Lectures for Future: Physikalische Chemie des Klimawandels (Sebastian Seiffert, JGU Mainz) 

Im Folgenden seien noch einige Ergänzungen zur Vorlesung gelistet. Zunächst eine generelle Notiz: Prof. Seiffert ist Polymer-Physikochemiker, d.h. kein expliziter Klima-Experte. Dennoch ist er von der Schlüssigkeit der Erkenntnisse der Klimaforschung allein aufgrund seines physikochemischen Grundverständnis überzeugt. Prof. Seiffert hat die hier dokumentierte Vorlesung am 29.11.2019 ohne vorherigen Probelauf im Rahmen der Grundlehrveranstaltung Physikalische Chemie 1 mit dem Ziel gehalten den Klimawandel auf einfachem Niveau konzeptuell verständlich zu machen; hierbei haben sich kleinere Ungenauigkeiten ergeben die im Folgenden präzisiert werden sollen. 0:10:03 - Das Einstein Zitat „Everything should be made as simple as it can be but not simpler” ist indirekt durch den Komponisten Roger Sessions wie folgt überliefert: „I remember a remark of Albert Einstein, …. He said, in effect, that everything should be made as simple as it can be but not simpler!“ (NY Times, 8.1.1950) 0:23:05 - Der physikalische Hintergrund des hier stark vereinfachten Konzeptbilds zum Treibhauseffekt ist (immer noch vereinfacht) folgender: Die Sonne kann als heißer Schwarzkörperstrahler modelliert werden, dessen Strahlungsleistung bei bekannter Temperatur berechenbar ist durch die Stefan-Boltzmann Gleichung. Die spektrale Verteilung hiervon (UV, sichtbarer und IR Bereich) liefert das Planck‘sche Strahlungsgesetz. (Umgekehrt lässt sich ebenso aus der außerhalb der Erdatmosphäre gemessenen Bestrahlungsleistung (1367 W/m², Solarkonstante) bei bekanntem Abstand Erde-Sonne und bekanntem Sonnenradius die Effektivtemperatur der Sonne (rund 5800 K) ermitteln. Die Tagseite der Erde bekommt diese Strahlungsleistung ab. Das Sonnenlicht wird nun von der Erde teils (diffus) reflektiert, was quantifiziert ist durch den Albedofaktor (von lat. Albus = weiß): helle Flächen wie Eis (Albedo rd. 80%) und Wolken (Albedo rd. 50%) reflektieren stark, dunkle Flächen wie Ozeane (Albedo rd. 10%) reflektieren schwach; die Erde insgesamt hat einen Albedo von 31%. Der nichtreflektierte Teil der Sonneneinstrahlung wird absorbiert und erwärmt die Erde, die dadurch ihrerseits zu einem vergleichsweise kalten Schwarzkörperstrahler wird und IR-Strahlung abstrahlt. Im Strahlungsgleichgewicht ist die eingehende Strahlungsleistung gleich der ausgehenden Strahlungsleistung; dies ist erfüllt für eine Erdoberflächentemperatur von -18 °C (vergl. 0:35:35 im Video). Gasmoleküle in der Atmosphäre absorbieren nun jedoch einen Teil der abgestrahlten IR Strahlung, geraten dadurch in Schwingung und Rotation, und geben diese Energie einerseits durch isotrope Re-Emission von IR Strahlung in alle Richtungen, also auch teils in Richtung Erdoberfläche, sowie andererseits auch schlicht durch Stöße auf Nachbarn wieder ab, so dass Erwärmung auftritt. Dieser Effekt sorgt für eine bis dato mittlere Erdoberflächentemperatur von 15 °C. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt wäre die Erde bei -18 °C vollständig vergletschert, hätte dann einen hohen Albedo und wäre damit auch vergletschert geblieben. Der natürliche Treibhauseffekt durch IR-absorbierende Gase in der Atmosphäre, maßgeblich Wasserdampf und natürliches CO2, machte daher erst Leben auf der Erde möglich. 0:37:10 - Wasserdampf ist nicht alleinig für den natürlichen Treibhauseffekt verantwortlich, aber maßgeblich. Weiteren großen Einfluss am natürlichen Treibhauseffekt hat CO2. Für den zusätzlichen anthropogenen Treibhauseffekt ist CO2 hauptverantwortlich. 0:41:46 - Präzisierung: CO wirkt als Katalysator bei der photochemischen Bildung von Ozon aus Sauerstoff. 0:46:28 - Aus Eisbohrkernen lässt sich nicht nur (durch gaschromatographische Analyse eingeschlossener Luftbläschen) der CO2-Anteil in der Erdatmosphäre zu früheren Zeiten ermitteln und dadurch nachweisen dass dieser in den letzten Jahrzehnten stark angestiegen ist; es lässt sich auch aus dem 14-C Isotopenanteil dieses jüngst vermehrt in die Atmosphäre abgegebenen CO2 beweisen dass dies maßgeblich aus „altem“, d.h. fossilem Kohlenstoff besteht, wodurch sein anthropogener Eintrag in die Atmosphäre evident ist. Überdies lässt sich aus Eisbohrkernen auch die Temperatur der Erde zu früheren Zeiten bestimmen. Hierbei kann der Umstand ausgenutzt werden, dass Sauerstoff aus schweren 18-O Isotopen mehr Energie zum Verdampfen benötigt als Sauerstoff aus leichten 16-O Isotopen. Enthält eine Eisschicht viel 18-O, so stammt diese aus einer warmen Zeitperiode, enthält sie nur wenig 18-O, so stammt sie aus einer kühlen Zeitperiode. Bei dieser Analyse wird eine klare Korrelation der Atmosphärentemperatur zum CO2-Anteil in der Atmosphäre über alle zugänglichen Erdzeitalter gefunden. Insbesondere ist hierbei der jüngste rapide Temperaturanstieg mit der jüngsten anthropogenen CO2-Erzeugung klar korreliert. 0:56:12 - Der Dozent ist sich des Widerspruchs bewusst, dass hier einerseits kritisch auf den CO2-Fußabduck von Video-Streaming hingewiesen wird, andererseits diese Vorlesung aber als Video auf einer Streaming Plattform verfügbar ist. Der Dozent antizipiert hierbei mittel- bis langfristig nicht großartig mehr als 1000 Views, so dass der CO2-Fußabdruck des Videos klein bleiben und hoffentlich durch Multiplikatorwirkung seiner Zuschauer gerechtfertigt wird. 1:01:02 - Starkregen lässt sich wiederum durch die bereits an der Stelle 0:42:24 erwähnte Clausius-Clapeyron Gleichung erklären: bei höheren Temperaturen verdunstet mehr Wasser (quantifizierbar durch die besagte Gleichung), und die Luft hat eine höhere Aufnahmekapazität dafür. Dadurch bilden sich stark aufgeladene Wolken die lokal stark abregnen, oft in Form starker lokaler Gewitter. 1:02:42 - Hier liegt ein Versprecher vor; die Migrationsbewegung von 2015 umfasste rd. 1 Mio. und nicht 1 Mrd. Menschen. 1:09:23 - Hier liegt ein Versprecher vor; statt „momentaner pro-Zeit Verbrauch an CO2“ ist gemeint „momentane pro-Zeit Erzeugung von CO2“, bzw. analog „momentaner pro-Zeit Verbrauch des verbleibenden CO2-Budgets“. 1:12:55 - Zur Kritik des Dozenten an der wettbewerblichen Entwicklung technischer Lösungen sei ergänzt, dass sich diese auf eine ebensolche Entwicklung in einem profit- und wachstumsorientierten Wirtschaftssystem bezieht. Hierzu möchte der Dozent folgende persönliche Grundsicht hinzufügen: Unser Planet ist endlich. Ewiges Wirtschaftswachstum ist unmöglich; die Natur setzt eine natürliche ressourcenbedingte Grenze. Langfristig ist daher eine auf Nachhaltigkeit und Gerechtigkeit basierte neue Wirtschaftsordnung unumgänglich. Schon mittelfristig müssen natürlich unabhängig davon technische Lösungen für eine nachhaltige, vollständig regenerative und zyklische Stoff- und Energiewirtschaft entwickelt werden; hierfür bedarf es vor allem der Entwicklung geeigneter Energiespeicher. Überdies besteht mittelfristig auch großer Bedarf an technischen Lösungen zur Folgeschädenbekämpfung der jetzt schon verursachten Klimafolgen. Diese Entwicklung kostet jedoch Zeit. Um der Forschung und Entwicklung diese Zeit zu verschaffen muss bis dahin durch ein WENIGER an energetischem und stofflichem Ressourcenverbrauch die heruntertickende Uhr verlangsamt werden. Dies kann kurzfristig nur durch politische Direktion erreicht werden, denn sonst wirken Kostendruck und nicht-nachhaltige Konkurrenz für aufkeimende nachhaltige Lösungen als Bremse und Blockade. 1:16:10 - Der Dozent sieht den fünften Punkt der Handlungsanweisungen von Ripple et al. kritisch. Der Teil der Welt, der für den anthropogenen Klimawandel hauptverantwortlich ist, hat bereits ein negatives Bevölkerungswachstum. Umgekehrt haben die Menschen in Weltregionen mit positivem Bevölkerungswachstum kaum Anteil am menschengemachten Klimawandel. Überdies kann eine Eindämmung des Wachstums der Weltbevölkerung keine kurzfristige Maßnahme sein wie sie jetzt zur Verhinderung einer Klimakatastrophe notwendig ist. Dennoch ist dieser Punkt hier gelistet um die Handlungsanweisungen von Ripple et al. vollständig zu zitieren. 1:20:03 - Als Ergänzung zur ToDo Liste für die gesamte Menschheit hier noch eine ToDo Liste für uns alle als Einzelpersonen: 1. Grundsätzlich minimalistischere Lebens-Leitlinie verfolgen: „brauche ich das wirklich?“ 2. Vegetarisch-veganen Ernährungsstil führen (lecker, gesund und klimafreundlich) 3. Zu Ökostromtarif/-anbieter wechseln 4. Leitungswasser trinken (das übrigens schärfst-kontrollierte Lebensmittel in Deutschland) 5. Äpfel aus Mainz-Finthen statt aus Neuseeland kaufen 6. Ökologische Putzmittel verwenden 7. Ecosia als Suchmaschine verwenden 8. Schild „Bitte keine Werbung“ am Briefkasten anbringen und meckern wenn es ignoriert wird 9. Diese Liste mit eigenen Ideen erweitern 10. Multiplikator sein in Gesprächen mit Freunden, Familie, Nachbarn (bspw. bei einem netten Brettspielabend zusammen anstelle von Videostreaming alleine) Weitere Informationen in ähnlichem Format: S. Rahmstorf (Potsdam Institut für Klimafolgenforschung): Menschheit in der Klimakrise - die wichtigsten Daten und Fakten (02.11.2019); ru-vid.com/video/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE-TTKYyduAnSE.html Nicolas Schmelling, Michael Schmitt (HHU Düsseldorf, WiSe 2019/20): Klimawandel und ich; www.ak-schmitt.hhu.de/klimawandel-und-ich.html

Zu den vereinzelten Kommentaren eines scheinbar leeren Hörsaals: Wer das Video aufmerksam schaut kann an mehreren Stellen auf eine Zahl von mindestens 50 Personen im Publikum schließen, nämlich anhand der Teilnehmerzahlen bei den Klicker-Fragen. Was hier wie ein leerer Hörsaal aussieht sind nur die ersten drei Reihen, die in diesem Hörsaal generell oft gemieden werden, weil von dort die Projektion schwer zu sehen ist, und in dieser speziellen Vorlesung überdies, weil viele es vorziehen hinter statt vor der Kamera zu sitzen.

Ein sehr lobenswerter Beitrag der Mainzer Chemie! Danke für das Engagement Herr Seiffert!

Sehr schöne und wichtige Vorlesung. Das Format der #LectureForFuture ist sehr geeignet den Zusammenhang in allen Teildisziplinen vertieft darzustellen. Die Physikalische Chemie stellt hierbei ein zentrales Wissensgebiet dar. Respekt für diese Veranstaltung!

Vielen Dank. Überzeugend präsentiert.

Sehr schöne Vorlesung! Vielen Dank fürs Filmen!

Top Vorlesung! Danke fürs filmen!

An was für ein Publikum richtet sich das? Es ist nach meinem Eindruck nicht sehr tief und für ein Studium zu seicht. Mir fehlt die zusammenhängende Darstellung einer Theorie statt einer Aneinanderreihung von Trivialwissen und ein bisschen Zahlenschubserei. Wo sind die Differentialgleichungen (Naiver-Stokes bspw.), finite Elemente Methode, ... Bei der IR-Absorption und Emission fehlt mir eine quantenmechanische Betrachtung (quantenmechanischer harmonischer Oszillator z.B. ?) so ist das nur oberflächlich und hat für mich keinen Erkenntnisgewinn.

3 Minuten reichen... 🤷‍♂️

Der seiffert ist einfach der beste prof 👏🏻👏🏻

Ehrenmann! Gruß aus dem Harz!

Informativ

Sehr unformativ!!

Den wahren Satz von Einstein sollte man allen zurufen, die am ewigen "Wachstum Wachstum" festhalten wollen. Und sich dabei noch für Profis halten :-). Es wird eine gesamtgesellschaftliche (Politik, Wissenschaft, Gewerkschaften) Aufgabe werden, umzusteuern, und dabei niemanden noch mehr abzuhängen als es jetzt schon geschieht. Schwierig, aber nicht unlösbar.

Ist der ein Staats-Wissenschaftler?

Wasn das für ein Framing-Vortrag vor leerem Zuschauerraum?

Wau! sehr gut erklärt #klima vor acht

Die Argumente müssen sehr überzeugend sein. Wie sonst kann man sich, einen so unglaublich leeren Hörsaal bei dieser Vorlesung erklären?