CO2–Memorandum

Von Albert Köhler

Mit diesem Manuskript möchte ich, allein nach den Geboten freien und realen wissenschaftlichen Argumentierens, das derzeit für Medien und Politik so überaus wichtig scheinende CO2-Thema behandeln, aber auch getrieben von meinem Gewissen als seit etwa 1960 aktiv tätiger Physiker auf diesem Gebiet und aus einer zwingenden moralischen Verpflichtung für meine Mitmenschen, denen man in den folgenden Jahren und Jahrzehnten finanzielle Opfer in Billionenhöhe und sehr deutliche Einbussen an Lebensqualität zuzumuten gedenkt, obwohl das CO2 so gut wie nichts mit einem Klimawandel zu tun hat.

Nachdem ich massgeblich beim Aufbau und Betrieb des deutschen Hintergrund Luftverunreinigungs-Messstellennetzes für DFG und UBA arbeitete, hatte ich, als Chief Environment Division, dann bei der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) der Vereinten Nationen Gelegenheit, unter anderem auch am Aufbau und Betrieb eines entsprechenden globalen Messnetzes viel Erfahrung zu erwerben. Es oblag mir auch das Office des WMO „Panel of Experts on Meteorological Aspects of Environmental Pollution“. Dessen Mitglieder, unter dem damaligen Direktor des MPI für Chemie in Mainz, Prof. Chr. Junge als Chairman, waren die absolut führenden Experten der Welt, zumeist Leiter von Universitätsinstituten, die z.T. auch die Autoren der damaligen Standard Lehrbücher waren.

Dieses Panel befasste sich auch mit dem gerade aufgekommenen Interesse am CO2 und dessen vermutetem Einfluss auf das Klima. Man war sich dann sehr sicher, dass bei einer quantitativen, statt der bislang nur qualitativen, Betrachtung, das CO2 so gut wie bedeutungslos sein muss. Denn der in weit höherer Konzentration (10-20 Liter/m3) vorhandene allgegenwärtige Wasserdampf der Atmosphäre (H2O als Wolken, Nebel usw.) absorbiert in allen IR-Frequenzen und 1000 Mal so stark und mehr als das anthropogene CO2, in seiner sehr geringen Konzentration (20-40 milliliter/m3) das in nur zwei IR Banden weit schwächer absorbiert. Für die IR Strahlungsbilanz ist das anthropogene CO2 wirkungslos. Die Eigenfrequenzen beider Moleküle sind deshalb so stark verschieden, weil beim O=C=O (Molekulargewicht 44) das relativ leichtere und beim H-O-H (Molekulargewicht 18) das relativ schwerere Atom in der Mitte liegen (H:1, C:12, O:16). So sind die beiden Moleküle im IR-Verhalten grundverschieden. CO2 ist als Klimaparameter von der Natur nicht vorgesehen, es dient dank seiner langen Verweilzeit dem Transport von organischem reaktionsfähigen Kohlenstoff in die Vegetationsgebiete.

Nun fand man aus Beobachtungsdaten eine statistische Korrelation zwischen CO2 Konzentration und Atmosphären-Temperatur. Dazu muss man wissen, dass eine solche Korrelation nichts dazu aussagt, welche der beiden Variablen Ursache und Wirkung ist, vor allem aber lässt sich nicht erkennen ob der Zusammenhang ein unmittelbar kausaler ist. Denn eine Korrelation zwischen zwei Variablen scheint auch zu bestehen, wenn beide gleichsinnig mit einer oder weiteren Variablen korrelieren. Das wäre zu klären mit einer ausreichenden Daten-Population. Da der vermutete Zusammenhang wie gesagt zunächst nur qualitativ gesehen wurde, stehen einer Hypothese phantastische Annahmen zur Verfügung, sie brauchen lediglich plausibel zu erscheinen. Von einem erfüllten Kriterium kann keine Rede sein. Der vermutete Zusammenhang bleibt eine reine Hypothese, solange nicht alle Zweifel seriös geprüft und ausdiskutiert sind.

Das geschah aber nicht mehr, weil dieses physikalische Thema bereits in den 1970er Jahren der klassischen Wissenschaft entzogen, von Politik und Medien entschlossen in den Griff genommen und mit Eifer dazu genutzt wurde uns glauben zu machen, CO2 sei ein „Treibhausgas“. Seriöse Wissenschaftler durften nicht mehr zu Wort kommen, und seitdem gilt nur noch die von Medien, Politik, fanatischen Laien, katastrophensüchtigen Medien, selbsternannten Besserwissern aller Fakultäten und politischen Parteien geprägte Hypothese vom „Klimagas CO2“. Die konservativen Parteien sahen sich angesichts der Masse grüner gewordener unsachlich aufgewiegelter Mitläufer genötigt, mit allen Mitteln zu versuchen, ihre Wähler zu behalten, vor allem aber verlorene zurück zu gewinnen. Auf diese Weise entstanden die vielen Klimaschutz Parolen und schliesslich auch parlamentarisch gefestigte „Klimaschutz“-Gesetze, für die die Physik beim Wesentlichen nicht gelten soll.

Beim Kampf für das Klima geht es um Leben und Tod. Das zeigte bereits die erste grüne Aktion, die den Dieselmotor verhätschelte. Er hat nach den Gesetzen der Thermodynamik einen leicht besseren Wirkungsgrad als der Otto-Motor, weil es im Diesel-Zylinder wegen des höheren Drucks heisser ist, – wobei auch der höchst lebensgefährliche Feinstaub entsteht. Die wissenschaftliche Fach-Literatur der 1960er Jahre hatte vehement vor dem Dieselmotor gewarnt, weil sein einzigartiger, sonst nicht vorkommender, Feinstaub direkt in die menschlichen Zellen eindringt und dort zu Krebs führt (vor allem Lunge und Gehirn) sogar noch unterstützt von allen Schadgasen deren Moleküle fest an diesem Feinstaub haften. Tausende Vielfahrer müssen deshalb jedes Jahr früher sterben. Aber beim Klimaschutz ist ein Menschenleben offensichtlich nichts wert.

Früher kümmerte sich der Umweltschutz auch und vor allem um die menschliche Gesundheit. Heute ist ein Menschenleben für paar ersparte CO2 Moleküle dem grünen Klimaschützer eine geradezu frohe Botschaft. Nebenbei bemerkt, Dieselfahrer wählten dann, wegen des billigen Kraftstoffs, stärkere Motoren und glichen so das ersparte CO2 mehr als aus, man mordet weiterhin bedenkenlos mit gutem Gewissen, weil man vermeintlich CO2 spart, eine sehr makabre Moral. Der Feinstaub des Diesels kann mit keinem in ein Auto einbaubaren Filter zurück gehalten werden. Filter die das können, müssten eine riesige Oberfläche haben oder hätten einen so hohen Strömungswiderstand, dass der Motor nicht mehr laufen könnte. Man kann also verstehen, dass Kfz-Hersteller zu Tricks greifen müssen, weil sie die physikalischen Gesetze nicht ändern können, auch wenn die Politik das offenbar für möglich hält. Es gibt nur eine einzige Möglichkeit: Der Dieselmotor ist von der Strasse zu entfernen, wenn man tausende Morde jährlich verhindern wollte, was aber kein Thema mehr zu sein scheint. Töten für den „Klimaschutz“? Einfach unglaublich! Aber auch ein E-Auto spart kaum Energie, weil es die riesige Batterie mitschleppen muss, während ein Vergaser- Auto den von ihm benötigten Sauerstoff als wesentliches Element kostenlos aus der Luft bekommt.

Zur gerade erwähnten Thermodynamik: Der Wirkungsgrad jeder Energieumwandlung ist durch sie festgelegt. Wenn wir also chemische Energie (Öl, Kohle, Gas) in andere Energieformen (Bewegung, Druck, elektrische oder potentielle Energie u.a.) mit Hilfe unserer hochintelligenten Technik umwandeln, geschieht das gemäss der Thermodynamik aber nur zum Teil, bei einem Wirkungsgrad von meist weniger als 50%, im Mittel etwa 20-40 %. Die verbleibenden 60-80% gehen unvermeidbar als „Abfall“-Wärme (waste heat) irreversibel verloren und bewirken eine Erwärmung der Umwelt, vornehmlich der unteren Luftschichten. Es gibt gewisse Möglichkeiten, z.B. beim Kraft-Wärme-Verbund, Restwärme zu nutzen, aber auch hier gilt bei jeder Umwandlung das Restwärme-Gesetz. Wir geben also bei allen Energieumwandlungen rund das Doppelte der genutzten Energie als Abwärme in die unteren Luftschichten, eine beträchtliche Menge. (Übrigens, auch jeder Erwachsene ist ein Heizkörper von 75 Watt). Allein unser Energieverbrauch erwärmt also schon die Umwelt. Und dieser Energieverbrauch ist natürlich proportional zur Zahl der Menschen, die die Erde bevölkern. Er erlaubt ihnen all die Annehmlichkeiten, die uns Wissenschaft und technischer Fortschritt ermöglichen.

Diesen von der Physik vorgegebenen Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Erdtemperatur, lasten wir aber, ohne je zweifeln zu wollen, bislang nur dem beim Verbrauch fossiler Energien entstehenden CO2 an. Das CO2 kommt letztlich aus den Meeren. Am Meeresboden ist die Erdkruste nur 7 km vom heissen Erdinneren entfernt. Und die Vulkane am Meeresboden entlassen Magma ins Meer. Daraus bilden sich diverse Verbindungen, auch gerade in der Meeresoberfläche gelöstes CO2. Dort verdampft es, auch nach dem Partialdruck-Gesetz und gelangt dann dank seiner ausserordentlich langen Verweilzeit in der Atmosphäre auch ins Innere grosser Kontinente, wo es die Vegetation benötigt. Mit dem Erhöhen der CO2 Konzentration vergrösserten sich auch die Grünflächen der Erde, wie NASA Beobachtungen belegen. Kluge Natur.

CO2 dient also vor allem unserer Ernährung und der Versorgung der Biosphäre mit dem bei Photosynthese frei gewordenen Sauerstoff. Deshalb hat das CO2 auch nachts sein 24-Stunden Maximum. Trotzdem ist es bedeutungslos für die Bilanz der von Sonne tags eingestrahlten, und der nachts in das Weltall als Infrarot-Strahlung wieder abgegebenen Energie, weit über 90% der eingestrahlten. Dieser Ausgleich wird, wie oben erklärt, fast ausschliesslich durch den Wassergehalt der Atmosphäre geregelt. Jeden Morgen bekommen wir dafür den Beweis. Nach einer bewölkten Nacht ist die Frühtemperatur kaum niedriger als am Vorabend, bei freiem Himmel aber bis zu 10°C und mehr kühler als abends zuvor trotz des nächtlichen Maximums an anthropogenem CO2. Wenn man sich vorzustellen sucht, welch riesige Energiemengen da im Spiel sind, versteht man leicht, dass das bisschen anthropogenes CO2 dabei völlig „verloren“ ist.

Der seit kaum 150 Jahren mit dem Beginn der Industrialisierung, erdgeschichtlich gesehen nur einen Wimpernschlag kurz, starke Anstieg der Bevölkerungsdichte, auf knapp das Zehnfache, eine ganze Grössenordnung, verlief parallel mit dem als ebenso relativ abrupt eingetretenen leichten Anstieg der Atmosphären-Temperatur. Mit dem CO2 hat das, wie gesagt, kaum etwas zu tun, man kann das CO2 aber durchaus als Indikator für den Energieverbrauch ansehen, nicht jedoch als Ursache der Erwärmung. Das CO2 vermindern zu wollen ist nicht nur unmöglich, es ist auch völlig unnötig. All die geplanten, teuren, schmerzlichen, unsere Lebensqualität mindernden Massnahmen dürfen wir uns getrost ersparen ohne den Temperatur-Verlauf zu beeinflussen.

Es gibt also nur zwei Möglichkeiten, die sogenannte „Klimakatastrophe“ zu verhindern. Und das sind: Deutliche Zurückhaltung beim Energieverbrauch jeder Art, und, noch utopisch, die Bevölkerungszahl der Erde zurückzudrängen, was aber einer sehr langen Zeit bedürfte, wenn überhaupt möglich, es wäre eine Jahrhunderte-Herausforderung. Für die Ernährung von noch mehr Bewohnern genügte dann aber auch nicht mehr die Düngemittel-Chemie. Der Planet ist wahrscheinlich bereits übervölkert. Also bleibt doch nur das Energiesparen. Hier müssen Politik, Medien, Fanatiker, Grüne, Fehlgeleitete, notorische Besserwisser und selbsternannte Experten aller Couleur gemeinsam in die Bresche springen, die bisherige bequeme Konsens-Strategie aufgeben, und das für uns so lebenswichtige CO2 der Natur wieder ganz zu belassen. Ohne die Kohlenhydrate unserer aus Pflanzen stammenden Ernährung gäbe es kein menschliches Leben mehr. Wir würden aber nicht in einer apokalyptischen Klimakatastrophe verbrennen, denn ohne den vom CO2 erhaltenen Sauerstoff würden wir vorher ersticken.

Aber Alle, die in ihrer inzwischen so gewohnten Manier des wortgewaltigen (und ermüdenden) Androhens und phantasievollen Ausgestaltens von „Klimafolgen“ sich so hingebungsvoll und überdeutlich selbstbewusst als Verhinderer einer Apokalypse präsentieren, sollten erkennen, dass man die Natur nicht ändern kann, dass uns dazu die Kraft, die geistige Ausstattung und auch der Glaube an die uns schützen wollende Natur fehlen. Gegen das Naturgeschehen kann der Mensch nicht angehen, nicht angehen wollen. Er sollte sich in gehöriger Bescheidenheit aber auch mit Zufriedenheit damit abfinden, vielleicht sogar begeistern lassen. Es wäre dem in Jahrtausenden gewachsenem und erworbenem Anspruch des homo sapiens durchaus angemessen. Es darf auch nicht sein, ihrer hellwachen Phantasie wegen, unseren Kindern ständig Katastrophen als sichere Zukunft auszumalen, was sie überhaupt nicht verarbeiten können und deshalb auch noch psychologisch behandelt werden müssen, wahrscheinlich sogar auch Greta Thunberg.

Beim Energiesparen gibt es noch unzählige Möglichkeiten, beim Heizen, Kochen, Kühlen,Transport usw. Wir kennen das ja bereits. Nur ein kleines Beispiel. Beim Zubereiten von Mahlzeiten kann eine auch kleine Familie leicht jeweils 1-2 kWh einsparen, wenn die Kochtöpfe nicht mit Wasser aufgefüllt werden. Schon ein paar Tropfen und ein gut passender schwerer Deckel genügen zum gesunden Dünsten bei gedrosselter Herd-Temperatur, denn zum Erwärmen von Wasser von 20° auf 100° braucht man pro ml etwa 80 kcal, um das 100° heisse Wasser noch zu verdampfen braucht man je ml aber weitere etwa 540 kKal. Wo man Dampf-Qualm sieht, wird massiv Energie verschwendet. Das sagt schon alles. Mit etwas Nachdenken kann jeder viele Möglichkeiten finden Energie zu sparen, hier sind der Phantasie kaum Grenzen gesetzt. Und nebenbei spart man sogar noch Geld. Das CO2 aber darf man getrost vergessen! Seine Beseitigung würde uns nur Unheil bringen. Im Übrigen, selbst wenn wir das anthropogene CO2 völlig beseitigen könnten, würde die Natur es sich einfach wieder aus den Ozeanen beschaffen. Auch das Vergraben von CO2 wäre sinnlos.

Zu den oft zitierten Klimamodellen noch ein paar Worte. Diese Modelle werden bekannten Wetterdaten der Vergangenheit angepasst und dann in die Zukunft extrapoliert. Kein Modell lag über einen Vorhersagezeitraum von einigen Monaten hinaus mit noch akzeptablen Prognosen richtig. Da ist die Frage berechtigt, wie gut Modelle das Wetter für Jahrzehnte und Jahrhunderte voraussagen können. Nichts jedenfalls, was die ersten Klimamodelle 1970 für heute vorausgesagt hatten, traf ein, kein meterhoher Anstieg des Meeresspiegels, keine 4-5° höheren Temperaturen. Zu viel war in den Modellen nicht beachtet worden, sie enthalten auch einige Exponenten, deren Wert man experimentell nicht bestimmen kann und willkürlich schätzen muss. Da ist man leicht versucht, sie so zu wählen, dass man dem erhofften Ergebnis nahe kommt. – Weil aber in den Modellen der Einfluss des H2O weit unterschätzt wurde, musste man die CO2-Wirkung rechnerisch überschätzen um die gewünschte Vorhersagekurve zu bekommen, wie eine finnische akademische Arbeit kürzlich berichtete.

Mit den Modellen hat man übrigens auch ausgerechnet wie viel Deutschland durch das geplante Vermindern des CO2 zur Absenkung der Temperatur beitragen kann. Ergebnis: 7/100 Grad, theoretisch, und unmessbar. Kein spürbarer Erfolg für zwei Billionen Euro. Die Schöpfung lässt sich nicht ins Handwerk pfuschen. Der Mensch kann die Welt nicht ändern. Er kann, wie schon angedeutet, die notwendigen Energien nicht mobilisieren. – Dazu einige Beispiele: Jedes der rund 7000 Gewitter täglich setzt die Energie der Hiroshima-Bombe in einer Stunde um (was diese im Sekundenbruchteil tat); ein einziger tropischer Wirbelsturm hat die Energie, die dem globalen Verbrauch des Menschen an elektrischer Energie eines Jahres entspricht; und wollte man die Wärme erzeugen, die der kleine Golfstrom mit sich führt, müsste man quer über den Atlantik 110000 (einhundertundzehn- tausend) KKW betreiben, d.h. alle 50 Meter (nicht km) eines. Das zeigt, wie schwach der Mensch ist. Dem Himmel sei Dank, denn könnte der Mensch Wetter machen, hätte er schon wieder eine neue Kriegswaffe. Gut, dass wir vom Wetter so wenig wissen, dass wir es nicht selbst machen können. (Räumlich und zeitlich sehr begrenzt kann man Niederschläge beeinflussen, mehr nicht.) So beschützt uns die weise Natur am Ende doch.

Eine weitere Beobachtung gibt Hinweise für die zeitliche Abfolge Wärme und CO2 Konzentration. Neuere paläoklimatische Untersuchungen zeigen, dass es im Laufe der Erdgeschichte stets zuerst wärmer wurde und dann das CO2 zunahm. Dabei muss man bedenken, dass, wie schon erwähnt, das weitaus Meiste auf der Erde vorhandene CO2 sich in den Ozeanen befindet. Die Konzentrationen in der Tiefe sind höher als in den oberen Schichten, eine Folge der vielen am Meeresboden aktiven Vulkane. Das CO2 im Meer dient übrigens auch dazu, kalkhaltigen Wasserpflanzen (z.B. Korallen) das Leben zu ermöglichen.

Es wird immer wieder auf den weltweiten Konsens in der CO2 Frage hingewiesen. Der kam hauptsächlich dadurch zustande, dass man zweifelnde Wissenschaftler auf oft ungebührliche Weise mundtot machte, ihre Arbeiten nicht mehr abdruckte (auch aus Angst der Verlage vor terrorbereiten Fanatikern). Zweifler, gern völlig unpassend als „Klimaleugner“, beschimpft, werden unter Drohungen oder durch Verweigern der Karriere, zum Schweigen gebracht. Die vom Staat mit hohen Kosten betriebenen wissenschaftlichen Forschungsinstitute (Klimafolgenforschung) müssten aber geschlossen werden, wenn sie das CO2 als unbedeutend akzeptierten. Viele Arbeitsplätze gingen verloren. Das kann man nicht riskieren. Aber ein Konsens, bei dem die allermeisten keine einschlägigen Experten sein können – so viele gibt es gar nicht – ist eben gerade kein wissenschaftliches Kriterium. Konsens als Beweis? Nur dem Ignoranten!

Derzeit läuft sogar ein echtes Experiment, das in normalen Zeiten nicht möglich wäre, nämlich die Wirkung messen zu können, die eine Verringerung des anthropogenen CO2 um ganze 30% wegen der Corona Pandemie weltweit hat. Eine Abkühlung, obzwar physikalisch vorhanden, ist unmessbar gering, da wären auch 100% kaum nachzuweisen. Die Natur braucht das CO2, – und lässt es sich nicht nehmen. Dafür dürfen wir dem Himmel dankbar sein.

Kurze Zusammenfassung und eine interessante Neuigkeit:

Die Klimaanlage des Planeten reguliert mit Wasserdampf und Wolken den Infrarot Strahlungshaushalt. Ein Reduzieren von anthropogenem CO2, mit einem enorm teuren Aufwand und Einbussen an Lebensqualität, ist wegen dessen geringer IR- Sensitivität dafür nicht geeignet. Die von 9 Milliarden Erdbewohnern gemäss der Physik der Thermodynamik unweigerlich bewirkte Abwärme kann nur durch striktes Energiesparen oder irgendwann einmal durch einen Rückgang der Bevölkerungszahl verringert werden. Das geschieht allerdings, wie bereits erwähnt, durch den Dieselmotor, insbesondere als SUV. Ob die Politik diese Möglichkeit noch weiter nutzen möchte, bleibt ihrem ethischen Anspruch überlassen.

Neu ist, dass chinesische Klimaforscher unlängst von mehreren langfristigen Temperaturzyklen mit verschieden langen Perioden berichteten, die in den nächsten Jahrzehnten ein etwa zeitgleiches Minimum haben werden, was zu deutlich tieferen Temperaturen zunächst in Zentralasien führen wird. – Nicht ausgeschlossen, dass auch der Rest der Welt davon berührt wird.

Albert Köhler MSc.
Worms, November 2020

Hinweis der Redaktion: Der Artikel gibt die Meinung des Autors wieder. Leserkommentare leiten wir gerne an den Autor weiter.

Noch eine kleine Denksportaufgabe:

Vor rund tausend Jahren fuhren die Wikinger über die eisfreie Polarroute nach Nordamerika, bauten in Grönland (grünes Land) Getreide und in Norwegen Wein an.

Frage: Wie schafften es die Wikinger bei ihrem äusserst sparsamen Energieverbrauch so viel anthropogenes CO2 zu erzeugen, damit es dort derart warm wurde?

post scriptum:

Eine heitere Episode zum Thema Kunst der Wettervorhersage: Am Meteorologischen Institut der TH Darmstadt sagen die Studenten in Konkurrenz zu den Flughafen-Meteorologen als tägliche Übung das Wetter des Folgetags für den Rhein-Main Airport voraus. In einer tagelang stabilen Herbstwetterlage konnten die Studenten einmal nicht anders als korrekterweise stets nur Frühnebel vorherzusagen. Drei Tage stimmten sie mit dem Flughafenmeteorologen überein, der für den vierten Tag aber keinen Nebel vorhersagte, und Recht behielt! Die Frage der Studenten warum, beantwortete er mit dem Hinweis: „Seit wir am Flughafen das Wetter machen, gab es noch nie an vier aufeinanderfolgenden Tagen Nebel“. Ja, mit der Wettervorhersage für morgen ist das so eine Sache. Wie schön aber, dass unsere Wetterauguren mit ihren Klima-Modellen es wenigstens für 50 Jahre sicher erraten können.

Und als philosophischen Abschluss sollen zwei einschlägige visionäre Zitate grosser Denker zum Nachdenken nicht fehlen:

Georg Christoph Lichtenberg 1742-1799, Physiker und Philosoph aus Ober-Ramstadt:

Auch wenn Alle einer Meinung sind,
können Alle Unrecht haben

Johann Wolfgang von Goethe 1749-1832, kein Unbekannter aus Frankfurt:

Geheimnisvoll am lichten Tag
lässt sich Natur des Schleiers nicht berauben,
und was sie deinem Geist nicht offenbaren mag,
das zwingst du ihr nicht ab mit Hebeln und mit Schrauben.