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Rückkopplungen Wolken. Rückkopplungen Anfängliche Störung Zustandsvariable Rückkopplungs- schleife Schema einer Rückkopplung.

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Präsentation zum Thema: "Rückkopplungen Wolken. Rückkopplungen Anfängliche Störung Zustandsvariable Rückkopplungs- schleife Schema einer Rückkopplung."—  Präsentation transkript:

1 Rückkopplungen Wolken

2 Rückkopplungen Anfängliche Störung Zustandsvariable Rückkopplungs- schleife Schema einer Rückkopplung

3 Rückkopplungen

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5

6 Temperaturprofile im Strahlungs- Konvektions-Gleichgewicht Wichtige Faktoren: Wasserdampf Kohlendioxid Ozon Aerosole Oberflächenalbedo Wolken

7 Berechnete Temperaturprofile für das Strahlungsgleichgewicht sowie für thermische Gleichgewichte mit vertikalen Temperaturgradienten von 9.8 und 6.5°C km -1 [Abbildung 3.16 aus Hartmann (1994)]

8 Thermische Gleichgewichtsprofile für eine wolkenlose Atmosphäre (a) nur mit Wasserdampf, (b) mit Wasserdampf und Kohlendioxid sowie (c) mit Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon [Abbildung 3.17 aus Hartmann (1994)]

9 Wolken und Strahlung Wolken –bestehen entweder aus flüssigem Wasser oder Eis Wolkentröpchen rufen Mie-Streuung hervor –wirksam in der Reflexion solarer (kurzwelliger) Strahlung Wasser absorbiert langwellige (und etwas kurzwellige) Strahlung –sehr wirksam in der Absorption terrestrischer (langwelliger) Strahlung

10 Wolken und kurzwelliger Strahlungstransport Cloud TypeSW reflectivitySW absorbtivity% of area high (cirrus) medium (cumulus) low (stratus) Schätzwerte für das kurzwellige Reflexions- und Absorptionsvermögen von Wolken und den Bedeckungsgrad, die in das Model von Manabe und Strickler (1964) eingehen [Tabelle 3.2 aus Hartmann 1994]

11 Abhängigkeit (a) der Wolkenalbedo und (b) des Wolkenabsorptionsvermögens vom Gesamtwassergehalt (Dicke) einer Wolke. Werte in Prozent [Abbildung 3.13 aus Hartmann 1994]

12 Abhängigkeit der Wolkenalbedo von der Größe der Wolkentröpchen [Abbildung 3.14 aus Hartmann 1994]

13 Wolken und langwelliger Strahlungstransport Abhängigkeit des Emssionsvermögens vom (a) Flüssigwassergehalt und (b) Eisgehalt [Abbildung 3.15 aus Hartmann 1994]

14 Wolkentypen

15 Ein einfaches Modell für den Netto- Strahlungseffekt der Bewölkung Linien gleicher Änderung in der Netto-Strahlungsbilanz am Außenrand der Atmosphäre hervorgerufen durch Wolken, abgetragen gegen die Höhe des Oberrands der Wolken und die Änderung der planetaren Albedo [Abbildung 3.20 aus Hartmann (1994)].

16 Temperatur am Oberrand der Wolken Höhe des Oberrands der Wolken Temperatur am Oberrand, für die der Nettoeffekt der Wolken auf die Strahlungsbilanz verschwindet: Einstrahlung, im Fall der planetaren Energiebilanz Albedoänderung durch Bewölkung

17 Temperatur am Oberrand der Wolken Höhe des Oberrands der Wolken Oberflächentemperatur Temperaturabnahme mit der Höhe (lapse rate) Entsprechende Höhe der Wolken unter Annahme einer festen Temperaturabnahme mit der Höhe:

18 Beobachtete Rolle der Wolken in der Energiebilanz der Erde Mittlere Bedingungen (W/m 2 ) Wolkenlose Bedingungen (W/m 2 ) Wolkenantrieb (W/m 2 ) LW emittiert KW absorbiert Netto Albedo30%15%+15% Strahlungsantrieb der Wolken: Führen Wolken im heutigen Klima zu einer Verstärkung oder zu einer Abschwächung der Netto-Einstrahlung? [Tabelle 3.3 aus Hartmann 1994]

19 Wolken-Rückkopplung Niedrige Wolken beeinflussen die kurzwellige Strahlung (durch ihre Albedo), hohe Wolken hingegen die langwellige Ausstrahlung (Stocker 2003).

20 Wolken-Rückkopplung Eine Zunahme der Bewölkung um 10% hat den gleichen Effekt wie eine Verdoppelung des CO 2 -Gehalts

21 Gesamtbewölkungsgrad im Jahresmittel International Satellite Cloud Climatology Project

22 Bewölkungsgrad hoher Wolken Druck am Oberrand niedriger als 440 hPa

23 International Satellite Cloud Climatology Project Bewölkungsgrad niedriger Wolken Druck am Oberrand höher als 680 hPa

24 Momentaufnahme der Wolkenbedeckung

25 Beispiel für ein Bild aus dem Karlsruher Wolkenatlas (www.wolkenatlas.de):www.wolkenatlas.de Altocumulus, der sich in einer Höhe zwischen 6000 und 7000 befindet.


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