Thema: Kohlendioxid (CO₂); hier: Berichtigung; Richtigstellung

Zum allseitig beliebten Thema Kohlendioxids (CO₂) hier: Berichtigung; Richtigstellung


Bei meiner Berechnung des Volumens der Atmosphäre der Erde, der Luft, die unsere Erde umgibt und der Erde selbst, wurde mir die letzten Tage vorgeworfen, daß ich die Berechnungen mit der Volumenformel für eine Kugel durchgeführt habe und ich nicht beachtet habe, daß die Stratosphäre an den Polen eine geringere Höhe (etwa 8 km üNN) als am Äquator (rund 18 km üNN) hat.

Aus diesem Grund war es erforderlich, die Volumenformel für einen Ellipsoiden (genauer: einen Rotationsellipsoiden) zu verwenden.

Kugel (oben, a=4); Rotationsellipsoid (unten links, a=b=5, c=3),
triaxiales Ellipsoid (unten rechts, a=4.5, b=6, c=3)

Volumenformel für einen Ellipsoiden: 
V = 4/3 π a b c

Der Radius der Erde vom Mittelpunkt zum Pol = 6.350 km
Der Radius der Erde vom Mittelpunkt zum Äquator = 6.371 km

Der Radius vom Erdmittelpunkt zur Troposphäre am Pol = 6.358 km
Der Radius vom Erdmittelpunkt zur Troposphäre am Äquator = 6.389 km

A) Volumen der Troposphäre mit Erdvolumen:
4/3 π 6.389 km x 6.389 km x 6.358 km = ~1.087.113.550.591 km³ (!gerundet!)
= ~1,0871 x 1012 km³

B) Volumen der Erde:
4/3 π 6.371 km x 6.371 km x 6.350 km = 1.079.636.465.542 km³ (!gerundet!)
= ~1,0796 x 1012 km³

C) => Volumen der Troposphäre:

= A) – B) = 7.477.085.049 km³
der Vereinfachung wegen, runden wir zu 7.500.000.000 km³ auf
= 7,5 x 109 km³

Ein Liter Luft wiegt etwa 1,292 Gramm. Ein Kubikmeter (m³) sind 1.000 Liter. Ein m³ Luft wiegt also 1,292 kg.
Ein km³ beinhalten 1000 m x 1.000 m  x 1.000 m = 1.000.000.000 m³. Folglich wiegt ein km³ Luft 1.292.000.000 kg, bzw. 1.292.000 Tonnen = 0,001292 Gt.

Die Luft in der Troposphäre wiegt somit: 7.500.000.000 x 1.292.000 Tonnen
= ‭9.690.000.000.000.000‬ => vereinfacht: 9,69 x 1015
Tonnen oder:
9,69 x 106 Gigatonnen (Gt), also 9.690.000 Gt.

Das Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre

Der Volumenanteil des Kohlendioxids (CO₂) in der Atmosphäre soll 0,04 % betragen:
Die Troposphäre hat ein Volumen von 7.500.000.000 km³.
7.500.000.000 km³ x 0,04 % = 3.000.000 km³ CO₂

Ein Liter COwiegt  etwa 1,98 Gramm. Ein Kubikmeter (m³) sind 1.000 Liter. Ein m³ COwiegt also 1.000 x 1,98 g = 1,98 kg.
Ein km³ beinhalten 1000 m x 1.000 m x 1.000 m = 1.000.000.000 m³. Folglich wiegt ein km³ CO 1.000.000.000 x 1,98 kg = 1.980.000.000 kg, bzw. 1.980.000 Tonnen = 0,00198 Gt.

Das CO wiegt somit: 3.000.000 x 1.980.000 Tonnen
= ‭5.940.000.000.000 Tonnen => vereinfacht: 5,94 x 1012
 Tonnen oder:
5,94 x 103 Gigatonnen (Gt), also 5.940 Gt.

!!! Hinweis !!!

In Markus Reichstein: Universell und Überall. Der terrestrische Kohlenstoffkreislauf im Klimasystem. In: Jochem MarotzkeMartin Stratmann (Hrsg.): Die Zukunft des Klimas. Neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen. Ein Report der Max-Planck-Gesellschaft. Beck, München 2015, ISBN 978-3-406-66968-2, S. 123–136, insb. S. 125.

… werden 830 Gt COin der Atmosphäre angegeben!

Die  Troposphäre wiegt 9.690.000 Gt. Davon sind nach obiger Berechnung 5.940 Gt CO₂ in der Luft enthalten, bzw. nach dem Report der Max-Planck-Gesellschaft „lediglich“ 830 Gt CO₂.

9.690.000 : 5.940 = ‭~1.631,31… => 100 : 1.631,31 = ~0,06 % Masseanteil

9.690.000 : 830 = ~11.675 => 100 : 11.675 = ~0,0086 % Masseanteil

PROBE (gerundet):

1,98 g CO= ein Liter Volumen (gerundet: 2 g CO = ein Liter Volumen)
=> 1.000 g (1 kg) CO = ~500 Liter [0,5 m³] Volumen

1 km³ = 1.000 m x 1.000 m x 1.000 m = 1.000.000.000 m³

1.000.000.000 x 1.000 Liter = 1.000.000.000.000 Liter

1.000.000.000.000 x 2 g = 2.000.000.000.000 g
2.000.000.000.000 : 1.000 = 2.000.000.000‬ kg
2.000.000.000‬ : 1.000 = 2.000.000 Tonnen

Ein km³ CO₂ = 2.000.000 Tonnen
3.000.000 x 2.000.000 Tonnen = 6.000.000.000.000‬ Tonnen
= 6 x 1012 Tonnen oder: 6 x 103 Gigatonnen (Gt), also 6.000 Gt.
Das weicht nur minimal vom oben
(etwas genauer berechneten Wert) von 5.940 Gt ab.

Behauptung, Meinung, Messung und Berechnung

Behauptet wird:
»Der Volumen-Anteil des CO₂ an der Atmosphäre beträgt 0,04 %«

Diese Behauptung stützt sich überwiegend auf die Messungen, die auf einem der aktivsten Vulkane der Erde – dem Mauna Loa, einer Hawaii-Insel – seit dem Jahr 1958 durchgeführt werden.
Dies wird als allgemein gültige Meinung für eine gesicherte wissenschaftliche Erkenntnis gehalten und anerkannt.

D) Volumen der Atmosphäre mit Erdvolumen:
4/3 π 7.389 km x 7.389 km x 7.358 km = ~1.682.750.490.868 km³ (!gerundet!) = ~1,683 x 1012 km³

B) Volumen der Erde:
4/3 π 6.371 km x 6.371 km x 6.350 km = 1.079.636.465.542 km³ (!gerundet!)
= ~1,0796 x 1012 km³

E) Volumen der Atmosphäre:

D) – B) = 0,6034 x 1012 km³ = 603.400.000.000‬ km³ 
(gerundet: 600.000.000.000 km³)

Demnach müßte das CO₂ ein Volumen von 240.000.000 km³ haben.
600.000.000.000‬ km³ x 0,04 % = 240.000.000 km³

Und folglich müßte die Masse des CO₂ 480.000 Gt betragen.
240.000.000 x 2.000.000 = 480.000.000.000.000 Tonnen = 480.000 Gt

Die Troposphäre wiegt 9.690.000 Gt. 
9.690.000 : 480.000 = 20,1875
100 : 20,1875 = ~4,9536 % der Masse der Luft
Das CO₂ hätte demnach einen Anteil an der Luft von 4,9536 %.
Der Masse-Anteil des CO₂ läge somit bei 49.536 ppm und nicht, wie ‚überall‘ nachgelesen werden kann, bei 0,061% = 610 ppm.

Die Troposphäre hat ein Volumen von 7.500.000.000 km³
7.500.000.000 : 240.000.000 = 31,25
100 : 31,25 = 3,2 % des Volumens der Luft
Das CO₂-Anteil läge somit bei 3,2 % = 32.000 ppm. Das sind 80-mal mehr als auf dem Mauna Loa gemessen werden!
Da solche Werte in der Freien Natur nirgends gemessen werden können, muß ein solcher Wert ausgeschlossen werden!

Aus einem lexikalischem Werk des Jahres 1851:Übertragung in die heutige Schriftsprache:

„Die Kohlensäure ist in der Natur in großer Menge und Verbreitung vorhanden. Als Gas findet sie sich in der atmosphärischen Luft, im Mittel 0,0004 – 0,005 vom Volumen derselben ausmachend, übrigens hinsichtlich ihre Menge nach mancherlei Umständen variierend (s. Atmosphäre).“

E) Volumen der Atmosphäre: 600.000.000.000 km³ = 6 x 1011 km³

C) Volumen der Stratosphäre: 7.500.000.000 km³ = 7,5 x 109 km³

Das Verhältnis Atmosphäre : Stratosphäre
600.000.000.000 : 7.500.000.000 = 80

Wenn der Volumenanteil des CO₂ an Atmosphäre 0,04 % beträgt, dann kann der Volumenanteil des CO₂ an Stratosphäre [also: der „Luft„] nur bei einem durchschnittlich globalen Mittelwert von 0,04 % : 80 = 0,0005 % liegen.

Die Berechnungen der verschiedenen Volumina lassen einfach keinen anderen Schluß zu:
Denn weder ist die Luft mit 480.000 Gt, noch mit 6.000 Gt – weder mit 3.000 Gt oder 2.000 Gt CO₂ angefüllt.

Außerdem sind 830 Gt CO₂ (siehe oben) bei der – von anderen ‚berechneten‚ – Masse der Atmosphäre von 5.150.000 Gt auch bloß 0,016 %,
was – bezogen auf den Volumen-Anteil des CO₂ – ~0,026 % (260 ppm) ergibt.

Wird dieser Wert jedoch auf das Volumen der Atmosphäre angewendet, erhalten wir: 600.000.000.000 x 0,026 % = 156.000.000 km² CO₂ mit einer Masse von: 156.000.000 x 2.000.000 = 312.000.000.000.000‬ Tonnen = 312.000‬ Gt CO₂.
5.150.000 : 312.000 = ~16,5 => 100 : 16,5 = 6,06 % der Masse der Luft müsste das CO₂ ausmachen = 60.600 ppm.

Dem widerspricht doch nicht, daß zum Beispiel bei einem Vulkanausbruch etwa örtlich auch 10 % gemessen werden können --- oder in einer Stadt wie Stuttgart, die in einem Talkessel liegt, bei hohem Verkehrsaufkommen höhere Werte gemessen werden --- oder in einem Wald in der Nacht weit höhere CO₂-Werte vorliegen als tagsüber, wenn die Pflanzen das  CO₂ "atmen" ('verstoffwechseln').

In der „Luft“ liegt der Volumenanteil des CO bei einem durchschnittlich globalen Mittelwert von 0,0005 % oder 5 ppm! … und nicht bei 400 ppm!

Da ich in allen meinen bisherigen Veröffentlichungen 0,0004 % = 4 ppm
angegeben habe, stelle ich es hiermit richtig.

Flüchtigkeitsfehler, orthographische oder grammatikalische Fehler bitte ich, mir nachzusehen.

Dankbar bin ich, wenn ich auf grobe Rechenfehler hingewiesen werde oder ich – gerade bei ‚Zahlen‘ Punkte oder Kommas falsch gesetzt haben sollte.

Hinweis:
Die Berechnungen haben eine Fehlerquote -bei der Berechnung der  Ellipsoiden beträgt sie zum Beispiel ~1,67 % – bei den Auf- und Abrundungen liegt sie bei >0,3 % bis <2 %.

Autor: jauhuchanam राम अवत कृष्ण יוחנן אליהו

Seine Göttliche Gnade H.E. GD HRM HMSG CT MMM georg löding राम अवत कृष्ण יוחנן אליהו ram avatara krishna jauhuchanam ulijauhu Magistra Magnificus Metamagicus Würdenträger ewiger Unantastbarkeit *05.06.1962 Freie und Hansestadt Hamburg Staatsangehörigkeit: Deutschland zwei Töchter, sechs Söhne, zwei Stieftöchter, vier Enkelkinder, eine Schwiegertochter, einen Schwiegersohn http://www.seidenmacher.com

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