesamtzahl der Stationen.
Aus den Werten in Tabelle VII geht hervor, dass eine recht moderate Anzahl zuverlässiger Temperaturaufzeichnungen verwendet werden kann, um die Periodenanomalien sehr großer Gebiete anzugeben.
Ich habe die arktischen Stationen von Upernivik und Spitzbergen nicht in die Kurven aufgenommen, Abb. 4, weil die Schwankungen so groß sind und es keine Ausgleichsstationen aus den antarktischen Regionen gibt.
Interessanterweise sind in Abb. 4 auch die jährlichen Abweichungen für die gesamte Erde eingezeichnet, und die tatsächlichen Zahlen der 150-Stationen sind in Tabelle VIII dargestellt.
TABELLE VIII - JÄHRLICHE TEMPERATURABWEICHUNGEN FÜR DIE ERDE, AUS 147 AUFZEICHNUNGEN.
Abweichungen vom Mittelwert, 1901-1930, in 1/100°C.
Aus den Kurven in Abb. 4 wird ersichtlich, dass der größte Teil der Wärme der letzten Jahre in den nördlichen Regionen aufgetreten ist; diese weisen mit Ausnahme der Stationen im Westpazifik seit etwa 1920 eine deutlich steigende Tendenz auf. In den tropischen Regionen sind die Abweichungen lokaler und variabler, aber jede der drei verwendeten Gruppen (Indischer Ozean, tropischer Atlantik und tropischer Westpazifik) weist für die 25 Jahre, 1910-34, eine deutlich höhere Durchschnittstemperatur auf als für die 25 Jahre davor. In Australasien und Südamerika (Kinser, 1933) sind die Temperaturen sehr stabil, aber beide Regionen zeigen einen deutlichen Anstieg über den genannten Zeitraum.
In großen Höhenlagen in Europa war die Wärme der 1920er Jahre größer als an der Oberfläche, wie die folgenden Abbildungen zeigen:
Sonnblick (3 km. Höhe) und Santis (2,5 km. Höhe), Abweichung 1920-29 = +0,44 °C.
Ganz Europa, 30 niedrig liegende Stationen (Lissabon bis Kazan), 1920-29 = +0,17.
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Abweichungen vom Mittelwert, 1901-1930, in °C.
Auf die erste und letzte Periode entfallen etwa 70 Prozent der Gesamtzahl der Stationen.
Aus den Werten in Tabelle VII geht hervor, dass eine recht moderate Anzahl zuverlässiger Temperaturaufzeichnungen verwendet werden kann, um die Periodenanomalien sehr großer Gebiete anzugeben.
Ich habe die arktischen Stationen von Upernivik und Spitzbergen nicht in die Kurven aufgenommen, Abb. 4, weil die Schwankungen so groß sind und es keine Ausgleichsstationen aus den antarktischen Regionen gibt.
Interessanterweise sind in Abb. 4 auch die jährlichen Abweichungen für die gesamte Erde eingezeichnet, und die tatsächlichen Zahlen der 150-Stationen sind in Tabelle VIII dargestellt.
TABELLE VIII - JÄHRLICHE TEMPERATURABWEICHUNGEN FÜR DIE ERDE, AUS 147 AUFZEICHNUNGEN.
Abweichungen vom Mittelwert, 1901-1930, in 1/100°C.
Aus den Kurven in Abb. 4 wird ersichtlich, dass der größte Teil der Wärme der letzten Jahre in den nördlichen Regionen aufgetreten ist; diese weisen mit Ausnahme der Stationen im Westpazifik seit etwa 1920 eine deutlich steigende Tendenz auf. In den tropischen Regionen sind die Abweichungen lokaler und variabler, aber jede der drei verwendeten Gruppen (Indischer Ozean, tropischer Atlantik und tropischer Westpazifik) weist für die 25 Jahre, 1910-34, eine deutlich höhere Durchschnittstemperatur auf als für die 25 Jahre davor. In Australasien und Südamerika (Kinser, 1933) sind die Temperaturen sehr stabil, aber beide Regionen zeigen einen deutlichen Anstieg über den genannten Zeitraum.
In großen Höhenlagen in Europa war die Wärme der 1920er Jahre größer als an der Oberfläche, wie die folgenden Abbildungen zeigen:
Sonnblick (3 km. Höhe) und Santis (2,5 km. Höhe), Abweichung 1920-29 = +0,44 °C.
Ganz Europa, 30 niedrig liegende Stationen (Lissabon bis Kazan), 1920-29 = +0,17.
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Es ist bekannt, dass die Temperaturen, insbesondere das nächtliche Minimum, in der Nähe des Zentrums einer Großstadt etwas höher sind als in den umliegenden Stadtvierteln; wenn sich daher im betrachteten Zeitraum in der Nähe einer Station eine große Anzahl von Gebäuden angesammelt hat, würden die Abweichungen an dieser Station dadurch beeinflusst und ein steigender Trend wäre zu erwarten.
Um diesen Punkt zu untersuchen, habe ich die Beobachtungen wie folgt in drei Klassen eingeteilt
(i) Expositionen der ersten Klasse, kleine Inseln im Ozean oder exponierte Landregionen ohne eine materielle Anhäufung von Gebäuden.
(ii) Kleinstädte, die nicht wesentlich an Größe zugenommen haben.
(iii) Großstädte, von denen die meisten während des letzten halben Jahrhunderts erheblich zugenommen haben.
Da diese Frage kontrovers diskutiert werden kann, ist es notwendig, Beispiele für die in den einzelnen Klassen verwendeten Stationen zu geben.
TABELLE IX.-AUSWIRKUNG DER STADTSTANDORTE AUF DIE TEMPERATURABWEICHUNGEN DER PERIODE.
Um eine genauere Schätzung vornehmen zu können, habe ich eine Reihe von Länder- und Stadtdatensätzen in England untersucht.
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Um diesen Punkt zu untersuchen, habe ich die Beobachtungen wie folgt in drei Klassen eingeteilt
(i) Expositionen der ersten Klasse, kleine Inseln im Ozean oder exponierte Landregionen ohne eine materielle Anhäufung von Gebäuden.
(ii) Kleinstädte, die nicht wesentlich an Größe zugenommen haben.
(iii) Großstädte, von denen die meisten während des letzten halben Jahrhunderts erheblich zugenommen haben.
Da diese Frage kontrovers diskutiert werden kann, ist es notwendig, Beispiele für die in den einzelnen Klassen verwendeten Stationen zu geben.
TABELLE IX.-AUSWIRKUNG DER STADTSTANDORTE AUF DIE TEMPERATURABWEICHUNGEN DER PERIODE.
Um eine genauere Schätzung vornehmen zu können, habe ich eine Reihe von Länder- und Stadtdatensätzen in England untersucht.
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Erstere erstrecken sich nur über etwa ein halbes Jahrhundert, aber während der letzten 55 Jahre ist der 20-jährige gleitende Durchschnitt an den Landstationen Stonyhurst College, Worksop und Rothamsted Farm leicht (0.1°F.) gestiegen, und zwar stärker als die präzisen Messungen der Observatorien von Greenwich und Oxford. Dies zeigt, dass an diesen städtischen Stationen keine säkulare Temperaturerhöhung aufgrund des "städtischen Einflusses" stattgefunden hat, trotz der starken Zunahme der Bevölkerung in der unmittelbaren Nachbarschaft während des betrachteten Zeitraums.
In Abb. 5 sind die Aufzeichnungen von einigen der besten Ozeanstationen zusammen mit denen der großen Städte London und St. Louis dargestellt.
Nur sehr wenige zuverlässige Aufzeichnungen zeigen einen Temperaturrückgang während des letzten halben Jahrhunderts, mit Ausnahme der Aufzeichnungen über das Chinesische Meer und vielleicht auch über den Golf von Bengalen.
Um zur Welttemperaturkurve zurückzukehren, Abb. 4, die gestrichelte Linie zeigt die Verschiebung des Mittelwertes aufgrund der Zunahme des atmosphärischen Kohlendioxids, und es ist offensichtlich, dass die gegenwärtigen Temperaturen, insbesondere auf der Nordhalbkugel, über den berechneten Werten liegen. Der Verlauf der Welttemperaturen in den nächsten zwanzig Jahren dürfte wertvolle Hinweise auf die Genauigkeit der berechneten Wirkung des atmosphärischen Kohlendioxids liefern.
Was die langperiodischen Temperaturschwankungen betrifft, die durch die Eiszeiten der geologisch jüngeren Vergangenheit repräsentiert werden, habe ich viele Berechnungen angestellt, um zu sehen, ob die natürlichen Bewegungen des Kohlendioxids schnell genug sein könnten, um die großen Veränderungen der Menge in der Atmosphäre zu berücksichtigen, die notwendig wären, um Gletscherperioden mit einer Dauer von etwa 30.000 Jahren zu erhalten. Ich halte es für fast unmöglich, die Bewegungen des Gases in der erforderlichen Größenordnung zu berücksichtigen, da die Ozeane fast unerschöpflich sind, wenn sein Luftdruck so niedrig wird, dass die mittleren Temperaturen um 5 bis 8°C sinken (siehe Abb. 2). Wenn der Einfluss des Kohlendioxids auf die Temperaturen wesentlich größer wäre als angenommen, könnten natürlich auch Gletscherperioden auf diese Weise berücksichtigt werden.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Verbrennung fossiler Brennstoffe, sei es Torf von der Oberfläche oder Öl aus 10.000 Fuß Tiefe, sich neben der Bereitstellung von Wärme und Strom wahrscheinlich in mehrfacher Hinsicht als vorteilhaft für die Menschheit erweisen wird. Zum Beispiel wären die oben erwähnten geringen Anstiege der mittleren Temperatur am nördlichen Rand des Anbaus wichtig, und das Wachstum günstig gelegener Pflanzen ist direkt proportional zum Kohlendioxiddruck (Brown und Escombe, 1905). In jedem Fall sollte die Rückkehr der tödlichen Gletscher auf unbestimmte Zeit hinausgezögert werden.
Was die Brennstoffreserven anbelangt, so würden diese ausreichen, um mindestens zehnmal so viel Kohlendioxid freizusetzen, wie derzeit in der Luft vorhanden ist.
VERWEISE
Ångström, A., 1918, Smithson. Misc. Coll., 65, No. 3.
Arrhenius, Svante, 1903, Kosmische Physik, 2.
Brown, H., and Escombe, F. 1905 Proc. Roy. Soc., B, 78.
Brunt, D.,1932, Quart. J.R. Met. Soc., 58.
Carpenter, T.M., 1937, J. Amer. Chem. Soc., 59.
Dines, W. H, 1927, Mem. R. Met. Soc., 2, No. 11.
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In Abb. 5 sind die Aufzeichnungen von einigen der besten Ozeanstationen zusammen mit denen der großen Städte London und St. Louis dargestellt.
Nur sehr wenige zuverlässige Aufzeichnungen zeigen einen Temperaturrückgang während des letzten halben Jahrhunderts, mit Ausnahme der Aufzeichnungen über das Chinesische Meer und vielleicht auch über den Golf von Bengalen.
Um zur Welttemperaturkurve zurückzukehren, Abb. 4, die gestrichelte Linie zeigt die Verschiebung des Mittelwertes aufgrund der Zunahme des atmosphärischen Kohlendioxids, und es ist offensichtlich, dass die gegenwärtigen Temperaturen, insbesondere auf der Nordhalbkugel, über den berechneten Werten liegen. Der Verlauf der Welttemperaturen in den nächsten zwanzig Jahren dürfte wertvolle Hinweise auf die Genauigkeit der berechneten Wirkung des atmosphärischen Kohlendioxids liefern.
Was die langperiodischen Temperaturschwankungen betrifft, die durch die Eiszeiten der geologisch jüngeren Vergangenheit repräsentiert werden, habe ich viele Berechnungen angestellt, um zu sehen, ob die natürlichen Bewegungen des Kohlendioxids schnell genug sein könnten, um die großen Veränderungen der Menge in der Atmosphäre zu berücksichtigen, die notwendig wären, um Gletscherperioden mit einer Dauer von etwa 30.000 Jahren zu erhalten. Ich halte es für fast unmöglich, die Bewegungen des Gases in der erforderlichen Größenordnung zu berücksichtigen, da die Ozeane fast unerschöpflich sind, wenn sein Luftdruck so niedrig wird, dass die mittleren Temperaturen um 5 bis 8°C sinken (siehe Abb. 2). Wenn der Einfluss des Kohlendioxids auf die Temperaturen wesentlich größer wäre als angenommen, könnten natürlich auch Gletscherperioden auf diese Weise berücksichtigt werden.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Verbrennung fossiler Brennstoffe, sei es Torf von der Oberfläche oder Öl aus 10.000 Fuß Tiefe, sich neben der Bereitstellung von Wärme und Strom wahrscheinlich in mehrfacher Hinsicht als vorteilhaft für die Menschheit erweisen wird. Zum Beispiel wären die oben erwähnten geringen Anstiege der mittleren Temperatur am nördlichen Rand des Anbaus wichtig, und das Wachstum günstig gelegener Pflanzen ist direkt proportional zum Kohlendioxiddruck (Brown und Escombe, 1905). In jedem Fall sollte die Rückkehr der tödlichen Gletscher auf unbestimmte Zeit hinausgezögert werden.
Was die Brennstoffreserven anbelangt, so würden diese ausreichen, um mindestens zehnmal so viel Kohlendioxid freizusetzen, wie derzeit in der Luft vorhanden ist.
VERWEISE
Ångström, A., 1918, Smithson. Misc. Coll., 65, No. 3.
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Brown, H., and Escombe, F. 1905 Proc. Roy. Soc., B, 78.
Brunt, D.,1932, Quart. J.R. Met. Soc., 58.
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Dines, W. H, 1927, Mem. R. Met. Soc., 2, No. 11.
14 | 236
Fox, C. J. B., 1909, International Council for the Investigation of the Sea. Publications de Circonstance, No. 44.
Fowle, F. E., 1918, Smithson. Misc. Coll., 68, No. 8.
Hettner, A., 1918, Ann. Phys., Leipzig, 55.
Kincer, J. B., 1933, Mon. Weath. Rev., Wash., 61.
Mossman, it C. 1902, Trans. Roy. Soc., Edin., 40. Radcliffe Obser-vatory 1930 Met. Obs., 55.
Rubens, H., and Aschkinass, R. 1898 Ann. Phys. Chem., 64.
Schmidt, H., 1913, Ann. Phys., Leipzig, 42.
Schmidt, H., 1927 and 1934, " World weather records." Smithson. Misc. Con., 79 and 90.
Simpson, G. C., 1928, Mem. R. Met. Soc., 3, No. 21.
DISKUSSION
Sir GEORGE SIMPSON drückte seine Bewunderung für den Arbeitsaufwand aus, den Herr Callendar in dieses Papier gesteckt hat. Es war eine ausgezeichnete Arbeit. Es war schwierig, sie zu kritisieren, aber er möchte einige Punkte erwähnen, die Herr Callendar vielleicht noch einmal überdenken möchte. In erster Linie war er der Meinung, dass es den Nichtmeteorologen, die zum ersten Mal kamen, um der Gesellschaft bei ihrer Studie zu helfen, nicht ausreichend klar war, dass es unmöglich war, das Problem der Temperaturverteilung in der Atmosphäre durch die Berechnung der Strahlung zu lösen. Die Atmosphäre befand sich nicht in einem Zustand des Strahlungsgleichgewichts, und sie erhielt auch Wärme durch Übertragung von einem Teil zum anderen. Zweitens musste man bedenken, dass die Temperaturverteilung in der Atmosphäre fast ausschließlich durch die Auf- und Abwärtsbewegung der Luft bestimmt wurde. Dadurch wurde die Atmosphäre in eine Temperaturverteilung gezwungen, die mit der Strahlung völlig aus dem Gleichgewicht geriet. Man konnte daher nicht berechnen, wie sich die Veränderung eines einzigen Faktors in der Atmosphäre auswirkte, und er war der Meinung, dass die tatsächlichen numerischen Ergebnisse, die Herr Callendar erhalten hatte, nicht verwendet werden konnten, um einen eindeutigen Hinweis auf die Größenordnung des Effekts zu geben. Drittens meinte er, Herr Callendar sollte etwas mehr Informationen darüber geben, wie er die in Abb. 2 gezeigten Ergebnisse berechnet hat. Diese enthielten den entscheidenden Punkt des Papiers, aber das Papier erklärte nicht, wie sie erzielt wurden. In Tabelle 5 hatte Herr Callendar den Effekt der Verdoppelung des CO₂ in einem Band, 13 bis 16μ, angegeben, was fast die gesamte mit dem CO₂ verbundene Energie einschloss. Der rechnerisch aus diesen Ergebnissen ermittelte Temperaturanstieg war jedoch nicht derselbe für einen ähnlichen Anstieg des CO₂, wie er in Abb. 2 dargestellt ist. Diese Art von Diskrepanz sollte aufgeklärt werden. Schließlich war er der Meinung, dass der Anstieg von CO₂- Gehalt und Temperatur in den letzten Jahren eher als ein Zufall betrachtet werden müsse. Das Ausmaß war noch größer, als Herr Callendar berechnet hatte, und er meinte, der Temperaturanstieg sei wahrscheinlich nur eine Phase einer der merkwürdigen Schwankungen, die alle meteorologischen Elemente erfahren haben.
Dr. F. J. W. WHIPPLE drückte die Hoffnung aus, dass der Autor der Gesellschaft einen Bericht über seine Untersuchung der natürlichen Bewegungen von Kohlendioxid geben würde. Es war nicht klar, wie die Berechnungen bezüglich der allmählichen Diffusion von CO₂ in das Meer durchgeführt wurden. Die Berechnungen in Tabelle IV beruhten auf der Annahme, dass überall hohe Temperaturschwankungen auftreten. Die nächtlichen und winterlichen Temperaturinversionen in den Polargebieten wurden ignoriert. Da eine Inversion eine Umkehrung des neuen Strahlungsflusses im kritischen Wellenbereich implizierte, schien es notwendig, zusätzliche Berechnungen durchzuführen, um den unterschiedlichen Umständen Rechnung zu tragen.
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Fowle, F. E., 1918, Smithson. Misc. Coll., 68, No. 8.
Hettner, A., 1918, Ann. Phys., Leipzig, 55.
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Simpson, G. C., 1928, Mem. R. Met. Soc., 3, No. 21.
DISKUSSION
Sir GEORGE SIMPSON drückte seine Bewunderung für den Arbeitsaufwand aus, den Herr Callendar in dieses Papier gesteckt hat. Es war eine ausgezeichnete Arbeit. Es war schwierig, sie zu kritisieren, aber er möchte einige Punkte erwähnen, die Herr Callendar vielleicht noch einmal überdenken möchte. In erster Linie war er der Meinung, dass es den Nichtmeteorologen, die zum ersten Mal kamen, um der Gesellschaft bei ihrer Studie zu helfen, nicht ausreichend klar war, dass es unmöglich war, das Problem der Temperaturverteilung in der Atmosphäre durch die Berechnung der Strahlung zu lösen. Die Atmosphäre befand sich nicht in einem Zustand des Strahlungsgleichgewichts, und sie erhielt auch Wärme durch Übertragung von einem Teil zum anderen. Zweitens musste man bedenken, dass die Temperaturverteilung in der Atmosphäre fast ausschließlich durch die Auf- und Abwärtsbewegung der Luft bestimmt wurde. Dadurch wurde die Atmosphäre in eine Temperaturverteilung gezwungen, die mit der Strahlung völlig aus dem Gleichgewicht geriet. Man konnte daher nicht berechnen, wie sich die Veränderung eines einzigen Faktors in der Atmosphäre auswirkte, und er war der Meinung, dass die tatsächlichen numerischen Ergebnisse, die Herr Callendar erhalten hatte, nicht verwendet werden konnten, um einen eindeutigen Hinweis auf die Größenordnung des Effekts zu geben. Drittens meinte er, Herr Callendar sollte etwas mehr Informationen darüber geben, wie er die in Abb. 2 gezeigten Ergebnisse berechnet hat. Diese enthielten den entscheidenden Punkt des Papiers, aber das Papier erklärte nicht, wie sie erzielt wurden. In Tabelle 5 hatte Herr Callendar den Effekt der Verdoppelung des CO₂ in einem Band, 13 bis 16μ, angegeben, was fast die gesamte mit dem CO₂ verbundene Energie einschloss. Der rechnerisch aus diesen Ergebnissen ermittelte Temperaturanstieg war jedoch nicht derselbe für einen ähnlichen Anstieg des CO₂, wie er in Abb. 2 dargestellt ist. Diese Art von Diskrepanz sollte aufgeklärt werden. Schließlich war er der Meinung, dass der Anstieg von CO₂- Gehalt und Temperatur in den letzten Jahren eher als ein Zufall betrachtet werden müsse. Das Ausmaß war noch größer, als Herr Callendar berechnet hatte, und er meinte, der Temperaturanstieg sei wahrscheinlich nur eine Phase einer der merkwürdigen Schwankungen, die alle meteorologischen Elemente erfahren haben.
Dr. F. J. W. WHIPPLE drückte die Hoffnung aus, dass der Autor der Gesellschaft einen Bericht über seine Untersuchung der natürlichen Bewegungen von Kohlendioxid geben würde. Es war nicht klar, wie die Berechnungen bezüglich der allmählichen Diffusion von CO₂ in das Meer durchgeführt wurden. Die Berechnungen in Tabelle IV beruhten auf der Annahme, dass überall hohe Temperaturschwankungen auftreten. Die nächtlichen und winterlichen Temperaturinversionen in den Polargebieten wurden ignoriert. Da eine Inversion eine Umkehrung des neuen Strahlungsflusses im kritischen Wellenbereich implizierte, schien es notwendig, zusätzliche Berechnungen durchzuführen, um den unterschiedlichen Umständen Rechnung zu tragen.
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Neben der Strahlung sind noch andere Prozesse am Austausch normaler Energie zwischen Boden und Atmosphäre beteiligt, aber es mag gerechtfertigt sein, diese anderen Prozesse bei einer Untersuchung der Auswirkungen von Schwankungen der CO₂-Menge zu ignorieren.
Prof. D. BRUNT bezog sich auf die Diagramme, die den allmählichen Temperaturanstieg während der letzten 30 Jahre zeigen, und sagte, dass diese Veränderung der mittleren Temperatur nicht auffälliger sei als die Veränderungen, die in der zweiten Hälfte des achtzehnten Jahrhunderts aufgetreten zu sein scheinen und deren Realität nicht auf defekte Instrumente zurückzuführen zu sein scheint. Die lange Reihe von Druckbeobachtungen, die in Paris gemacht wurden, zeigte deutlich, dass es große Veränderungen in der mittleren Bahn der vom Atlantik kommenden Tiefdruckgebiete gegeben hatte. Prof. Brunt stimmte mit der Ansicht von Sir George Simpson überein, dass der Effekt einer Erhöhung des Absorptionsvermögens der Atmosphäre keine einfache Änderung der Temperatur sei, sondern die allgemeine Zirkulation verändern und so eine sehr komplizierte Reihe von Änderungen der Bedingungen bewirken würde. Er war sich nicht ganz im Klaren darüber, wie die Temperaturänderungen bewertet worden waren. Er schätzte jedoch, dass Herr Callendar einen enormen Arbeitsaufwand in sein interessantestes Papier gesteckt hatte.
Dr. C. E. P. BROOKS sagte, er habe keinen Zweifel daran, dass es in den letzten dreißig oder vierzig Jahren eine echte Klimaänderung gegeben habe. Dies zeige nicht nur der Temperaturanstieg an den Landstationen, sondern auch der Rückgang der Eismenge in der Arktis und wahrscheinlich auch in der Antarktis sowie der Anstieg der Meerestemperaturen. Dieser Temperaturanstieg ließe sich jedoch qualitativ, wenn nicht quantitativ, durch Änderungen der atmosphärischen Zirkulation erklären, und in den Regionen, in denen eine Änderung der Zirkulation einen Temperaturrückgang erwarten ließe, habe es tatsächlich einen Rückgang gegeben; außerdem sei der Temperaturanstieg in den arktischen Regionen etwa zehnmal so groß wie in mittleren oder niedrigen Breiten, und er glaube nicht, dass eine Änderung der Kohlendioxidmenge einen solchen Differenzeffekt verursachen könne. Die Möglichkeit verdiene jedoch sicherlich eine Diskussion, und er begrüßte das Papier als einen wertvollen Beitrag zum Problem der klimatischen Veränderungen.
Herr L. H. G. DINES fragt Herrn Callendar, ob er zuversichtlich sei, dass die von ihm gefundene Veränderung der Lufttemperatur signifikant sei und dass es sich nicht nur um eine zufällige Veränderung handele.
Herr J. H. COSTE beglückwünscht Herrn Callendar zu seinem Mut und seiner Ausdauer. Er möchte einige praktische Fragen ansprechen. Erstens: Hat das CO₂ in der Luft wirklich zugenommen? Früher wurde es als 0.04% angegeben, dann, als die Methoden der chemischen Analyse verbessert wurden, sank es auf 0,03%, und er hielt es für sehr zweifelhaft, ob die Unterschiede, die Herr Callendar nutzte, tatsächlich vorhanden waren. Die Methoden zur Bestimmung von CO₂ vor dreißig oder vierzig Jahren waren nicht genau genug, um einen solchen Vergleich anzustellen. A. Krogh berechnete, dass bei einem konstanten Spannungsunterschied von 1/10⁵ Atmosphäre zwischen der Luft und dem Ozean, wobei letzterer weniger reichhaltig ist, die jährliche Invasion von CO₂. 3,7 x 10⁵ metrische Tonnen betragen würde, was in etwa dem jährlichen Beitrag von CO₂ zur Atmosphäre durch die Verbrennung von Treibstoff entspricht; zu dieser Absorption durch den Ozean müssen die Effekte der Vegetation, durch Photosynthese, hinzugefügt werden. Vor dreißig Jahren waren Thermometer keine Instrumente von sehr hoher Präzision, und man würde zögern, Variationen von Bruchteilen eines Grades aufgrund von Beobachtungen, die mit solchen Thermometern gemacht wurden, in Betracht zu ziehen.
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Prof. D. BRUNT bezog sich auf die Diagramme, die den allmählichen Temperaturanstieg während der letzten 30 Jahre zeigen, und sagte, dass diese Veränderung der mittleren Temperatur nicht auffälliger sei als die Veränderungen, die in der zweiten Hälfte des achtzehnten Jahrhunderts aufgetreten zu sein scheinen und deren Realität nicht auf defekte Instrumente zurückzuführen zu sein scheint. Die lange Reihe von Druckbeobachtungen, die in Paris gemacht wurden, zeigte deutlich, dass es große Veränderungen in der mittleren Bahn der vom Atlantik kommenden Tiefdruckgebiete gegeben hatte. Prof. Brunt stimmte mit der Ansicht von Sir George Simpson überein, dass der Effekt einer Erhöhung des Absorptionsvermögens der Atmosphäre keine einfache Änderung der Temperatur sei, sondern die allgemeine Zirkulation verändern und so eine sehr komplizierte Reihe von Änderungen der Bedingungen bewirken würde. Er war sich nicht ganz im Klaren darüber, wie die Temperaturänderungen bewertet worden waren. Er schätzte jedoch, dass Herr Callendar einen enormen Arbeitsaufwand in sein interessantestes Papier gesteckt hatte.
Dr. C. E. P. BROOKS sagte, er habe keinen Zweifel daran, dass es in den letzten dreißig oder vierzig Jahren eine echte Klimaänderung gegeben habe. Dies zeige nicht nur der Temperaturanstieg an den Landstationen, sondern auch der Rückgang der Eismenge in der Arktis und wahrscheinlich auch in der Antarktis sowie der Anstieg der Meerestemperaturen. Dieser Temperaturanstieg ließe sich jedoch qualitativ, wenn nicht quantitativ, durch Änderungen der atmosphärischen Zirkulation erklären, und in den Regionen, in denen eine Änderung der Zirkulation einen Temperaturrückgang erwarten ließe, habe es tatsächlich einen Rückgang gegeben; außerdem sei der Temperaturanstieg in den arktischen Regionen etwa zehnmal so groß wie in mittleren oder niedrigen Breiten, und er glaube nicht, dass eine Änderung der Kohlendioxidmenge einen solchen Differenzeffekt verursachen könne. Die Möglichkeit verdiene jedoch sicherlich eine Diskussion, und er begrüßte das Papier als einen wertvollen Beitrag zum Problem der klimatischen Veränderungen.
Herr L. H. G. DINES fragt Herrn Callendar, ob er zuversichtlich sei, dass die von ihm gefundene Veränderung der Lufttemperatur signifikant sei und dass es sich nicht nur um eine zufällige Veränderung handele.
Herr J. H. COSTE beglückwünscht Herrn Callendar zu seinem Mut und seiner Ausdauer. Er möchte einige praktische Fragen ansprechen. Erstens: Hat das CO₂ in der Luft wirklich zugenommen? Früher wurde es als 0.04% angegeben, dann, als die Methoden der chemischen Analyse verbessert wurden, sank es auf 0,03%, und er hielt es für sehr zweifelhaft, ob die Unterschiede, die Herr Callendar nutzte, tatsächlich vorhanden waren. Die Methoden zur Bestimmung von CO₂ vor dreißig oder vierzig Jahren waren nicht genau genug, um einen solchen Vergleich anzustellen. A. Krogh berechnete, dass bei einem konstanten Spannungsunterschied von 1/10⁵ Atmosphäre zwischen der Luft und dem Ozean, wobei letzterer weniger reichhaltig ist, die jährliche Invasion von CO₂. 3,7 x 10⁵ metrische Tonnen betragen würde, was in etwa dem jährlichen Beitrag von CO₂ zur Atmosphäre durch die Verbrennung von Treibstoff entspricht; zu dieser Absorption durch den Ozean müssen die Effekte der Vegetation, durch Photosynthese, hinzugefügt werden. Vor dreißig Jahren waren Thermometer keine Instrumente von sehr hoher Präzision, und man würde zögern, Variationen von Bruchteilen eines Grades aufgrund von Beobachtungen, die mit solchen Thermometern gemacht wurden, in Betracht zu ziehen.
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In seiner Antwort sagte Herr G. S. CALLENDAR, er erkenne die extreme Komplexität der Temperaturkontrolle in einer bestimmten Region der Erdoberfläche und auch, dass das Strahlungsgleichgewicht nicht wirklich hergestellt wurde, aber wenn irgendeine Substanz in die Atmosphäre eingebracht wird, die die Übertragung von Niedrigtemperaturstrahlung verzögert, ohne die Ankunft oder Verteilung der Wärmezufuhr zu beeinträchtigen, scheint ein gewisser Temperaturanstieg in den Teilen, die am weitesten vom Weltraum entfernt sind, unvermeidlich zu sein.
Wie in der Arbeit angegeben, wurde die Temperaturschwankung mit CO₂ (Abb. 2) aus den Werten der Himmelsstrahlung erhalten, die für verschiedene Mengen dieses Gases berechnet wurden, ersetzt im Ausdruck (5) bei S₁, S₂. Wenn die in Tabelle V gezeigten Änderungen von S für Ausdruck (5) verwendet werden, wird man feststellen, dass die Temperaturänderungen auf der Kurve von Abb. 2 liegen, wenn die gesamte Himmelsstrahlung 7/10 der Oberflächenstrahlung beträgt. Die Himmelsstrahlung wird als Anteil der Oberflächenstrahlung berechnet, so dass bei konstanter Wärmezufuhr eine Änderung der "Temperatur" des Himmels eine Gleichgewichtsänderung der Oberflächentemperatur wie in Ausdruck (5) beinhaltet.
Es wurde festgestellt, dass selbst die minimale numerische Erklärung der zur Berechnung der Himmelsstrahlung verwendeten Methode mehrere Seiten in Anspruch nehmen würde, und da von Zeit zu Zeit eine Reihe ähnlicher Methoden veröffentlicht wurden, wurde beschlossen, den verfügbaren Raum für Angelegenheiten von direkterem Interesse zu nutzen.
In Erwiderung auf Dr. Whipple bedauerte der Autor, dass der Raum keine Darstellung der natürlichen CO₂-Bewegungen zulässt; er hatte tatsächlich eine Darstellung dieser Bewegungen geschrieben, die aber nur achtmal so lang war wie die vorliegende Arbeit.
Für die Berechnung der Diffusion von CO₂ in das Meer wurde die effektive Tiefe mit 200 m. zu einem beliebigen Zeitpunkt angenommen.
Der Einfluss von CO₂ auf die Temperaturen wurde für eine Vielzahl von Sturzraten berechnet, einschließlich großer Inversionen. Im letzteren Fall ist der Einfluss auf die Oberflächentemperatur gering, aber der Schutz für die warmen Mittelschichten bleibt erhalten.
In Erwiderung auf Prof. Brunt stellte der Autor fest, dass die Wärmeperioden um 1780, 1797 und 1827 von der Natur kurzer Wärmeintervalle von bis zu 10 Jahren zu sein schienen, mit einigen sehr kalten Jahren dazwischen, während die jüngsten Bedingungen auf einen allmählicheren und anhaltenderen Temperaturanstieg hindeuteten; dies wurde vielleicht am besten durch einen gleitenden 40-jährigen Durchschnitt gezeigt.
In Erwiderung auf Dr. Brooks stimmte der Autor zu, dass der jüngste Anstieg der arktischen Temperaturen viel zu groß sei, als dass er auf die Veränderung des CO₂ zurückgeführt werden könne; er meinte, dass letzteres als Promotor fungieren könnte, um eine Reihe von bevorstehenden Veränderungen der nördlichen Eisverhältnisse in Gang zu setzen. Wegen ihres starken Anstiegs hatte er die arktischen Stationen nicht in die Welttemperaturkurve aufgenommen (Abb. 4).
In Erwiderung auf Herrn Dines sagte der Autor, dass die Änderung der Lufttemperatur seiner Meinung nach zu weit verbreitet sei, als dass es sich um eine zufällige Änderung aufgrund lokaler Druckschwankungen handeln könnte.
In Erwiderung auf Herrn Coste sagte der Autor, dass die frühen CO₂-Messreihen, die er verwendet habe, wahrscheinlich sehr genau seien; er habe nur Werte verwendet, die an Tagen beobachtet wurden, an denen starke und stetige Westwinde in Kew wehten. Die tatsächliche CO₂-Zugabe in den letzten 40 Jahren entsprach einer Zunahme von 8%; die beobachteten und berechneten Werte stimmten überein und ergaben eine effektive Zunahme von etwa 6%.
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Wie in der Arbeit angegeben, wurde die Temperaturschwankung mit CO₂ (Abb. 2) aus den Werten der Himmelsstrahlung erhalten, die für verschiedene Mengen dieses Gases berechnet wurden, ersetzt im Ausdruck (5) bei S₁, S₂. Wenn die in Tabelle V gezeigten Änderungen von S für Ausdruck (5) verwendet werden, wird man feststellen, dass die Temperaturänderungen auf der Kurve von Abb. 2 liegen, wenn die gesamte Himmelsstrahlung 7/10 der Oberflächenstrahlung beträgt. Die Himmelsstrahlung wird als Anteil der Oberflächenstrahlung berechnet, so dass bei konstanter Wärmezufuhr eine Änderung der "Temperatur" des Himmels eine Gleichgewichtsänderung der Oberflächentemperatur wie in Ausdruck (5) beinhaltet.
Es wurde festgestellt, dass selbst die minimale numerische Erklärung der zur Berechnung der Himmelsstrahlung verwendeten Methode mehrere Seiten in Anspruch nehmen würde, und da von Zeit zu Zeit eine Reihe ähnlicher Methoden veröffentlicht wurden, wurde beschlossen, den verfügbaren Raum für Angelegenheiten von direkterem Interesse zu nutzen.
In Erwiderung auf Dr. Whipple bedauerte der Autor, dass der Raum keine Darstellung der natürlichen CO₂-Bewegungen zulässt; er hatte tatsächlich eine Darstellung dieser Bewegungen geschrieben, die aber nur achtmal so lang war wie die vorliegende Arbeit.
Für die Berechnung der Diffusion von CO₂ in das Meer wurde die effektive Tiefe mit 200 m. zu einem beliebigen Zeitpunkt angenommen.
Der Einfluss von CO₂ auf die Temperaturen wurde für eine Vielzahl von Sturzraten berechnet, einschließlich großer Inversionen. Im letzteren Fall ist der Einfluss auf die Oberflächentemperatur gering, aber der Schutz für die warmen Mittelschichten bleibt erhalten.
In Erwiderung auf Prof. Brunt stellte der Autor fest, dass die Wärmeperioden um 1780, 1797 und 1827 von der Natur kurzer Wärmeintervalle von bis zu 10 Jahren zu sein schienen, mit einigen sehr kalten Jahren dazwischen, während die jüngsten Bedingungen auf einen allmählicheren und anhaltenderen Temperaturanstieg hindeuteten; dies wurde vielleicht am besten durch einen gleitenden 40-jährigen Durchschnitt gezeigt.
In Erwiderung auf Dr. Brooks stimmte der Autor zu, dass der jüngste Anstieg der arktischen Temperaturen viel zu groß sei, als dass er auf die Veränderung des CO₂ zurückgeführt werden könne; er meinte, dass letzteres als Promotor fungieren könnte, um eine Reihe von bevorstehenden Veränderungen der nördlichen Eisverhältnisse in Gang zu setzen. Wegen ihres starken Anstiegs hatte er die arktischen Stationen nicht in die Welttemperaturkurve aufgenommen (Abb. 4).
In Erwiderung auf Herrn Dines sagte der Autor, dass die Änderung der Lufttemperatur seiner Meinung nach zu weit verbreitet sei, als dass es sich um eine zufällige Änderung aufgrund lokaler Druckschwankungen handeln könnte.
In Erwiderung auf Herrn Coste sagte der Autor, dass die frühen CO₂-Messreihen, die er verwendet habe, wahrscheinlich sehr genau seien; er habe nur Werte verwendet, die an Tagen beobachtet wurden, an denen starke und stetige Westwinde in Kew wehten. Die tatsächliche CO₂-Zugabe in den letzten 40 Jahren entsprach einer Zunahme von 8%; die beobachteten und berechneten Werte stimmten überein und ergaben eine effektive Zunahme von etwa 6%.
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Dem Autor sind die von A. Krogh verwendeten Lösungskoeffizienten für Meerwasser nicht bekannt, um die angegebene Zahl zu nennen, die ihm viel zu hoch erscheint. Es muss daran erinnert werden, dass in einem Jahr weniger als 1/1000 des Meeresvolumens an der Oberfläche ersetzt würde, und die jährliche Zunahme des CO₂-Drucks in der Luft ist geringer als 1/10⁶ Atmosphäre. Etwa 98% des von der Vegetation verbrauchten CO₂ scheint durch Zerfallsoxidation und Atmung zurückgegeben zu werden.
Der Autor war der Meinung, dass die Temperaturen im letzten Jahrhundert sehr genau genommen wurden; wenn es in diesem Punkt irgendeinen Zweifel gab, dann sollte die Einführung zu den Langperiodentabellen des Radcliffe Observatoriums (Met. Obs., Vol. 551 1930), diesen Punkt in Ruhe lassen.
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Der Autor war der Meinung, dass die Temperaturen im letzten Jahrhundert sehr genau genommen wurden; wenn es in diesem Punkt irgendeinen Zweifel gab, dann sollte die Einführung zu den Langperiodentabellen des Radcliffe Observatoriums (Met. Obs., Vol. 551 1930), diesen Punkt in Ruhe lassen.
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Fundstellen:
The Royal Meteorological Society
Quelle: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Band 64 (1938), Seite 223-240
https://www.rmets.org/sites/default/files/papers/qjcallender38.pdf