1 ⬇️ Atmosphäre und Luftdruck

Unterschied Wetter 🆚 Klima

zeitliche Skala:

• Wetter: momentaner Zustand der Atmosphäre an einem best. Ort

• Klima: über 30J erfasstes / modelliertes Wetter an einem best. Ort (gemittelte Werte)

Gehört Witterung zu Wetter oder Klima?

weder noch

beschreibt den Wetterablauf über mehrere Tage bis Wochen

Wird bei Klimamessungen /-modellierungen nur der mittlere Zustand ermittelt?

Nein, es wird auch berechnet:

• Häufigkeitsverteilung

• typ. zeitl. Abfolgen

  • Wenn es heute in Zürich regnet, wie hoch ist die W’keit dass es die nächsten 3T auch regnet?

• räuml. Muster

  • Wenn es heute in Zürich regnet, wie hoch ist die W’keit dass es heute auch im Engadin regnet?

• Zusammenhang untersch. Grössen

  • Temperatur und Feuchte?

  • Strahlung und Niederschlag?

Statistisch gesehen, was ist der Klimawandel / Klimaänderung?

Verschiebung der Statistiken, die das langjährige Klima eines Ortes/Region beschreiben

Grundlegende Eigenschaften der Erdatmosphäre

• kein isoliertes System, immer in Wechselwirkung mit anderen Komponenten des Erdsystems

Def Atmosphäre

gasfärmige Hülle oberhalb der Planetenoberfläche

Def Luft

Gasgemisch der Erdatmosphäre

Wieso gibt es eine Erdatmosphäre?

Gravitation hält die Gase davor zurück, in den Weltraum zu entweichen

(in der obersten Atmosphäre entweichen sie, aber nicht relevant)

Eigenschaften Erdatmosphäre

• extrem dünn 50 km (<1% Erdradius)

• Dichte nimmt mit zunehmender Höhe ab

• Troposphäre: Wetter und Wolken, 8-16km

• oberhalb der Troposphäre wenig Feuchtigkeit

• atmosphärenchemische Vorgänge sind zentral fürs Klimasystem

• optische Effekte

Chemische Zusammensetzung der Atmosphäre

Trockene Luft

• 78% N₂ (stabil)

• 21% O₂ (reaktionsfreudig, laufend ersetzt durch Photosynthese)

• 0.9% Argon

• 0.1% Spurengase: CO₂, CH₄, Ne, He, Kr, O₃, FCKW, H

Feuchte Luft

• 0-4% Wasserdampf

• kurze Verweildauer

• wichtig für Wetter und als Treibhausgas (ohne wäre 33° kälter)

Welches ist das wichtigste anthropogene Treibhausgas?

CO₂

• 0.042% ~425ppm

• Entstehung durch Verbrennung von co-haltigen Energieträgern, Zementherstellung, Zellatmung, Biomassenabbau

• Kohlenstoffkreislauf

• mehrere Jahrzehnte in Atmosphäre

• Keeling-Kurve (Mauna Loa) zeigt dass es um >50% angestiegen ist und dass es saisonal variiert, also Sommer weniger wegen Photosynthese

Fakten Methan

• 0.00018 %

• 20-30x klimawirksamer wie CO₂

• 10J in Atmosphäre

• Entstehung durch Gärung, Abbau org. Stoffe ohne O₂, Sümpfe, Gewässer, Verdauung von Wiederkäuern

Fakten Ozon

• 0.000002 - 0.001%

• geringe Konzentration

• <1d in Atmos, aber laufend als Produkt von Photolyse

• stratosphärisches Ozon: 90%, absorbiert UV

• troposphärisches Ozon: gesundheitsschädliches Reizgas

Luftdruck: Definition, Einheiten, typische Werte

Luftdruck: Definition

Gewichtskraft der Luftsäule auf eine Oberfläche

wirkt nicht nur von oben, sondern von allen Richtungen

neg. Druck = Zug

Luftdruck: Einheiten

Luftdruck: Rechenbsp. Druck der Schuhe auf Boden

Luftdruck: Was ist Gaskinetik?

Luftdruck resultiert aus der ungeordneten Eigenbewegung der Luftmoleküle, die deshalb mit Oberflächen kollidieren und dadurch eine Kraft ausüben

Messung des Luftdrucks früher

Quecksilberbarometer

es wird die Höhe des Quecksilbers in der Säule gemessen

Man multipliziert die Dichte von Quecksilber (13’600 kg/m3) und g der erde (9.81 m/s2) mit der gemessenen Höhe [mmHg] und erhält so den Druck [hPa]

entwickelt von Torricelli

• Luftsäule vs Wassersäule (Bild)

• Faustregel: 10m unter Wasseroberfläche haben wir 2x Luftdruck)

Messung des Luftdrucks heute

Dosenbarometer

sehr präzise

misst den Luftdruck durch eine luftleere, dünnwandige Metalldose. Bei hohem Luftdruck wird die Dose zusammengedrückt, bei niedrigem Druck dehnt sie sich aus. Diese minimalen Formveränderungen werden über ein Hebelsystem auf einen Zeiger übertragen, der den Druck auf einer Skala anzeigt

in CH automatisiert alle 10min

Isobaren

Linien gleichen Drucks

zeigen auch Hoch- und Tiefdruckgebiete

Luftdruck: Wie verändert er sich mit der Höhe?

sinkt mit zunehmender Höhe (Bild) / steigt mit abnehmender Höhe exponentiell

im Wasser nimmt es linear ab mit der Höhe

Barometrische Höhenformel

ca. alle 5.5km halbiert sich der Druck

je grösser der Druck desto grösser die Dichte

Übung Barometrische Höhenformel