Technogene Erderwärmung: Die Rundfunktheorie des Klimawandels

Obwohl die globale Bedeutung des energetischen Elektronenniederschlags immer noch ungewiss ist, muss er beachtet werden, wenn wir ein umfassendes Verständnis für unser Klimasystem, auch auf regionaler Ebene, entwickeln wollen. Er gewinnt umso mehr an Bedeutung, wenn er als weitere menschengemachte Auswirkung in unserem gemeinhin als Anthropozän bezeichneten Zeitalter identifiziert werden kann.

Der Mensch erhöht nicht nur die Treibhausgase, sondern beeinflusst, wie uns jetzt bewusst wird, durch den Ozonschichtabbau möglicherweise auch das Ausmaß der solaren UV-Erwärmung dieser Treibhausgase.

Wenn wir die Längstwellenblase und ihre potenzielle Bedeutung nicht als anthropogene Variable in unsere Gleichung des Klimasystems einbeziehen, ist die Gleichung unvollständig. Die Längstwellenblase blockiert anerkanntermaßen solare Teilchen und beeinflusst möglicherweise die Ozonmenge, was es der solaren UV-Strahlung ermöglicht, tiefer in das Klimasystem einzudringen. Wir können es uns nicht leisten, unsere Schlussfolgerungen auf eine unvollständige Gleichung zu stützen. Dies zu tun, wäre unverantwortlich, egal zu welchem Ergebnis wir kommen.

Abb. 7: Der Satellit CSES entdeckte eine Region mit erhöhtem EEP mittleren Energiegehalts über einer anomal warmen Wasserregion im Pazifik, die für Wind- und Meerestemperaturen tropischer und subtropischer Klimate signifikant ist.

Bislang gibt es in der wissenschaftlichen Literatur keine eindeutige Bezeichnung für diesen hypothetischen anthropogenen funkinduzierten Ozonabbaumechanismus, weshalb er in der Diskussion untergeht und das ganze Thema nur schwer nachzuvollziehen ist. Es gibt endlose Forschungsergebnisse zum funkinduzierten Elektronenniederschlag (TIPER), und ebenso endlose Erkenntnisse über den EEP-NO_x-Mechanismus (durch Elektronenniederschläge gebildete Stickoxide), der üblicherweise als eine solare Variable betrachtet wird. Aber wie diese beiden Phänomene zusammenspielen, wurde kaum untersucht, obwohl die Hypothese mindestens seit den 1970er Jahren im Raum steht und weiterhin mit innovativen Experimenten zur Wiederherstellung der Strahlungsgürtel erforscht wird.

TIPER-NO_x wäre die technische Kombination der beiden Phänomene, und daher werde ich im weiteren Verlauf dieses Artikels den Begriff TIPER-NO_x synonym für den funkinduzierten Ozonschichtabbau verwenden. Auch hierbei handelt es sich lediglich um eine Hypothese, aber wenn wir über etwas diskutieren wollen, müssen wir dem Kind einen Namen geben.

Was ist die Rundfunktheorie des Klimawandels?

Bisher haben wir uns direkt mit den Mechanismen des funkinduzierten Ozonschichtabbaus alias TIPER-NO_x beschäftigt. Die Rundfunktheorie verknüpft die historische Nutzung der Rundfunkfrequenzen mit der modernen Forschung über die Interaktion dieser Frequenzen mit den ionosphärisch-magnetosphärischen Dynamiken und den globalen Temperaturentwicklungen. Sie soll aufzeigen, wie der Fortschritt der Rundfunktechnologie und TIPER-NO_x zur globalen Erwärmung des frühen 20. Jahrhunderts beigetragen haben könnte. Diese Erwärmung begann zeitgleich mit der regelmäßigen globalen Rundfunknutzung im Jahr 1910 und endete mit dem Hungerwinter 1946/47. Möglicherweise gibt es auch einen Zusammenhang des Anstiegs der globalen Temperaturen ab Anfang der 1970er Jahre und der Zunahme des messbaren Hintergrundrauschens durch Rundfunkwellen – beides Trends, die im Jahr 1998 kurzfristig zum Stillstand kamen.

Als das Ultrakurzwellenradio den Mittelwellenrundfunk verdrängte und die weltweite Nutzung der Radartechnologie in den 1970er Jahren stark zunahm, war die Ionosphäre durch eine Vielzahl technischer Frequenzen unterschiedlichen Ursprungs gesättigt. Diese und viele weitere potenzielle Variablen machen es schwierig, Entwicklungen der verwendeten Frequenzen oder Sender mit bestimmten atmosphärischen Entwicklungen oder Klimadynamiken in Verbindung zu bringen. Daher geben die Anfänge des Rundfunks einen einzigartigen Einblick in die Art und Weise, wie diese Frequenzen mit der Ionosphärendynamik interagiert und letztlich über den TIPER-NO_x-Mechanismus zum Ozonabbau beigetragen haben könnten. Die Anfänge des Radios übten nicht nur einen maßgeblichen Einfluss auf unser Verständnis der globalen Vernetzung aus, sondern riefen auch die Wissenschaft auf den Plan, mit ausgiebigen Forschungen zu den Eigenschaften der Radiowellenausbreitung und zur Dynamik der Ionosphäre.

Abb. 8: Radiowellen mit der Eigenfrequenz der Ionosphäre erzeugen Plasmawellen, die innerhalb der Ionosphäre spiralförmig entlang der Magnetfeldlinien zu den Polen fließen. Dieser Ionenabfluss kann zum Abbau der Ozonschicht führen.

Dass künstlich erzeugte Funkwellen tatsächlich einen Effekt auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre haben können, wurde mir vor allem durch die Experimente mit der berühmt-berüchtigten HAARP-Anlage bewusst. Diese zeigten, dass spiralförmige Plasma- bzw. Zyklotronwellen entstehen, wenn man die Ionosphäre mit Radiowellen bestimmter Frequenzen beschießt. Diese Plasmawellen bewegen sich entlang der Magnetfeldlinien der Erde in Richtung der Pole, wo sie den Ionenabfluss aus der Ionosphäre verstärken und die Teilchendichte in der Polkappenregion erhöhen.

Eine weitere entscheidende Untersuchung wurde im Jahr 1986 durchgeführt: ein Mutter-Tochter-Raketen­experiment namens MINIX. Dabei wurden nichtlineare Interaktionen zwischen Magnetosphäre und Ionosphäre untersucht und man entdeckte, dass bestimmte Rundfunkfrequenzen ähnliche atmosphärische Effekte hervorrufen wie jene, die bei den Experimenten mit HAARP beobachtet wurden. MINIX zeigte: Es sind vor allem Wellen mit der Eigenfrequenz der Ionosphäre – in 90 Kilometern Höhe sind das rund 1,5 MHz –, die die Bildung von Zyklotronwellen begünstigen. Dies führt zu den geschilderten Effekten, die letztlich die Teilchendichte an den Polen beeinflussen. Diese Frequenz liegt zufällig im Mittelwellenfrequenzband und fällt in den Bereich der sogenannten Gyrofrequenzen (siehe Abb. 8).

Bailey-Effekt und Gyrofrequenzen

Die Gyrofrequenzen umspannen einen Bereich zwischen 630 und 1630 kHz, was sich zufällig mit dem größten Teil des Mittelwellenrundfunkbandes deckt. Die Gyrofrequenz in einem bestimmten Gebiet hängt stark von der geografischen Lage und der Höhe der Ionosphäre ab, sodass Rundfunkanstalten diese normalerweise umgehen, weil ihre Absorption in der Ionosphäre zu schlechtem Signalempfang führt. Doch es gibt Faktoren, die entweder nicht beeinflusst werden können oder unbeachtet bleiben: Geomagnetische Stürme können beispielsweise Schwankungen der Ionosphärenhöhe verursachen, wodurch nahe gelegene Radiostationen in den lokalen Gyrofrequenzbereich geraten. Ebenso können Funkwellen von leistungsstarken Sendern, die ein weites Gebiet abdecken, mit Gyrofrequenzen anderer Regionen kollidieren.

Das Phänomen der Gyrofrequenzen wurde erstmals Mitte der 1930er Jahre von V. A. Bailey erforscht und wurde unter dem Namen „Bailey-Effekt“ bekannt. Der Forscher entdeckte den Effekt bei einer Reihe früher Experimente zur Radioausbreitung mit lokalen Funktürmen. Basierend auf seinen Experimenten stellte Bailey die Vermutung auf, dass es nur ein bis zwei Kilowatt (1.000 bis 2.000 Watt) benötigen würde, um den Effekt zu stimulieren. Mithilfe von Radiowellen würde dabei eine Erwärmung in der Ionosphäre hervorgerufen; zudem würden andere Längstwellensignale, die die erwärmte Region passieren, um das Vier- bis Zehnfache verstärkt werden.

Im Jahr 1946 wurde durch ein Experiment verifiziert, dass dieser Effekt von nur 400 bis 500 Watt verursacht wird. Gegenwärtig ist die Mittelwellenausstrahlung auf 50.000 Watt begrenzt – das ist mehr als das Hundertfache der benötigten Ausgangsleistung, um die beschriebenen nichtlinearen Plasmaeffekte in der Ionosphäre zu stimulieren, die andere lokale Signale um das 400- bis 1.000-Fache vergrößern.

Um besser zu verstehen, wie das MW-Rundfunkband die spezifischen Vorgänge in der oberen Atmosphäre stimulieren könnte, müssen wir darauf zurückschauen, wie diese Frequenzen im Verlauf unserer Rundfunkgeschichte genutzt wurden. Nur so lässt sich abschätzen, ob sich daraus kurz- oder sogar langfristige Auswirkungen auf die Atmosphäre ergeben.

Eine kleine Geschichte des Rundfunks

Alles begann an Heiligabend 1909 mit der ersten regulär ausgestrahlten Radiosendung. Die Pionierarbeit von Geistesgrößen wie Nikola Tesla, Thomas Edison und Marconi ebnete den Weg für zivilisatorischen Fortschritt.

Der erste Sendeturm wurde in San Jose, Kalifornien, von einem Elektriker namens Charles Herrold gebaut. Dieser Sender funktionierte mit Funkenstreckentechnik und wurde „San Jose Calling“ genannt. Später wurde daraus KCBS in San Francisco. Charles Herrold begann mit dem Entwurf von Richtantennen, die er auf vielen Dächern in San Jose montierte, damit sich das Radiosignal in alle Richtungen ausbreiten konnte.

Die ersten experimentellen Antennenentwürfe waren große und komplexe T-Antennen, durch die Raumwellen zwei- bis viermal besser verbreitet werden konnten als durch die vertikalen Antennen, die später in den 1930er Jahren entwickelt wurden. Die Raumwellen ließen allerdings Radiosignale von der Ionosphäre zurückprallen, was übermäßige Interferenzen verursachte und immer wieder zu Problemen führte. Auch in der HAARP-Anlage in Alaska wird übrigens ein flaches Antennendesign verwendet, da die so erzeugten Wellen besser die Ionosphäre durchdringen und dort die oben beschriebenen Plasmawellen und Phänomene erzeugen, wie sie beim EEP-NO_x-Prozess auftreten.