Strahlungshaushalt der Erde/ Strahlungsbilanz [Erdkunde, Oberstufe]

Summary

In diesem Video wird der Strahlungshaushalt der Erde erklärt, der beschreibt, wie verschiedene Komponenten der Atmosphäre und der Erdoberfläche mit der Sonnenstrahlung umgehen. Es wird aufgezeigt, wie ein Teil der Sonnenstrahlung reflektiert wird, während der Rest von der Erde und der Atmosphäre absorbiert wird. Die Umwandlung der kurzwelligen Strahlung in langwellige Strahlung und der Treibhauseffekt, der die Erdoberfläche erwärmt, werden detailliert beschrieben. Zusätzlich wird der Einfluss von Wolken, Aerosolen und geographischen Faktoren auf die Strahlung betont. Der ideale Energiehaushalt der Erde wird dargestellt, ohne die menschlichen Auswirkungen auf das Klima zu berücksichtigen.

Takeaways

• 😀 Der Strahlungshaushalt der Erde beschreibt, wie die verschiedenen Komponenten der Atmosphäre, wie Wolken und Treibhausgase, mit der Wärmestrahlung der Sonne umgehen.
• 😀 Die Sonnenstrahlung trifft mit einem Wert von etwa 1.367 Watt pro Quadratmeter auf den oberen Rand der Atmosphäre, aber aufgrund der kugelförmigen Erde und der Rotation wird nur ein Viertel dieses Wertes als Input zur Erde weitergegeben.
• 😀 Etwa 31% der Solarstrahlung wird durch Reflektion an der Erdoberfläche, Wolken und Aerosolen zurückgeworfen. Dies wird als planetarische Albedo bezeichnet.
• 😀 Von der Solarstrahlung, die die Erde erreicht, wird etwa 69% in die Atmosphäre und Erdoberfläche aufgenommen, wobei die Erdoberfläche 45% und die Atmosphäre 21% der Energie absorbieren.
• 😀 Drei Prozent der Solarstrahlung werden direkt in der Stratosphäre von Ozon absorbiert, bevor sie die Erdoberfläche erreichen.
• 😀 Die Erdoberfläche erwärmt sich, indem sie 45% der kurzwelligen Solarstrahlung aufnimmt, die in langwellige terrestrische Strahlung umgewandelt wird.
• 😀 Etwa 22% der reflektierten langwelligen Strahlung wird von Treibhausgasen und Wolken in der Atmosphäre absorbiert und als Wärmestrahlung zurück zur Erdoberfläche reflektiert, wodurch der Treibhauseffekt entsteht.
• 😀 Nur etwa 22% der Strahlung, die von der Erdoberfläche abgestrahlt wird, erreicht direkt den Weltraum. Der Rest wird durch den Treibhauseffekt zurückgehalten.
• 😀 Die Energie, die die Erdoberfläche durch den Treibhauseffekt erhält, beträgt insgesamt 492 Watt pro Quadratmeter, aber nur 350 Watt werden in Form von terrestrischer Strahlung abgegeben.
• 😀 Ein Energieüberschuss von 142 Watt pro Quadratmeter entsteht, der als latente und fühlbare Wärme an die Atmosphäre abgegeben wird.
• 😀 Der Einfluss des Menschen auf den Strahlungshaushalt, etwa durch die Emission von klimawirksamen Treibhausgasen, ist in dieser Darstellung nicht berücksichtigt, könnte jedoch die Energiebilanz der Erde verändern.
• 😀 Der Strahlungshaushalt variiert je nach geografischer Lage, wobei Gebiete in den Subtropen aufgrund des höheren Sonnenstandes und geringerer Bewölkung die höchsten globalen Strahlungswerte erhalten.

Q & A

Was versteht man unter der solaren Konstante?

Die solare Konstante ist der Wert der Solarstrahlung, die auf den oberen Rand der Erdatmosphäre trifft, und beträgt etwa 1.367 Watt pro Quadratmeter.

Warum steht im Durchschnitt nur etwa ein Viertel des Wertes der solaren Konstante zur Verfügung?

Durch die kugelförmige Gestalt der Erde und die Tatsache, dass eine Hälfte immer von der Sonne abgewandt ist, steht im Durchschnitt nur ein Viertel des Wertes zur Verfügung, also etwa 342 Watt pro Quadratmeter.

Welche Rolle spielt die Reflektion bei der Strahlungsbilanz der Erde?

Etwa 31% der solarstrahlung werden durch Reflektion an der Erdoberfläche, Wolken und Aerosolen zurückgeworfen und gehen somit verloren.

Wie viel der solarstrahlung wird von der Erde aufgenommen?

69% der solarstrahlung, also 235 Watt pro Quadratmeter, erreichen die Erde und werden in die Erdoberfläche und die Atmosphäre aufgenommen.

Wie wird die Atmosphäre durch Solarstrahlung erwärmt?

Etwa 18% der Solarstrahlung wird durch atmosphärische Gase in der Atmosphäre absorbiert, während 3% von den Wolken absorbiert werden.

Was passiert mit der solarstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht?

45% der Solarstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft, wird absorbiert und erwärmt die Erdoberfläche und Gewässer, wobei die Strahlung in langwellige terrestrische Strahlung umgewandelt wird.

Was ist der Treibhauseffekt und wie beeinflusst er den Strahlungshaushalt?

Der Treibhauseffekt beschreibt, dass ein beträchtlicher Teil der langwelligen Strahlung von Treibhausgasen und Wolken absorbiert wird und als atmosphärische Wärmestrahlung zurück zur Erdoberfläche reflektiert wird, wodurch die Erdoberfläche zusätzlich erwärmt wird.

Wie viel terrestrische Strahlung wird direkt in den Weltraum abgestrahlt?

Etwa 22% der terrestrischen Strahlung wird direkt in den Weltraum abgestrahlt, was als effektive Ausstrahlung bezeichnet wird.

Was bedeutet der Begriff 'planetarische Albedo'?

Die planetarische Albedo bezeichnet den Anteil der Solarstrahlung, der durch Reflektion verloren geht, und beträgt etwa 31%.

Warum sind geographische Unterschiede im Strahlungshaushalt wichtig?

Der Strahlungshaushalt ist je nach geographischer Lage unterschiedlich, da die Globalstrahlung, also die Menge an Solarenergie, die die Erdoberfläche erreicht, stark von den Bewölkungsverhältnissen abhängt. In den Subtropen sind die Werte am höchsten, da dort der Sonnenstand hoch und der Wolkenanteil niedrig ist.