Strahlungshaushalt der Atmosphäre - Versionsgeschichte

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	== Antriebe des Klimawandels ==		== Antriebe des Klimawandels ==
	Änderungen der atmosphärischen [[Treibhausgase\|Treibhausgas]]- und [[Aerosole\|Aerosolkonzentrationen]], der [[Landnutzung]] und der [[Sonnenenergie\|Sonneneinstrahlung]] verändern die Energiebilanz des [[Klimasystem]]s und treiben den Klimawandel an. Sie beeinflussen die [[Absorption]], Streuung und Emission von [[Strahlung]] innerhalb der [[Atmosphäre]] und an der Erdoberfläche. Die resultierenden positiven oder negativen Änderungen in der Energiebilanz aufgrund dieser Faktoren werden in Form des [[Strahlungsantrieb]]s ausgedrückt, der für den Vergleich von wärmenden oder kühlenden Einflüssen auf das Weltklima herangezogen wird.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Text nach: [https://www.de-ipcc.de/media/content/IPCC-SynRepComplete_final.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 40 ~~(48 von 117 der PDF-Datei)~~] Kapitel 2.2 Antriebe des Klimawandels (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>		Änderungen der atmosphärischen [[Treibhausgase\|Treibhausgas]]- und [[Aerosole\|Aerosolkonzentrationen]], der [[Landnutzung]] und der [[Sonnenenergie\|Sonneneinstrahlung]] verändern die Energiebilanz des [[Klimasystem]]s und treiben den Klimawandel an. Sie beeinflussen die [[Absorption]], Streuung und Emission von [[Strahlung]] innerhalb der [[Atmosphäre]] und an der Erdoberfläche. Die resultierenden positiven oder negativen Änderungen in der Energiebilanz aufgrund dieser Faktoren werden in Form des [[Strahlungsantrieb]]s ausgedrückt, der für den Vergleich von wärmenden oder kühlenden Einflüssen auf das Weltklima herangezogen wird.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Text nach: [https://www.de-ipcc.de/media/content/IPCC-SynRepComplete_final.pdf#page=049 Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 40] Kapitel 2.2 Antriebe des Klimawandels (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

	* ''Hauptartikel: [[Strahlungsantrieb]]''		* ''Hauptartikel: [[Strahlungsantrieb]]''
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	<references />		<references />

			== Weblinks ==
			* Wikipedia (engl.): [https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_energy_budget Earth's energy budget]

	== Lizenzhinweis ==		== Lizenzhinweis ==

Dieter Kasang: /* Die Strahlungsbilanz */

2023-06-26T17:39:00Z

Die Strahlungsbilanz

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	== Die Strahlungsbilanz ==		== Die Strahlungsbilanz ==
	[[Bild:Global energy balance.jpg\|thumb\|420 px\|Abb. 2: Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Werte sind in W/m<sup>2</sup> angegeben.]]		[[Bild:Global energy balance.jpg\|thumb\|420 px\|Abb. 2: Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Werte sind in W/m<sup>2</sup> angegeben.]]
	Das auf diese Weise erwärmte System Erde-Atmosphäre gibt die aufgenommene Energie entsprechend seiner gegenüber der Sonne deutlich geringeren Temperatur im langwelligen Infrarotbereich als Wärmestrahlung wieder ab (Ausstrahlung). Die Menge der gesamten an den Weltraum zurückgestrahlten Energie an der Obergrenze der Atmosphäre, d.h. der reflektierten [[Sonnenenergie\|Solarstrahlung]] und der emittierten Wärmestrahlung, entspricht genau der aufgenommenen Solarenergie. Andernfalls würde die Erde sich stetig aufheizen bzw. abkühlen. Abb. 1 macht vereinfacht den Vorgang an der Obergrenze der Atmosphäre deutlich: Die Atmosphäre nimmt die kurzwellige Solarstrahlung von 340 W/m<sup>2</sup> auf und gibt die reflektierte Strahlung von ~~107~~ W/m<sup>2</sup> sowie die langwellige Wärmestrahlung von ~~235~~ W/m<sup>2</sup> an den Weltraum wieder ab.<ref>Wild, M., A. Ohmura, C. Schär et al. (2017): [https://doi.org/10.5194/essd-9-601-2017 The Global Energy Balance Archive (GEBA) version 2017: a database for worldwide measured surface energy fluxes], Earth Syst. Sci. Data, 9, 601–613</ref>		Das auf diese Weise erwärmte System Erde-Atmosphäre gibt die aufgenommene Energie entsprechend seiner gegenüber der Sonne deutlich geringeren Temperatur im langwelligen Infrarotbereich als Wärmestrahlung wieder ab (Ausstrahlung). Die Menge der gesamten an den Weltraum zurückgestrahlten Energie an der Obergrenze der Atmosphäre, d.h. der reflektierten [[Sonnenenergie\|Solarstrahlung]] und der emittierten Wärmestrahlung, entspricht genau der aufgenommenen Solarenergie. Andernfalls würde die Erde sich stetig aufheizen bzw. abkühlen. Abb. 1 macht vereinfacht den Vorgang an der Obergrenze der Atmosphäre deutlich: Die Atmosphäre nimmt die kurzwellige Solarstrahlung von 340 W/m<sup>2</sup> auf und gibt die reflektierte Strahlung von 100 W/m<sup>2</sup> sowie die langwellige Wärmestrahlung von 239 W/m<sup>2</sup> an den Weltraum wieder ab.<ref>Wild, M., A. Ohmura, C. Schär et al. (2017): [https://doi.org/10.5194/essd-9-601-2017 The Global Energy Balance Archive (GEBA) version 2017: a database for worldwide measured surface energy fluxes], Earth Syst. Sci. Data, 9, 601–613</ref>

	== Antriebe des Klimawandels ==		== Antriebe des Klimawandels ==

Dieter Kasang am 10. Juni 2022 um 19:34 Uhr

2022-06-10T19:34:30Z

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	== Die Strahlungsbilanz ==		== Die Strahlungsbilanz ==
	[[Bild:~~Strahlungsbilanz~~.~~gif~~\|thumb\|420 px\|Abb. 2: Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Werte sind in W/m<sup>2</sup> angegeben.]]		[[Bild:Global energy balance.jpg\|thumb\|420 px\|Abb. 2: Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Werte sind in W/m<sup>2</sup> angegeben.]]
	Das auf diese Weise erwärmte System Erde-Atmosphäre gibt die aufgenommene Energie entsprechend seiner gegenüber der Sonne deutlich geringeren Temperatur im langwelligen Infrarotbereich als Wärmestrahlung wieder ab (Ausstrahlung). Die Menge der gesamten an den Weltraum zurückgestrahlten Energie an der Obergrenze der Atmosphäre, d.h. der reflektierten [[Sonnenenergie\|Solarstrahlung]] und der emittierten Wärmestrahlung, entspricht genau der aufgenommenen Solarenergie. Andernfalls würde die Erde sich stetig aufheizen bzw. abkühlen. Abb. 1 macht vereinfacht den Vorgang an der Obergrenze der Atmosphäre deutlich: Die Atmosphäre nimmt die kurzwellige Solarstrahlung von 340 W/m<sup>2</sup> auf und gibt die reflektierte Strahlung von 107 W/m<sup>2</sup> sowie die langwellige Wärmestrahlung von 235 W/m<sup>2</sup> an den Weltraum wieder ab.		Das auf diese Weise erwärmte System Erde-Atmosphäre gibt die aufgenommene Energie entsprechend seiner gegenüber der Sonne deutlich geringeren Temperatur im langwelligen Infrarotbereich als Wärmestrahlung wieder ab (Ausstrahlung). Die Menge der gesamten an den Weltraum zurückgestrahlten Energie an der Obergrenze der Atmosphäre, d.h. der reflektierten [[Sonnenenergie\|Solarstrahlung]] und der emittierten Wärmestrahlung, entspricht genau der aufgenommenen Solarenergie. Andernfalls würde die Erde sich stetig aufheizen bzw. abkühlen. Abb. 1 macht vereinfacht den Vorgang an der Obergrenze der Atmosphäre deutlich: Die Atmosphäre nimmt die kurzwellige Solarstrahlung von 340 W/m<sup>2</sup> auf und gibt die reflektierte Strahlung von 107 W/m<sup>2</sup> sowie die langwellige Wärmestrahlung von 235 W/m<sup>2</sup> an den Weltraum wieder ab.<ref>Wild, M., A. Ohmura, C. Schär et al. (2017): [https://doi.org/10.5194/essd-9-601-2017 The Global Energy Balance Archive (GEBA) version 2017: a database for worldwide measured surface energy fluxes], Earth Syst. Sci. Data, 9, 601–613</ref>

	== Antriebe des Klimawandels ==		== Antriebe des Klimawandels ==

Dieter Kasang am 10. Juni 2022 um 19:26 Uhr

2022-06-10T19:26:02Z

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	== Die Solarkonstante ==		== Die Solarkonstante ==

	Um diese Vorgänge zu verstehen, ist zunächst ein Blick auf den natürlichen Strahlungshaushalt nötig. Die mit Abstand wichtigste Energiequelle der Erde und des Klimasystems ist die [[Sonnenenergie]]. Aufgrund ihrer hohen Temperatur von etwa 5700~~ ~~°C strahlt die Sonne ungleich viel mehr Energie ab als die relativ kühle Erde. Die hohe Temperatur an der Sonnenoberfläche bewirkt auch, dass die von der Sonne abgegebene Strahlung hauptsächlich im kurzwelligen Bereich bis etwa 3,5~~ ~~µm (1 µm = 10<sup>-6</sup> m = 1 Millionstel Meter), d.h. im Bereich des sichtbaren Lichts liegt. Die Energie der kurzwelligen Sonneneinstrahlung besitzt oberhalb der Erdatmosphäre einen Wert von etwa 1366~~ ~~W/m<sup>2</sup> (Watt pro Quadratmeter). Dieser Wert wird als Solarkonstante bezeichnet.		Um diese Vorgänge zu verstehen, ist zunächst ein Blick auf den natürlichen Strahlungshaushalt nötig. Die mit Abstand wichtigste Energiequelle der Erde und des Klimasystems ist die [[Sonnenenergie]]. Aufgrund ihrer hohen Temperatur von etwa 5700 °C strahlt die Sonne ungleich viel mehr Energie ab als die relativ kühle Erde. Die hohe Temperatur an der Sonnenoberfläche bewirkt auch, dass die von der Sonne abgegebene Strahlung hauptsächlich im kurzwelligen Bereich bis etwa 3,5 µm (1 µm = 10<sup>-6</sup> m = 1 Millionstel Meter), d.h. im Bereich des sichtbaren Lichts liegt. Die Energie der kurzwelligen Sonneneinstrahlung besitzt oberhalb der Erdatmosphäre einen Wert von etwa 1366 W/m<sup>2</sup> (Watt pro Quadratmeter). Dieser Wert wird als Solarkonstante bezeichnet.

	== Reflexion und Absorption ==		== Reflexion und Absorption ==

	Im Durchschnitt erhält die Atmosphäre von der gesamten [[Sonnenenergie\|Sonneneinstrahlung]] wegen der Kugelgestalt der Erde und der sonnenabgewandten Nachtseite jeweils einer Erdhälfte nur ein Viertel<ref>Ein Viertel deswegen, weil die Sonneneinstrahlung in der ursprünglichen Menge nur in Bezug auf die Querschnittsfläche der Erde ΠR<sup>2</sup> wirksam ist und nicht in Bezug auf die gesamte Erdoberfläche 4ΠR<sup>2</sup>.</ref> der Solarkonstanten oder ~~342~~ W/m<sup>2</sup>. Von dieser Strahlung stehen aber nur ~~235~~ W/m<sup>2</sup> ~~oder 69%~~ für die Erwärmung der Atmosphäre und der Erdoberfläche tatsächlich zur Verfügung, da durch die Reflexion an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre 31% bzw. ~~107~~ W/m<sup>2</sup>, die sogenannte planetare [[Albedo]], in den Weltraum wieder unmittelbar zurückgestrahlt werden. Von den ~~342~~ W/m<sup>2</sup> werden 67 W/m<sup>2</sup> von Wolken, Wasserdampf, Staub und Ozon in der Atmosphäre absorbiert und erwärmen so die Atmosphäre direkt, während ~~168~~ W/m<sup>2</sup> von der Erdoberfläche absorbiert werden und diese erwärmen.		Im Durchschnitt erhält die Atmosphäre von der gesamten [[Sonnenenergie\|Sonneneinstrahlung]] wegen der Kugelgestalt der Erde und der sonnenabgewandten Nachtseite jeweils einer Erdhälfte nur ein Viertel<ref>Ein Viertel deswegen, weil die Sonneneinstrahlung in der ursprünglichen Menge nur in Bezug auf die Querschnittsfläche der Erde ΠR<sup>2</sup> wirksam ist und nicht in Bezug auf die gesamte Erdoberfläche 4ΠR<sup>2</sup>.</ref> der Solarkonstanten oder 340 W/m<sup>2</sup>. Von dieser Strahlung stehen aber nur 240 W/m<sup>2</sup> für die Erwärmung der Atmosphäre und der Erdoberfläche tatsächlich zur Verfügung, da durch die Reflexion an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre 31% bzw. 100 W/m<sup>2</sup>, die sogenannte planetare [[Albedo]], in den Weltraum wieder unmittelbar zurückgestrahlt werden. Von den 340 W/m<sup>2</sup> der Einstrahlung werden 80 W/m<sup>2</sup> von Wolken, Wasserdampf, Staub und Ozon in der Atmosphäre absorbiert und erwärmen so die Atmosphäre direkt, während 160 W/m<sup>2</sup> von der Erdoberfläche absorbiert werden und diese erwärmen.

	== Die Strahlungsbilanz ==		== Die Strahlungsbilanz ==
	[[Bild:~~Strahlungshaushalt~~.gif\|thumb\|420 px\|Abb. 2: Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Werte sind in W/m<sup>2</sup> angegeben.]]		[[Bild:Strahlungsbilanz.gif\|thumb\|420 px\|Abb. 2: Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Werte sind in W/m<sup>2</sup> angegeben.]]
	Das auf diese Weise erwärmte System Erde-Atmosphäre gibt die aufgenommene Energie entsprechend seiner gegenüber der Sonne deutlich geringeren Temperatur im langwelligen Infrarotbereich als Wärmestrahlung wieder ab (Ausstrahlung). Die Menge der gesamten an den Weltraum zurückgestrahlten Energie an der Obergrenze der Atmosphäre, d.h. der reflektierten [[Sonnenenergie\|Solarstrahlung]] und der emittierten Wärmestrahlung, entspricht genau der aufgenommenen Solarenergie. Andernfalls würde die Erde sich stetig aufheizen bzw. abkühlen. Abb. 1 macht vereinfacht den Vorgang an der Obergrenze der Atmosphäre deutlich: Die Atmosphäre nimmt die kurzwellige Solarstrahlung von ~~342~~ W/m<sup>2</sup> auf und gibt die reflektierte Strahlung von 107 W/m<sup>2</sup> sowie die langwellige Wärmestrahlung von 235 W/m<sup>2</sup> an den Weltraum wieder ab.		Das auf diese Weise erwärmte System Erde-Atmosphäre gibt die aufgenommene Energie entsprechend seiner gegenüber der Sonne deutlich geringeren Temperatur im langwelligen Infrarotbereich als Wärmestrahlung wieder ab (Ausstrahlung). Die Menge der gesamten an den Weltraum zurückgestrahlten Energie an der Obergrenze der Atmosphäre, d.h. der reflektierten [[Sonnenenergie\|Solarstrahlung]] und der emittierten Wärmestrahlung, entspricht genau der aufgenommenen Solarenergie. Andernfalls würde die Erde sich stetig aufheizen bzw. abkühlen. Abb. 1 macht vereinfacht den Vorgang an der Obergrenze der Atmosphäre deutlich: Die Atmosphäre nimmt die kurzwellige Solarstrahlung von 340 W/m<sup>2</sup> auf und gibt die reflektierte Strahlung von 107 W/m<sup>2</sup> sowie die langwellige Wärmestrahlung von 235 W/m<sup>2</sup> an den Weltraum wieder ab.

	== Antriebe des Klimawandels ==		== Antriebe des Klimawandels ==

Dieter Kasang: /* Reflexion und Absorption */

2022-06-08T15:08:16Z

Reflexion und Absorption

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	== Reflexion und Absorption ==		== Reflexion und Absorption ==

	Im Durchschnitt erhält die Atmosphäre von der gesamten [[Sonnenenergie\|Sonneneinstrahlung]] wegen der Kugelgestalt der Erde und der sonnenabgewandten Nachtseite jeweils einer Erdhälfte nur ein Viertel<ref>Ein Viertel deswegen, weil die Sonneneinstrahlung in der ursprünglichen Menge nur in Bezug auf die Querschnittsfläche der Erde ΠR<sup>2</sup> wirksam ist und nicht in Bezug auf die gesamte Erdoberfläche 4ΠR<sup>2</sup>.</ref> der Solarkonstanten oder 342 W/m<sup>2</sup>. Von dieser Strahlung stehen aber nur 235 W/m<sup>2</sup> oder 69% für die Erwärmung der Atmosphäre und der Erdoberfläche tatsächlich zur Verfügung, da durch die Reflexion an der Erdoberfläche und in der ~~Atmospäre~~ 31% bzw. 107 W/m<sup>2</sup>, die sogenannte planetare [[Albedo]], in den Weltraum wieder unmittelbar zurückgestrahlt werden. Von den 342 W/m<sup>2</sup> werden 67 W/m<sup>2</sup> von Wolken, Wasserdampf, Staub und Ozon in der Atmosphäre absorbiert und erwärmen so die Atmosphäre direkt, während 168 W/m<sup>2</sup> von der Erdoberfläche absorbiert werden und diese erwärmen.		Im Durchschnitt erhält die Atmosphäre von der gesamten [[Sonnenenergie\|Sonneneinstrahlung]] wegen der Kugelgestalt der Erde und der sonnenabgewandten Nachtseite jeweils einer Erdhälfte nur ein Viertel<ref>Ein Viertel deswegen, weil die Sonneneinstrahlung in der ursprünglichen Menge nur in Bezug auf die Querschnittsfläche der Erde ΠR<sup>2</sup> wirksam ist und nicht in Bezug auf die gesamte Erdoberfläche 4ΠR<sup>2</sup>.</ref> der Solarkonstanten oder 342 W/m<sup>2</sup>. Von dieser Strahlung stehen aber nur 235 W/m<sup>2</sup> oder 69% für die Erwärmung der Atmosphäre und der Erdoberfläche tatsächlich zur Verfügung, da durch die Reflexion an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre 31% bzw. 107 W/m<sup>2</sup>, die sogenannte planetare [[Albedo]], in den Weltraum wieder unmittelbar zurückgestrahlt werden. Von den 342 W/m<sup>2</sup> werden 67 W/m<sup>2</sup> von Wolken, Wasserdampf, Staub und Ozon in der Atmosphäre absorbiert und erwärmen so die Atmosphäre direkt, während 168 W/m<sup>2</sup> von der Erdoberfläche absorbiert werden und diese erwärmen.

	== Die Strahlungsbilanz ==		== Die Strahlungsbilanz ==

Dieter Kasang: /* Antriebe des Klimawandels */

2019-02-05T17:49:39Z

Antriebe des Klimawandels

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	== Antriebe des Klimawandels ==		== Antriebe des Klimawandels ==
	Änderungen der atmosphärischen [[Treibhausgase\|Treibhausgas]]- und [[Aerosole\|Aerosolkonzentrationen]], der [[Landnutzung]] und der [[Sonnenenergie\|Sonneneinstrahlung]] verändern die Energiebilanz des [[Klimasystem]]s und treiben den Klimawandel an. Sie beeinflussen die [[Absorption]], Streuung und Emission von [[Strahlung]] innerhalb der [[Atmosphäre]] und an der Erdoberfläche. Die resultierenden positiven oder negativen Änderungen in der Energiebilanz aufgrund dieser Faktoren werden in Form des [[Strahlungsantrieb]]s ausgedrückt, der für den Vergleich von wärmenden oder kühlenden Einflüssen auf das Weltklima herangezogen wird.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Text nach: [~~http~~://www.de-ipcc.de/~~download~~/IPCC-~~SynRep_d_final_20081001~~.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 40 (48 von 117 der PDF-Datei),] Kapitel 2.2 Antriebe des Klimawandels (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>		Änderungen der atmosphärischen [[Treibhausgase\|Treibhausgas]]- und [[Aerosole\|Aerosolkonzentrationen]], der [[Landnutzung]] und der [[Sonnenenergie\|Sonneneinstrahlung]] verändern die Energiebilanz des [[Klimasystem]]s und treiben den Klimawandel an. Sie beeinflussen die [[Absorption]], Streuung und Emission von [[Strahlung]] innerhalb der [[Atmosphäre]] und an der Erdoberfläche. Die resultierenden positiven oder negativen Änderungen in der Energiebilanz aufgrund dieser Faktoren werden in Form des [[Strahlungsantrieb]]s ausgedrückt, der für den Vergleich von wärmenden oder kühlenden Einflüssen auf das Weltklima herangezogen wird.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Text nach: [https://www.de-ipcc.de/media/content/IPCC-SynRepComplete_final.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 40 (48 von 117 der PDF-Datei)] Kapitel 2.2 Antriebe des Klimawandels (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

	* ''Hauptartikel: [[Strahlungsantrieb]]''		* ''Hauptartikel: [[Strahlungsantrieb]]''

Dieter Kasang: /* Lizenzhinweis */

2016-11-01T14:53:07Z

Lizenzhinweis

← Nächstältere Version		Version vom 1. November 2016, 14:53 Uhr
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	\|beeinflusst von=Landnutzung		\|beeinflusst von=Landnutzung
	\|beeinflusst von=Strahlungsantrieb		\|beeinflusst von=Strahlungsantrieb
	~~\|Unterrichtsmaterial=[http://www.lehrer-online.de/strahlungsbilanz.php?sid=76046581756024410023428172817690 Die Strahlungsbilanz] Unterrichtseinheit mit Internetrecherche bei Lehrer online~~
	\|Unterrichtsmaterial=[http://www.scientific-beginner.de/geographie/Strahlungsbilanz/Strahlungsbilanz.html Animation zur Strahlungsbilanz / Treibhauseffekt] Animation über die Mechanismen des Strahlengangs durch die Atmosphäre		\|Unterrichtsmaterial=[http://www.scientific-beginner.de/geographie/Strahlungsbilanz/Strahlungsbilanz.html Animation zur Strahlungsbilanz / Treibhauseffekt] Animation über die Mechanismen des Strahlengangs durch die Atmosphäre
	\|Unterrichtsmaterial=[http://klimat.czn.uj.edu.pl/enid/ss_Sonnenenergie/Experiment_Sonnenzyklus_6di.html Einfallende Sonnenstrahlen] Experiment zur Sonneneinstrahlung bei ESPERE		\|Unterrichtsmaterial=[http://klimat.czn.uj.edu.pl/enid/ss_Sonnenenergie/Experiment_Sonnenzyklus_6di.html Einfallende Sonnenstrahlen] Experiment zur Sonneneinstrahlung bei ESPERE

Sandra Burger: => in Zeile "Unterrichtsmaterial=" invaliden Link ersetzt ( http://klimat.czn.uj.edu.pl/enid/ss_Sonnenenergie/Experiment_Sonnenzyklus_6di.html )

2015-09-29T11:20:39Z

=> in Zeile "Unterrichtsmaterial=" invaliden Link ersetzt ( http://klimat.czn.uj.edu.pl/enid/ss_Sonnenenergie/Experiment_Sonnenzyklus_6di.html )

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== Der Treibhauseffekt ==
* Hauptartikel: [[Treibhauseffekt]]
[[Bild:Strahlung.gif|thumb|420 px|Abb. 1: Die Strahlungsbilanz der Atmosphäre]]
Wenn in der Öffentlichkeit heute vom „[[Treibhauseffekt]]“ die Rede ist, so ist meist der anthropogene oder vom Menschen verursachte Treibhauseffekt gemeint. Der [[Treibhauseffekt|anthropogene Treibhauseffekt]] ist jedoch nichts anderes als eine Verstärkung des [[Treibhauseffekt|natürlichen Treibhauseffekts]], der eine Folge von natürlichen Strahlungsvorgängen in der [[Atmosphäre im Klimasystem|Atmosphäre]] ist. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre Leben auf der Erde undenkbar, da durch ihn die durchschnittliche globale Temperatur der Erdoberfläche um 33 °C von –18 °C auf gegenwärtig ca. 15 °C erhöht wird.

== Die Solarkonstante ==

Um diese Vorgänge zu verstehen, ist zunächst ein Blick auf den natürlichen Strahlungshaushalt nötig. Die mit Abstand wichtigste Energiequelle der Erde und des Klimasystems ist die [[Sonnenenergie]]. Aufgrund ihrer hohen Temperatur von etwa 5700 °C strahlt die Sonne ungleich viel mehr Energie ab als die relativ kühle Erde. Die hohe Temperatur an der Sonnenoberfläche bewirkt auch, dass die von der Sonne abgegebene Strahlung hauptsächlich im kurzwelligen Bereich bis etwa 3,5 µm (1 µm = 10-6 m = 1 Millionstel Meter), d.h. im Bereich des sichtbaren Lichts liegt. Die Energie der kurzwelligen Sonneneinstrahlung besitzt oberhalb der Erdatmosphäre einen Wert von etwa 1366 W/m2 (Watt pro Quadratmeter). Dieser Wert wird als Solarkonstante bezeichnet.

== Reflexion und Absorption ==

Im Durchschnitt erhält die Atmosphäre von der gesamten [[Sonnenenergie|Sonneneinstrahlung]] wegen der Kugelgestalt der Erde und der sonnenabgewandten Nachtseite jeweils einer Erdhälfte nur ein Viertel<ref>Ein Viertel deswegen, weil die Sonneneinstrahlung in der ursprünglichen Menge nur in Bezug auf die Querschnittsfläche der Erde ΠR2 wirksam ist und nicht in Bezug auf die gesamte Erdoberfläche 4ΠR2.</ref> der Solarkonstanten oder 342 W/m2. Von dieser Strahlung stehen aber nur 235 W/m2 oder 69% für die Erwärmung der Atmosphäre und der Erdoberfläche tatsächlich zur Verfügung, da durch die Reflexion an der Erdoberfläche und in der Atmospäre 31% bzw. 107 W/m2, die sogenannte planetare [[Albedo]], in den Weltraum wieder unmittelbar zurückgestrahlt werden. Von den 342 W/m2 werden 67 W/m2 von Wolken, Wasserdampf, Staub und Ozon in der Atmosphäre absorbiert und erwärmen so die Atmosphäre direkt, während 168 W/m2 von der Erdoberfläche absorbiert werden und diese erwärmen.

== Die Strahlungsbilanz ==
[[Bild:Strahlungshaushalt.gif|thumb|420 px|Abb. 2: Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Werte sind in W/m2 angegeben.]]
Das auf diese Weise erwärmte System Erde-Atmosphäre gibt die aufgenommene Energie entsprechend seiner gegenüber der Sonne deutlich geringeren Temperatur im langwelligen Infrarotbereich als Wärmestrahlung wieder ab (Ausstrahlung). Die Menge der gesamten an den Weltraum zurückgestrahlten Energie an der Obergrenze der Atmosphäre, d.h. der reflektierten [[Sonnenenergie|Solarstrahlung]] und der emittierten Wärmestrahlung, entspricht genau der aufgenommenen Solarenergie. Andernfalls würde die Erde sich stetig aufheizen bzw. abkühlen. Abb. 1 macht vereinfacht den Vorgang an der Obergrenze der Atmosphäre deutlich: Die Atmosphäre nimmt die kurzwellige Solarstrahlung von 342 W/m2 auf und gibt die reflektierte Strahlung von 107 W/m2 sowie die langwellige Wärmestrahlung von 235 W/m2 an den Weltraum wieder ab.

== Antriebe des Klimawandels ==
Änderungen der atmosphärischen [[Treibhausgase|Treibhausgas]]- und [[Aerosole|Aerosolkonzentrationen]], der [[Landnutzung]] und der [[Sonnenenergie|Sonneneinstrahlung]] verändern die Energiebilanz des [[Klimasystem]]s und treiben den Klimawandel an. Sie beeinflussen die [[Absorption]], Streuung und Emission von [[Strahlung]] innerhalb der [[Atmosphäre]] und an der Erdoberfläche. Die resultierenden positiven oder negativen Änderungen in der Energiebilanz aufgrund dieser Faktoren werden in Form des [[Strahlungsantrieb]]s ausgedrückt, der für den Vergleich von wärmenden oder kühlenden Einflüssen auf das Weltklima herangezogen wird.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Text nach: [http://www.de-ipcc.de/download/IPCC-SynRep_d_final_20081001.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 40 (48 von 117 der PDF-Datei),] Kapitel 2.2 Antriebe des Klimawandels (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

* ''Hauptartikel: [[Strahlungsantrieb]]''

== Einzelnachweise ==
<references />

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}
{{Kontakt}}
{{#set:
umfasst=Treibhauseffekt
|verursacht=Treibhauseffekt
|Teil von=Atmosphäre im Klimasystem
|beeinflusst von=Sonnenenergie
|beeinflusst von=Treibhausgase
|beeinflusst von=Aerosole
|beeinflusst von=Landnutzung
|beeinflusst von=Strahlungsantrieb
|Unterrichtsmaterial=[http://www.lehrer-online.de/strahlungsbilanz.php?sid=76046581756024410023428172817690 Die Strahlungsbilanz] Unterrichtseinheit mit Internetrecherche bei Lehrer online
|Unterrichtsmaterial=[http://www.scientific-beginner.de/geographie/Strahlungsbilanz/Strahlungsbilanz.html Animation zur Strahlungsbilanz / Treibhauseffekt] Animation über die Mechanismen des Strahlengangs durch die Atmosphäre
|Unterrichtsmaterial=[http://klimat.czn.uj.edu.pl/enid/ss_Sonnenenergie/Experiment_Sonnenzyklus_6di.html Einfallende Sonnenstrahlen] Experiment zur Sonneneinstrahlung bei ESPERE
|Unterrichtsmaterial=[http://www.webgeo.de/k_306/ Einfluss der Atmosphäre auf die solare Strahlung] Unterrichtsmodul zum Strahlungshaushalt
|Unterrichtsmaterial=[http://www.webgeo.de/k_307/ Streuung der solaren Strahlung in der Atmosphäre] Unterrichtsmodul zum Strahlungshaushalt
|Unterrichtsmaterial=[http://www.webgeo.de/k_308/ Absorption solarer Strahlung in der Atmosphäre] Unterrichtsmodul zum Strahlungshaushalt
|Unterrichtsmaterial=[http://www.klimedia.ch/kap2/a17.html Strahlungs- und Energiebilanz] Unterrichtsmodul mit Animation
|Unterrichtsmaterial=[http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/geografie/matmed/materialien/klima/exp_erwaermung/erwaermung/ Erwärmung der Atmosphäre] Modellversuch: Erwärmung der Atmosphäre durch die Umwandlung von Licht in Wärme an der Erdoberfläche
}}

<metakeywords>DBS-Wiki-KW, Treibhauseffekt, Atmosphäre im Klimasystem, Sonnenenergie, Treibhausgase, Aerosole, Landnutzung, Strahlungsantrieb, Treibhauseffekt, Streuung solare Strahlung, Absorption solarer Strahlung, Erwärmung der Atmosphäre, Klimasystem, Strahlung</metakeywords>

[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Klimasystem]]
[[Kategorie:Strahlung]]

IngoBlees am 25. Juli 2013 um 11:19 Uhr

2013-07-25T11:19:15Z

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== Der Treibhauseffekt ==
* Hauptartikel: [[Treibhauseffekt]]
[[Bild:Strahlung.gif|thumb|420 px|Abb. 1: Die Strahlungsbilanz der Atmosphäre]]
Wenn in der Öffentlichkeit heute vom „[[Treibhauseffekt]]“ die Rede ist, so ist meist der anthropogene oder vom Menschen verursachte Treibhauseffekt gemeint. Der [[Treibhauseffekt|anthropogene Treibhauseffekt]] ist jedoch nichts anderes als eine Verstärkung des [[Treibhauseffekt|natürlichen Treibhauseffekts]], der eine Folge von natürlichen Strahlungsvorgängen in der [[Atmosphäre im Klimasystem|Atmosphäre]] ist. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre Leben auf der Erde undenkbar, da durch ihn die durchschnittliche globale Temperatur der Erdoberfläche um 33 °C von –18 °C auf gegenwärtig ca. 15 °C erhöht wird.

== Die Solarkonstante ==

Um diese Vorgänge zu verstehen, ist zunächst ein Blick auf den natürlichen Strahlungshaushalt nötig. Die mit Abstand wichtigste Energiequelle der Erde und des Klimasystems ist die [[Sonnenenergie]]. Aufgrund ihrer hohen Temperatur von etwa 5700 °C strahlt die Sonne ungleich viel mehr Energie ab als die relativ kühle Erde. Die hohe Temperatur an der Sonnenoberfläche bewirkt auch, dass die von der Sonne abgegebene Strahlung hauptsächlich im kurzwelligen Bereich bis etwa 3,5 µm (1 µm = 10-6 m = 1 Millionstel Meter), d.h. im Bereich des sichtbaren Lichts liegt. Die Energie der kurzwelligen Sonneneinstrahlung besitzt oberhalb der Erdatmosphäre einen Wert von etwa 1366 W/m2 (Watt pro Quadratmeter). Dieser Wert wird als Solarkonstante bezeichnet.

== Reflexion und Absorption ==

Im Durchschnitt erhält die Atmosphäre von der gesamten [[Sonnenenergie|Sonneneinstrahlung]] wegen der Kugelgestalt der Erde und der sonnenabgewandten Nachtseite jeweils einer Erdhälfte nur ein Viertel<ref>Ein Viertel deswegen, weil die Sonneneinstrahlung in der ursprünglichen Menge nur in Bezug auf die Querschnittsfläche der Erde ΠR2 wirksam ist und nicht in Bezug auf die gesamte Erdoberfläche 4ΠR2.</ref> der Solarkonstanten oder 342 W/m2. Von dieser Strahlung stehen aber nur 235 W/m2 oder 69% für die Erwärmung der Atmosphäre und der Erdoberfläche tatsächlich zur Verfügung, da durch die Reflexion an der Erdoberfläche und in der Atmospäre 31% bzw. 107 W/m2, die sogenannte planetare [[Albedo]], in den Weltraum wieder unmittelbar zurückgestrahlt werden. Von den 342 W/m2 werden 67 W/m2 von Wolken, Wasserdampf, Staub und Ozon in der Atmosphäre absorbiert und erwärmen so die Atmosphäre direkt, während 168 W/m2 von der Erdoberfläche absorbiert werden und diese erwärmen.

== Die Strahlungsbilanz ==
[[Bild:Strahlungshaushalt.gif|thumb|420 px|Abb. 2: Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Die Werte sind in W/m2 angegeben.]]
Das auf diese Weise erwärmte System Erde-Atmosphäre gibt die aufgenommene Energie entsprechend seiner gegenüber der Sonne deutlich geringeren Temperatur im langwelligen Infrarotbereich als Wärmestrahlung wieder ab (Ausstrahlung). Die Menge der gesamten an den Weltraum zurückgestrahlten Energie an der Obergrenze der Atmosphäre, d.h. der reflektierten [[Sonnenenergie|Solarstrahlung]] und der emittierten Wärmestrahlung, entspricht genau der aufgenommenen Solarenergie. Andernfalls würde die Erde sich stetig aufheizen bzw. abkühlen. Abb. 1 macht vereinfacht den Vorgang an der Obergrenze der Atmosphäre deutlich: Die Atmosphäre nimmt die kurzwellige Solarstrahlung von 342 W/m2 auf und gibt die reflektierte Strahlung von 107 W/m2 sowie die langwellige Wärmestrahlung von 235 W/m2 an den Weltraum wieder ab.

== Antriebe des Klimawandels ==
Änderungen der atmosphärischen [[Treibhausgase|Treibhausgas]]- und [[Aerosole|Aerosolkonzentrationen]], der [[Landnutzung]] und der [[Sonnenenergie|Sonneneinstrahlung]] verändern die Energiebilanz des [[Klimasystem]]s und treiben den Klimawandel an. Sie beeinflussen die [[Absorption]], Streuung und Emission von [[Strahlung]] innerhalb der [[Atmosphäre]] und an der Erdoberfläche. Die resultierenden positiven oder negativen Änderungen in der Energiebilanz aufgrund dieser Faktoren werden in Form des [[Strahlungsantrieb]]s ausgedrückt, der für den Vergleich von wärmenden oder kühlenden Einflüssen auf das Weltklima herangezogen wird.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Text nach: [http://www.de-ipcc.de/download/IPCC-SynRep_d_final_20081001.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 40 (48 von 117 der PDF-Datei),] Kapitel 2.2 Antriebe des Klimawandels (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

* ''Hauptartikel: [[Strahlungsantrieb]]''

== Einzelnachweise ==
<references />

== Lizenzhinweis ==
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|Unterrichtsmaterial=[http://www.lehrer-online.de/strahlungsbilanz.php?sid=76046581756024410023428172817690 Die Strahlungsbilanz] Unterrichtseinheit mit Internetrecherche bei Lehrer online
|Unterrichtsmaterial=[http://www.scientific-beginner.de/geographie/Strahlungsbilanz/Strahlungsbilanz.html Animation zur Strahlungsbilanz / Treibhauseffekt] Animation über die Mechanismen des Strahlengangs durch die Atmosphäre
|Unterrichtsmaterial=[http://www.atmosphere.mpg.de/enid/62406f85d219702fad127324472ae541,0/ss_Sonnenenergie/Experiment_Sonnenzyklus_6di.html Einfallende Sonnenstrahlen] Experiment zur Sonneneinstrahlung bei ESPERE
|Unterrichtsmaterial=[http://www.webgeo.de/k_306/ Einfluss der Atmosphäre auf die solare Strahlung] Unterrichtsmodul zum Strahlungshaushalt
|Unterrichtsmaterial=[http://www.webgeo.de/k_307/ Streuung der solaren Strahlung in der Atmosphäre] Unterrichtsmodul zum Strahlungshaushalt
|Unterrichtsmaterial=[http://www.webgeo.de/k_308/ Absorption solarer Strahlung in der Atmosphäre] Unterrichtsmodul zum Strahlungshaushalt
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<metakeywords>DBS-Wiki-KW, Treibhauseffekt, Atmosphäre im Klimasystem, Sonnenenergie, Treibhausgase, Aerosole, Landnutzung, Strahlungsantrieb, Strahlungsbilanz Unterrichtseinheit bei Lehrer-online, Animation zur Strahlungsbilanz / Treibhauseffekt, Experiment zur Sonneneinstrahlung, Unterrichtsmodul zum Strahlungshaushalt, Streuung solare Strahlung, Absorption solarer Strahlung, Unterrichtsmodul mit Animation Strahlungs- und Energiebilanz, Modellversuch Erwärmung der Atmosphäre, Klimasystem, Strahlung</metakeywords>

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