Atmosphäre

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Felix Birk
Atmosphäre
Heterosphäre
obere Atmosphäre (Weltraum)
Exosphäre (ab ca. 600km)


keine Grenze nach oben
Ungeladene Gasteilchen können den Anziehungsbereich verlassen
Thermosphäre (85 – 600km)


Temperaturanstieg
elektrisch leitende Schicht (reflektiert Rundfunkwellen)
Mesospause (85km)
0,01hPa


tiefste Temperatur
leuchtende Nachtwolken
Stratopause (50km)
1hPa
Stratosphäre (12 – 50km)
Homosphäre
mittlere Atmosphäre
Mesosphäre (50 – 85km)



Ozonschicht (Absorption der ultravioletten Sonnenstrahlung)
trocken
nahezu Wolkenfrei
untere Atmosphäre
Tropopause (12km)
225Pa
Troposphäre (0 – 12km)


Wetterschicht (Wolkenbildung, Gewitter, Stürme, Regen, …)
Flugzeughöhe
1013hPa
Das Verhältnis von Erde und Atmosphäre ist zu vergleichen mit einer mit Papier umwickelten Orange.
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Felix Birk
Strahlungshaushalt der Erde
An der Obergrenze der Atmosphäre kommen 1368 W/m² Sonnenenegie an, jedoch nur 342 W/m²
erreichen, aufgrund der Kugelgestalt und Rotation der Erde, die Erdoberfläche.
Reflexion:
Strahlung wird zurückgeworfen und nicht
umgewandelt
Albedo:
Verschiedene Stoffe reflektieren oder
absorbieren Licht besser (dunkle Oberflächen)
oder schlechter (helle Oberflächen); dunkle
Gesteine haben beispielsweise eine geringe
Albedo, Schneefelder einen hohen Wert
latente Wärme:
Energie (Wärme), die im Wasserdampf
gespeichert ist; kondensiert dieser, wird sie
freigegeben
Aerosolen:
sehr kleine Schwebeteilchen in der Atmosphäre;
dienen als Kondensationskerne bei der
Wolkenbildung
Absorption:
Strahlung wird aufgenommen und in eine
andere Energieform (Wärme) umgewandelt
natürlicher Treibhauseffekt:
fühlbare Wärme:
Wärme, die mit einem Thermometer gemessen
werden kann
Streuung:
Die Strahlung wird nicht umgewandelt, sondern
in verschiedene Richtungen gelenkt
Wärmestau in der unteren Atmosphäre
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Felix Birk
Wasser in der Atmosphäre
Luft kann eine bestimmte Menge an Wasser in Form unsichtbaren Wasserdampfes aufnehmen.
Wieviel g/m³ Wasser in der Luft sind, also die tatsächliche Wasserdampfmenge wird als absolute
Feuchte bezeichnet. Je wärmer die Luft ist, desto mehr Wasser kann sie speichern.
Die maximal zu speichernde Menge wird als maximal absolute Feuchte bezeichnet. Wieviel Wasser im
Verhältnis zur absolut maximalen Feuchte aufgenommen wurde wird als relative Feuchte bezeichnet
und wird in Prozent angegeben. Hat Luft eine relative Feuchte von 100% so ist diese gesättigt.
Kühlt diese Luft nun ab, sinkt die maximal absolute Feuchte und die Luft kann nicht mehr so viel Wasser
speichern  der Wasserdampf kondensiert. Dies nennt man Taupunkt.
Wolkenbildung und Niederschlag
Man unterscheidet grundsätzlich 2 unterschiedliche Arten der Wolkenbildung:
Konvektion (konvektive Wolkenbildung):
1) Sonne erwärmt den Boden
2) der warme Boden erwärmt die darüber
liegende Luftschicht
3) erwärmte Luft steigt auf
4) in der Höhe kühlen sich die Luftmassen ab
5) kühle Luft ist schneller gesättigt
6) sobald der Taupunkt erreicht ist, beginnt
das in der Luft gespeicherte Wasser zu
kondensieren
7) kleine Tröpfen bilden sich um die
Aerosolen (Kondensationskerne)
8) werden die Tropfen zu groß und schwer,
regnen sie ab
Bsp.: Cumulus-Wolken (Quellbewölkung)
Advektion (advektive Wolkenbildung):
1) warme und feuchte Luftmassen werden
vom Wind über ein kälteres Gebiet
geschoben
2) Luftmassen schieben sich über die kühlere
Luftschicht
3) Luftmassen kühlen sich ab
4) Taupunkt sinkt
5) Wasserdampf kondensiert
6) Tröpfen bilden sich um die Aerosolen
7) werden die Tropfen zu groß und schwer,
regnen sie ab
Bsp.: Stratus-Wolken (Schichtbewölkung)
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Felix Birk
Wolkenarten
Schicht:
Quellwolken
ciro-
cirocumulus
Schichtwolken
Federwolken
Quellwolken über mehrere Stockwerke
cirren
-----------------------------------------------------------------------------------------------
altoaltostratus
-------------------------------------------------------------------
stratostratocumulus
Vorsilbe
+
cumulus
cumulus
congestus
stratus
cumulus
nimbus
nur im
unabhängig der Schicht
obersten Stockwerk
Land-See-Wind
Der Land-See-Wind ist ein
zuverlässig wehender Wind vom
Meer zum Land tagsüber bei
stabilen Hochdruckwetterlagen
an der Küste.
1) Sonne erwärmt das Land
aufgrund der geringeren
Wärmekapizität schneller
als das Wasser
2) der warme Boden erwärmt
die darüber liegende
Luftmassen, welche aufsteigen
3) Isobaren (=Linien des selben Drucks) verschieben sich nach oben
4) am Land entsteht ein Tiefdruckgebiet
5) die aufgestiegene Luft bildet ein Hochdruckgebiet über dem Land und zieht hinaus zum Meer
6) dort kühlt sie ab und sinkt
7) währenddessen strömt Luft vom Meer zum Land, um die fehlende Luft (Tief) aufzufüllen  Wind
8) durch die sinkende Luft über dem Meer entsteht über dem Meer ein Tief- und auf Meereshöhe ein
Hochdruckgebiet
In der Nacht dreht sich der gesamte Kreislauf um, da nun das Wasser wärmer ist!
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Felix Birk
Coriolis-Kräfte
Aufgrund einer höheren Sonneneinstrahlungsbilanz ist die Temperatur am Äquator viel höher als an den
Polen. Am Äquator entsteht wegen der aufsteigenden Luft ein Bodentief und ein Hoch im
Troposphärenbereich, sowie ein Bodenhoch und Tiefdruckgebiet in der Höhe an den Polen. Verglichen
mit dem Land-See-Wind müsste dieser Druckunterschied durch Winde zwischen Tropenzone und den
Polarregionen ausgeglichen werden, jedoch werden Luftströme über diese Distanz auf der Erde nicht
beobachtet. Stattdessen beobachtet man bandförmige Luftströme um den 30° und 60° Breitengrad, die
sog. Jetstreams.
Die Luftteilchen am Äquator legen während der Erdrotation einen viel größeren Weg zurück als die an
den Polen, bewegen sich also mit einer höheren Geschwindigkeit.
Wird eine Luftmasse beispielsweise polabwärts bewegt, so behält sie aufgrund ihrer Trägheit die hohe
Geschwindigkeit bei, sie eilt soz. den anderen Luftteilchen voraus.
N
N
500 km/h
Alle Winde auf der
Nordhalbkugel
werden nach
rechts abgelenkt!
1000 km/h
1300 km/h
1600 km/h
Äquator
Alle Winde auf der
Südhalbkugel
werden nach
links abgelenkt!
1300 km/h
1000 km/h
500 km/h
S
Planetarische Zirkulation
S
60°N
30°N
Aufgrund der Coriolis-Kräfte bilden sich sog. Jetstreams
(bandförmige Luftströme)
 Passatwinde 
Rossbreiten