Grundlegende Klimaelemente

Klimasystem
Besteht aus mehreren Subsystemen, die in Wechselwirkung stehen:
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Geosphäre (feste Erde)
Kryosphäre (Eisgebiete)
Hydrosphäre ( Ozeane, Seen, Gewässer…)
Biosphäre (Pflanzen-Tierwelt, Mensch->Anthroposphäre)
Atmosphäre (Gashülle)
Die Atmosphäre
Ist der Ort, in dem sich das Klima abspielt.
Man benutzt die Änderungen im vertikalen Temperaturgradienten um Zonen
Abzugrenzen, die die „Energieumsetzungen“ in der Atmosphäre wiedergeben:
Es gibt drei Maxima, in denen Sonnenstrahlung direkt absorbiert wird (Erdoberfläche,
Stratosphäre, Thermosphäre) und Minima; dazwischen liegen die „Pausen“.
Das erste Maximum entsteht durch Aufheizung der bodennahen Luftschichten, die
ihre Energie aus der direkten Absorption von Sonnenstrahlung als auch der
atmosphärischen Gesamtstrahlung bezieht (-> Strahlungsbilanz). Dadurch verliert die
Atmosphäre ständig Energie, womit die Temperatur der Troposphäre mit steigender
Entfernung von der Erde abnimmt.
· Exosphäre (1000km)
Thermopause
· Thermosphäre
Mesopause
· Mesosphäre
Stratopause
· Stratosphäre
Tropopause
· Troposphäre
In der Troposphäre nimmt die Temperatur vom Erdboden bis zur Tropopause, der
Obergrenze der Troposphäre, ab. Der Grund liegt darin, dass die Troposphäre durch
die Absorption der Solarstrahlung durch die Erdoberfläche primär von unten erwärmt
wird. Andererseits werden die von der Erdoberfläche ausgesandten Wärmestrahlen in
der unteren Troposphäre von den hier besonders stark konzentrierten Treibhausgasen
absorbiert. In der darüber liegenden Stratosphäre nimmt die Temperatur wieder zu, da
ein Teil der Sonnenstrahlen in der Stratosphäre von dem hier konzentrierten Ozon
absorbiert wird. Oberhalb der Stratopause ist die Strahlungsabsorption gering. Somit
nimmt die Temperatur erneut mit der Höhe ab. Diesen Bereich nennt man Mesosphäre
und ihre obere Grenze Mesopause (ca. -110oC). Oberhalb kommt es wieder zu einem
großen Temperaturanstieg. Dieser Bereich ist die Thermosphäre. Der Anstieg der
Temperatur wird vor allem durch die Absorption solarer UV-Strahlung bei Fehlen
effektiver Wärmeverlustprozesse hervorgerufen. Oberhalb von 200 km gibt es einen
Grenzwert der Temperatur, der als Thermopausen-Temperatur oder ExosphärenTemperatur bezeichnet wird ( ca. 750o C). Die obere Thermosphäre bildet die
Exosphäre.
(andere Möglichkeit der Unterteilung: Verlauf der mittleren Massenzahl
· Homosphäre(obere Grenze Homopause) -> „Bestandteile“ bis 100 km konstant
· Heterosphäre (100-170 km)
· Wasserstoffsphäre)
(weiters: Ionenkonzentration als Kriterium
· Neutronenspähre
· Ionosphäre (ab 70 km Ionenkonzentration hoch)
· Protonosphäre (1000-2000 km))
Grundlegende Klimaelemente
Das Klima an unterschiedlichen Orten wird bestimmt durch die folgenden Größen:
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Strahlung (Skalar)
Temperatur (Skalar)
Luftfeuchte (Skalar)
Luftdruck (Skalar)
Wind (Vektor, hat also einen Wert und eine Richtung)
Niederschlag (Skalar)
Diese Größen können gemessen werden. Damit ist das Klima als solches meßbar. Alle
Vorgänge in der Atmosphäre lassen sich durch diese Größen beschreiben.
Wie werden diese Größen gemessen?
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Messung von Strahlung
Messung von Lufttemperatur
Messung von Luftfeuchte
Messung von Luftdruck
Messung von Wind
Messung von Niederschlag