Leistungskurs Erdkunde Ek-13.2
4.1.2.3.Atmosphäre

Sehr gut aufbereitetes Material zur Physik der Atmosphäre finden Sie unter

http://educeth.ethz.ch/physik/leitprog/treibhaus/index.html

Der Aufbau der Atmosphäre

Exkurs in wichtige Grundbegriffe der Optik und Wellenlehre

Durchlässigkeit der Atmosphäre für elektromagnetische Strahlung

Der Strahlungshaushalt der Erdatmosphäre

Der Aufbau der Atmosphäre

Abbildungen: http://educeth.ethz.ch/physik/leitprog/treibhaus/index.html


	Exosphäre	Übergang zum Weltraum
	Thermosphäre (Ionospäre)	Zunahme der Temperatur auf mehrere hundert Grad, Absorption der kurzwelligen Röntgenstrahlung
	Mesopause
	Mesosphäre
	Stratopause
	Stratosphäre	Zunahme der Tempertur, Ozonschicht hält die kurzwellige UV-Strahlung ab.
	Tropopause
	Troposphäre	Abnahme der Temperatur und des Druckes mit der Höhe Schicht, in der das der Großteil des Wettergeschehen abläuft

Exkurs in wichtige Grundbegriffe der Optik und Wellenlehre

Trifft Licht, eine elektromagnetische Strahlung, auf Materie, seien es Luftmoleküle, ein Blattoberfläche oder die Erdoberfläche, so finden folgende Vorgänge statt:

Reflexion	der Teil der Strahlung, die an der Grenzfläche zwischen den beiden Medien unter dem gleichen Winkel zum Lot und mit gleicher Wellenlänge wieder ausgestrahlt wird.
Streuung	als sog. diffuse Reflexion an rauhen Oberflächen
Absorbtion	der Teil der Strahlung, die von dem Medium, auf den die Strahlung auftrift, aufgenommen (absorbiert) wird. Bei Pflanzen wird ein Teil dieser absorbierten Strahlung für den Energiehaushalt der Pflanzen benötigt.
Transmission	der Teil der auftreffenden Strahlung, der das Medium durchdringt
Emission	elektromagnetische Strahlung, die das Medium emittiert - in der Regel eine andere Wellenlänge als die der einfallende Strahlung

Reflexion + Emission = Remission

Durchlässigkeit der Atmosphäre für elektromagnetische Strahlung

Die Strahlungsmenge, die auf einen Quadratmeter der Atmosphäre auftrifft ist abhängig von

der Aktivität der Sonne,
der Entfernung der Erde zur Sonne,
der Materieverteilung zwischen Erde und Sonne
der geographischen Breite auf der Erde (Erdkrümmung)

Die Strahlungsmenge, die in der Atmosphäre reflektiert bzw. absorbiert hängt beispielsweise vom

Wasserdampfgehalt der Luft und damit der Bewölkung und.
dem Ozongehalt in der Stratosphäre

Die Strahlungsmenge, die an der Erdoberfläche absorbiert bzw. reflektiert wird hängt von der

Oberflächenbeschaffenheit, also dem Material (Meer, Eis, Gestein, Boden, Vegetation) und der Oberflächenstruktur (z.B. verdichteter oder aufgepflügter Boden ab)
der Jaheszeit (Vegetationsperiode, Vegetationsruhe, Wassergehalt des Bodens u. a. )

Das Reflexionsverhalten ist insgesamt auch abhängig von der Wellenlänge der einfallenden Strahlung

Abbildung zur Durchlässigkeit der Atmosphäre in Abhängigkeit von der Wellenlänge: Fernerkundung - Hintergründe und Informationen (DLR)

Auch die Transmission durch die Atmosphäre ist abhängig von der Wellenlänge der Strahlung.

Dies ist einerseits günstig,

da ein Großteil der kurzwelligen Röntgen- und UV-Strahlung in der höheren Atmosphäre absorbiert wird und damit als lebensfeindliche Strahlung die Erdoberfläche nicht erreicht.
und Wärmestrahlung im Infrarotbereich in der Atmosphäre zum Großteil wieder absorbiert wird

Andererseits bewirkt die Nichtdurchlässigkeit der Atmosphäre in bestimmten Bereichen des Infrarots (vgl. Abb) bei der Umwandlung von sichtbarem Licht in infrarote Strahlung bei Absorption und Emission an der Erdoberfläche eine Erwärmung der Erdatmosphäre führen, wenn der Gehalt an sog. Treibhausgasen verändert wird.

Nach Seminarunterlagen "Physik der Atmosphäre" - VHS Zwiesel

Der Strahlungshaushalt der Erdatmosphäre

Abbildungen: http://educeth.ethz.ch/physik/leitprog/treibhaus/index.html

Vereinfachter Strahlungshaushalt der Erde

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