Ulrich (Uli) Weber is geofysicus en schrijft boekjes en blogs over het klimaat. Dit laatste gaat bij voorkeur op de Duitse website van het Europäisches Institut für Klima und Energie (EIKE, zie link).
Niet tot ieders genoegen. Het gaat zelfs zover dat H.J. Lüdeke, woordvoerder van EIKE, zich in april 2021, verontschuldigt voor de bijdragen van veelschrijver Weber:
“Weber’s “betrokkenheid” bij de verspreiding van zijn hypothese was en is – op zijn zachtst gezegd – ongebruikelijk. Feitelijk juiste, interessante en nieuwe dingen hebben de overhand, en er zijn er vaktijdschriften die deze inzichten graag zouden accepteren. De Weber-hypothese bleek echter niet peer-reviewed te zijn. Deze hypothese is daarmee niet eens eens citeerbaar.
Ik heb me van de heftige discussies over diens zienswijze verre gehouden omdat ik niet ten onrechte geassocieerd wil worden met deze hypothese.”
Hij introduceert vervolgens een weerlegging van Weber’s these door Prof. Dr. Gerhard Kramm, Research Associate Professor an der Universität Alaksa Fairbanks: „Einer der engagiertesten Kritiker der Weberschen Hypothese“:
“Wij hopen dat dit de discussie zakelijk maakt. Iedere geïnteresseerde kan aan de hand van dit artikel voldoende informatie vinden om tot een eigen oordeel te komen.”
Nu ken ik natuurlijk niet de achtergrond van de meeste EIKE lezers, maar ik denk dat er in Nederland niet veel lezers zijn die niet afhaken bij het formulegeweld wat Kramm in 25 pagina’s bijeen raapt.
Eerlijk gezegd moest ik ook wel even slikken bij:
Probleem bij dit soort uiteenzettingen is dat het leeuwendeel van de lezers allang is afgehaakt bij het cruciale punt van Kramm, wat te vinden op blz. 14 van zijn stukje:
Maar daar ging het juist over, wanneer je niet gelooft dat je straling kunt middelen, dan is een theoretische afleiding van de wijze waarop wordt gemiddeld eigenlijk zinloos.
Het zal duidelijk zijn waar de sympathie van EIKE ligt. En het is goed dat men de eigen lezers zo hoog inschat dat ze op basis van het Kramm artikel zelf tot hun eigen oordeel kunnen komen.
Desondanks valt het zeer te prijzen dat er toch een podium voor de querulant Weber wordt geboden…
Interessant?
Twee jaar geleden heb ik de blog geschreven: “Het onverdraaglijke zwijgen” en misschien kunt u zich dan ook het plezier voorstellen waarmee ik de discussie volgde die een van de stukjes van Weber (29 juli 2019) op EIKE teweeg bracht (zie link):
Weber [op een commentaar van Kramm]: „Sie pflegen sich mit Ihren selbsterfundenen Skandalisierungen üblicherweise sehr weit aus dem Fenster Ihres potemkinschen Weltbildes zu lehnen – und fallen schließlich immer wieder mit der ganzen Fassade um. Zuletzt war es das Toilettenfenster: https://tinyurl.com/y59mx5hv
Mit all Ihrem Geschrei können selbst SIE das Stefan-Boltzmann-Gesetz nicht mehr NACHTRÄGLICH an Ihre veröffentlichten VERMUTUNGEN anpassen. Jetzt BEHAUPTEN Sie, dass Sie lediglich „der in der Fachliteratur ueblichen Darstellung gefolgt sind“. Die ANDEREN waren aber so SCHLAU, aus einem solchen Stundendurchschnitt der 24h-Einstrahlung KEIN S-B-Temperaturäquivalent abzuleiten:
ERGO, KRAMM, IHR KRAM IST GROTTENFALSCH!“
De repliek van Kramm: „Ihre Behauptung ist nicht nur falsch, sondern ein Versuch, mich zu verleumden und zu diskreditieren. Da EIKE Ihnen ein solches kriminelles Verhalten erlaubt, was unvereinbar ist mit den Regeln, die EIKE sich selbst gegeben hat, werde ich nicht hier antworten, sondern in der ueblichen wissenschaftlicher Form.
Hier moechte ich nur kurz auf Ihren Bweiteren Behauptungen eingehen. (…)
Man muss nur die Umrechnungsfaktoren beachten. Und wenn man die solare Einstrahlung fuer das System Erde-Atmosphaere fuer ein Jahr berechnen moechte, dann kann man das selbstverstaendlich durchfuehren. Dass lernt man spaetestens waehrend des Grundstudium der geophysikalischen Faecher.“
En op een nette Duitserse oproep aan de beide heren om de discussie toch echt iets respectvollere toon te voeren:
Kramm: „Haetten Sie auch nur einen Schimmer davon Ahnung, wie die lokalen Bilanzgleichungen fuer Partialenergien und die Gesamtgenergie hergeleitet werden, dann waere diese gesamte Diskussion ueberfluessig.“
De beledigingen over en weer gaan zo ver dat het uiteindelijk zelfs voor mij een beetje onleesbaar werd (sorry, maar gekopieerd het bleek om 99 blz te gaan in Word); maar zo kan het dus ook. Gelukkig kent niet iedereen de Barbra Streisand paradox…
Waar gaat het eigenlijk over?
De Weber these
De Weber–these is het bevestigende antwoord op de vraag of protestantse godsvrucht samenhangt met superioriteit op zakelijk gebied. Ik weet niet of Uli nog familie is van Max, maar voor de (Duitse) klimaatdiscussie heeft hij in ieder geval voor vergelijkbare ophef gezorgd.
Hij schreef een artikel: “A short note about the Natural Greenhouse Effekt”, wat in 2016 werd gepubliceerd in de “Mitteilungen der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft”.
In dit artikel stelt Weber een groot vraagteken achter de in de broeikastheorie zo als vanzelfsprekende aanname dat de zonnestraling die zich als een schijf naar de Aarde beweegt, gedeeld moet worden door 4, om de gemiddelde instraling van zonne-energie op Aarde te krijgen.
Natuurlijk is dit wel goede wiskunde, een energie-schijf met een oppervlakte van π R2, wordt verdeeld over de Aardbol met een oppervlakte van 4 π R2. Ergo, de inkomende straling van 1.367 W/m2 gaat zorgen voor een stralingsinput van 342 W/m2.
Duidelijk is dat deze stralingshoeveelheid veel te weinig is om de temperatuur van de Aardbol te verklaren die zorgt voor een uitstraling van 390 W/m2 (inclusief ook nog allerlei verliesposten, zoals reflectie, verdamping, convectie, etc.).
In de iconische studie van Kiehl & Trenberth (1997) werd aan de hand van satelliet-metingen een verklaring geboden voor dit vreemde verschijnsel. In deze studie wordt terug gegrepen op de theorie van de tegenstraling. Broeikas-gassen zouden de door de Aardkorst uitgestraalde infrarode energie kunnen invangen en terug sturen naar de Aardkorst.
Voor velen, blijkbaar dus inclusief Weber, is deze theorie onbegrijpelijk, want dit zou betekenen dat een koudere atmosfeer de Aardkorst kan opwarmen, terwijl dit toch in strijd is met een aantal natuurkundige beginselen.
Weber stelt dan ook de vraag waarom, als er dus een duidelijk tijdsaspect in de wetten over energiestraling zit (Watt = Joule per seconde), hiermee geen rekening wordt gehouden: Het is voor iedereen duidelijk dat de Aarde maar op één zijde wordt aangestraald; waarom moet dan de energieschijf afkomstig door de zon, door vier gedeeld worden? Alleen de halve bol wordt toch maar aangestraald? Of in de woorden van Weber zelf:
“Common Approach to Estimate the Black-Body
Temperature of the Earth Following “Approach B” the incoming solar flux (solar constant) of1,367 W/m² at the top of the atmosphere (TOA) is averaged to 342 W/m²for the overall surface of the Earth (Fig. 2). From this average the reflected portion of the solar forcing accounts 107 W/m² and does not contribute to the Earth’s thermal forcing. The result is then 342 W/m²- 107 W/m² = 235 W/m² (2)
Approach C:
The averaged solar net forcing on the day-side surface of the Earth accounts with the half solar constant of 1,367 W/m² (684 W/m²) diminished by its reflected portion of 214W/m².The direct atmospheric forcing from KIEHL & TRENBERTH (1997) averages then at 134 W/m² resulting in (684 – 214 -134) W/m² = 336 W/m² (5) thermal forcing of the day-side’s surface and a calculative S-B surface temperature of 4.3 °C in a quasi-steady state due to the Earth’s rotation. The effect of cooling on the night-side of the Earth is not defined through the steady-state condition of the S-B law.
Het is duidelijk dat alleen het hemisfeer model van Weber (model C) voldoende energie levert om de uitstraling van de aardkorst te verklaren.
De theorie van Weber kreeg nog eens een extra zet in de rug door een publicatie van ‘Aulus Agerius’: ‘Kritische Analyse zur globalen Klimatheorie; Wiederlegung der Basisstudie KT97 des IPCC, atmosphärischer Treibhauseffekt von 33 K, mit den Messwerten des ERBS Satelliten an einem neuen Modell‘. De eerste druk hiervan verscheen in 2019, maar in 2021 verscheen de aangepaste tweede druk, die nu (subtiel): ‘Falsifizierung der Basisstudie KT97 des IPCC, atmosphärischer Treibhauseffekt von 33 K, mit den Messwerten des ERBS Satelliten an einem neuen Modell‘ heet.
Aan de hand van dezelfde metingen die Kiehl & Trenberth tot helden van de klimaatwetenschap maakten, worden nu hele andere conclusies getrokken, maar dan zonder de (voor de satellietmetingen niet waarneembare) joker-kaart die de broeikastheorie naar eigen inzicht kan gebruiken: ‘de tegenstraling’.
Wat valt hier tegenin te brengen?
U begrijpt nu misschien de emotie die dit alles teweeg bracht bij professor Kramm, (misschien bekend als mede auteur van ‘Lectures in Meteorology’, nog steeds te koop bij Amazone voor €124,33) die uiteindelijk de daad bij het woord voegde en in februari 2021 ook nog eens een 35 blz. dik wetenschappelijk artikel publiceerde over deze kwestie.
De samenvatting is al leuk: “Dit rapport geeft commentaar op een bijdrage van Weber, op 18 maart 2020 op de website van het Europees Instituut voor Klimaat en Energie (EIKE) eV verscheen. Het is bewezen dat dit bericht gebaseerd is op een grove veronachtzaming van de bestaande vakliteratuur over dit onderwerp en is gebaseerd op eenvoudige weetjes. Webers theoretische concept is absurd en de resultaten ervan zijn inconsistent met observaties. Zijn daarop gebaseerde conclusies zijn alleen bedoeld om wetenschappers te belasteren en in diskrediet te brengen.”
Het artikel is natuurlijk best de moeite waard, maar het is misschien in dit kader handig om me te beperken tot de kern van het verhaal, wat al te vinden is onderaan blz. 2, nadat Weber de ruimte is gegeven om zijn kritiek op een artikel van Kramm te spuien:
“Ohne den verantwortlichen Lead-Autor unnötig in Aufregung versetzen zu wollen, sollten sich Kramm et al. ihre Abbildung 22b also unbedingt noch einmal genauer anschauen; denn hier wäre dringend ein wissenschaftliches Korrigendum anzuraten.“
Ik vertaal het commentaar van Kramm maar beter even:
“Weber is duidelijk een simpele betweter. De ‘verplichte gelijktijdigheid tussen temperatuur en specifiek stralingsvermogen’ bestaat alleen in zijn fantasie, omdat de aanname, dat een temperatuur onmiddellijk kan worden berekend op basis van de geabsorbeerde zonnestraling, over het algemeen onjuist is.
Een dergelijke aanname zou bijvoorbeeld betekenen dat de oppervlaktetemperaturen aan de nachtzijden van de Maan en Mercurius zouden moeten overeenkomen met het absolute nulpunt (of de temperatuur van de ruimte van ongeveer 2,7 K), wat uiteraard niet het geval is. Er moet eenvoudigweg een energiebalans worden uitgevoerd, een feit dat door Weber al jarenlang schromelijk wordt genegeerd.”
En daar heeft Klamm natuurlijk wel een punt. De temperatuur is daar ((bij zowel Mercurius als de Maan) 180 graden Celcius onder nul) een dikke 90 graden warmer dan verwacht kan worden.
Maar anderzijds; hoeveel bewijs je met een voorbeeld waarbij de formule waar het allemaal om gaat (de Wet van Stephan-Boltzmann) helemaal niet van toepassing is? Er is geen straling op de nachtzijde van de Maan en Mercurius. Dat de temperatuur op de nachtzijde van de Maan en Mercurius nagenoeg gelijk is, ondanks de grote verschillen in temperatuur van de dagzijde, wijst m.i. op een vergelijkbaar verwarmingsmechanisme, wat we dus niet kennen en ook niet verklaard kan worden door een broeikaseffect, omdat op beide hemellichamen geen atmosfeer is.
Dat de theorie van Weber wel in staat is om de dagtemperatuur op de maan te verklaren bij de landingsplaats van Apollo 15 (zie link), is toch geen onaardig succes.
Commentaar hierbij: ook bij de nachtkant van Mercurius wordt deze temperatuur gemeten, er moet wat mij betreft ook een ander mechanisme bestaan voor deze bijdrage van 2 W/m2.
En dan; de nacht?
Kernpunt van de kritiek op Weber’s these is natuurlijk de nachtperiode. Wanneer alleen de dagzijde wordt verwarmd, hoe kan het dan dat de nachten op Aarde goed leefbaar zijn?
Het antwoord van Weber is betrekkelijk kort en is te vinden in het hierboven al aangehaalde stukje over de maan:
“Maar waarom fluctueert de temperatuur op aarde zoveel minder dan op de maan?
Allereerst verschillen de aarde en de maan in hun daglengte van 24 uur en 29,5 aardse dagen. De aarde is ook anders dan de maan door de thermische opslagcapaciteit van hun mondiale circulaties (atmosfeer en oceanen).
De korte daglengte van de aarde en zijn warmteaccumulatoren zorgen daardoor voor een lage nachtelijke koeling, terwijl de gemiddelde nachttemperatuur op de maan snel onder de -100 graden zinkt.
Wat gewoonlijk het ‘natuurlijke’ atmosferische broeikaseffect wordt genoemd waarnaar wordt verwezen, is dus slechts de warmte-inhoud van de aarde circulaties op aarde. Deze warmteaccumulatoren alleen voorkomen de nachtelijke afkoeling van onze aarde in dezelfde omvang als de maan. Maar terwijl nu de maan zonder atmosfeer en oceanen aan de dagzijde de S-B evenwichtstemperatuur bijna wordt bereikt, wordt op onze aarde een deel van deze energie gebruikt voor het thermisch opladen van de globale circulaties. En door deze warmteopslag neemt de warmte van de minimumtemperatuur van de aarde ’s nachts en dan hooguit een paar deca graden af.
Dus als men überhaupt op aarde van een ‘atmosferische werking’ wil spreken, dan bestaat deze uit een verzwakking de lokale temperatuur tegen maximale schommelingen van de zonne-energie die het ontstaan van de temperatuur zoals we die op de maan kunnen waarnemen.”
Dat had wel wat nadere toelichting verdiend. Ik heb natuurlijk niet alles van Weber gelezen en misschien heeft hij elders wel de moeite genomen om dit nader uit te werken, maar ik heb het niet gelezen en ik geloof de fervente Weber-volger Gerhard Kramm evenmin.
Maar het gaat hier natuurlijk wel over datgene waar deze website tot in den treure over heeft geblogd. (zie o.a. link)
Uiteraard (net als Weber) ook alleen in kwalitatieve zin, maar ik geloof dat dit aan de hand van de Weber these ook getalsmatig wat kan worden verduidelijkt.
Een probleem wat mij bij het broeikasmodel steeds heeft gestoord is dat de straling van de Aarde, net zoals zonnestraling, in een duidelijke richting richting heelal wordt gestuurd. Maar zoals in het eerder aangehaalde artikel op deze website al wordt opgemerkt: Gemeten kan worden dat 99,6% van het energie-transport in de atmosferische menglaag (PBL) vindt plaats door convectie. Iets wat door satellieten helemaal niet gemeten kan worden.
Warmte in de PBL wordt dan een scalaire grootheid, geen vector die ook een richting heeft.
Maar hoe werkt dat dan?
Stel de Aarde wordt opgewarmd tot een temperatuur van 14,8 graden, wat ervoor zorgt dat de Aarde 390 W/m2 gaat uitstralen. Deze warmte wordt door de onderste lagen van de atmosfeer omhoog gevoerd tot de grens van de PBL (alleen dit is de zone waarbinnen het verschil tussen dag- en nachttemperaturen zichtbaar is). De opwarming aan de bovenzijde van de PBL zorgt ervoor dat de PBL zich naar boven toe uitbreidt.
Een m3 lucht heeft een soortelijke warmte van 920 J/(kg.K). Die wordt dus opgewarmd door de Aarde met 390 W/m2. Dat betekent dat binnen 2,35 seconden een m3 lucht één graad is opgewarmd.
Een gemiddelde dag duurt 12 uur, dus 43200 seconden, waardoor dus per m2 een zuil van 18.313 meter één graad kan zijn opgewarmd.
Het gemiddelde verschil tussen dag en nacht op Aarde is ongeveer 11 graden (zie link).
Dat komt dus overeen met een kolom met een lengte van 1,66 kilometer. Iets wat dus goed vergelijkbaar is met de gemiddelde hoogte van de PBL.
Tijdens de nachtelijke afkoeling wordt de atmosfeer warmer dan de aardkorst en zien we dus een omkering van de eerder berekende opwarming. De atmosfeer koelt ’s nachts af, met eenzelfde grootte als de opwarming overdag. Tot de volgende dag weer begint.
En ja, dat betekent ook dat de onmogelijke tegenstraling, waarbij een koudere atmosfeer de warmere aarde verwarmt, helemaal niet meer nodig is.
Het zal duidelijk zijn, ik zit in het kamp van Weber. Een beetje jammer is in dit geval wel dat hackers het leveren van commentaar op dit artikel onmogelijk hebben gemaakt.