strahlungsbilanz

Wie stark beeinflusst die Atmosphäre die bodennahe Temperatur?

Die irdische Lufthülle sorgt auf unserem Planeten für ein insgesamt erträgliches Temperaturniveau. Wie kalt wäre es ohne Atmosphäre? Ohne unsere schützende Lufthülle sind die Vorgänge, welche die Temperatur am Erdboden bestimmen, recht überschaubar.

Die Sonne liefert Energie in Form kurzwelliger Strahlung. Davon werden von der recht dunklen Erdoberfläche nur etwa zehn Prozent wieder ins Weltall zurück reflektiert, der Rest erwärmt den Erdboden. Nun gibt die Erde ihrerseits Energie in Form von langwelliger Wärmestrahlung in den Weltraum ab, und zwar je mehr, desto höher ihre Temperatur ist.

Somit stellt sich eine Gleichgewichtstemperatur ein, bei der sich Ein- und Ausstrahlung gerade die Waage halten. Diese beträgt etwa minus zwei Grad falls etwa zehn Prozent der Sonnenstrahlung am Erdboden reflektiert werden. Bei solch einer tiefen Mitteltemperatur würden jedoch die Ozeane teilweise vereisen und dadurch heller werden. In der Folge würde auch der Anteil des ins Weltall zurück reflektierten Sonnenlichtes ansteigen und die Temperatur immer weiter absacken. Die Folge wäre noch mehr Eis, was die Reflektivität der Erdoberfläche, die sogenannte Albedo, noch weiter erhöhen und die Temperatur verringern würde. Bei einer Albedo von 30 Prozent wäre es minus 18 Grad kalt, wird die Hälfte der einfallenden Sonneneinstrahlung zurück gespiegelt, sogar etwa minus 35 Grad!

Prozesse in der Atmosphäre regeln jedoch die Temperatur am Erdboden aktuell auf durchschnittlich etwa 15 Grad. Denn über 80 Prozent der vom Erdboden abgegebenen Wärmestrahlung wird von Treibhausgasen, allem voran dem Wasserdampf, am Entweichen gehindert. Würde ausschließlich dieser Effekt wirksam sein, so betrüge die mittlere Temperatur am Erdboden etwa 160 Grad Celsius. Glücklicherweise behindert die Atmosphäre auch die einfallende Sonnenstrahlung, denn nur etwa die Hälfte kommt am Erdboden an. Jedoch würde sich die Erde unter Berücksichtigung dieses Effektes nur auf ungefähr 90 Grad abkühlen.

Erst das Wetter senkt die Temperatur auf unserem Heimatplaneten auf ein erträgliches Niveau. Denn durch aufsteigende Luftmassen, der sogenannten Konvektion, gelangen zusätzlich große Wärmemengen vom Erdboden in höhere Atmosphärenschichten und können aus dem Klimasystem entweichen, so dass derzeit weltweit eine mittlere Temperatur von ungefähr 15 Grad resultiert.

Dienstag, 1. September 2020

Tim Staeger

ARD-Wetterredaktion

Sendung: "alle wetter!", hr-fernsehen, 01.09.2020 19:15 Uhr