Der Strahlungshaushalt der Erde

Präsentation zum Thema: "Der Strahlungshaushalt der Erde"—  Präsentation transkript:

1 Der Strahlungshaushalt der Erde
Vortrag im Rahmen des Seminars „Übungen im Vortragen mit Demonstrationen – Physikalische Chemie“ SS 2002 Stud. Rer. Nat. Susanne Möschl

2 Der schwarze Hautkrebs

3 Spektrum der Sonnenstrahlen
390 320 280 200 UV-A UV-B UV-C 700 1000 3000 [nm]

4 Strahlungshaushalt – ohne Atmosphäre
S = Solarkonstante, 1368 W/m2 A = Albedo (Rückstrahlungsfähigkeit der Erde) Le = langwellige Wärmestahlung Absorption Le Reflektion ¼ S A • ¼ S ERDE

5 Bestimmung der Gleichgewichtstemperatur
P1 = S · (1 - A) ·F Stefan-Boltzmann Gesetz: P = б · F · T4 ; б = 5,6 · 10-8 W/m2K4 P2 = б · 4 · F · T4 → P1 = P2 → -18°C T= 255K =

6 Die Atmosphäre • Hauptbestandteile: N2 78,08 % CO2 20,95 % Ar 0,93 %
• enthält klimarelevante Spurengase: CO2, H2O, CH4, O3

7 Aufbau der Atmosphäre Exosphäre = Übergang in den Weltraum
Thermosphäre Mesosphäre Stratosphäre Ozonschicht Troposphäre

8 Die spektrale Energieverteilung der Sonnenstrahlen
2 UV Sichtbares Licht Infrarot  [nm] Watt je Quadratmeter mal Nanometer 2 1 1,4 1 4 2 5 3

9 Strahungshaushalt – mit Atmosphäre
100 100 ERDE

10 8 30 19 Luft, Erde T 51 T 51 43 T ERDE

11 T T 8 30 19 T T 51 43 51 T ERDE

12 8 8 30 19 51 19 51 70 T T 43 51 T ERDE

13 8 30 19 51 43 51 ERDE

14 gesamte absorbierte Sonnenstrahlung
reflektierte Sonnenstrahlung 30 Abstrahlung im Infrarotbereich 70 einstrahlende Sonnenenergie 100 15 17 38 30 19 51 32 70 gesamte absorbierte Sonnenstrahlung 95 114 ERDE

15 Der natürliche Treibhauseffekt (NTE)
Der Treibhauseffekt Der natürliche Treibhauseffekt (NTE) → Aufheizung der Atmosphäre um ΔT Gleichgewichtstemperatur von -18°C steigt auf +15°C → ΔT = 33°C = NTE

16 Klimarelevante Spurengase und ihr gegenwärtiger Treibhauseffekt
gegenwärtiger Erwärmungseffekt [Kelvin] atmosphärische Konzentration [ppm] Spurengase andere CH4 N2O O3 CO2 H2O 20,6 25.000 7,2 3 2,4 0,03 ≈ 0,6 0,8 1,7 1,4 0,3 ≈ 33,0 Summe

17 Der anthropogene Treibhauseffekt (ATE)

18 Klimarelevante Spurengase und ihr gegenwärtiger Treibhauseffekt
gegenwärtiger Erwärmungseffekt [Kelvin] atmosphärische Konzentration [ppm] Spurengase andere CH4 N2O O3 CO2 H2O 20,6 25.000 7,2 3 2,4 0,03 ≈ 0,6 0,8 1,7 1,4 0,3 ≈ 33,0 Summe

19 Rolle der Wolken • niedrige Wolken → Albedoerhöhung →  Temperatur
• dichte Wolken sind IR-undurchlässig →  Temperatur • Bei hohen undurchsichtigen Wolken gleichen sich die Effekte wieder aus. • durch Kondensation wird latente Wärmeenergie frei. →  Temperatur

20 CO2 – Konzentration seit 1750

21 Ozon

22 1979 1994

23 Klimaprognose • IPCC (21.01.2001):
Durchschnittstemperaturerhöhung bis 2100: 1,4 – 5,8 °C Meeresspiegelanstieg bis 2100: ,09 – 0,88 m • Zunahme von Häufigkeit und Intensität extremer klimatischer Ereignisse

24 Richtige Temperaturprognose?