Hallo Bynaus,
@UMa: ich habe letztes Mal noch ganz vergessen, dir meine Anerkennung dafür auszudrücken, dass du ein so komplexes Modell bemühst, um die Diskussion voran zu bringen - vielen Dank! Hast du das selbst entwickelt oder verwendest du ein Community-Modell?
für die Berechnung der Albedo habe ich selbst entwickeltes Klimamodell verwendet. Für die Berechnung der Ausstrahlung bei sehr unterschiedlichen Drücken ist es allerdings nicht so gut geeignet.
Deswegen habe ich für die Berechnung der Infrarotstrahlung MODTRAN verwendet.
http://climatemodels.uchicago.edu/modtran/modtran.html
Online-Version, Sourcecode und Beschreibung unter dem Link: About this model.
Ich denke, dass der Unterschied zwischen den verschiedenen Treibhausgasen für die nichtsolare Infrarotstrahlung eher gering ist, und sich, bei gleiche Gesamtreduktion der ausgesendeten Infrarotstrahlung, nicht sehr unterscheiden. Die Unterschied liegen eher in der Strahlungswirkung oberhalb der Tropopause, auf die solare Strahlung, so wie das Temperaturprofil.
Wie viel CO2 das für eine Mischung von weiteren Treibhausgasen außer CH4 entspricht, müsste man im Einzelfall feststellen.
Und ja, ich habe unrealistisch hohe Mengen hinzugefügt, die sich sogar auf den Gesamtdruck auswirken.
Ich wollte ja nur ungefähr die großen Auswirkungen eines verminderten Druckes aufzeigen, nicht gleich das FYSP lösen. dafür sollte es schon reichen.
Mein Punkt ist, wir wissen, CO2+CH4 in Mengen, die mit geochemischen Constraints verträglich sind, können das FYS paradox nicht lösen.
Nein, das weiß ich nicht. An welche Mengen CO2 und CH4 hast Du gedacht?
Wenn die Albedo etwas geringer ist, als sie heute wäre, und der Druck nicht zu niedrig, gibt es zumindest keine Schneeballerde. Beispielsweise könnten die tiefliegenden Wolkenschichten über den Meeren bei etwas höheren Treibhausgaskonzentrationen als heute, vielleicht 4xCO2eq, kollabieren und die Albedo der Erde deutlich senken. Das könnte ausreichen.
Durchaus - die Temperatur wäre nochmals etwa 5°C tiefer. Das ist aber nicht völlig ausserhalb der Reichweite gewisser "exotischer" Treibhausgase.
Wie meinst Du das?
Die Temperatur durch die schwächere Sonne vor 2.7 Ga würde nur um 5°C tiefer sein als heute? Dann gibt es kein FYSP.
Oder vielleicht die Temperatur durch den auf 0.23 verminderten Druck würde nur um weitere 5°C tiefer sein?
Nein, das ist beides viel größer.
Eine Abkühlung von etwa 5°C ergibt sich bereits bei einer Verminderung der Sonneneinstrahlung um etwa 2%.
Vor 2.7 Ga betrug die Sonneneinstrahlung aber nur 80.9% der heutigen.
Bei der Treibhausgaskonszentration des Jahres 1750 ergibt mein Modell in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung (100% = 1361 W/m²) folgende mittlere Temperaturen der bodennahen Luft und Albedo.
Sonneneinstrahlung, Temperatur, Albedo
105% 23.0°C 0.286
104% 21.2°C 0.287
103% 19.5°C 0.289
102% 17.6°C 0.291
101% 15.7°C 0.294
100% 13.5°C 0.298
99% 11.3°C 0.303
98% 8.8°C 0.310
97% 5.3°C 0.322
96% 0.0°C 0.345
95.5% -4.2°C 0.366
95.19% -5.9°C 0.374
95.18% -60.4°C 0.693
Glücklicherweise verändert sich die mittlere Sonneneinstrahlung in Zeiträumen von wenigen Jahren bis zu wenigen Jahrmillionen nur um etwa 0.1%, was nur für Temperaturveränderung bis zu 0.2°C ausreicht.
Beim verminderten Druck ist die Temperaturänderung auch größer.
Atmosphärenvariante C) 99% N2, 0.9% CO2, 0.1% CH4 hat bei einer Sonneneinstrahlung wie vor 1.76 Ga (86.7% der heutigen) gerade eine Temperaturgleichgewicht von 14°C bei einem Gesamtdruck von 1.00 bar.
Dafür, dass die Temperatur um 5°C auf 9°C sinkt, müsste der Druck nur auf 0.861 bar fallen, wenn die relative Zusammensetzung der Luft gleich bliebe. Wenn dagegen der absolute Gehalt an CO2 und CH4 gleich bleibt, wäre ein Gesamtdruck von 0.835 bar nötig. Die relative Zusammensetzung wäre dann 98.8% N2, 1.08% CO2, 0.12% CH4.
Dafür, dass die Temperatur um 14°C auf 0°C sinkt, müsste der Druck auf 0.630 bar fallen, wenn die relative Zusammensetzung der Luft gleich bliebe. Wenn dagegen der absolute Gehalt an CO2 und CH4 gleich bleibt, wäre ein Gesamtdruck von 0.574 bar nötig. Die relative Zusammensetzung wäre dann 98.26% N2, 1.57% CO2, 0.17% CH4.
Bei einem Druckabfall auf 0.46 oder gar 0.23 bar würde die Temperatur noch viel mehr sinken. Auf jeden Fall um viel mehr als 5°C, selbst wenn die Treibhausgase absolut konstant blieben und nur der Stickstoffanteil abnimmt.
Die Wirkung des Gesamtdrucks auf die Ausstrahlung im Infraroten ist um so stärker, je mehr Treibhausgase in der Atmosphäre sind. Das ist eher ungünstig, wenn man die Druckverminderung mit noch mehr Treibhausgasen kompensieren will.
Daher noch Atmosphärenvariante B) 90% N2, 9% CO2, 1% CH4 und Atmosphärenvariante D) 99.9% N2, 0.09% CO2, 0.01% CH4 (das sind bei 1 bar 900ppm CO2 und 100ppm CH4) zum Vergleich.
Bei B) reicht eine Sonneneinstrahlung wie vor 3.19 Ga (78.1% der heutigen) um bei 1.00 bar 14°C zu erreichen.
Dafür, dass die Temperatur um 5°C auf 9°C sinkt, müsste der Druck nur auf 0.903 bar fallen, wenn die relative Zusammensetzung der Luft gleich bliebe. Wenn dagegen der absolute Gehalt an CO2 und CH4 gleich bleibt, wäre ein Gesamtdruck von 0.885 bar nötig. Die relative Zusammensetzung wäre dann 88.7% N2, 10.17% CO2, 1.13% CH4.
Bei D) reicht eine Sonneneinstrahlung wie vor 0.82 Ga (93.3% der heutigen) um bei 1.00 bar 14°C zu erreichen.
Dafür, dass die Temperatur um 5°C auf 9°C sinkt, müsste der Druck auf 0.815 bar fallen, wenn die relative Zusammensetzung der Luft gleich bliebe. Wenn dagegen der absolute Gehalt an CO2 und CH4 gleich bleibt, wäre ein Gesamtdruck von 0.775 bar nötig. Die relative Zusammensetzung wäre dann 99.871% N2, 0.116% CO2, 0.013% CH4.
Bei weniger Treibhausgasen ist die Wirkung von Druckänderungen auf die Temperatur also geringer.
Grüße UMa