Strahlungsbilanz der Erde und atmosphärische Prozesse

Strahlungsbilanz

Die folgende Darstellung hilft uns, die durchschnittliche Sonnenstrahlung zu verstehen, welche die Erdoberfläche erhält. Die Bedeutung dieses Konzepts liegt in seiner Anwendung zur Kalibrierung verschiedener Instrumente, die zur effektiven Messung der Parameter der Sonnenstrahlung dienen, und ermöglicht unterschiedliche Interpretationen für Studien, die wir durchführen möchten. Der Motor, der die Dynamik atmosphärischer Prozesse und des Klimas bestimmt, ist die Sonnenenergie.

Die Sonne strahlt Energie hauptsächlich in Form von kurzwelliger Strahlung ab. Nach dem Passieren der Atmosphäre erfährt diese Strahlung einen Prozess der Schwächung (durch Diffusion und Reflexion in den Wolken) und Absorption (durch die Moleküle von Gasen und Schwebstoffen). Die Strahlung erreicht die Erdoberfläche (Ozean oder Kontinent), wo sie reflektiert oder absorbiert wird. Die absorbierte Strahlung wird von der Oberfläche als langwellige Strahlung zurück in den Weltraum abgegeben, wodurch Wärme in die Atmosphäre übertragen wird. Das Klima der Erde hängt von der Strahlungsbilanz ab, also dem Gleichgewicht zwischen der empfangenen und der abgegebenen Energie.

Wechselwirkung der Atmosphäre mit elektromagnetischer Strahlung

Die Atmosphäre ist ein wichtiger Faktor bei der Betrachtung der Strahlungsflüsse zwischen der Sonne und der Erdoberfläche sowie zwischen der Oberfläche und dem Satelliten. Im Weltraum gibt es keinen Verlust von Strahlung durch Interferenz mit Materie, sondern nur eine Dämpfung gemäß dem Gesetz des Abstandsquadrats. Gase und Aerosole, aus denen die Atmosphäre besteht, haben eine dreifache Wirkung auf die Strahlung:

• Verbrauch von Energie in bestimmten Frequenzbändern.
• Streuung von Strahlung in bestimmten Spektralbereichen.
• Emission, deren Intensität bei der jeweiligen Temperatur im thermischen Infrarot maximal ist.

Terrestrische Wärmestrahlung

Die Erde emittiert, wie jeder warme Körper, Strahlung. Da ihre Temperatur jedoch viel niedriger ist als die der Sonne, strahlt sie Infrarotstrahlung mit einer viel längeren Wellenlänge ab. Diese Strahlung interagiert mit den Treibhausgasen in der Atmosphäre. Über 75 % der Wärme, die von der Atmosphäre eingefangen wird, ist auf den Treibhauseffekt zurückzuführen.

Die Atmosphäre gibt die empfangene Energie sowohl in den Weltraum (37,5 %) als auch zurück zur Erdoberfläche (62,5 %) ab. Die jeweils übertragene Menge hängt von der Struktur und Dichte der Atmosphäre ab.

Merkmale der Wissenschaft

Wissenschaft oder wissenschaftliche Erkenntnis zeichnet sich durch eine Vielzahl von Merkmalen aus, die wie folgt zusammengefasst werden können:

• Sie basiert auf Fakten und kehrt immer wieder zu ihnen zurück.
• Sie transzendiert die Fakten.
• Sie ist analytisch.
• Sie ist spezialisiert.
• Sie ist klar und präzise.
• Sie ist kommunizierbar.
• Sie ist nachprüfbar.
• Sie ist methodisch und systematisch.
• Sie ist generell (allgemeingültig).
• Sie ist gesetzmäßig.
• Sie ist erklärend.
• Sie ist prädiktiv (voraussagend).
• Sie ist offen.
• Sie ist nützlich.