Extremlage
Hitzewellen und Dürre in Europa, aber auch lang anhaltender Starkregen mit Überschwemmungen … mächtige Unwetter-Fronten und ausgedehnte Wandbrände … Wetterextreme scheinen sich überall auf der Welt zu häufen. Das Wetter scheint verrückt zu spielen. Meteorologen bestätigen diese Vermutung mit harten Fakten.
Seit einigen Jahrzehnten lässt sich all das dank Wetter- und Erdbeobachtungssatelliten rund um die Uhr verfolgen. Zahlreiche Erdbeobachtungssatelliten liefern uns heute permanent ein weltumspannendes Bewegtbild der Vorgänge und dokumentieren dabei ein auffälliges Phänomen: den Anstieg stationärer Wetterlagen in mittleren Breiten, Auslöser für Wetterextreme.
Im Zentrum der globalen Betrachtung dieses Wetterphänomens: die Jetstreams. Als Jetstream bezeichnet man starke Winde in der oberen Troposphäre ab 8 Kilometern Höhe, die mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 400 km/h wehen. Sie mäandern in sogenannten „Rossby Wellen“ um den Globus und steuern mit dem globalen Transport von Hoch- und Tiefdruckgebieten das Wetter in den mittleren Breiten. Der sich ständig verändernde Strömungsverlauf dieser Starkwinde wird durch Vorgänge in der Atmosphäre beeinflusst. Aber auch die durch die Erdrotation entstehende Corioliskraft und sogar die Topographie der Erdoberfläche mit Gebirgen und Wasserflächen wirken auf sie ein.
Stationäre Wetterlagen werden maßgeblich von diesen Jetstreams verursacht, die immer mehr an Dynamik verlieren, weswegen Wetterlagen immer stabiler werden. Ist die beobachtete Verlangsamung des Jetstreams nur ein normales Schwankungsphänomen – oder schon ein deutliches Anzeichen des Klimawandels? Noch sind Klimaforscher vorsichtig bei der Beantwortung der Frage.
Neben diesen Jetstreams in der oberen Troposphäre gibt es übrigens noch ein zweites Strömungssystem über den beiden Polarregionen. Diese sogenannten Polarnachtwinde bilden ein unabhängiges Zirkulationssystem, das allerdings mit den Jetstreams wechselwirkt. Die zahlreichen gegenseitigen Wechselwirkungen all dieser Windphänomene in der Atmosphäre sind für Meteorologen noch nicht entschlüsselt. Sicher ist aber das: Bildet sich durch die unterschiedlichen Einflüsse eine sogenannte „stationäre Rossby-Welle“ heraus, dann entsteht ein länger ortsstabiles Hochdruckgebiet, direkt flankiert von zwei Tiefdruckgebieten. 2010 führte der schwächende Jetstream in Russland zu einem Hitzerekord-Sommer, während gleichzeitig in Pakistan lange andauernde starke Regenfälle niedergingen. Auch der europäische Dürresommer 2018 geht auf eine derartige stationäre Welle im Jetstream zurück.
Michael E. Mann ist Direktor am Zentrum für Geowissenschaften an der Pennsylvania State University und ist in den USA ein renommierter Klimaforscher – bekannt dafür, dass er gern interdisziplinär über den eigenen Tellerrand blickt. Er sagt: „Interdisziplinarität hat eine Aufgabe, wenn beispielsweise Wissenschaftler aus der Mathematik oder wie ich aus der Physik in die Atmosphärenforschung kommen. Sie bringen neue Methoden mit.“ Mann ist also prädestiniert, interdisziplinäre Ansätze in die Debatte einzuführen, frisches Gedankengut, das mit „artfremden Methoden“ in der Forschung auch bei den Jetstreams zu neuen Einsichten führt. Welcher interdisziplinären Frage er in letzter Zeit mit Kollegen am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung nachgegangen ist, hat er in der Juli-Ausgabe von Spektrum veröffentlicht: Er beschreibt darin die erstaunliche Erkenntnis, dass sich mathematische Formeln, die wir aus der Quantenphysik kennen, auch im Jetstream wiederfinden.
In meinem Skype-Interview sagte er mir: „Es ist ganz erstaunlich, dass das Verhalten von Materie in den kleinsten für uns erfassbaren Skalen, nämlich der Quantenphysik, mit der in globalen Skalen der Atmosphäre vergleichbar ist. Die Verbindung ist die zugrunde liegende Mathematik, die die physikalischen Vorgänge beschreibt.“ Und weiter gibt er Auskunft darüber, wie die mathematische Beschreibung des Welle-Teilchen-Dualismus der Quantenwelt auch auf das Anwachsen stationärer Rossby-Wellen herangezogen werden kann. „Unter bestimmten Umständen lässt sich das quantenphysikalische Verhalten als „Wellenleiter“ beschreiben. Die elektromagnetischen Wellen werden darin wie in einem Kabel „geführt“, und die Energie mit sehr geringem Verlust kanalisiert. Dieses in der Quantenphysik relevante Phänomen eines durchlässigen Wellenleiters heißt ‚Tunneleffekt‘. Die Materie verhält sich dabei sehr sonderbar. Eine Analogie wäre: ein Tennisball, den man gegen eine Mauer wirft, prallt daran nicht ab, sondern durchdringt diese. In der Quantenphysik können Elektronen scheinbar feste Materie durchdringen, anders als in der klassischen Physik. Unter bestimmten Voraussetzungen verhält sich die Atmosphäre ebenfalls wie ein solcher durchlässiger Wellenleiter. Denn der Jetstream kann große Wellen erzeugen, in denen er Wettersysteme fortbewegt. Wenn sich solche planetaren Wellen herausbilden, dann zeigen sie eine klar definierte Grenze. Das führt dazu, dass die Wellen nicht in höhere oder niedrigere Breitengrade abdriften. Sie halten sich relativ stabil in mittleren Breitengraden und geben dabei nur wenig Energie an die Umgebung ab. Die Mathematik, mit der man all das beschreiben kann, ist die aus der Quantenphysik bekannte WKB-Näherung der Schrödinger-Gleichung.“
Damit lässt sich beispielsweise das Phänomen der resonanten Verstärkung beschreiben: Die Wellen verlieren dabei nur sehr wenig Energie und verlangsamen sich dadurch. Das führt gleichzeitig dazu, dass die Amplituden dieser Wellen größer werden – mächtige stationäre Wellen bilden sich heraus. Wie das geschieht, davon haben Meteorologen also schon ein ganz gutes Verständnis. Schwieriger ist die Frage zu beantworten, wie sie überhaupt entstehen, warum ihre Häufigkeit zunimmt und welche Rolle dabei dem Klimawandel mit dem raschen Anstieg der Treibhausgase zukommt. Die Temperaturunterschiede nivellieren sich zwar durch die Erderwärmung in grober Näherung, denn in polaren Regionen wird es überproportional wärmer. Doch diese Aussage stimmt nur für die erdnahe Region der Atmosphäre. Ab einer Höhe von einigen Kilometern, also dort, wo die Jetwinde wehen, verändert sich das Bild: Hier führen die Treibhausgase gerade in der äquatorialen Zone zu deutlich höherem Temperaturanstieg als im globalen Mittel. Und dann gibt es noch die Erkenntnis, dass die Temperatur über Land generell stärker ansteigt als über Wasser. Denn Meere federn Temperaturschwankungen in der Atmosphäre besser ab. Für Meteorologen wie Klimatologen ist es ein Spiel mit zahlreichen Parametern.
Noch können wir das Verhalten der Winde nur indirekt durch die Beobachtung von Wolkensystemen erkennen. Doch das wird sich ändern. Im August 2018 ist der Erdbeobachtungssatellit Aeolus gestartet. Mit ihm werden erstmals Windprofile auch im wolkenlosen Himmel weltweit systematisch erfassbar. Bei aller Euphorie der Aeolus-Verantwortlichen gibt es auch die andere Seite. Daten für die Atmosphärenforschung, die bisher im Fokus standen, werden inzwischen nicht mehr so präzise erfasst. Denn auch in der Erderkundung kann jeder Euro nur einmal ausgegeben werden. Schwerpunkte in den Messungen verlagern sich. Die Wissenschaft warnt vor möglichen Konsequenzen für die Klimaforschung. Hauke Schmidt beispielsweise, Atmosphärenforscher im Max-Planck-Institut für Meteorologie, sagte mir bei meiner Recherche in Sachen Jetstream: Man braucht für die Klimaforschung Daten aus vielen Jahrzehnten Daten. Leider würden inzwischen manche vor einiger Zeit detailliert erfasste Atmosphärendaten heute nicht mehr erfasst, „da beispielsweise das Problem des Ozonlochs scheinbar gelöst ist.“
Die Windzirkulation ist ein in den letzten Jahren verstärkt hinzu gewonnenes Phänomen für die Klimaforschung, das an Bedeutung zunimmt. Erste wissenschaftliche Erkenntnisse lassen einen Zusammenhang zwischen Klimaerwärmung und der Verlangsamung der Jetströme als möglich erschienen. Kai Kornhuber, ein Sprössling des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und heute Klimatologe an der Columbia University in New York, meint aber auch: „Ganz gleich, ob der Jetstream direkt vom Klimawandel beeinflusst wird oder nicht, Extremwetterlagen werden zunehmen – allein schon durch den vom Klimawandel erzeugten Temperaturanstieg.“
Wie es aussieht, müssen wir uns darauf einstellen, dass Dürre und Waldbrände, aber auch Starkregen und Unwetter immer häufiger Teil unseres Wetters werden.
Bei diesem Text handelt es sich um eine bearbeitete Fassung des Sprechertextes zum oben präsentierten Video, das auch zahlreiche Statements von Michael E. Mann, Pennsylvania University, von Hauke Schmidt, MPI für Meteorologie, sowie von Kai Kornhuber, Klimatologe der Columbia University, enthält.
… Sie haben einen Schreibfehler im Text … Wandbrände statt Waldbrände …
Einige Bemerkungen zu Aussagen des Klimaforschers Michael E. Mann…
„Er beschreibt darin die erstaunliche Erkenntnis, dass sich mathematische Formeln, die wir aus der Quantenphysik kennen, auch im Jetstream wiederfinden.
In meinem Skype-Interview sagte er mir: „Es ist ganz erstaunlich, dass das Verhalten von Materie in den kleinsten für uns erfassbaren Skalen, nämlich der Quantenphysik, mit der in globalen Skalen der Atmosphäre vergleichbar ist. Die Verbindung ist die zugrunde liegende Mathematik, die die physikalischen Vorgänge beschreibt.“ Und weiter gibt er Auskunft darüber, wie die mathematische Beschreibung des Welle-Teilchen-Dualismus der Quantenwelt auch auf das Anwachsen stationärer Rossby-Wellen herangezogen werden kann.“
Das mag für Herrn Mann und viele andere Uninformierte erstaunlich sein, doch dieses Erstaunen basiert ganz banal auf Unwissen.
Zur Erinnerung
Das stetige „Analyse- und Synthese-System“ in Form der Fourier-Reihe respektive Fouriertransformation ist allgegenwärtig. Beispielsweise die Epizykeltheorie aus heutiger Sicht als auch das Standardmodell der Teilchenphysik (SM) als quantenfeldtheoretische Anwendung und Weiterentwicklung der Quantenmechanik basieren auf Fourier-Reihen bzw. Fourier-Transformierte. Gemäß dem Satz von Weierstraß lassen sich „beliebige“ Kurven durch „Sinus-Kosinus-Funktions-Kombinationen“ zumindest abschnittsweise nähern. Wenn die Funktion in einen neuen (Teil-)Abschnitt wechselt, werden im Grenzübergang die einzelnen Abschnitte immer kürzer und “schrumpfen” schließlich auf Punkte zusammen. Die Funktion wird punktweise angenähert. In diesem Grenzfall ist wieder das ursprüngliche Bild der differenzierbaren Mannigfaltigkeit erreicht, indem jetzt die Eigenbasis des Bewegungsraums die Bausteine aus den Sinus- und Kosinus-Funktionen sind. Ohne auf weitere mathematische Fragen einzugehen folgt, dass jede mathematische Funktion so “entwickelt” werden kann (Fourier-Reihe): Räume mit dieser Struktur werden als Hilbert-Räume bezeichnet. Im 20. Jahrhundert wurde dieser Ansatz erst in die Atomspektroskopie und dann allgemein in Quantenfeldtheorien eingeführt.
Da jedes experimentelle Ergebnis stückweise monoton ist, lassen sich grundsätzlich alle experimentellen Daten fouriertransformieren!
Jetzt wird es aus phänomenologischer Sicht gruselig…
„Unter bestimmten Umständen lässt sich das quantenphysikalische Verhalten als „Wellenleiter“ beschreiben. Die elektromagnetischen Wellen werden darin wie in einem Kabel „geführt“, und die Energie mit sehr geringem Verlust kanalisiert. Dieses in der Quantenphysik relevante Phänomen eines durchlässigen Wellenleiters heißt ‚Tunneleffekt‘. Die Materie verhält sich dabei sehr sonderbar. Eine Analogie wäre: ein Tennisball, den man gegen eine Mauer wirft, prallt daran nicht ab, sondern durchdringt diese. In der Quantenphysik können Elektronen scheinbar feste Materie durchdringen, anders als in der klassischen Physik. Unter bestimmten Voraussetzungen verhält sich die Atmosphäre ebenfalls wie ein solcher durchlässiger Wellenleiter….„Die elektromagnetischen Wellen werden darin wie in einem Kabel „geführt“, und die Energie mit sehr geringem Verlust kanalisiert. Dieses in der Quantenphysik relevante Phänomen eines durchlässigen Wellenleiters heißt ‚Tunneleffekt‘. Die Materie verhält sich dabei sehr sonderbar. Eine Analogie wäre: ein Tennisball, den man gegen eine Mauer wirft, prallt daran nicht ab, sondern durchdringt diese.“…
Mit Verlaub, was für eine Quatsch-Aussage. Lassen wir einmal den postulierten quantenmechanischen verstandenen Tunneleffekt als Denkmodellhypothese so stehen, obwohl auch diese Annahme diskussionswürdig ist, so ist eines jedoch komplett ausgeschlossen und zwar ein makroskopischer Tunneleffekt. Die Tatsache, daß es Ähnlichkeiten in einem mathematischen Beschreibungsprozess gibt, „mündet“ nicht in gestalterischer Realität eines makroskopischen Tunneleffektes. Das erinnert mich an den Spektrum der Wissenschaft Redakteur Robert Gast*, der behauptet man könne sich den quantenmechanischen Spin als Eigenrotation vorstellen. Das ist gleichfalls wissenschaftlicher Nonsense.
*Artikel »Krise im Kern des Protons«: …“So rätseln Physiker seit Jahrzehnten, woher genau der Spin des Protons kommt. Diese quantenmechanische Eigenschaft, die man sich stark vereinfacht als Drehung um die eigene Achse vorstellen kann,“…
Das ist eine fatale Falschaussage! Insbesondere unter dem Aspekt, daß sie Leser aus “didaktischer” und wissenschaftlicher Sicht bewusst in die Irre führt. Der quantenmechanische Spin** hat rein gar nichts mit einer Eigendrehung zu tun. Es wäre die Aufgabe eines Wissenschaftsmagazines, dies unmissverständlich klar zu stellen.
**Mit dem Ziel, eine in sich konsistente relativistische Wellenmechanik zu konstruieren, stellte Dirac nach dem Vorbild der nichtrelativistischen Schrödinger-Gleichung eine relativistische Wellengleichung auf, die die Zeitableitung nur in erster Ordnung enthält. Aus Gründen der Lorentz-Symmetrie mussten auch die Ortsableitungen in erster Ordnung in die Gleichung eingehen. Es zeigte sich, daß dies nur mit einem vierkomponentigen Dirac-Spinorfeld mit der Hilfe von vier Dirac-Matrizen möglich war. “Einfach” ausgedrückt besagt das quantenmechanische Postulat: Der quantenmechanische Spin hat nichts mit einer Rotation zu tun und ist eine notwendige aber vollkommen unbegründete (sprich ohne realphysikalische Anschauung) Eigenschaft, die rein mathematisch generiert wird (vierkomponentiges Dirac-Spinorfeld mit vier Dirac-Matrizen). Er entsteht aus keiner Bewegung, sondern aus dem Zusammenwirken eines räumlichen Vektors mit den Dirac-Matrizen in dem Raum ihrer vier abstrakten Dimensionen.
Mein Rat: Eine aus Angst entwickelte Hysterie und falsche Abstraktionen sind keine gute Beschreibungswahl. Frau Päch, ich hoffe Sie wollen nicht so “enden” wie der “Klimaforscher” Rahmstorf der schreibt: … „Wir verlieren die Kontrolle über das Klimasystem.“ Herr Rahmstorf verliert mittlerweile Dinge, die er nie besessen hat!?!?!?! Was kommt als nächstes?
Wann untersucht man den Zusammenhang von Flugverkehr und den Windrichtungen ?
Die Düsenflugzeuge transportieren CO2 in die höheren Luftschichten und sie transportieren die Kondensationskerne für Regen in die höheren Luftschichten.
Die Abschwächung der Westwinde und stattdessen das plötzliche Anwachsen der Winde in Nord-Süd oder Süd-Nord wurde schon vor 20 Jahren vorausgesagt.
Erklärungen für den Anstieg der Extremwetterlagen haben wir genug, es fehlen die Konsequenzen !
Je weiter nördlich man lebt, desto stärker die KlimaErwärmung und der erlebte Klimawandel. Neben mehr Hitzewellen, Waldbränden, Starkregenereignissen und Fluten hat das im Norden aber auch positive Auswirkungen. So kann man schon bald im nördlichen Kanada und in Sibirien erstmals Landwirtschaft betreiben und Getreide anpflanzen. Die schlimmsten Folgen hat die Klimaerwärmung aber in Gegenden, die heute schon während Teilen des Jahres wegen extremer Hitze in Kombination mit Feuchte kaum bewohnbar sind. Aus solchen Gegenden werden die Klimamigranten kommen. Putin jedenfalls wird sie nicht nach Sibirien einwandern lassen hat er sich doch gerade kürzlich gegen Multikulturalismus, Migration und Liberalismus (nach ihm ein Auslaufmodell) ausgesprochen. Und auch Kanada wird seine Pforten nicht für Unqualifizierte und Hilfsbedürftige öffnen, betreibt es doch eine sehr selektive Einwanderungspolitik.
Ich befürchte: durch den Klimawandel wird die Welt nicht eine bessere Welt, sondern nur eine Brutalere wo man Bedürftige aussperrt und ihrem Schicksal überlässt – oder schlicht vor geschlossenen Toren sterben lässt,
Der in der Juli-Ausgabe von Spektrum der Wissenschaft veröffentlichte Artikel von Michael Mann über den Einfluss der Rossby-Wellen auf Extremwetterereignisse in der Nordhemisphäre (Europa, Russland, USA, Kanada) ist wirklich lesenswert (wobei der dort gemachte Vergleich der Wellenphänomene mit den virtuellen Wellen in der Quantentheorie wohl nicht über die gleichartige Mathematik hinaus trägt).
Kurz zusammengefasst macht Michael Mann folgende Aussage: Der circumpolare Jet-Stream welcher den Nordpol umkreist, ist umso stabiler je grösser der Temperaturunterschied zwischen Pol und Äquator ist. Die globale Erwärmung hat die Arktis nun deutlich mehr aufgeheizt als die mittleren Breiten, was den Jet-Stream destabilisiert hat, so dass er nun sehr stark zwischen Nord und Süd hin- und hermäandert. Dieses Mäanderung wird druch sogenannte Rossby-Wellen gesteuert und kann dazu führen, dass sich stehende Wellen und damit stehende Wetterphänomene (z.B. wochenlange Hitze oder wochenlanger Regen) ausbilden. Viele der extremen Wetterphänomene in den Jahren 2003, 2006,2015 und 2018 (langanhaltende Sommerhitzewelle) sind auf stehende Rossby-Wellen zurückzuführen.
Michael Mann prognostiziert nun, dass diese Rossby-Wellen sich bis 2050 eher etwas abschwächen werden, weil China dabei ist, die Kohlenkraftwerke zu entschwefeln, was den Aerosoleinfluss (Kühlung) der Kohleabgase vermindert und vorübergehend die mittleren Breiten stärker erwärmen lässt als den Pol, so dass der Temperaturunterschied zwischen Pol und mittleren Breiten bis 2050 wieder etwas grösser wird, was den Jetstream wieder etwas stabiler macht. Nach 2050 allerdings sind noch viel extremere Wetterphänomene im Sommerhalbjahr zu erwarten als heute, denn nach 2050 wird das arktische Meereis im Sommerhalbjahr weitgehend abschmelzen, womit dann der Temperaturunterschied zwischen Pol und Äquator wieder sinkt (im Sommer herrschen dann Frühlingstemperaturen am Nordpol). Die Rossby-Wellen werden also gegen Ende des 21. Jahrhunderts wieder riesige, stehende Mäander ausbilden, so dass sich wochenlangen Hitzewellen oder wochenlange Unwetter fast jedes Jahr ausbilden können. Die jüngeren unter uns werden das vielleicht noch erleben wenn Generation Greta bis dann nicht das Ruder radikal herumgerissen hat und sich die Welt dann auf einem radikalen Dekarbonisierungspfad befindet.
Gemäss Trends in the Northern Midlatitude Rossby Wave in a Future Climate werden langstationäre Wetterlagen ab 2050 stark zunehmen, kurz anhaltende aber abnehmen.
Hier der wichtigste Teil der Kurzzusammenfassung des oben verlinkten Artikels (übersetzt von DeepL):
Die Ergebnisse zeigen, dass Langwellen (Wellenzahlen 1-6) von 1-2 Wochen im Winter und Frühjahr im Zeitraum 1950-2099 stärker werden, während Kurzwellen (Wellenzahl 8-20) von 2-7 Tagen zu jeder Jahreszeit schwächer werden. Dies bedeutet, dass sich große (104 km) Wettersysteme im Winter und Frühjahr intensivieren können, während sich kleinräumige (102-103 km) Merkmale, die das tägliche Wetter beeinflussen, abschwächen können. Wir diskutieren potenzielle Mechanismen für diese Veränderungen, einschließlich einer verbesserten Erwärmung der Oberfläche der Arktis und mitteltropischer Wechselwirkungen.
@Herrn Holzherr: Danke für die Erläuterungen zu Mann und Rossby. Er selbst spricht ja auch “nur” von einer Analogie. (Ich weiß nicht, ob ich das im Artikel auch direkt sage, aber auf jeden Fall im Video.
@Dirk Freyling: Ich habe einfach ein Fable für Querdenker, die versuchen, den Blick über den Tellerrand zu werfen. Ich halte das für einen wichtigen Stimulus für die Wissenschaft. Und es muss schon erlaubt sein, über solche Menschen zu berichten, wie natürlich auch Ihnen, Ihren Unmut darüber zum Ausdruck zu bringen.
Frau Päch,
ich begrüße es, wenn Sie über »Querdenker« berichten.
Übergeordnet stellt sich jedoch die Frage, inwieweit es sinnvoll und informativ ist, wenn Vergleiche und Analogien zitiert werden, die insbesondere Laien suggerieren, es existieren außer mathematischen „handfeste“ phänomenologische Ähnlichkeiten. Mir ist aufgefallen, daß gerne die Quantenmechanik fälschlicherweise ins Feld geführt wird, um die makroskopische Welt zu erklären. In diesem Sinne richtete sich meine Kritik insbesondere gegen den quantenmechanischen Tunneleffektvergleich.
Ein (eigenes) Gedankenexperiment soll dies verdeutlichen: Stellen Sie sich vor, Sie “müssten” die Erde in unserem Sonnensystem quantenmechanisch beschreiben. Die elliptische Erdbahn um die Sonne würde als wahrscheinlichster quantenmechanischer Erwartungswert gedeutet. Die von anderen Planeten und „Monden“ hervorgerufenen Bahnunregelmäßigkeiten würden als “Feinstruktur” interpretiert. Eine Extrapolation Ihrer quantenmechanischen Sonne-Erde-Theorie würde folgerichtig zur quantenmechanischen Beschreibung des Sonnensystems führen. Eine Erweiterung dieses Denkmodells könnte dann unter Zuhilfenahme weiterer freier Parameter, wie Sonnen-, Planeten- und “Mond”-Massen anderer zu beobachteter Himmelssysteme allgemein gelten. Letztendlich erhalten Sie in Analogie ein indeterminstisches, quantenmechanisches (auf Wunsch weiterführend quantenfeldtheoretisches) Modell der Planetenbewegungen.
Ist die Erdlaufbahn um die Sonne nun quantenmechanisch, weil Sie ein quantenmechanisches System zur Beschreibung gewählt haben? Ist die Erdlaufbahn um die Sonne quantenmechanisch, weil sie „diskret“ ist? Wohl kaum.
Leider sind viele Beiträge auf scilogs und Spektrum der Wissenschaft „voll“ mit phänomenologisch unpassenden Vergleichen und Analogien. Ich als eigenständiger »Querdenker« (mit akademischer Vorbildung, hier insbesondere in den Bereichen Theoretische Grundlagenphysik und „Höherer Mathematik“) empfinde eine Notwendigkeit darauf aufmerksam zu machen. Motto: «Wissen ist ein Privileg, die Weitergabe eine Pflicht».
Informationsweitergabe und Meinungsbildung „leben“ u.a. von der Kontroverse der “Fakteninterpretation”. In diesem Sinne ist die Tatsache, daß Sie meinen Kommentar veröffentlicht haben, meinungsfreundlich. Danke. Insbesondere unter dem Aspekt, daß diverse scilogs-Blogger ähnliche Kommentarinhalte zu ähnlichen Themen zensiert haben.
@Dirk Freyling (Rossby-Wellen+Quantenmechanik): Im Artikel von Michael Mann wird erwähnt, dass es sich um eine mathematische Äquivalenz handelt. Ich denke aber auch, dass es irreführend ist, makroskopische Phänomene mit quantentheoretischen Phänomenen auf suggestive Art und Weise miteinander zu verbinden.
Es könnte allerdings sein, dass die Mathematik, die für die Physik wichtig ist, an vielen Stellen in fast identischer Weise wieder auftaucht. Vielleicht sind es ja Prinzipien wie die Lokalität aller Phänomene, begrenzte Ausbreitungsgeschwindigkeit, grundlegende Symmetrien etc., die bereits eine bestimmte Art von Mathematik vorgeben, die dann in sehr vielen Untergebieten der Physik wieder vorkommt.
@Martin Holzherr / 15. Juli 2019 @ 15:51
Offensichtlich geht es da schlicht um die WKB Methode; das ist ein mathrmatisches Werkzeug zur approx. Lösung von linearen Diff.gleichungen, wie man sie in zahllosen Bereichen von Science & Technology antrifft. Wenngleich die QM historisch für die Entwicklung dieser Methode eine Rolle spielte, ist das für die Anwendung auf Rossby Wellen natürlich völlig belanglos.
Mit dem Eindruck einer scheinbar tieferen Verbindung zur QM können Laien hier sehr leicht auf den Holzweg geschickt werden, das ist in der Tat bei Michael Manns Artikel negativ anzumerken.
@Dirk Freyling
Wenn Herr Rahmstorf schreibt, „Wir verlieren die Kontrolle über das Klimasystem.“ ,
dann meint er höchstwahrscheinlich die sich selbst verstärkende, globale Erwärmung, respektive den zivilisatorischen Einfluss darauf, nicht etwa seinen persönlichen.
Was Herr Rahmstorf mit dem Satz gemeint hat, hat er auf twitter nochmals erklärt. Der Satz stammt aus einem Interview im rbb:
“Wann ist der Moment erreicht, an dem es kein Zurück mehr gibt, an dem die Permafrostböden aufgetaut sind?
Die Permafrostböden setzen beim Auftauen CO2 und Methan frei und verstärken dadurch die Erwärmung. Das ist ein Prozess, der langsam einsetzt. Bis Ende des Jahrhunderts wird das wahrscheinlich höchstens ein halbes Grad zusätzlich an Erwärmung bringen. Längerfristig aber ist darin eine große Gefahr zu sehen, weil das ein unaufhaltsamer Prozess wird. Durch den gelangen noch viele Jahrhunderte immer mehr Treibhausgase in die Luft, selbst wenn wir unsere direkten Emissionen durch Verbrennung fossiler Brennstoffe längst eingestellt haben. Wir verlieren die Kontrolle über das Klimasystem.”
https://www.rbb24.de/panorama/thema/2019/klimawandel/beitraege/hitze-klimawandel-postdam-institut-rahmsdorf.html
Und dasselbe hat der WBGU schon 2006 gesagt, an dem Gutachten hat Stefan Rahmstorf mitgearbeitet:
https://pbs.twimg.com/media/D_WRAXeX4AAF_vt.jpg
Ganzer Text hier:
https://www.wbgu.de/fileadmin/user_upload/wbgu/publikationen/archiv/wbgu_sn2006.pdf
@Dirk Freyling
Sie glauben doch nicht ernsthaft, Prof. Mann würde einen makroskopischen Tunnel Effekt behaupten? Man sollte Analogien durchaus kritisieren, wörtlich nehmen darf man sie natürlich nicht.
@Susanne Päch
»„Es ist ganz erstaunlich, dass das Verhalten von Materie in den kleinsten für uns erfassbaren Skalen, nämlich der Quantenphysik, mit der in globalen Skalen der Atmosphäre vergleichbar ist. Die Verbindung ist die zugrunde liegende Mathematik, die die physikalischen Vorgänge beschreibt. […] Die Mathematik, mit der man all das beschreiben kann, ist die aus der Quantenphysik bekannte WKB-Näherung der Schrödinger-Gleichung.“«
Geophysikal. Anwendungen der WKB Näherung auf fluid-dynamische Probleme sind keineswegs sonderlich neu, was in einiger Ausfühlichkeit dargelegt wird von Adrian E. Gill, Atmosphere-Ocean Dynamics, AP, 1982.
Diese Monographie von Gill scheint zudem ein vielzitiertes Standardwerk zu sein (8296mal laut google scholar), das Michael Mann eigentlich nicht ganz unbekannt sein sollte. Gill schreibt dort korrekterweise auch, dass diese Methode bereits von Joseph Liouville (1837) und George Green (1838) entwickelt worden ist, weshalb sie auch als Liouville-Green Approximation bezeichnet wird.
Der Artikel von Micheal Mann ist insgesamt, wie Martin Holzherr es schon kommentiert hatte, durchaus »wirklich lesenswert«, dem will ich hier nicht widersprechen. Nur scheint es ziemlich verfehlt, den Eindruck zu vermitteln, die Quantenphysik verhelfe hier interdiziplinär zu neuen Einsichten.