Grundlagen der Meteorologie - 5. Teil

Aufbau der Atmosphäre
Stockwerkgliederung der Atmosphäre

Die Einteilung erfolgt nach der vertikalen Temperaturverteilung

1.Troposphäre (vom Erdboden bis ca. 8-12 km Höhe, Mittel bei 10 km)

• 4/5 der Gesamtmasse der Atmosphäre
• gesamter Wasserdampfgehalt der Atmosphäre enthalten (tritt in allen 3 Aggregatzuständen auf, da die Atmosphäre mit rund -6,5 Kelvin/1 km auskühlt
• es finden alle wesentlichen Vorgänge statt
• es gibt zusätzlich Isothermie und Inversion (aber nicht unbedingt)

• Grundschicht: hat eine Höhe von 1,5-2,5 km

• Die Grundschicht wird mit der Peplopause nach oben abgegrenzt
• In ihr ist der größte Anteil an Wasserdampf enthalten (Schichtwolken; Nebel; Dunstmassen)

• Reibungsraum: unterster Raum der Grundschicht

• Wind wird um ca. 30° nach links abgelenkt
• In 1500 Meter hört die Reibungswirkung der Erde auf

• Konvektionsraum: von 1,5 - 2,5 km

• Konvektion ist das Aufsteigen von warmer Luft senkrecht nach oben
• Förderung der Bildung von Quellwolken (Cu hum bis Cb cap)

Es gibt 7 verschiedene Typen der Grundschicht (von A₁-F₂) - konvektive Ströme à A₁<F₂ Die Advektionsschicht reicht von der Peplopause (Grundschicht bis zum Troposphärenende (Tropopause). In ihr herrschen horizontale Strömungsrichtungen, die durch die konvektive Komponente beeinflusst werden.

• Jet Stream à Strahlstrom oder Starkwindband: Ein Strahlstrom ist eine starke und verhältnismäßig schmale Luftströmung, die längs einer fast horizontalen Ebene in der oberen Troposphäre oder in der unteren Stratosphäre konzentriert ist und die durch starke vertikale und horizontale Windscherungen charakterisiert wird. In der Regel ist ein Strahlstrom tausende Kilometer lang und einige hundert Kilometer breit, dabei aber nur einige Kilometer mächtig. Seine Geschwindigkeiten sind folgende: vertikal 5-10 m/s; horizontal 5 m/s pro 100 km; Windmittel V=30 m/s.
• Die Windscherung ist dabei die Änderung des Windes zwischen zwei benachbarten Luftschichten.
• Die Tropopause ist die Obergrenze der Troposhäre. Ihre Höhe liegt an den Polen bei etwa 8 km, über Mitteleuropa bei 10-12 km und über dem Äquator 17 - 20 km . Sie ist durch Inversion und Isothermie gekennzeichnet. Ihre Temperatur beträgt ca. -56,5°C (in natura -50 - -70°C, am Äquator bis -80°C. Sie ist von einigen 100 Metern bis zu 1,5 km dick. Die Tropopausenhöhe nimmt dabei nicht gleichmäßig zu. Es kommt zu einer Störung im Bereich von 30-50°N.B., verursacht durch die allgemeinen Tief- und Hochdruckgebiete. Diese nennt man dann blättrige Tropopause.
   

    
    
    
    
   

  2. Stratosphäre 10 -50 km 
   

• kalte Stratoshäre 10-35 km (durch Isothermie gekennzeichnet, -50 bis -70°C, hier liegt auch das Maximum des Ozons bei etwa 22 km Höhe
• warme Stratosphäre 35-50 km , gekennzeichnet durch Erwärmung (Inversion durch die Ozonschicht; 0,3 K/100 km à 0-10°C in 50 km Höhe). Ihre Obergrenze ist die Stratopause (flache Ausprägung) in 50 km Höhe. Ihre durchschnittliche Temperatur beträgt -3,6°C. Die Höhe ist der jahreszeitenabhänging.

3. Mesosphäre: 50-80 km; -80°C; Abkühlung -3K/km; D-Schicht ist teilweise vorhanden à Langwellenrefektion; Orkanwindbänder in 60 km Höhe mit 350-400 km/h; Obergrenze ist die Mesopause bei 80 km bis -140°C; Die Mesopause verhält sich umgekehrt zur Stratopause und gleich zur Tropopause.

4. Thermosphäre: ab 80 km bis 2000/3000 km à dabei bis 90 km Isothermie
• Ab 90 km herrscht Inversion bis ca. 1000 °C an der Obergrenze
• Diese Temperatur wird durch die hohe Geschwindigkeit der Teilchen verursacht.
• Die Teilchen können hier der Erdanziehungskraft entfliehen (12 km/s).
• Es herrscht eine geringe Dichte
• Die Temperatur ist von der Sonneneinstrahlung abhängig
   

   
   
   
   
   

  5. Exosphäre: ab 1000 km

• Elektromagnetischer Gürtel à Van Allen-Gürtel
• 500-5500 km: energiereich à für alle Lebewesen sehr gefährlich (Röntgenstrahlen) 5 Röntgen pro Stunde treten auf, der Mensch verträgt nur 0,1 Röntgen pro Woche

nächste Ausgabe

1.3.6. Der Meridionalschnitt durch die Atmosphäre

aus den Aufzeichnungen der Lehrzeit beim DWD und dem Meteorologischen Dienst der DDR

Marco Ringel, Januar 2002