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

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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 Sonne UV-A UV-B UV-C [nm]

4 ERDE Strahlungshaushalt – ohne Atmosphäre A ¼ S LeLe L e = langwellige Wärmestahlung Reflektion Absorption ¼ S S = Solarkonstante, 1368 W/m 2 A = Albedo (Rückstrahlungsfähigkeit der Erde)

5 Bestimmung der Gleichgewichtstemperatur T= 255K = Stefan-Boltzmann Gesetz: P = б · F · T 4 ; б = 5,6 · W/m 2 K 4 P 1 = S · (1 - A) ·F P 1 = P 2 P 2 = б · 4 · F · T 4 -18°C

6 Die Atmosphäre Hauptbestandteile: N 2 78,08 % CO 2 20,95 % Ar 0,93 % enthält klimarelevante Spurengase: CO 2, H 2 O, CH 4, O 3

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

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

9 ERDE Strahungshaushalt – mit Atmosphäre 100

10 T ERDE T 43 8 Luft, Erde T

11 T T T ERDE T ½ ½ ½ ½ 43 T 51 8

12 ½ ½ ½ ½ 43 T 51 8 ERDE T T

13 ERDE ½ ½ ½ ½

14 ERDE einstrahlende Sonnenenergie 100 reflektierte Sonnenstrahlung 30 Abstrahlung im Infrarotbereich 70 gesamte absorbierte Sonnenstrahlung

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

16 Klimarelevante Spurengase und ihr gegenwärtiger Treibhauseffekt 33,0Summe 0,6 0,81,7 1,40,3 2,4 0,03 7,2 3 20, andere CH 4 N2ON2O O3O3 CO 2 H2OH2O gegenwärtiger Erwärmungseffekt [Kelvin] atmosphärische Konzentration [ppm] Spurengase

17 Der anthropogene Treibhauseffekt (ATE)

18 Klimarelevante Spurengase und ihr gegenwärtiger Treibhauseffekt 33,0Summe 0,6 0,8 1,7 1,4 0,3 2,4 0,03 7,2 3 20, andere CH 4 N2ON2O O3O3 CO 2 H2OH2O gegenwärtiger Erwärmungseffekt [Kelvin] atmosphärische Konzentration [ppm] Spurengase

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

20 CO 2 – Konzentration seit 1750

21 Ozon

22

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

24 Richtige Temperaturprognose?


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