Atmosphäre - Teil Wernli

Nein sie ist temperaturabhängig. in der barometrischen Höhenformel wird die temperatur als konstant angenommen.

Hängt von der Temperatur ab. Je wärmer desto mehr Wasser. Deshalb kann es im Winter gar nie schwül werden, da Luft gar nicht soviel wasser aufnehmen kann.

spezifische Sättigungsfeuchte: Bei der Temperatur T kann die Luft X % an wasser aufnehmen

Die Sättigungsdampfdruckkurve: bei welcher Temperatur kann wie viel wasser maximal in der luft gespeichert werden.

Temperatur bei der 100% Wassersättigung in der Luft erreicht ist. Wird diese Temperatur unterschritten beginnt das Wasser zu kondensieren, da die Luft nicht mehr soviel wasser halten kann.

Hat man ein Luftpaket mit einer Temperatur T₀ dann kühlt man dieses so lange ab, bis Sättigung in der Luft auftritt. Dann hat man die Taupunkttemp. T₁ gefunden. (Grafisch bewegt man sich von einem Punkt unter der Clausius Clapeyron Gleichung waagrecht auf die Kurve zu.)

\(RH = {q\over q_s} \)

q= spezifische Feuchte (soviel feuchtigkeit [in g] hat die Luft aktuell bei dieser temperatur T)

q_s= spezifische Sättigungsfeuchte (soviel feuchtigkeit [in g] könnte die Luft bei dieser Temperatur T maximal aufnehmen)

Der Druck des Wasserdampfs macht einen kleinen Teil des totalen Luftdrucks aus. Dieser kleine Teil wird Dampfdruck e genannt. e_s beschreibt dabei den maximalen Sättigungsdampfdruck.

modern mit einem Hygristor: elektrische Leitfährigkeit eines feuchte-absorbierenden Materials.

mit einem Taupunktspiegel. In einem kleinen Gerät ha es einen spiegel auf den ein Infrarotstrahl gerichtet ist. Der Spiegel wird nun immer weiter abgekühlt, bis das Wasser der Luft an ihm kondensiert. kondensiert das WAsser wird der Infrarotstrahl abgelenkt. Die dann gemessene Temperatur am Spiegel entspricht der Taupunkttemperatur.

Sättigungsdampfdruck über Eis etwas geringer als über Wasser

In Grafik der Sättigungsdampfdruckkurve nachschauen was bei Temp 30° die Luftfeuchtigkeit q_s ist: --> 26g/kg

Bei 26g/kg ist RH 100% --> d.h. q bei RH 50% ist 26/(100/50) = 26/2 = 13 g/kg.

Für e: ebenfalls in Grafik nachschauen: bei 30° e_s 40 hpa (RH 100%) --> bei RH 50%: 40hpa /2 = 20 hpa

Durch eine Kaltfront wird warme feuchte Luft angehoben (kalte, trockene luft ist viel schwerer als warme feuchte.). ist die warme luft absolut Stabil kommt es zu einem Stratiformen Regen (gleichmässig)

ist die Luft nur bedingt stabil kommt es zu einem konvektiven Regen (gewitterartig)

1. Plancksches Strahlungsgesetz

2. Wiensches Verschiebungsgesetz

3. Stefan-Boltzmanngesetz

Ist eine idealisierte Strahlungsquelle. Schwarze körper absorbieren alle einfallende, elektromagnetische Strahlung. Gleichzeitig sendet der Schwarze Körper elektromagnetische Strahlung als Wärmestrahlung ab.

Sonne und Erde verhalten sich fast wie schwarze Körper

Gibt die Strahlungsenergie für eine bestimmte Wellenlänge ab, die ein Schwarzer körper bei der Temperatur T emittiert.

Temperatur hat grossen einfluss auf die Formel und das Resultat. schon kleine Temperaturänderungen führen zu grossen Änderungen des Resultats.

kann auf die Sonne angewendet werden. Die sonne hat eine Temperatur von ca.6000°c --> meiste Strahlung wird im Bereich um 500nm abgegeben, genau im Sichtbaren licht & Strahlungsintensität ist sehr hoch!

Siehe grafik: Kurven stellen die Intensitäten für jede Wellenlänge dar, welche mit dem Planckschen gesetzt berechnet wurden

Die erdstrahlung ist wesentlich weniger intensiev (da die temperatur auch kleiner ist), die emmitierte Wellenlänge hat sich in den Infrarot (also längeren) bereich vershcoben.

Gibt den Zusammenhang zwischen der Temperatur T und der Wellenlänge der maximalen Strahlungsemission, gibt also an bei welcher wellenlänge die maximale abstrahlung (höchste intensität) passiert. --> höhere Temp = kleinere Wellenlänge

Gibt an wie sich die Temperatur auf die Total abgestrahlte Energie eines Körpers auswirkt. Schon extrem kleine Temperaturänderungen haben einen grossen Einfluss!

--> totale Strahlungsenergie eines schwarzen Körpers ist über alle Wellenlängen pro m2 und Sekunde proportional zur vierten Potzen der Temperatur!

--> wichtige Diskussion in der Klimaforschung: Erde ändert ihre Temperatur, trotzd der sehr kleinen Änderung hat dies eine grosse Auswirkung auf die Thermische Abstrahlung. Wie wirkt sich das weiter aus?

es kommt zu einer Wechselwirkung zwischen der Strahlung und der in der Atmosphäre befindlichen Materie. Die einfallende Strahlung wir von Gasmolekülen absorbiert und in anderer Form wieder emmitiert.

Je nach Strahlungsart kommte es zu unterschiedlichen Absorptionsarten:

--> energiereiche Strahlung (UV) = Kontinuumsabsorption

--> energiearme Strahlung (Infrarot) = Linienabsorption

--> wichtig: kontinuumsabsorption und Linienabsorption können am gleichen Molekül auftreten!

Zwei konzepte:

• Photoionisation: Elektronen werden durch Strahlung aus Atomen rausgeschlagen (geschieht in der Ionosphäre, ca. 50 km Höhe)
• Photodisoziation: O₂= O + O & O₃= O₂ + O
  • Vorallem letzter Prozess sehr wichtig: UV strahlung wird durch spaltung von Ozon (O3) eliminiert!

In der Grafik sieht man welche Strahlung duch Kontinuumsabsorption eliminiert wird.

Laut Quantenmechanik können moleküle nur gewisse orbital-, rotations- und vibrationszustände einnehmen. Zwischen diesen Zuständen gibt es eine Energetische Differenz (delta e). Falls die Energie einer energiewelle genau dieser differenz delta e entspricht können die moleküle in einen höheren energiezustand gehoben werden, dabei wird die Energie eliminiert. Die delta e's sind von Molekül zu Molekül untershciedlich. Siehe grafik:

\(E_{in} = E_{out} \)

Eingestrahlte energie wird von der Erde auch wieder abgestrahlt. Natürliche Treibhausgase haben schon immer die temperatur auf der Erde angehoben oder gesenkt. Das Gleichgewicht wurde immer gehalten. heute ändert der Mensch die Zusammensetzung der Atmosphäre allerdings so schnell, dass sie aus dem Gleichgewicht kommen kann mit unabsehbaren Konsequenzen

Siehe grafik: Sehr schön ist der einfluss der verschiednene Absorptionsmechanismen zu sehen. Auch der Name der Linienadsorption wird klar. eine Wellenlänge wird komplett durchgelassen ein bisschen grössere wellenlänge hingegen komplet weggefressen (siehe umgekehrte spitzen)

Der anteil der Strahlung welcher von der Erde reflektiert wird! Albedo ist auf der erde stark breitenabhängig. natürlich ist albedo auch von der auftreffenden materie abhängig (schnee in den bergen reflektiert wesentlich mehr licht als wasser --> schnee hat höheren albedo wert)

siehe grafik:

Abstrahlung der Erde hauptsächlich im Infrarotbereich! Abstrahlung der Erde wird aber durch Linienabsorption der Atmosphäre nicht nach aussengelassen --> treibhauseffekt!

siehe grafik

siehe grafik

(nicht so wichtig, einfach interessant)

Die einstrahlung auf die erde ist stark unterschiedlich in abhängigkeit vom Breitengrad. Die Abstrahlung allerdings weist weniger starke unterschiede auf. Deshalb kann es an den einen Orten der Erde strahlungsüberschüsse geben (am Äquator) und Strahlungsdefizite (an den Polen). Diese werden durch den Energietransport der Atmosphäre (wetter) und der Meere (Strömungen) ausgeglichen. Diese Strömungen (luft und wasser) müssen es schaffen das wieder gilt: 

\(E_{in} = E_{out}\)

Grafik: einstrahlungskurve (durchgezogen) wurde der albedo schon abgezogen, deshalb an den polen so klein

1,3 & 4 richtig,

2 falsch

Dieser Unterschied zwischen der Grünen und Roten Kurve in der Grafik kommt von der Strahlung der Atmosphäre der Sonne, welche nicht isotherm ist. Auf der Erde kommt also Strahlung von Quellen mit unterschiedlichen Temperaturen an.

Zudem ist der Schwarzkörper eine Idealisierung, was nicht auf die Sonne zutrifft.

Primäre Aerosole: Seesalz, Staub, Pollen, Vulkane

Sekundäre Aerosole: Bildung dieser Aerosole aus der Gasphase --> z.B. Bildung von Schwefelsäure tröpfchen.

Unterschiedliche Enstehungsporzesse, Formen, Grössen, chemisch Zusammensetzung  und eigenschaften

Saharastaub enthält viele mineralien --> ist in gewissen Regionen ein wichtiger Dünger.