Strahlung

Immer wieder taucht im Zusammenhang mit Klima bzw. Klimawandel der Begriff Strahlung auf, aber was genau ist eigentlich Strahlung?

Strahlung in der Erdatmosphäre

Unter Strahlung versteht man die Energieübertragung in Form von Wellen oder Teilchen. Die Unterscheidung zwischen Teilchen und Wellen ist historisch und hat als angenäherte, anschauliche Aussage nach wie vor Bedeutung. Jedoch hat nach heutiger Kenntnis jede Strahlung sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften.

Strahlung hat eine Richtung und transportiert immer Energie und Impuls. Wenn die Strahlungsteilchen Masse, Ladung oder andere Eigenschaften besitzen, werden auch diese transportiert. Allerdings können z. B. zwei Körper von gleicher Temperatur einander gleich viel Energie pro Zeiteinheit zustrahlen, so dass "netto" kein Transport stattfindet (Strahlungsgleichgewicht).

In der Meteorologie wird zwischen solarer Einstrahlung (Wellenlängenbereiche etwa zwischen 0,2 und 2 Mikrometern) und der terrestrischen Ausstrahlung (etwa 3 bis 200 Mikrometer) unterschieden.

Die Strahlungskomponenten werden auf ihren Weg durch die Erdatmosphäre wesentlich modifiziert. Trifft die Strahlung z.B. auf ein Hindernis, wird sie entweder absorbiert (umgewandelt), unbeeinflusst transmittiert (hindurchgelassen), gestreut oder reflektiert (zurückgeworfen).

Die solare Einstrahlung

• Hauptartikel: Sonnenenergie

Die terrestrische Ausstrahlung

• Hauptartikel: Treibhauseffekt

Bedeutung von Strahlung für das Klimasystem

Mit der Bedeutung der Strahlung für das Klimasystem wird sich in einigen Hauptartikeln auseinandergesetzt. Grundsätzlich ist die Strahlung der Antrieb für das gesamte Wetter- und Klimageschehen aufgrund des geographische Ungleichgewichts von überwiegend solarer Einstrahlung in den Tropen und überwiegend langwelliger Ausstrahlung an den Polen.

• Hauptartikel: Strahlungshaushalt der Atmosphäre
• Hauptartikel: Atmosphärische Zirkulation
• Hauptartikel: Globales Förderband
• Hauptartikel: Treibhauseffekt

Spektrum

Das elektromagnetische Spektrum

Das Spektrum der elektromagnetisches Strahlung reicht von der extrem kurzwelligen kosmischen Strahlung bis zu den langen Rundfunkwellen. In diesem Gesamtspektrum ist vor allem der Wellenlängenbereich von 0,2 bis 100 Mikrometer für die Meteorologie relevant; er umfasst damit die kurzwellige Sonnenstrahlung und die langwellige terrestrische Strahlung.

Das am besten bekannte und am meisten studierte Beispiel einer elektromagnetischen Welle ist das sichtbare Licht. Es stellt nur einen winzigen Teil des gesamten Spektrums dar und ist der einzige Bereich, der von Menschen ohne technische Hilfsmittel wahrgenommen werden kann. Bei niedrigeren Frequenzen ist die Energie der Photonen zu gering, um chemische Prozesse auslösen zu können. Bei höheren Frequenzen hingegen beginnt der Bereich der ionisierenden Strahlung (Radioaktivität), bei der ein einziges Photon Moleküle zerstören kann.

Literatur

• GEO Themenlexikon: Wetter und Klima - Begriffe, Forschung, Prognosen, 2008, Peter-Matthias Gaede, GEO, Bibliographisches Institut & F.A. Brockhaus AG

Unterricht

• Klimedia: 2.5.1 Strahlungsbilanz (Klimedia ist ein interaktives Lernmittel der Gruppe KLIMET der Universität Bern)

Weblinks

• Ernst-Georg Beck: Was ist elektromagnetische Strahlung? (Kapitel 1.1 aus dem Chemiekurs 2007 (Klasse 11)
• Prof. Heinz Wanner, Skript "Meteorologie und Klimatologie": Kapitel 2: Astronomische Grundlagen, Strahlung und Energiebilanz (Seite 23 ff von 96 der PDF-Datei; ca. 66,4 MB) - Ein einführender Lehrgang mit dem multimedialen Lernsystem KLIMEDIA.