Wolken im Klimasystem - Versionsgeschichte

Dieter Kasang: /* Treibhauseffekt von Wolken */

2017-10-23T10:22:24Z

Treibhauseffekt von Wolken

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	Wolken wirken aber nicht nur abkühlend. Sie behindern auch die langwellige Wärmeausstrahlung von der Erdoberfläche und den unteren Schichten der Atmosphäre in den Weltraum, indem sie sie [[Absorption\|absorbieren]] und nach allen Seiten wieder emittieren. Die Stärke der von einer Wolke emittierten Strahlung hängt vor allem von ihrer Temperatur, aber auch anderen Faktoren wie der Dicke der Wolke und der Partikel, aus denen die Wolke geformt ist, ab. Die Oberfläche der Wolken ist gewöhnlich kälter als die Erdoberfläche und emittiert daher weniger Wärmestrahlung Richtung Weltraum als diese. Die Folge ist, dass Wärmeenergie unterhalb der Wolke eingefangen wird und die Temperatur der unter der Wolke befindlichen Atmosphäre und der Erdoberfläche erhöht. Wolken üben damit einen [[Treibhauseffekt]] ähnlich dem der [[Treibhausgase]] aus. Im gesamten [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]] beträgt die nach unten gerichtete langwellige Strahlung 344-350 W/m<sup>2</sup>. Wolken tragen dazu mit 24-34 W/m<sup>2</sup> bei.<ref name="Stephens 2012b">Stephens, G.L.(2012): The Global Character of the Flux of Downward Longwave Radiation, Journal of Climate 25, 2329-2340</ref> Der Weltklimarat IPCC gibt einen Mittelwert von 30 W/m<sup>2</sup> an.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> Wolken sind damit zu fast einem Zehntel am Treibhauseffekt des Planeten beteiligt.		Wolken wirken aber nicht nur abkühlend. Sie behindern auch die langwellige Wärmeausstrahlung von der Erdoberfläche und den unteren Schichten der Atmosphäre in den Weltraum, indem sie sie [[Absorption\|absorbieren]] und nach allen Seiten wieder emittieren. Die Stärke der von einer Wolke emittierten Strahlung hängt vor allem von ihrer Temperatur, aber auch anderen Faktoren wie der Dicke der Wolke und der Partikel, aus denen die Wolke geformt ist, ab. Die Oberfläche der Wolken ist gewöhnlich kälter als die Erdoberfläche und emittiert daher weniger Wärmestrahlung Richtung Weltraum als diese. Die Folge ist, dass Wärmeenergie unterhalb der Wolke eingefangen wird und die Temperatur der unter der Wolke befindlichen Atmosphäre und der Erdoberfläche erhöht. Wolken üben damit einen [[Treibhauseffekt]] ähnlich dem der [[Treibhausgase]] aus. Im gesamten [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]] beträgt die nach unten gerichtete langwellige Strahlung 344-350 W/m<sup>2</sup>. Wolken tragen dazu mit 24-34 W/m<sup>2</sup> bei.<ref name="Stephens 2012b">Stephens, G.L.(2012): The Global Character of the Flux of Downward Longwave Radiation, Journal of Climate 25, 2329-2340</ref> Der Weltklimarat IPCC gibt einen Mittelwert von 30 W/m<sup>2</sup> an.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> Wolken sind damit zu fast einem Zehntel am Treibhauseffekt des Planeten beteiligt.

	Wie stark der Beitrag der Wolken im Einzelfall ist, hängt vor allem von der Höhe der Wolken ab. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen zwar die kurzwellige Solarstrahlung passieren, absorbieren aber die langwellige Wärmestrahlung und emittieren sie sowohl Richtung Weltraum wie zurück zur Erdoberfläche. Weil Cirrus-Wolken hoch und insofern sehr kalt sind, ist ihre Abstrahlung in den Weltraum aber deutlich geringer, als die Abstrahlung der wärmeren Erdoberfläche und Atmosphäre ohne Wolken wäre. Da Cirrus-Wolken einerseits diese Abstrahlung verhindern, andererseits aber die empfangene Wärmestrahlung Richtung untere Atmosphäre und Erdoberfläche teilweise ~~zurück emittieren~~, erwärmen sie diese deutlich. Sie üben also einen relativ starken Treibhauseffekt aus.		Wie stark der Beitrag der Wolken im Einzelfall ist, hängt vor allem von der Höhe der Wolken ab. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen zwar die kurzwellige Solarstrahlung passieren, absorbieren aber die langwellige Wärmestrahlung und emittieren sie sowohl Richtung Weltraum wie zurück zur Erdoberfläche. Weil Cirrus-Wolken hoch und insofern sehr kalt sind, ist ihre Abstrahlung in den Weltraum aber deutlich geringer, als die Abstrahlung der wärmeren Erdoberfläche und Atmosphäre ohne Wolken wäre. Da Cirrus-Wolken einerseits diese Abstrahlung verhindern, andererseits aber die empfangene Wärmestrahlung Richtung untere Atmosphäre und Erdoberfläche teilweise wieder abstrahlen, erwärmen sie diese deutlich. Sie üben also einen relativ starken Treibhauseffekt aus.

	Die Temperatur der niedrigen Wolken wie etwa der Stratocumulus-Wolken unterscheidet sich dagegen nur wenig von der der Erdoberfläche. Sie emittieren daher eine ähnlich starke Strahlung Richtung Weltraum wie die Erdoberfläche. Andererseits wird die dünne Luftschicht zwischen der Wolkenunterseite und dem Boden und dieser selbst durch die langwellige Strahlung erwärmt, die die Wolken nach unten abstrahlen.		Die Temperatur der niedrigen Wolken wie etwa der Stratocumulus-Wolken unterscheidet sich dagegen nur wenig von der der Erdoberfläche. Sie emittieren daher eine ähnlich starke Strahlung Richtung Weltraum wie die Erdoberfläche. Andererseits wird die dünne Luftschicht zwischen der Wolkenunterseite und dem Boden und dieser selbst durch die langwellige Strahlung erwärmt, die die Wolken nach unten abstrahlen.

Dieter Kasang: /* Treibhauseffekt von Wolken */

2017-10-23T10:19:17Z

Treibhauseffekt von Wolken

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	Wolken wirken aber nicht nur abkühlend. Sie behindern auch die langwellige Wärmeausstrahlung von der Erdoberfläche und den unteren Schichten der Atmosphäre in den Weltraum, indem sie sie [[Absorption\|absorbieren]] und nach allen Seiten wieder emittieren. Die Stärke der von einer Wolke emittierten Strahlung hängt vor allem von ihrer Temperatur, aber auch anderen Faktoren wie der Dicke der Wolke und der Partikel, aus denen die Wolke geformt ist, ab. Die Oberfläche der Wolken ist gewöhnlich kälter als die Erdoberfläche und emittiert daher weniger Wärmestrahlung Richtung Weltraum als diese. Die Folge ist, dass Wärmeenergie unterhalb der Wolke eingefangen wird und die Temperatur der unter der Wolke befindlichen Atmosphäre und der Erdoberfläche erhöht. Wolken üben damit einen [[Treibhauseffekt]] ähnlich dem der [[Treibhausgase]] aus. Im gesamten [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]] beträgt die nach unten gerichtete langwellige Strahlung 344-350 W/m<sup>2</sup>. Wolken tragen dazu mit 24-34 W/m<sup>2</sup> bei.<ref name="Stephens 2012b">Stephens, G.L.(2012): The Global Character of the Flux of Downward Longwave Radiation, Journal of Climate 25, 2329-2340</ref> Der Weltklimarat IPCC gibt einen Mittelwert von 30 W/m<sup>2</sup> an.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> Wolken sind damit zu fast einem Zehntel am Treibhauseffekt des Planeten beteiligt.		Wolken wirken aber nicht nur abkühlend. Sie behindern auch die langwellige Wärmeausstrahlung von der Erdoberfläche und den unteren Schichten der Atmosphäre in den Weltraum, indem sie sie [[Absorption\|absorbieren]] und nach allen Seiten wieder emittieren. Die Stärke der von einer Wolke emittierten Strahlung hängt vor allem von ihrer Temperatur, aber auch anderen Faktoren wie der Dicke der Wolke und der Partikel, aus denen die Wolke geformt ist, ab. Die Oberfläche der Wolken ist gewöhnlich kälter als die Erdoberfläche und emittiert daher weniger Wärmestrahlung Richtung Weltraum als diese. Die Folge ist, dass Wärmeenergie unterhalb der Wolke eingefangen wird und die Temperatur der unter der Wolke befindlichen Atmosphäre und der Erdoberfläche erhöht. Wolken üben damit einen [[Treibhauseffekt]] ähnlich dem der [[Treibhausgase]] aus. Im gesamten [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]] beträgt die nach unten gerichtete langwellige Strahlung 344-350 W/m<sup>2</sup>. Wolken tragen dazu mit 24-34 W/m<sup>2</sup> bei.<ref name="Stephens 2012b">Stephens, G.L.(2012): The Global Character of the Flux of Downward Longwave Radiation, Journal of Climate 25, 2329-2340</ref> Der Weltklimarat IPCC gibt einen Mittelwert von 30 W/m<sup>2</sup> an.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> Wolken sind damit zu fast einem Zehntel am Treibhauseffekt des Planeten beteiligt.

	Wie stark der Beitrag der Wolken im Einzelfall ist, hängt vor allem von der Höhe der Wolken ab. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen zwar die kurzwellige Solarstrahlung passieren, absorbieren aber die langwellige Wärmestrahlung und emittieren sie sowohl Richtung Weltraum wie zurück zur Erdoberfläche. Weil Cirrus-Wolken hoch und insofern sehr kalt sind, ist ihre Abstrahlung in den Weltraum aber deutlich geringer, als die Abstrahlung der wärmeren Erdoberfläche und Atmosphäre ohne Wolken wäre. Da Cirrus-Wolken einerseits diese Abstrahlung verhindern, andererseits aber die empfangene Wärmestrahlung Richtung untere Atmosphäre und Erdoberfläche teilweise zurück ~~reflektieren~~, erwärmen sie diese deutlich. Sie üben also einen relativ starken Treibhauseffekt aus.		Wie stark der Beitrag der Wolken im Einzelfall ist, hängt vor allem von der Höhe der Wolken ab. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen zwar die kurzwellige Solarstrahlung passieren, absorbieren aber die langwellige Wärmestrahlung und emittieren sie sowohl Richtung Weltraum wie zurück zur Erdoberfläche. Weil Cirrus-Wolken hoch und insofern sehr kalt sind, ist ihre Abstrahlung in den Weltraum aber deutlich geringer, als die Abstrahlung der wärmeren Erdoberfläche und Atmosphäre ohne Wolken wäre. Da Cirrus-Wolken einerseits diese Abstrahlung verhindern, andererseits aber die empfangene Wärmestrahlung Richtung untere Atmosphäre und Erdoberfläche teilweise zurück emittieren, erwärmen sie diese deutlich. Sie üben also einen relativ starken Treibhauseffekt aus.

	Die Temperatur der niedrigen Wolken wie etwa der Stratocumulus-Wolken unterscheidet sich dagegen nur wenig von der der Erdoberfläche. Sie emittieren daher eine ähnlich starke Strahlung Richtung Weltraum wie die Erdoberfläche. Andererseits wird die dünne Luftschicht zwischen der Wolkenunterseite und dem Boden und dieser selbst durch die langwellige Strahlung erwärmt, die die Wolken nach unten abstrahlen.		Die Temperatur der niedrigen Wolken wie etwa der Stratocumulus-Wolken unterscheidet sich dagegen nur wenig von der der Erdoberfläche. Sie emittieren daher eine ähnlich starke Strahlung Richtung Weltraum wie die Erdoberfläche. Andererseits wird die dünne Luftschicht zwischen der Wolkenunterseite und dem Boden und dieser selbst durch die langwellige Strahlung erwärmt, die die Wolken nach unten abstrahlen.
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	Inwieweit die nach unten emittierte Strahlung die bodennahe Luft und die Erdoberfläche erreicht, hängt wesentlich von der Menge an Wasserdampf unterhalb der Wolken ab, der die von den Wolken ausgehende Strahlung absorbiert und sie wieder re-emittiert. Die Strahlung ist am geringsten in den tropischen Breiten, weil hier unterhalb der Wolken der Wasserdampfgehalt, besonders über den warmen Ozeanen, am größten ist. Am stärksten ist die direkt von den Wolken ausgehende langwellige Strahlung Richtung Erdoberfläche in den mittleren bis hohen Breiten, weil hier weniger Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden ist und die abwärts gerichtete Wärmestrahlung daher weniger stark absorbiert wird und direkt Richtung Erdoberfläche gelangt.<ref name="Stephens 2012b" />		Inwieweit die nach unten emittierte Strahlung die bodennahe Luft und die Erdoberfläche erreicht, hängt wesentlich von der Menge an Wasserdampf unterhalb der Wolken ab, der die von den Wolken ausgehende Strahlung absorbiert und sie wieder re-emittiert. Die Strahlung ist am geringsten in den tropischen Breiten, weil hier unterhalb der Wolken der Wasserdampfgehalt, besonders über den warmen Ozeanen, am größten ist. Am stärksten ist die direkt von den Wolken ausgehende langwellige Strahlung Richtung Erdoberfläche in den mittleren bis hohen Breiten, weil hier weniger Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden ist und die abwärts gerichtete Wärmestrahlung daher weniger stark absorbiert wird und direkt Richtung Erdoberfläche gelangt.<ref name="Stephens 2012b" />
	[[Bild:Wolken und Strahlung.jpg\|thumb\|520px\|Wolken und Strahlung]]		[[Bild:Wolken und Strahlung.jpg\|thumb\|520px\|Wolken und Strahlung]]

	=== Nettoeffekt ===		=== Nettoeffekt ===

Dieter Kasang: /* Lizenzhinweis */

2015-02-09T15:01:43Z

Lizenzhinweis

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	\|verursacht=Niederschlag		\|verursacht=Niederschlag
	\|beeinflusst=Strahlung		\|beeinflusst=Strahlung

Dieter Kasang am 14. Februar 2014 um 19:56 Uhr

2014-02-14T19:56:12Z

Dieter Kasang: /* Wolkenbedeckung und Wolkenarten */

2014-02-14T19:55:16Z

Wolkenbedeckung und Wolkenarten

← Nächstältere Version		Version vom 14. Februar 2014, 19:55 Uhr
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	== Wolkenbedeckung und Wolkenarten ==		== Wolkenbedeckung und Wolkenarten ==

	Wolken bedecken ca. Zweidrittel des Globus: Stark bewölkt sind die Gebiete der Sturmtiefs über den Ozeanen in den [[Gemäßigte Zone\|mittleren Breiten]] und die [[Tropen\|tropischen]] Regengürtel, während die kontinentalen Wüstenregionen und die zentralen [[Subtropen\|subtropischen]] Ozeane relativ wolkenarm sind.<ref name="IPCC ~~2014~~, 7.2.1">IPCC (~~2014~~): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 7.2.1</ref>		Wolken bedecken ca. Zweidrittel des Globus: Stark bewölkt sind die Gebiete der Sturmtiefs über den Ozeanen in den [[Gemäßigte Zone\|mittleren Breiten]] und die [[Tropen\|tropischen]] Regengürtel, während die kontinentalen Wüstenregionen und die zentralen [[Subtropen\|subtropischen]] Ozeane relativ wolkenarm sind.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1">IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 7.2.1</ref>

	[[Bild:Wolkenhoehen.jpg\|thumb\|520px\|Wolkenformen und Wolkenhöhen in verschiedenen Klimazonen ]]		[[Bild:Wolkenhoehen.jpg\|thumb\|520px\|Wolkenformen und Wolkenhöhen in verschiedenen Klimazonen ]]
	Die Art der Wolkenbedeckung ist nicht in allen geographischen Regionen und nicht in allen Höhen gleich. In den meisten Gebieten wechselt sie auch zeitlich sehr stark. Man kann die Wolken zum einen nach der Höhe, in der sie vorkommen, unterscheiden und zum anderen nach ihrer Form. Mit Ausnahme von Eiskristallwolken in den [[Polargebiet\|Polargebieten]] kommen Wolken nur in der [[Troposphäre]] vor, der unteren Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wetter abspielt. Da die Obergrenze der Troposphäre, die [[Tropopause]], mit 17-18 km über dem Äquator und 8 km über den Polen je nach Breitengrad unterschiedlich hoch liegt, wird die Wolkenhöhe oft nicht in Meter über dem Erdboden angegeben, sondern nach [[Luftdruck]]bereichen. So liegen nach einer Klassifizierung des Weltklimarates [[IPCC]] hohe Wolken über dem Luftdruckniveau von 440 hPa, während niedrige Wolken unter 680 hPa und mittlere Wolken dazwischen liegen.<ref name="IPCC ~~2014~~, 7.2.1" /> Je nach Breitenlage entspricht das in etwa den Höhenbereichen 3-18, 2-8 und 0-2 km (s. Tabelle).		Die Art der Wolkenbedeckung ist nicht in allen geographischen Regionen und nicht in allen Höhen gleich. In den meisten Gebieten wechselt sie auch zeitlich sehr stark. Man kann die Wolken zum einen nach der Höhe, in der sie vorkommen, unterscheiden und zum anderen nach ihrer Form. Mit Ausnahme von Eiskristallwolken in den [[Polargebiet\|Polargebieten]] kommen Wolken nur in der [[Troposphäre]] vor, der unteren Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wetter abspielt. Da die Obergrenze der Troposphäre, die [[Tropopause]], mit 17-18 km über dem Äquator und 8 km über den Polen je nach Breitengrad unterschiedlich hoch liegt, wird die Wolkenhöhe oft nicht in Meter über dem Erdboden angegeben, sondern nach [[Luftdruck]]bereichen. So liegen nach einer Klassifizierung des Weltklimarates [[IPCC]] hohe Wolken über dem Luftdruckniveau von 440 hPa, während niedrige Wolken unter 680 hPa und mittlere Wolken dazwischen liegen.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> Je nach Breitenlage entspricht das in etwa den Höhenbereichen 3-18, 2-8 und 0-2 km (s. Tabelle).

	Die meisten hohen Wolken befinden sich in der Nähe des Äquators und über den tropischen Kontinenten. Sie finden sich aber auch in den [[Tiefdruckgebiet\|Tiefdruckzonen]] und im Sommer über den Kontinenten der mittleren Breiten. Wolken mittlerer Höhe sind typisch für die Tiefdruckgebiete der Westwindzonen der mittleren Breiten.		Die meisten hohen Wolken befinden sich in der Nähe des Äquators und über den tropischen Kontinenten. Sie finden sich aber auch in den [[Tiefdruckgebiet\|Tiefdruckzonen]] und im Sommer über den Kontinenten der mittleren Breiten. Wolken mittlerer Höhe sind typisch für die Tiefdruckgebiete der Westwindzonen der mittleren Breiten.

Dieter Kasang: /* Die Bedeutung von Wolken */

2014-02-03T11:39:17Z

Die Bedeutung von Wolken

← Nächstältere Version		Version vom 3. Februar 2014, 11:39 Uhr
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	== Die Bedeutung von Wolken ==		== Die Bedeutung von Wolken ==

	Um das [[Klimaprojektionen\|Klima der Zukunft]] vorhersagen zu können, muss man das [[Klimasystem]] und die komplizierten Wechselwirkungen seiner Komponenten verstehen. Eine der wichtigsten Komponenten des Klimasystems, die mit zahlreichen anderen Prozessen in Wechselwirkungen stehen, sind die [[Wolken]]. Wolken ~~sind ein wichtiger Faktor im~~ [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]]; sie reflektieren die kurzwellige [[Sonnenenergie\|Sonnenstrahlung]] und absorbieren und emittieren langwellige Wärmestrahlung. Wolken sind ebenso ein wichtiger Faktor im [[Wasserkreislauf]] der Atmosphäre. Sie entstehen durch [[Kondensation]] aus Wasserdampf. Sie sorgen für [[Niederschlag]], der in die Flüsse, Seen und Ozeane gelangt, aus denen dann durch [[Verdunstung]] der Wasserdampf stammt, aus dem die Wolken entstehen. Auch bei diesem Vorgang ist der Energiehaushalt der Atmosphäre betroffen: Bei Verdunstung wird der Atmosphäre Wärme entzogen, die bei der Kondensation als sogenannte [[latente Wärme]] wieder freigesetzt wird.		Um das [[Klimaprojektionen\|Klima der Zukunft]] vorhersagen zu können, muss man das [[Klimasystem]] und die komplizierten Wechselwirkungen seiner Komponenten verstehen. Eine der wichtigsten Komponenten des Klimasystems, die mit zahlreichen anderen Prozessen in Wechselwirkungen stehen, sind die [[Wolken]]. Wolken beeinflussen den [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]]; sie reflektieren die kurzwellige [[Sonnenenergie\|Sonnenstrahlung]] und absorbieren und emittieren langwellige Wärmestrahlung. Wolken sind ebenso ein wichtiger Faktor im [[Wasserkreislauf]] der Atmosphäre. Sie entstehen durch [[Kondensation]] aus Wasserdampf. Sie sorgen für [[Niederschlag]], der in die Flüsse, Seen und Ozeane gelangt, aus denen dann durch [[Verdunstung]] der Wasserdampf stammt, aus dem die Wolken entstehen. Auch bei diesem Vorgang ist der Energiehaushalt der Atmosphäre betroffen: Bei Verdunstung wird der Atmosphäre Wärme entzogen, die bei der Kondensation als sogenannte [[latente Wärme]] wieder freigesetzt wird.

	Auf der anderen Seite werden Wolken stark durch andere Faktoren beeinflusst. Kühlt die Luft sich ab, kann es zur Kondensation von Wasserdampf und zur Entstehung von Wolken führen. Erwärmt sich die Luft, können sich Wolken durch Verdunstung auflösen. Dabei spielen das Aufsteigen von Luftmassen - z.B. durch Erwärmung, an Gebirgen oder an Luftmassengrenzen - bei dem die Luft sich abkühlt, und das Absinken von Luftmassen, bei dem die Luft sich erwärmt, eine zentrale Rolle. Damit sich jedoch aus Wasserdampf Wolkentröpfchen bilden, braucht es sogenannter Kondensationskerne, der [[Aerosole]]. Befinden sich wenige Aerosolen in der Atmosphäre, bilden sich Wolken mit eher großen Tropfen, bei einer hohen Aerosoldichte eher solche mit vielen kleinen Tröpfchen. Windströmungen können Wolken weit von ihren Entstehungsgebieten entfernt verfrachten und zu Niederschlag Hunderte oder Tausende Kilometer vom Ursprungsort des Wolkenwassers entfernt führen.		Auf der anderen Seite werden Wolken stark durch andere Faktoren beeinflusst. Kühlt die Luft sich ab, kann es zur Kondensation von Wasserdampf und zur Entstehung von Wolken führen. Erwärmt sich die Luft, können sich Wolken durch Verdunstung auflösen. Dabei spielen das Aufsteigen von Luftmassen - z.B. durch Erwärmung, an Gebirgen oder an Luftmassengrenzen - bei dem die Luft sich abkühlt, und das Absinken von Luftmassen, bei dem die Luft sich erwärmt, eine zentrale Rolle. Damit sich jedoch aus Wasserdampf Wolkentröpfchen bilden, braucht es sogenannter Kondensationskerne, der [[Aerosole]]. Befinden sich wenige Aerosolen in der Atmosphäre, bilden sich Wolken mit eher großen Tropfen, bei einer hohen Aerosoldichte eher solche mit vielen kleinen Tröpfchen. Windströmungen können Wolken weit von ihren Entstehungsgebieten entfernt verfrachten und zu Niederschlag Hunderte oder Tausende Kilometer vom Ursprungsort des Wolkenwassers entfernt führen.

Dieter Kasang am 11. Januar 2014 um 17:33 Uhr

2014-01-11T17:33:50Z

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2014, 17:33 Uhr
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	Inwieweit die nach unten emittierte Strahlung die bodennahe Luft und die Erdoberfläche erreicht, hängt wesentlich von der Menge an Wasserdampf unterhalb der Wolken ab, der die von den Wolken ausgehende Strahlung absorbiert und sie wieder re-emittiert. Die Strahlung ist am geringsten in den tropischen Breiten, weil hier unterhalb der Wolken der Wasserdampfgehalt, besonders über den warmen Ozeanen, am größten ist. Am stärksten ist die direkt von den Wolken ausgehende langwellige Strahlung Richtung Erdoberfläche in den mittleren bis hohen Breiten, weil hier weniger Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden ist und die abwärts gerichtete Wärmestrahlung daher weniger stark absorbiert wird und direkt Richtung Erdoberfläche gelangt.<ref name="Stephens 2012b" />		Inwieweit die nach unten emittierte Strahlung die bodennahe Luft und die Erdoberfläche erreicht, hängt wesentlich von der Menge an Wasserdampf unterhalb der Wolken ab, der die von den Wolken ausgehende Strahlung absorbiert und sie wieder re-emittiert. Die Strahlung ist am geringsten in den tropischen Breiten, weil hier unterhalb der Wolken der Wasserdampfgehalt, besonders über den warmen Ozeanen, am größten ist. Am stärksten ist die direkt von den Wolken ausgehende langwellige Strahlung Richtung Erdoberfläche in den mittleren bis hohen Breiten, weil hier weniger Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden ist und die abwärts gerichtete Wärmestrahlung daher weniger stark absorbiert wird und direkt Richtung Erdoberfläche gelangt.<ref name="Stephens 2012b" />
			[[Bild:Wolken und Strahlung.jpg\|thumb\|520px\|Wolken und Strahlung]]
	=== Nettoeffekt ===		=== Nettoeffekt ===

Dieter Kasang: /* Albedo-Effekt von Wolken */

2014-01-11T16:17:57Z

Albedo-Effekt von Wolken

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2014, 16:17 Uhr
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	Vom Weltraum aus gesehen besitzen Wolken eine helle Farbe. Diese kommt dadurch zustande, dass die winzigen Wasser- und Eispartikel der Wolken 30 bis 60 % der auf sie treffenden Sonnenstrahlen reflektieren.<ref name="NASA Cloud">NASA: [http://isccp.giss.nasa.gov/role.html Cloud Climatology], Last updated: 2013:03:11</ref> Wolken besitzen also eine relativ hohe [[Albedo]]. Die Wirkung der Wolkenalbedo ist im Vergleich zu einem wolkenfreien Himmel umso höher, je stärker die Sonneneinstrahlung ist und je dunkler der Boden unter den Wolken ist. So haben Wolken über einem tropischen Regenwald, über dem die Sonnen mehr oder weniger senkrecht steht, eine besonders hohe Albedo. Ähnliches gilt für Wolken über den dunklen Oberflächen der tropischen Ozeane. Über schneebedeckten Regionen in hohen Breiten kann die Wolkenalbedo dagegen geringer als die der Erdoberfläche sein. In der winterlichen Polarnacht, wenn die Sonne nicht mehr den Horizont übersteigt, spielt die Albedo gar keine Rolle mehr. Ebenso wenig spielt die Albedo der Wolken nachts eine Rolle.		Vom Weltraum aus gesehen besitzen Wolken eine helle Farbe. Diese kommt dadurch zustande, dass die winzigen Wasser- und Eispartikel der Wolken 30 bis 60 % der auf sie treffenden Sonnenstrahlen reflektieren.<ref name="NASA Cloud">NASA: [http://isccp.giss.nasa.gov/role.html Cloud Climatology], Last updated: 2013:03:11</ref> Wolken besitzen also eine relativ hohe [[Albedo]]. Die Wirkung der Wolkenalbedo ist im Vergleich zu einem wolkenfreien Himmel umso höher, je stärker die Sonneneinstrahlung ist und je dunkler der Boden unter den Wolken ist. So haben Wolken über einem tropischen Regenwald, über dem die Sonnen mehr oder weniger senkrecht steht, eine besonders hohe Albedo. Ähnliches gilt für Wolken über den dunklen Oberflächen der tropischen Ozeane. Über schneebedeckten Regionen in hohen Breiten kann die Wolkenalbedo dagegen geringer als die der Erdoberfläche sein. In der winterlichen Polarnacht, wenn die Sonne nicht mehr den Horizont übersteigt, spielt die Albedo gar keine Rolle mehr. Ebenso wenig spielt die Albedo der Wolken nachts eine Rolle.

	Im Vergleich zu einer wolkenfreien Atmosphäre erhöhen Wolken die Albedo des Planeten Erde deutlich. Ihr gesamter Strahlungseffekt durch die Reflexion von kurzwelliger Solarstrahlung beträgt ca. -50 W/m<sup>2</sup>.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1" /> Die beiden Erdbeobachtungssatelliten der NASA CloudSat und CALIPSO<ref>~~NASA~~: [http://de.wikipedia.org/wiki/CloudSat CloudSat] und [http://de.wikipedia.org/wiki/CALIPSO CALIPSO]</ref> haben über den Zeitraum 2000 bis 2010 den Albedoeffekt der Wolken genauer bestimmt. Er betrug in diesem Zeitraum 47,5 W/m<sup>2</sup> und kommt hauptsächlich durch die Reflexion von Sonnenlicht durch Wolken in den mittleren Breiten der jeweiligen Sommerhemisphäre zustande.<ref name="Stephens 2012a">Stephens, G.L., et al. (2012): An update on Earth’s energy balance in light of the latest global observations, Nature Geoscience 5, DOI: 10.1038/NGEO1580</ref> Insgesamt reflektieren Wolken mehr als doppelt so viel Sonnenlicht wie die Erdoberfläche.		Im Vergleich zu einer wolkenfreien Atmosphäre erhöhen Wolken die Albedo des Planeten Erde deutlich. Ihr gesamter Strahlungseffekt durch die Reflexion von kurzwelliger Solarstrahlung beträgt ca. -50 W/m<sup>2</sup>.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1" /> Die beiden Erdbeobachtungssatelliten der NASA CloudSat und CALIPSO<ref>Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/CloudSat CloudSat] und [http://de.wikipedia.org/wiki/CALIPSO CALIPSO]</ref> haben über den Zeitraum 2000 bis 2010 den Albedoeffekt der Wolken genauer bestimmt. Er betrug in diesem Zeitraum 47,5 W/m<sup>2</sup> und kommt hauptsächlich durch die Reflexion von Sonnenlicht durch Wolken in den mittleren Breiten der jeweiligen Sommerhemisphäre zustande.<ref name="Stephens 2012a">Stephens, G.L., et al. (2012): An update on Earth’s energy balance in light of the latest global observations, Nature Geoscience 5, DOI: 10.1038/NGEO1580</ref> Insgesamt reflektieren Wolken mehr als doppelt so viel Sonnenlicht wie die Erdoberfläche.

	Die einzelnen Wolkenformen reflektieren die Solarstrahlung unterschiedlich stark. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen den Großteil der Sonneneinstrahlung passieren und reflektieren davon nur wenig wieder zurück in den Weltraum. Ihr Abkühlungseffekt ist also gering. Im Gegensatz dazu wirken die dicken und niedrigen Stratus- und Stratocumulus-Wolken stark abkühlend. Sie sind gegenüber den kurzwelligen Sonnenstrahlen wenig transparent und reflektieren sie zu einem erheblichen Teil zurück in den Weltraum. Niedrige Wolken, die sich oft über große Gebiete erstrecken, tragen zur abkühlenden Wolkenalbedo am meisten bei. Die über mehrere Kilometer in die Höhe reichenden Cumulonimbus-Wolken reflektieren die Solarstrahlung aufgrund ihrer Dicke ebenfalls sehr stark, sind aber in der Regel nicht so ausgedehnt wie die Stratus-Wolken.<ref name="ASA Facts">NASA Facts: [http://nenes.eas.gatech.edu/Cloud/NASAClouds.pdf Clouds and the Energy Cycle]</ref>		Die einzelnen Wolkenformen reflektieren die Solarstrahlung unterschiedlich stark. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen den Großteil der Sonneneinstrahlung passieren und reflektieren davon nur wenig wieder zurück in den Weltraum. Ihr Abkühlungseffekt ist also gering. Im Gegensatz dazu wirken die dicken und niedrigen Stratus- und Stratocumulus-Wolken stark abkühlend. Sie sind gegenüber den kurzwelligen Sonnenstrahlen wenig transparent und reflektieren sie zu einem erheblichen Teil zurück in den Weltraum. Niedrige Wolken, die sich oft über große Gebiete erstrecken, tragen zur abkühlenden Wolkenalbedo am meisten bei. Die über mehrere Kilometer in die Höhe reichenden Cumulonimbus-Wolken reflektieren die Solarstrahlung aufgrund ihrer Dicke ebenfalls sehr stark, sind aber in der Regel nicht so ausgedehnt wie die Stratus-Wolken.<ref name="ASA Facts">NASA Facts: [http://nenes.eas.gatech.edu/Cloud/NASAClouds.pdf Clouds and the Energy Cycle]</ref>

Dieter Kasang: /* Albedo-Effekt von Wolken */

2014-01-11T16:16:59Z

Albedo-Effekt von Wolken

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2014, 16:16 Uhr
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	Vom Weltraum aus gesehen besitzen Wolken eine helle Farbe. Diese kommt dadurch zustande, dass die winzigen Wasser- und Eispartikel der Wolken 30 bis 60 % der auf sie treffenden Sonnenstrahlen reflektieren.<ref name="NASA Cloud">NASA: [http://isccp.giss.nasa.gov/role.html Cloud Climatology], Last updated: 2013:03:11</ref> Wolken besitzen also eine relativ hohe [[Albedo]]. Die Wirkung der Wolkenalbedo ist im Vergleich zu einem wolkenfreien Himmel umso höher, je stärker die Sonneneinstrahlung ist und je dunkler der Boden unter den Wolken ist. So haben Wolken über einem tropischen Regenwald, über dem die Sonnen mehr oder weniger senkrecht steht, eine besonders hohe Albedo. Ähnliches gilt für Wolken über den dunklen Oberflächen der tropischen Ozeane. Über schneebedeckten Regionen in hohen Breiten kann die Wolkenalbedo dagegen geringer als die der Erdoberfläche sein. In der winterlichen Polarnacht, wenn die Sonne nicht mehr den Horizont übersteigt, spielt die Albedo gar keine Rolle mehr. Ebenso wenig spielt die Albedo der Wolken nachts eine Rolle.		Vom Weltraum aus gesehen besitzen Wolken eine helle Farbe. Diese kommt dadurch zustande, dass die winzigen Wasser- und Eispartikel der Wolken 30 bis 60 % der auf sie treffenden Sonnenstrahlen reflektieren.<ref name="NASA Cloud">NASA: [http://isccp.giss.nasa.gov/role.html Cloud Climatology], Last updated: 2013:03:11</ref> Wolken besitzen also eine relativ hohe [[Albedo]]. Die Wirkung der Wolkenalbedo ist im Vergleich zu einem wolkenfreien Himmel umso höher, je stärker die Sonneneinstrahlung ist und je dunkler der Boden unter den Wolken ist. So haben Wolken über einem tropischen Regenwald, über dem die Sonnen mehr oder weniger senkrecht steht, eine besonders hohe Albedo. Ähnliches gilt für Wolken über den dunklen Oberflächen der tropischen Ozeane. Über schneebedeckten Regionen in hohen Breiten kann die Wolkenalbedo dagegen geringer als die der Erdoberfläche sein. In der winterlichen Polarnacht, wenn die Sonne nicht mehr den Horizont übersteigt, spielt die Albedo gar keine Rolle mehr. Ebenso wenig spielt die Albedo der Wolken nachts eine Rolle.

	Im Vergleich zu einer wolkenfreien Atmosphäre erhöhen Wolken die Albedo des Planeten Erde deutlich. Ihr gesamter Strahlungseffekt durch die Reflexion von kurzwelliger Solarstrahlung beträgt ca. -50 W/m<sup>2</sup>.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1" /> Die beiden Erdbeobachtungssatelliten der NASA CloudSat und CALIPSO haben über den Zeitraum 2000 bis 2010 den Albedoeffekt der Wolken genauer bestimmt. Er betrug in diesem Zeitraum 47,5 W/m<sup>2</sup> und kommt hauptsächlich durch die Reflexion von Sonnenlicht durch Wolken in den mittleren Breiten der jeweiligen Sommerhemisphäre zustande.<ref name="Stephens 2012a">Stephens, G.L., et al. (2012): An update on Earth’s energy balance in light of the latest global observations, Nature Geoscience 5, DOI: 10.1038/NGEO1580</ref> Insgesamt reflektieren Wolken mehr als doppelt so viel Sonnenlicht wie die Erdoberfläche.		Im Vergleich zu einer wolkenfreien Atmosphäre erhöhen Wolken die Albedo des Planeten Erde deutlich. Ihr gesamter Strahlungseffekt durch die Reflexion von kurzwelliger Solarstrahlung beträgt ca. -50 W/m<sup>2</sup>.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1" /> Die beiden Erdbeobachtungssatelliten der NASA CloudSat und CALIPSO<ref>NASA: [http://de.wikipedia.org/wiki/CloudSat CloudSat] und [http://de.wikipedia.org/wiki/CALIPSO CALIPSO]</ref> haben über den Zeitraum 2000 bis 2010 den Albedoeffekt der Wolken genauer bestimmt. Er betrug in diesem Zeitraum 47,5 W/m<sup>2</sup> und kommt hauptsächlich durch die Reflexion von Sonnenlicht durch Wolken in den mittleren Breiten der jeweiligen Sommerhemisphäre zustande.<ref name="Stephens 2012a">Stephens, G.L., et al. (2012): An update on Earth’s energy balance in light of the latest global observations, Nature Geoscience 5, DOI: 10.1038/NGEO1580</ref> Insgesamt reflektieren Wolken mehr als doppelt so viel Sonnenlicht wie die Erdoberfläche.

	Die einzelnen Wolkenformen reflektieren die Solarstrahlung unterschiedlich stark. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen den Großteil der Sonneneinstrahlung passieren und reflektieren davon nur wenig wieder zurück in den Weltraum. Ihr Abkühlungseffekt ist also gering. Im Gegensatz dazu wirken die dicken und niedrigen Stratus- und Stratocumulus-Wolken stark abkühlend. Sie sind gegenüber den kurzwelligen Sonnenstrahlen wenig transparent und reflektieren sie zu einem erheblichen Teil zurück in den Weltraum. Niedrige Wolken, die sich oft über große Gebiete erstrecken, tragen zur abkühlenden Wolkenalbedo am meisten bei. Die über mehrere Kilometer in die Höhe reichenden Cumulonimbus-Wolken reflektieren die Solarstrahlung aufgrund ihrer Dicke ebenfalls sehr stark, sind aber in der Regel nicht so ausgedehnt wie die Stratus-Wolken.<ref name="ASA Facts">NASA Facts: [http://nenes.eas.gatech.edu/Cloud/NASAClouds.pdf Clouds and the Energy Cycle]</ref>		Die einzelnen Wolkenformen reflektieren die Solarstrahlung unterschiedlich stark. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen den Großteil der Sonneneinstrahlung passieren und reflektieren davon nur wenig wieder zurück in den Weltraum. Ihr Abkühlungseffekt ist also gering. Im Gegensatz dazu wirken die dicken und niedrigen Stratus- und Stratocumulus-Wolken stark abkühlend. Sie sind gegenüber den kurzwelligen Sonnenstrahlen wenig transparent und reflektieren sie zu einem erheblichen Teil zurück in den Weltraum. Niedrige Wolken, die sich oft über große Gebiete erstrecken, tragen zur abkühlenden Wolkenalbedo am meisten bei. Die über mehrere Kilometer in die Höhe reichenden Cumulonimbus-Wolken reflektieren die Solarstrahlung aufgrund ihrer Dicke ebenfalls sehr stark, sind aber in der Regel nicht so ausgedehnt wie die Stratus-Wolken.<ref name="ASA Facts">NASA Facts: [http://nenes.eas.gatech.edu/Cloud/NASAClouds.pdf Clouds and the Energy Cycle]</ref>

Dieter Kasang am 11. Januar 2014 um 16:06 Uhr

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	Da Wolken sich auf kleinstem Raum sehr schnell verändern können, ist es sehr schwierig, sie in [[Klimamodelle\|Computermodellen]] adäquat abzubilden. Aufgrund ihrer zentralen Bedeutung im Klimasystem sind Wolken daher eines der großen, wenn nicht das größte Problem der Klimavorhersage.		Da Wolken sich auf kleinstem Raum sehr schnell verändern können, ist es sehr schwierig, sie in [[Klimamodelle\|Computermodellen]] adäquat abzubilden. Aufgrund ihrer zentralen Bedeutung im Klimasystem sind Wolken daher eines der großen, wenn nicht das größte Problem der Klimavorhersage.
	[[Bild:Wolkenbedeckungsgrad.jpg\|thumb\|~~420px~~\|Wolkenbedeckungsgrad im Juli 2006]]		[[Bild:Wolkenbedeckungsgrad.jpg\|thumb\|520px\|Wolkenbedeckungsgrad im Juli 2006]]

	== Wolkenbedeckung und Wolkenarten ==		== Wolkenbedeckung und Wolkenarten ==

	Wolken bedecken ca. Zweidrittel des Globus: Stark bewölkt sind die Gebiete der Sturmtiefs über den Ozeanen in den [[Gemäßigte Zone\|mittleren Breiten]] und die [[Tropen\|tropischen]] Regengürtel, während die kontinentalen Wüstenregionen und die zentralen [[Subtropen\|subtropischen]] Ozeane relativ wolkenarm sind.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1">IPCC (2014): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 7.2.1</ref>		Wolken bedecken ca. Zweidrittel des Globus: Stark bewölkt sind die Gebiete der Sturmtiefs über den Ozeanen in den [[Gemäßigte Zone\|mittleren Breiten]] und die [[Tropen\|tropischen]] Regengürtel, während die kontinentalen Wüstenregionen und die zentralen [[Subtropen\|subtropischen]] Ozeane relativ wolkenarm sind.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1">IPCC (2014): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 7.2.1</ref>
	[[Bild:Wolkenhoehen.jpg\|thumb\|~~420px~~\|Wolkenformen und Wolkenhöhen in verschiedenen Klimazonen ]]
			[[Bild:Wolkenhoehen.jpg\|thumb\|520px\|Wolkenformen und Wolkenhöhen in verschiedenen Klimazonen ]]
	Die Art der Wolkenbedeckung ist nicht in allen geographischen Regionen und nicht in allen Höhen gleich. In den meisten Gebieten wechselt sie auch zeitlich sehr stark. Man kann die Wolken zum einen nach der Höhe, in der sie vorkommen, unterscheiden und zum anderen nach ihrer Form. Mit Ausnahme von Eiskristallwolken in den [[Polargebiet\|Polargebieten]] kommen Wolken nur in der [[Troposphäre]] vor, der unteren Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wetter abspielt. Da die Obergrenze der Troposphäre, die [[Tropopause]], mit 17-18 km über dem Äquator und 8 km über den Polen je nach Breitengrad unterschiedlich hoch liegt, wird die Wolkenhöhe oft nicht in Meter über dem Erdboden angegeben, sondern nach [[Luftdruck]]bereichen. So liegen nach einer Klassifizierung des Weltklimarates [[IPCC]] hohe Wolken über dem Luftdruckniveau von 440 hPa, während niedrige Wolken unter 680 hPa und mittlere Wolken dazwischen liegen.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1" /> Je nach Breitenlage entspricht das in etwa den Höhenbereichen 3-18, 2-8 und 0-2 km (s. Tabelle).		Die Art der Wolkenbedeckung ist nicht in allen geographischen Regionen und nicht in allen Höhen gleich. In den meisten Gebieten wechselt sie auch zeitlich sehr stark. Man kann die Wolken zum einen nach der Höhe, in der sie vorkommen, unterscheiden und zum anderen nach ihrer Form. Mit Ausnahme von Eiskristallwolken in den [[Polargebiet\|Polargebieten]] kommen Wolken nur in der [[Troposphäre]] vor, der unteren Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wetter abspielt. Da die Obergrenze der Troposphäre, die [[Tropopause]], mit 17-18 km über dem Äquator und 8 km über den Polen je nach Breitengrad unterschiedlich hoch liegt, wird die Wolkenhöhe oft nicht in Meter über dem Erdboden angegeben, sondern nach [[Luftdruck]]bereichen. So liegen nach einer Klassifizierung des Weltklimarates [[IPCC]] hohe Wolken über dem Luftdruckniveau von 440 hPa, während niedrige Wolken unter 680 hPa und mittlere Wolken dazwischen liegen.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1" /> Je nach Breitenlage entspricht das in etwa den Höhenbereichen 3-18, 2-8 und 0-2 km (s. Tabelle).

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	== Wolkenbedeckung und Wolkenarten ==		== Wolkenbedeckung und Wolkenarten ==

	Wolken bedecken ca. Zweidrittel des Globus: Stark bewölkt sind die Gebiete der Sturmtiefs über den Ozeanen in den [[Gemäßigte Zone\|mittleren Breiten]] und die [[Tropen\|tropischen]] Regengürtel, während die kontinentalen Wüstenregionen und die zentralen [[Subtropen\|subtropischen]] Ozeane relativ wolkenarm sind.<ref name="IPCC ~~2014~~, 7.2.1">IPCC (~~2014~~): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 7.2.1</ref>		Wolken bedecken ca. Zweidrittel des Globus: Stark bewölkt sind die Gebiete der Sturmtiefs über den Ozeanen in den [[Gemäßigte Zone\|mittleren Breiten]] und die [[Tropen\|tropischen]] Regengürtel, während die kontinentalen Wüstenregionen und die zentralen [[Subtropen\|subtropischen]] Ozeane relativ wolkenarm sind.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1">IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 7.2.1</ref>

	[[Bild:Wolkenhoehen.jpg\|thumb\|520px\|Wolkenformen und Wolkenhöhen in verschiedenen Klimazonen ]]		[[Bild:Wolkenhoehen.jpg\|thumb\|520px\|Wolkenformen und Wolkenhöhen in verschiedenen Klimazonen ]]
	Die Art der Wolkenbedeckung ist nicht in allen geographischen Regionen und nicht in allen Höhen gleich. In den meisten Gebieten wechselt sie auch zeitlich sehr stark. Man kann die Wolken zum einen nach der Höhe, in der sie vorkommen, unterscheiden und zum anderen nach ihrer Form. Mit Ausnahme von Eiskristallwolken in den [[Polargebiet\|Polargebieten]] kommen Wolken nur in der [[Troposphäre]] vor, der unteren Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wetter abspielt. Da die Obergrenze der Troposphäre, die [[Tropopause]], mit 17-18 km über dem Äquator und 8 km über den Polen je nach Breitengrad unterschiedlich hoch liegt, wird die Wolkenhöhe oft nicht in Meter über dem Erdboden angegeben, sondern nach [[Luftdruck]]bereichen. So liegen nach einer Klassifizierung des Weltklimarates [[IPCC]] hohe Wolken über dem Luftdruckniveau von 440 hPa, während niedrige Wolken unter 680 hPa und mittlere Wolken dazwischen liegen.<ref name="IPCC ~~2014~~, 7.2.1" /> Je nach Breitenlage entspricht das in etwa den Höhenbereichen 3-18, 2-8 und 0-2 km (s. Tabelle).		Die Art der Wolkenbedeckung ist nicht in allen geographischen Regionen und nicht in allen Höhen gleich. In den meisten Gebieten wechselt sie auch zeitlich sehr stark. Man kann die Wolken zum einen nach der Höhe, in der sie vorkommen, unterscheiden und zum anderen nach ihrer Form. Mit Ausnahme von Eiskristallwolken in den [[Polargebiet\|Polargebieten]] kommen Wolken nur in der [[Troposphäre]] vor, der unteren Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wetter abspielt. Da die Obergrenze der Troposphäre, die [[Tropopause]], mit 17-18 km über dem Äquator und 8 km über den Polen je nach Breitengrad unterschiedlich hoch liegt, wird die Wolkenhöhe oft nicht in Meter über dem Erdboden angegeben, sondern nach [[Luftdruck]]bereichen. So liegen nach einer Klassifizierung des Weltklimarates [[IPCC]] hohe Wolken über dem Luftdruckniveau von 440 hPa, während niedrige Wolken unter 680 hPa und mittlere Wolken dazwischen liegen.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> Je nach Breitenlage entspricht das in etwa den Höhenbereichen 3-18, 2-8 und 0-2 km (s. Tabelle).

	Die meisten hohen Wolken befinden sich in der Nähe des Äquators und über den tropischen Kontinenten. Sie finden sich aber auch in den [[Tiefdruckgebiet\|Tiefdruckzonen]] und im Sommer über den Kontinenten der mittleren Breiten. Wolken mittlerer Höhe sind typisch für die Tiefdruckgebiete der Westwindzonen der mittleren Breiten.		Die meisten hohen Wolken befinden sich in der Nähe des Äquators und über den tropischen Kontinenten. Sie finden sich aber auch in den [[Tiefdruckgebiet\|Tiefdruckzonen]] und im Sommer über den Kontinenten der mittleren Breiten. Wolken mittlerer Höhe sind typisch für die Tiefdruckgebiete der Westwindzonen der mittleren Breiten.

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	Da Wolken sich auf kleinstem Raum sehr schnell verändern können, ist es sehr schwierig, sie in [[Klimamodelle\|Computermodellen]] adäquat abzubilden. Aufgrund ihrer zentralen Bedeutung im Klimasystem sind Wolken daher eines der großen, wenn nicht das größte Problem der Klimavorhersage.		Da Wolken sich auf kleinstem Raum sehr schnell verändern können, ist es sehr schwierig, sie in [[Klimamodelle\|Computermodellen]] adäquat abzubilden. Aufgrund ihrer zentralen Bedeutung im Klimasystem sind Wolken daher eines der großen, wenn nicht das größte Problem der Klimavorhersage.
	[[Bild:Wolkenbedeckungsgrad.jpg\|thumb\|~~420px~~\|Wolkenbedeckungsgrad im Juli 2006]]		[[Bild:Wolkenbedeckungsgrad.jpg\|thumb\|520px\|Wolkenbedeckungsgrad im Juli 2006]]

	== Wolkenbedeckung und Wolkenarten ==		== Wolkenbedeckung und Wolkenarten ==

	Wolken bedecken ca. Zweidrittel des Globus: Stark bewölkt sind die Gebiete der Sturmtiefs über den Ozeanen in den [[Gemäßigte Zone\|mittleren Breiten]] und die [[Tropen\|tropischen]] Regengürtel, während die kontinentalen Wüstenregionen und die zentralen [[Subtropen\|subtropischen]] Ozeane relativ wolkenarm sind.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1">IPCC (2014): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 7.2.1</ref>		Wolken bedecken ca. Zweidrittel des Globus: Stark bewölkt sind die Gebiete der Sturmtiefs über den Ozeanen in den [[Gemäßigte Zone\|mittleren Breiten]] und die [[Tropen\|tropischen]] Regengürtel, während die kontinentalen Wüstenregionen und die zentralen [[Subtropen\|subtropischen]] Ozeane relativ wolkenarm sind.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1">IPCC (2014): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 7.2.1</ref>
	[[Bild:Wolkenhoehen.jpg\|thumb\|~~420px~~\|Wolkenformen und Wolkenhöhen in verschiedenen Klimazonen ]]
			[[Bild:Wolkenhoehen.jpg\|thumb\|520px\|Wolkenformen und Wolkenhöhen in verschiedenen Klimazonen ]]
	Die Art der Wolkenbedeckung ist nicht in allen geographischen Regionen und nicht in allen Höhen gleich. In den meisten Gebieten wechselt sie auch zeitlich sehr stark. Man kann die Wolken zum einen nach der Höhe, in der sie vorkommen, unterscheiden und zum anderen nach ihrer Form. Mit Ausnahme von Eiskristallwolken in den [[Polargebiet\|Polargebieten]] kommen Wolken nur in der [[Troposphäre]] vor, der unteren Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wetter abspielt. Da die Obergrenze der Troposphäre, die [[Tropopause]], mit 17-18 km über dem Äquator und 8 km über den Polen je nach Breitengrad unterschiedlich hoch liegt, wird die Wolkenhöhe oft nicht in Meter über dem Erdboden angegeben, sondern nach [[Luftdruck]]bereichen. So liegen nach einer Klassifizierung des Weltklimarates [[IPCC]] hohe Wolken über dem Luftdruckniveau von 440 hPa, während niedrige Wolken unter 680 hPa und mittlere Wolken dazwischen liegen.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1" /> Je nach Breitenlage entspricht das in etwa den Höhenbereichen 3-18, 2-8 und 0-2 km (s. Tabelle).		Die Art der Wolkenbedeckung ist nicht in allen geographischen Regionen und nicht in allen Höhen gleich. In den meisten Gebieten wechselt sie auch zeitlich sehr stark. Man kann die Wolken zum einen nach der Höhe, in der sie vorkommen, unterscheiden und zum anderen nach ihrer Form. Mit Ausnahme von Eiskristallwolken in den [[Polargebiet\|Polargebieten]] kommen Wolken nur in der [[Troposphäre]] vor, der unteren Schicht der Atmosphäre, in der sich das Wetter abspielt. Da die Obergrenze der Troposphäre, die [[Tropopause]], mit 17-18 km über dem Äquator und 8 km über den Polen je nach Breitengrad unterschiedlich hoch liegt, wird die Wolkenhöhe oft nicht in Meter über dem Erdboden angegeben, sondern nach [[Luftdruck]]bereichen. So liegen nach einer Klassifizierung des Weltklimarates [[IPCC]] hohe Wolken über dem Luftdruckniveau von 440 hPa, während niedrige Wolken unter 680 hPa und mittlere Wolken dazwischen liegen.<ref name="IPCC 2014, 7.2.1" /> Je nach Breitenlage entspricht das in etwa den Höhenbereichen 3-18, 2-8 und 0-2 km (s. Tabelle).

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	Vom Weltraum aus gesehen besitzen Wolken eine helle Farbe. Diese kommt dadurch zustande, dass die winzigen Wasser- und Eispartikel der Wolken 30 bis 60 % der auf sie treffenden Sonnenstrahlen reflektieren.<ref name="NASA Cloud">NASA: [http://isccp.giss.nasa.gov/role.html Cloud Climatology], Last updated: 2013:03:11</ref> Wolken besitzen also eine relativ hohe [[Albedo]]. Die Wirkung der Wolkenalbedo ist im Vergleich zu einem wolkenfreien Himmel umso höher, je stärker die Sonneneinstrahlung ist und je dunkler der Boden unter den Wolken ist. So haben Wolken über einem tropischen Regenwald, über dem die Sonnen mehr oder weniger senkrecht steht, eine besonders hohe Albedo. Ähnliches gilt für Wolken über den dunklen Oberflächen der tropischen Ozeane. Über schneebedeckten Regionen in hohen Breiten kann die Wolkenalbedo dagegen geringer als die der Erdoberfläche sein. In der winterlichen Polarnacht, wenn die Sonne nicht mehr den Horizont übersteigt, spielt die Albedo gar keine Rolle mehr. Ebenso wenig spielt die Albedo der Wolken nachts eine Rolle.		Vom Weltraum aus gesehen besitzen Wolken eine helle Farbe. Diese kommt dadurch zustande, dass die winzigen Wasser- und Eispartikel der Wolken 30 bis 60 % der auf sie treffenden Sonnenstrahlen reflektieren.<ref name="NASA Cloud">NASA: [http://isccp.giss.nasa.gov/role.html Cloud Climatology], Last updated: 2013:03:11</ref> Wolken besitzen also eine relativ hohe [[Albedo]]. Die Wirkung der Wolkenalbedo ist im Vergleich zu einem wolkenfreien Himmel umso höher, je stärker die Sonneneinstrahlung ist und je dunkler der Boden unter den Wolken ist. So haben Wolken über einem tropischen Regenwald, über dem die Sonnen mehr oder weniger senkrecht steht, eine besonders hohe Albedo. Ähnliches gilt für Wolken über den dunklen Oberflächen der tropischen Ozeane. Über schneebedeckten Regionen in hohen Breiten kann die Wolkenalbedo dagegen geringer als die der Erdoberfläche sein. In der winterlichen Polarnacht, wenn die Sonne nicht mehr den Horizont übersteigt, spielt die Albedo gar keine Rolle mehr. Ebenso wenig spielt die Albedo der Wolken nachts eine Rolle.

	Im Vergleich zu einer wolkenfreien Atmosphäre erhöhen Wolken die Albedo des Planeten Erde deutlich. Ihr gesamter Strahlungseffekt durch die Reflexion von kurzwelliger Solarstrahlung beträgt ca. -50 W/m<sup>2</sup>.<ref name="IPCC ~~2014~~, 7.2.1" /> Die beiden Erdbeobachtungssatelliten der NASA CloudSat und CALIPSO<ref>Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/CloudSat CloudSat] und [http://de.wikipedia.org/wiki/CALIPSO CALIPSO]</ref> haben über den Zeitraum 2000 bis 2010 den Albedoeffekt der Wolken genauer bestimmt. Er betrug in diesem Zeitraum 47,5 W/m<sup>2</sup> und kommt hauptsächlich durch die Reflexion von Sonnenlicht durch Wolken in den mittleren Breiten der jeweiligen Sommerhemisphäre zustande.<ref name="Stephens 2012a">Stephens, G.L., et al. (2012): An update on Earth’s energy balance in light of the latest global observations, Nature Geoscience 5, DOI: 10.1038/NGEO1580</ref> Insgesamt reflektieren Wolken mehr als doppelt so viel Sonnenlicht wie die Erdoberfläche.		Im Vergleich zu einer wolkenfreien Atmosphäre erhöhen Wolken die Albedo des Planeten Erde deutlich. Ihr gesamter Strahlungseffekt durch die Reflexion von kurzwelliger Solarstrahlung beträgt ca. -50 W/m<sup>2</sup>.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> Die beiden Erdbeobachtungssatelliten der NASA CloudSat und CALIPSO<ref>Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/CloudSat CloudSat] und [http://de.wikipedia.org/wiki/CALIPSO CALIPSO]</ref> haben über den Zeitraum 2000 bis 2010 den Albedoeffekt der Wolken genauer bestimmt. Er betrug in diesem Zeitraum 47,5 W/m<sup>2</sup> und kommt hauptsächlich durch die Reflexion von Sonnenlicht durch Wolken in den mittleren Breiten der jeweiligen Sommerhemisphäre zustande.<ref name="Stephens 2012a">Stephens, G.L., et al. (2012): An update on Earth’s energy balance in light of the latest global observations, Nature Geoscience 5, DOI: 10.1038/NGEO1580</ref> Insgesamt reflektieren Wolken mehr als doppelt so viel Sonnenlicht wie die Erdoberfläche.

	Die einzelnen Wolkenformen reflektieren die Solarstrahlung unterschiedlich stark. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen den Großteil der Sonneneinstrahlung passieren und reflektieren davon nur wenig wieder zurück in den Weltraum. Ihr Abkühlungseffekt ist also gering. Im Gegensatz dazu wirken die dicken und niedrigen Stratus- und Stratocumulus-Wolken stark abkühlend. Sie sind gegenüber den kurzwelligen Sonnenstrahlen wenig transparent und reflektieren sie zu einem erheblichen Teil zurück in den Weltraum. Niedrige Wolken, die sich oft über große Gebiete erstrecken, tragen zur abkühlenden Wolkenalbedo am meisten bei. Die über mehrere Kilometer in die Höhe reichenden Cumulonimbus-Wolken reflektieren die Solarstrahlung aufgrund ihrer Dicke ebenfalls sehr stark, sind aber in der Regel nicht so ausgedehnt wie die Stratus-Wolken.<ref name="ASA Facts">NASA Facts: [http://nenes.eas.gatech.edu/Cloud/NASAClouds.pdf Clouds and the Energy Cycle]</ref>		Die einzelnen Wolkenformen reflektieren die Solarstrahlung unterschiedlich stark. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen den Großteil der Sonneneinstrahlung passieren und reflektieren davon nur wenig wieder zurück in den Weltraum. Ihr Abkühlungseffekt ist also gering. Im Gegensatz dazu wirken die dicken und niedrigen Stratus- und Stratocumulus-Wolken stark abkühlend. Sie sind gegenüber den kurzwelligen Sonnenstrahlen wenig transparent und reflektieren sie zu einem erheblichen Teil zurück in den Weltraum. Niedrige Wolken, die sich oft über große Gebiete erstrecken, tragen zur abkühlenden Wolkenalbedo am meisten bei. Die über mehrere Kilometer in die Höhe reichenden Cumulonimbus-Wolken reflektieren die Solarstrahlung aufgrund ihrer Dicke ebenfalls sehr stark, sind aber in der Regel nicht so ausgedehnt wie die Stratus-Wolken.<ref name="ASA Facts">NASA Facts: [http://nenes.eas.gatech.edu/Cloud/NASAClouds.pdf Clouds and the Energy Cycle]</ref>
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	=== Treibhauseffekt von Wolken ===		=== Treibhauseffekt von Wolken ===

	Wolken wirken aber nicht nur abkühlend. Sie behindern auch die langwellige Wärmeausstrahlung von der Erdoberfläche und den unteren Schichten der Atmosphäre in den Weltraum, indem sie sie [[Absorption\|absorbieren]] und nach allen Seiten wieder emittieren. Die Stärke der von einer Wolke emittierten Strahlung hängt vor allem von ihrer Temperatur, aber auch anderen Faktoren wie der Dicke der Wolke und der Partikel, aus denen die Wolke geformt ist, ab. Die Oberfläche der Wolken ist gewöhnlich kälter als die Erdoberfläche und emittiert daher weniger Wärmestrahlung Richtung Weltraum als diese. Die Folge ist, dass Wärmeenergie unterhalb der Wolke eingefangen wird und die Temperatur der unter der Wolke befindlichen Atmosphäre und der Erdoberfläche erhöht. Wolken üben damit einen [[Treibhauseffekt]] ähnlich dem der [[Treibhausgase]] aus. Im gesamten [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]] beträgt die nach unten gerichtete langwellige Strahlung 344-350 W/m<sup>2</sup>. Wolken tragen dazu mit 24-34 W/m<sup>2</sup> bei.<ref name="Stephens 2012b">Stephens, G.L.(2012): The Global Character of the Flux of Downward Longwave Radiation, Journal of Climate 25, 2329-2340</ref> Der Weltklimarat IPCC gibt einen Mittelwert von 30 W/m<sup>2</sup> an.<ref name="IPCC ~~2014~~, 7.2.1" /> Wolken sind damit zu fast einem Zehntel am Treibhauseffekt des Planeten beteiligt.		Wolken wirken aber nicht nur abkühlend. Sie behindern auch die langwellige Wärmeausstrahlung von der Erdoberfläche und den unteren Schichten der Atmosphäre in den Weltraum, indem sie sie [[Absorption\|absorbieren]] und nach allen Seiten wieder emittieren. Die Stärke der von einer Wolke emittierten Strahlung hängt vor allem von ihrer Temperatur, aber auch anderen Faktoren wie der Dicke der Wolke und der Partikel, aus denen die Wolke geformt ist, ab. Die Oberfläche der Wolken ist gewöhnlich kälter als die Erdoberfläche und emittiert daher weniger Wärmestrahlung Richtung Weltraum als diese. Die Folge ist, dass Wärmeenergie unterhalb der Wolke eingefangen wird und die Temperatur der unter der Wolke befindlichen Atmosphäre und der Erdoberfläche erhöht. Wolken üben damit einen [[Treibhauseffekt]] ähnlich dem der [[Treibhausgase]] aus. Im gesamten [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]] beträgt die nach unten gerichtete langwellige Strahlung 344-350 W/m<sup>2</sup>. Wolken tragen dazu mit 24-34 W/m<sup>2</sup> bei.<ref name="Stephens 2012b">Stephens, G.L.(2012): The Global Character of the Flux of Downward Longwave Radiation, Journal of Climate 25, 2329-2340</ref> Der Weltklimarat IPCC gibt einen Mittelwert von 30 W/m<sup>2</sup> an.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> Wolken sind damit zu fast einem Zehntel am Treibhauseffekt des Planeten beteiligt.

	Wie stark der Beitrag der Wolken im Einzelfall ist, hängt vor allem von der Höhe der Wolken ab. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen zwar die kurzwellige Solarstrahlung passieren, absorbieren aber die langwellige Wärmestrahlung und emittieren sie sowohl Richtung Weltraum wie zurück zur Erdoberfläche. Weil Cirrus-Wolken hoch und insofern sehr kalt sind, ist ihre Abstrahlung in den Weltraum aber deutlich geringer, als die Abstrahlung der wärmeren Erdoberfläche und Atmosphäre ohne Wolken wäre. Da Cirrus-Wolken einerseits diese Abstrahlung verhindern, andererseits aber die empfangene Wärmestrahlung Richtung untere Atmosphäre und Erdoberfläche teilweise zurück reflektieren, erwärmen sie diese deutlich. Sie üben also einen relativ starken Treibhauseffekt aus.		Wie stark der Beitrag der Wolken im Einzelfall ist, hängt vor allem von der Höhe der Wolken ab. Die hohen und dünnen Cirrus-Wolken lassen zwar die kurzwellige Solarstrahlung passieren, absorbieren aber die langwellige Wärmestrahlung und emittieren sie sowohl Richtung Weltraum wie zurück zur Erdoberfläche. Weil Cirrus-Wolken hoch und insofern sehr kalt sind, ist ihre Abstrahlung in den Weltraum aber deutlich geringer, als die Abstrahlung der wärmeren Erdoberfläche und Atmosphäre ohne Wolken wäre. Da Cirrus-Wolken einerseits diese Abstrahlung verhindern, andererseits aber die empfangene Wärmestrahlung Richtung untere Atmosphäre und Erdoberfläche teilweise zurück reflektieren, erwärmen sie diese deutlich. Sie üben also einen relativ starken Treibhauseffekt aus.
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	=== Nettoeffekt ===		=== Nettoeffekt ===

	Dadurch dass Wolken die planetare Albedo erhöhen, bewirken sie einen Strahlungseffekt von ca. -50 W/m<sup>2</sup> durch die Reflexion von kurzwelliger Solarstrahlung. Gleichzeitig tragen Wolken aber auch mit etwa +30 W/m<sup>2</sup> zum Treibhauseffekt bei, indem sie langwellige Wärmestrahlung absorbieren und emittieren. Der Netto-Strahlungseffekt liegt damit bei ungefähr -20 W/m<sup>2</sup>, bedeutet also eine deutliche Abkühlung des gegenwärtigen Klimas durch die Wirkung von Wolken.<ref name="IPCC ~~2014~~, 7.2.1" /> In Grad Celsius ausgedrückt kühlen Wolken die Erde um 12 °C durch Reflexion ab und erwärmen sie um 7 °C durch den Treibhauseffekt. Der Netto-Effekt von Wolken auf das gegenwärtige Klima der Erde beläuft sich auf -5 °C.<ref name="NASA Cloud" />		Dadurch dass Wolken die planetare Albedo erhöhen, bewirken sie einen Strahlungseffekt von ca. -50 W/m<sup>2</sup> durch die Reflexion von kurzwelliger Solarstrahlung. Gleichzeitig tragen Wolken aber auch mit etwa +30 W/m<sup>2</sup> zum Treibhauseffekt bei, indem sie langwellige Wärmestrahlung absorbieren und emittieren. Der Netto-Strahlungseffekt liegt damit bei ungefähr -20 W/m<sup>2</sup>, bedeutet also eine deutliche Abkühlung des gegenwärtigen Klimas durch die Wirkung von Wolken.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" /> In Grad Celsius ausgedrückt kühlen Wolken die Erde um 12 °C durch Reflexion ab und erwärmen sie um 7 °C durch den Treibhauseffekt. Der Netto-Effekt von Wolken auf das gegenwärtige Klima der Erde beläuft sich auf -5 °C.<ref name="NASA Cloud" />

	Bei hohen Wolken dominiert der Erwärmungseffekt. Sie sind sehr transparent für die kurzwellige Solarstrahlung, absorbieren aber die langwellige Strahlung vom Boden. Wegen ihrer niedrigen Temperatur emittieren sie von der absorbierten Strahlung nur wenig Richtung Weltraum. Die nach unten gerichtete langwellige Strahlung und die durch die dünnen Cirruswolken durchgehende Solarstrahlung überwiegen zusammen deutlich gegenüber der Abstrahlung in den Weltraum.		Bei hohen Wolken dominiert der Erwärmungseffekt. Sie sind sehr transparent für die kurzwellige Solarstrahlung, absorbieren aber die langwellige Strahlung vom Boden. Wegen ihrer niedrigen Temperatur emittieren sie von der absorbierten Strahlung nur wenig Richtung Weltraum. Die nach unten gerichtete langwellige Strahlung und die durch die dünnen Cirruswolken durchgehende Solarstrahlung überwiegen zusammen deutlich gegenüber der Abstrahlung in den Weltraum.

	Bei niedrigen Wolken verhält sich die Strahlungsbilanz genau umgekehrt. Sie reflektieren einen großen Teil der Sonneneinstrahlung. Sie absorbieren zwar auch langwellige Strahlung von der Erdoberfläche oder der Atmosphäre, emittieren davon aber nahezu gleich viel Richtung Weltraum wie Richtung Boden. Der Netto-Strahlungs-Effekt ist daher über den größten Teil des Globus negativ, und zwar besonders dort, wo ausgedehnte Stratus- und Strato-Cumulus-Wolken vorherrschen wie in den mittleren Breiten und über den östlichen subtropischen Ozeanen.<ref name="IPCC ~~2014~~, 7.2.1" />		Bei niedrigen Wolken verhält sich die Strahlungsbilanz genau umgekehrt. Sie reflektieren einen großen Teil der Sonneneinstrahlung. Sie absorbieren zwar auch langwellige Strahlung von der Erdoberfläche oder der Atmosphäre, emittieren davon aber nahezu gleich viel Richtung Weltraum wie Richtung Boden. Der Netto-Strahlungs-Effekt ist daher über den größten Teil des Globus negativ, und zwar besonders dort, wo ausgedehnte Stratus- und Strato-Cumulus-Wolken vorherrschen wie in den mittleren Breiten und über den östlichen subtropischen Ozeanen.<ref name="IPCC 2013, 7.2.1" />

	==Einzelnachweise==		==Einzelnachweise==