Post on 05-Apr-2015
DerStrahlungshaushalt
der Erde
Vortrag im Rahmen des Seminars„Übungen im Vortragen mit Demonstrationen
– Physikalische Chemie“SS 2002
Stud. Rer. Nat. Susanne Möschl
Der schwarze Hautkrebs
Spektrum der Sonnenstrahlen
Sonne
390320
280
200
UV-AUV
-B
UV-C
700 1000 3000
[nm]
ERDE
Strahlungshaushalt – ohne Atmosphäre
A • ¼ S
Le
Le = langwellige Wärmestahlung
Reflektion
Absorption
¼ S
S = Solarkonstante, 1368 W/m2
A = Albedo (Rückstrahlungsfähigkeit der Erde)
Bestimmung der Gleichgewichtstemperatur
T= 255K =
25,0
4
)A1(ST
Stefan-Boltzmann Gesetz:P = б · F · T4 ; б = 5,6 · 10-8 W/m2K4
P1 = S · (1 - A) ·F
→ P1 = P2
→
P2 = б · 4 · F · T4
-18°C
Die Atmosphäre
• Hauptbestandteile:
N2 78,08 %
CO2 20,95 %
Ar 0,93 %
• enthält klimarelevante
Spurengase:
CO2, H2O, CH4, O3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40
Temperatur [°C]
Hö
he
[k
m]
Aufbau der Atmosphäre
Troposphäre
Mesosphäre
Stratosphäre
Thermosphäre
Ozonschicht
Exosphäre = Übergang in den Weltraum
Die spektrale Energieverteilung der Sonnenstrahlen
1
2
4
25
3
UV Sichtbares Licht
Infrarot [nm]
Wat
t je
Qu
adra
tmet
er m
al N
ano
met
er 2
1
1,4
ERDE
Strahungshaushalt – mit Atmosphäre
100100
51
19
51
30
T
ERDET
43
8
Luft,
ErdeT
TT
19
51
30
T
ERDET
½
½ ½
½
43
T
51
8
19
51
30
½
½ ½
½
43
T
51
8
ERDE
19
51
8
70
T
T
19
51
30
ERDE
½
½ ½
½
43
51
8
32
15
114
19
51
30
ERDE
95
17 38
einstrahlende
Sonnenenergie
100
reflektierte
Sonnenstrahlung
30
Abstrahlung im
Infrarotbereich
70
70
gesamte absorbierte Sonnenstrahlung
Der Treibhauseffekt
→ Aufheizung der Atmosphäre um ΔT Gleichgewichtstemperatur von -18°C
steigt auf +15°C
→ ΔT = 33°C
Der natürliche Treibhauseffekt (NTE)
= NTE
Klimarelevante Spurengase und ihr gegenwärtiger Treibhauseffekt
≈ 33,0Summe
≈ 0,6
0,81,7
1,40,3
2,4 0,03
7,2 3
20,6 25.000
andere
CH4
N2O
O3
CO2
H2O
gegenwärtiger Erwärmungseffek
t [Kelvin]
atmosphärische Konzentration
[ppm]
Spurengase
Der anthropogene Treibhauseffekt (ATE)
Klimarelevante Spurengase und ihr gegenwärtiger Treibhauseffekt
≈ 33,0Summe
≈ 0,6
0,81,7
1,40,3
2,4 0,03
7,2 3
20,6 25.000
andere
CH4
N2O
O3
CO2
H2O
gegenwärtiger Erwärmungseffek
t [Kelvin]
atmosphärische Konzentration
[ppm]
Spurengase
Rolle der Wolken
• durch Kondensation wird latente Wärmeenergie frei.→ Temperatur
• Bei hohen undurchsichtigen Wolken gleichen sich die Effekte wieder aus.
• dichte Wolken sind IR-undurchlässig
→ Temperatur
• niedrige Wolken → Albedoerhöhung
→ Temperatur
CO2 – Konzentration seit 1750
Ozon
1979
1994
Klimaprognose
• IPCC (21.01.2001):
Durchschnittstemperaturerhöhung bis 2100:
1,4 – 5,8 °C
Meeresspiegelanstieg bis 2100:0,09 – 0,88 m
• Zunahme von Häufigkeit und Intensität extremer
klimatischer Ereignisse
Richtige Temperaturprognose?