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

2. Der schwarze Hautkrebs

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

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

5. Bestimmung der Gleichgewichtstemperatur T= 255K = 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

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

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

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

9. 100 100 ERDE Strahungshaushalt – mit Atmosphäre

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

11. 8 ½ ½ 30 19 T T ½ ½ 51 ERDE T T 43 51 T

12. 8 ½ 8 ½ 30 19 ½ ½ 19 51 51 ERDE 70 T T 43 51 T

13. 8 ½ ½ 30 19 ½ ½ 51 ERDE 43 51

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

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

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

17. Der anthropogene Treibhauseffekt (ATE)

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

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: 0,09 – 0,88 m • Zunahme von Häufigkeit und Intensität extremer klimatischer Ereignisse

24. Richtige Temperaturprognose?