Grundlagen der Atmosphärenphysik und Meteorologie

Die Ozonschicht und Ozon

Ozon ist ein dreiatomiges Molekül, ein stechend riechendes Gas, das in der Atmosphäre vorkommt. In der Troposphäre gilt es als Schadstoff.

Das meiste atmosphärische Ozon konzentriert sich in der Stratosphäre (der Ozonschicht). Die Ozonschicht hat eine variable Dicke, die von Ecuador bis zu den Polen reicht.

Regulierende Rolle der Atmosphäre

Das Gleichgewicht der Sonnenstrahlung hängt von der einfallenden Strahlung, der physikalischen Struktur und der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre ab.

Dynamik der Atmosphäre: Vertikale Bewegungen

Vertikale Bewegungen in der Troposphäre entstehen aufgrund von Veränderungen der Temperatur und Feuchtigkeit.

Thermische Konvektion

Die thermische Konvektion wird durch die Lufttemperatur an der Oberfläche erzeugt. Dabei entstehen Thermikblasen, die nach oben steigen, während kältere Luft absinkt.

Feuchte Konvektion und Feuchtigkeitsmessung

Die feuchte Konvektion wird durch das Vorhandensein von Wasserdampf in der Luft verursacht, wodurch diese weniger dicht als trockene Luft wird.

Wir messen die Feuchtigkeit auf zwei Arten:

1. Absolute Feuchtigkeit: Die Menge an Wasserdampf in einem bestimmten Luftvolumen (z. B. g/cm³). Sie ist abhängig von der Temperatur.
2. Relative Luftfeuchtigkeit: (in %) Die Menge an Wasserdampf in 1 m³ Luft, relativ zum Maximum, das bei der aktuellen Temperatur enthalten sein könnte.

Sättigung und Kondensation

Die Sättigungskurve: Jeder Punkt entspricht einer Sättigungstemperatur oder dem Taupunkt und einer spezifischen Luftfeuchtigkeit.

Steigt eine Luftmasse auf, kühlt sie ab, bis sie die Temperatur des Taupunktes erreicht. Auf dieser Höhe beginnt die Kondensation und es bildet sich eine Wolke. Für die Wolkenbildung sind jedoch auch atmosphärische Kondensationskerne notwendig.

Vertikale Bewegungen und atmosphärischer Druck

Der Druck (*p.at.*) einer Luftsäule über der Erdoberfläche wird mit dem Barometer gemessen. Der Standardwert beträgt 1 atm.

Wichtige Druckbegriffe

• Isobare: Die Verbindung geografischer Punkte mit gleichem Druck.
• Hochdruckgebiet: Ein Bereich, der von Isobaren umgeben ist, wobei der Druck von der Mitte nach außen abnimmt.
• Tiefdruckgebiet (Gale): Ein Bereich, der von Isobaren umgeben ist, deren Druckwerte von der Mitte nach außen zunehmen.