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Geothermie und Klima

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Geothermie und Klima

Beitrag von Skeltek » 2. Jan 2019, 17:06

Der Thread hier wurde aus dem Thread "Instabilität" abgespalten, da anderes Thema:
viewtopic.php?f=65&t=4106
Der besagte Vortrag ist der hier, von Harald Lesch: "Instabilität • Emergenz • Evolution • vom Urknall zum Gehirn"
https://www.youtube.com/watch?v=T0-8tzdHEo0
seeker

Im Vortrag wurde auch (nur am Rande) der Verlust der Polkappen und damit die Reduktion der Wärmereflektion gegenüber der Sonne erwähnt.
Daher kurze Zwischenfrage:
Ich dachte der größte Teil der Wärme kommt aus dem Erdinneren (Wärmefluss von Innen nach Außen). Die Sonnenstrahlung sorgt dann nur für Schwankungen in der Durchschnittstemperatur. Wäre es nicht möglich, dass das Pol-Eis die Wärme aus dem Erdinneren eher staut und durch das Wegschmelzen der Wärmeabfluss erhöht wird? Dass die Pole sonderlich zur Aufheizung des Klimas beitragen, erscheint mit aufrund des geringen Winkels und der kleinen Fläche doch eher untergeordnet?
Ist an den Polen der Abfluss von Wärme ins Weltall größer als die potentiell maximale Aufnahme durch Sonnenstrahlung oder umgekehrt?
Andererseits wäre der Abfluss von Wärme durch die Pole relativ irrelevant für das Klima. Das Erdinnere kühlt (lokal) aus, während die Atmosphäre ohne davon beeinflusst zu werden sich noch schneller aufheizt.
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Re: Instabilität

Beitrag von seeker » 3. Jan 2019, 23:28

@Skeltek, ganz kurz zu deinem Einschub (wobei das hier nicht Thema sein soll, bei weiterem Bedarf trennen wir das ab, würde ich sagen):
Skeltek hat geschrieben:
2. Jan 2019, 17:06
Daher kurze Zwischenfrage:
Ich dachte der größte Teil der Wärme kommt aus dem Erdinneren (Wärmefluss von Innen nach Außen). Die Sonnenstrahlung sorgt dann nur für Schwankungen in der Durchschnittstemperatur.
Ich hab zur Sicherheit nachgeschaut, es ist so wie ich erwartet habe: Da hast du falsches in Kopf gehabt.
Der Oberflächenwärmefluss der Erde (also die von innerhalb der Erde nach außen dringende Wärmeenergie) beträgt im Mittel 80 Milliwatt/m² bzw. auf die ges. Erdoberfläche gerechnet ca. 40 Terawatt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Geothermi ... Erdinneren
https://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.a ... lery/30473

Die Energieeinstrahlung von der Sonne her liegt im Bereich 300 Watt/m² bzw. insgesamt bei etwa 180 Petawatt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Strahlung ... t_der_Erde

Hunderte Watt gegen Milliwatt... da liegt ein Faktor von etwa 4.000 dazwischen, auf anderen Planeten mag das für die bodennahe Temperatur eine Rolle spielen, auf der Erde nicht wirklich, dafür sind wir zu sonnennah, es ist zu heiß und die Erdkruste ist zu dick und zu gut isolierend.
Grüße
seeker


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Re: Instabilität

Beitrag von Skeltek » 4. Jan 2019, 09:05

seeker hat geschrieben:
3. Jan 2019, 23:28
Skeltek hat geschrieben:
2. Jan 2019, 17:06
Daher kurze Zwischenfrage:
Ich dachte der größte Teil der Wärme kommt aus dem Erdinneren (Wärmefluss von Innen nach Außen). Die Sonnenstrahlung sorgt dann nur für Schwankungen in der Durchschnittstemperatur.
Hunderte Watt gegen Milliwatt... da liegt ein Faktor von etwa 4.000 dazwischen, auf anderen Planeten mag das für die bodennahe Temperatur eine Rolle spielen, auf der Erde nicht wirklich, dafür sind wir zu sonnennah, es ist zu heiß und die Erdkruste ist zu dick und zu gut isolierend.
Du sprichst hier primär von Geothermie, mit welcher der durch Konvektion erreichte Abtransport der Wärme aus dem Inneren zum Äußeren gemeint ist?

Ich wäre dafür das Thema abzuspalten. Von deinen 300W/m² kommt ja an der Erdoberfläche nur ein Bruchteil an. Insgesammt ist die Energiebillanz von aufgenommener kurzwelliger Strahlung und abgegebener langwelliger Strahlung im Durchschnitt circa 0 W/m². Das müsste ein Aequilibrium sein.
Vereinfacht könnte man annehmen,die Aufnahme ist auf der SonnenzugewandtenSeite höher, die abgabe auf der abgewandten Seite am höhsten und an den Polen ist die Abgabe in jedem Fall höher als die Aufnahme (beispielsweise Sonneneinstrahlwinkel direkt am Pol 0°, während Wärmeabgabe Winkelunabhängig ist). Es erscheint mir unsinnig, dass die Wärmeaufnahme der Erdoberfläche direkt am Pol irgendeine Relevanz hat; da dürfte eigentlich nur Wärme verloren gehen.
Somit stünde die Überlegung im Raum, ob ein Abschmelzen der reflektiven Schnee- und Eis-Schichten an den Polen eher zur Abkühlung der lokalen oberen Erdschichten beiträgt.
Stell dir ein vereinfachtes Model eines Würfels vor, der nur von einer Seite her beheizt ist. Die restlichen 5 Flächen geben primär nur Wärme ab.
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Re: Geothermie und Klima

Beitrag von seeker » 4. Jan 2019, 15:12

Skeltek hat geschrieben:
4. Jan 2019, 09:05
Du sprichst hier primär von Geothermie, mit welcher der durch Konvektion erreichte Abtransport der Wärme aus dem Inneren zum Äußeren gemeint ist?
Das ist die Wärme, die vom heißen Erdinneren kommend nach außen transportiert wird, bis zur Erdoberfläche und dann darüber hinaus. Das ist der Wärmefluss, der unabhängig von der Sonne stattfindet. Das ist nicht nur Konvektion, es ist alles, was mit Wärmetransport zu tun hat. Quelle sind Abkühlprozesse des Erdinneren, radioaktive Zerfallsprozesse, Verdichtungsprozesse und Kristallisationsprozesse.
Skeltek hat geschrieben:
4. Jan 2019, 09:05
Von deinen 300W/m² kommt ja an der Erdoberfläche nur ein Bruchteil an.
Was ankommt ist aber immer noch um Größenordnungen größer, von Landmassen und Ozeanen werden immer noch ca. 90 Petawatt absorbiert.
Schau dir den Link an, den ich gesetzt habe.

Was du da andenkst, ist in etwa so, wie wenn du annehmen tätest, dass es auf der Erde deshalb heißer würde, weil wir so viel heizen bzw. allgemeiner gesagt durch unseren Energieverbrauch so viel Abwärme verursachen und nicht wegen dem CO2, usw. Denn der Weltenergieverbrauch und die Abwärme vom Erdinneren liegen in derselben Größenordnung, die geothermische Abwärme ist gerade einmal um den Faktor 2 größer als der derzeitge Weltenergieverbrauch.
Auf anderen Himmelskörpern wie Io oder Jupiter mag das relevant sein, was vom Inneren des Planteten/Himmeskörper selber kommt, auch auf sehr jungen Körpern, aber auf der alten Erde kannst du das praktisch vergessen.
Viel relevanter als die direkte geothermische Wärmeabstrahlung ist schon das Ausgasen der Vulkane.
Skeltek hat geschrieben:
4. Jan 2019, 09:05
Insgesammt ist die Energiebillanz von aufgenommener kurzwelliger Strahlung und abgegebener langwelliger Strahlung im Durchschnitt circa 0 W/m². Das müsste ein Aequilibrium sein.
Ungefähr. Dann, wenn das Klima stabil ist. Wenn unter dem Strich nicht Null steht, dann wird es entweder wärmer oder kälter, so lange bis wieder die Null erreicht ist.
Skeltek hat geschrieben:
4. Jan 2019, 09:05
Vereinfacht könnte man annehmen,die Aufnahme ist auf der SonnenzugewandtenSeite höher, die abgabe auf der abgewandten Seite am höhsten und an den Polen ist die Abgabe in jedem Fall höher als die Aufnahme (beispielsweise Sonneneinstrahlwinkel direkt am Pol 0°, während Wärmeabgabe Winkelunabhängig ist).
Deshalb ist es nachts kälter als Tags und an den Polen kälter als am Äquator. Nur sind das keine stationären Zustände sondern Prozesse: Es IST Nachts nicht kälter als am Tag, sondern es WIRD kälter, wenn die Sonne weg ist - so lange, bis sie wieder aufgeht.
Und auch die Atmosphäre ist nicht stationär, sie transportiert Wärme von warm nach kalt rund um den Planeten und wirkt dadurch ausgleichend, gleiches gilt für die Meere.
Ohne Atmosphäre und Meere wäre der Temperaturunterschied zwischen Polen und Äquator sehr, sehr viel größer als er ist.

Deshalb ist das hier zu einfach gedacht:
Skeltek hat geschrieben:
4. Jan 2019, 09:05
Es erscheint mir unsinnig, dass die Wärmeaufnahme der Erdoberfläche direkt am Pol irgendeine Relevanz hat; da dürfte eigentlich nur Wärme verloren gehen.
...wobei der Effekt natürlich dramatischer wäre, wenn die Eiskappen am Äquator lägen und dort nun langsam abschmelzen würden.
Aber den Effekt der Strahlunsreflektion an den Polen deshalb zu vernachlässigen ist halt falsch, er ist nicht soo extrem groß, aber er ist nicht vernachlässigbar. Ich verlasse mich an dem Punkt jedenfalls auf die Aussagen der Klimatologen.
Skeltek hat geschrieben:
4. Jan 2019, 09:05
Somit stünde die Überlegung im Raum, ob ein Abschmelzen der reflektiven Schnee- und Eis-Schichten an den Polen eher zur Abkühlung der lokalen oberen Erdschichten beiträgt.
Stell dir ein vereinfachtes Model eines Würfels vor, der nur von einer Seite her beheizt ist. Die restlichen 5 Flächen geben primär nur Wärme ab.
Wie gesagt, dieses Modell ist zu einfach. Da sieht man es wieder einmal: Komplexe Systeme darf man halt nicht zu sehr reduktionistisch vereinfachen, sonst geht man fehl. :)
Grüße
seeker


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