Atmosphäre, Wetter und Luftmassen: Aufbau, Schichten & Prozesse

Niederschlag und Kondensation

Flüssigkeit, zum Beispiel wenn feuchte Luft abgekühlt wird und an kleinen Partikeln kondensiert. Niederschlag: Der Prozess, bei dem Wasser durch die Schwerkraft aus dem Kondensationsprodukt des Wasserdampfs zur Erde gelangt.

Luftmassen

Air Mass

Luftmasse: Ein großes Luftvolumen, dessen physikalische Eigenschaften – insbesondere Temperatur, Feuchtigkeit und vertikaler Temperaturgradient – über einen Bereich von mehreren hundert Kilometern mehr oder weniger einheitlich sind. Zusätzlich zu dieser Homogenität ist eine Luftmasse beweglich und kann sich durch Verdrängung verändern. Zur Charakterisierung einer Luftmasse ist es notwendig, die Herkunftsbedingungen (die Quellenregion) zu unterscheiden, da dort die Ausgangsbedingungen und die spätere Transformation entstehen. Ursprünglich stand sie im Kontakt mit einer Oberfläche, wodurch Temperatur und Feuchtigkeit dort stabil und homogen waren.

Atmosphärisches Zirkulationsmodell

Atmosphärisches Zirkulationsmodell: Ein Mechanismus, der Wärme und Wasserdampf in der Atmosphäre verteilt und ein Gleichgewicht thermischer und druckbedingter Unterschiede auf der Erde herstellt.

Ursachen für Druckunterschiede

Ursachen für Unterschiede im Luftdruck: Sie können thermisch oder dynamisch sein. Thermische Ursachen hängen mit der Erwärmung oder Abkühlung der Oberfläche zusammen, wodurch sich das Volumen und die Dichte von warmen oder kalten Luftmassen ändern. Die dynamischen Ursachen hängen mit der allgemeinen atmosphärischen Zirkulation zusammen (z. B. äquatoriale Tiefdruckzone, subtropische Hochdruckgürtel, Tiefdruck in polaren Regionen).

Konvergenz und Divergenz

Konvergenz: Zeigt die Ansammlung von Luft in einem begrenzten Raum, wie bei Zyklonen oder Tiefdruckgebieten, die Zentren der Akkumulation in der Atmosphäre sind; die aufsteigende Bewegung muss ausgeglichen werden. Divergenz: Zeigt den Verlust von Luft, wie bei Hochdruckgebieten, die mit Subsidenz verbunden sind und atmosphärische Stabilität kennzeichnen.

Die Atmosphäre

Die Atmosphäre ist die gasförmige Schicht, die die Erde umgibt und aus einer Mischung von Gasen besteht, die wir als Luft bezeichnen. Sie schützt vor Röntgen- und ultravioletter (UV-)Strahlung und reguliert Temperatur und Klima. Wenn Infrarotstrahlung von der Erde entweicht, führt das zu stärkerer Abkühlung in der Nacht und zu übermäßiger Erwärmung am Tag. Die Atmosphäre ist in etwa fünf Schichten bis in eine Höhe von etwa 1000 km gegliedert.

Atmosphärische Schichten

• Troposphäre

  Schicht in Kontakt mit dem Boden, Höhe bis etwa 13 km. Hier befindet sich die Luft, die wir atmen, sowie die atmosphärischen Erscheinungen: Wind, Regen usw. Sie steht im Austausch mit Ozeanen, Meeren und Flüssen. Sie enthält etwa 90 % des atmosphärischen Wasserdampfs und einen großen Anteil an Kohlendioxid. Die Temperatur nimmt mit der Höhe ab und kann bis auf etwa -70 °C sinken.

• Stratosphäre

  Reicht von der Grenze der Troposphäre bis etwa 50 km. An ihrer Spitze liegt die Ozonschicht, die die UV-Strahlung der Sonne absorbiert.

• Mesosphäre

  Erstreckt sich etwa zwischen 50 und 80 km Höhe. Hier treten starke Abkühlungen auf; die Temperaturen können bis etwa -90 °C sinken. In dieser Schicht erreichen verschiedene Strahlungs- und chemische Prozesse die Atmosphäre.

• Ionosphäre

  Reicht bis etwa 500 km Höhe. Sie besteht aus teils ionisierten, also elektrisch geladenen Gasen, die durch UV- und kosmische Strahlung erzeugt werden. Die Temperaturen können bis etwa 1500 °C erreichen.

• Exosphäre

  Äußere Zone der Atmosphäre; in dieser Region können die Temperaturen theoretisch bis in sehr hohe Werte steigen (z. B. bis zu etwa 2400 °C).

Wetterelemente

Wetterelemente:

• Atmosphärische Temperatur: Das Maß der Wärme der Luft an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit.
• Luftfeuchtigkeit: Die Menge an Wasserdampf in der Luft.
• Atmosphärendruck: Der Druck, der durch die Luftsäule zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeübt wird.
• Vorhandensein von Wasser in der Luft: Bezieht sich auf die absolute und relative Feuchte sowie auf die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf zu halten.
• Kondensation: Der Übergang von Wasser vom gasförmigen in den flüssigen oder festen Zustand; dies hängt von der Temperatur und dem Druck in der Atmosphäre ab.
• Wolkenbildung: Eine Wolke besteht aus Millionen von Wassertröpfchen oder Eiskristallen (bei sehr niedrigen Temperaturen), die in der Luft schweben. Daher kann eine Wolke entstehen, wenn Wasserdampf kondensiert.