Stockwerkgliederung der Atmosphäre

Die Atmosphäre, die Gashülle der Erde, besteht hauptsächlich aus Stickstoff (~78%) und Sauerstoff (~21%), Wasserdampf und weiteren Gasen. Die unten stehende Grafik zeigt den mittleren Temperaturverlauf der Atmosphäre, wobei deutlich wird, dass es in der Atmosphäre verschiedene Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften gibt.

In der Troposphäre befindet sich der weitaus grösste Anteil der atmosphärischen Masse. Da die Luftmassen durch die Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche erwärmt werden, nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe (und damit zunehmender Entfernung von der Erdoberfläche) im Mittel ab. Dadurch, dass kalte Luft dichter und damit schwerer ist als Warmluft mit dem gleichen Volumen, sinken die kalten Luftpakete ab, während die von der Erdoberfläche erwärmten Luftmassen aufsteigen. Dieser turbulente vertikale Austausch von Luftmassen zwischen tiefer und höher gelegenen Luftschichten wird als Konvektion bezeichnet. Die Konvektion ist eine der wichtigen Eigenschaften der Troposphäre, welche dazu führt, dass sich das Wettergeschehen hauptsächlich in dieser Schicht abspielt. Gegen oben wird die Troposphäre auf einer Höhe von ca. 10-15km durch die Tropopause begrenzt. Ab dieser Schichtgrenze zur Stratosphäre nimmt die Temperatur (hier bei -50°C) wieder zu, was zu einer stabilen Schichtung führt, in welcher vertikale Luftmassenbewegungen rasch wieder abgebremst werden.

 

In der Stratosphäre nimmt die Temperatur mit der Höhe zu. Grund dafür ist die Bildung von Ozon durch hochenergetische UV-Strahlung (Photodissoziation), welche die Atmosphäre in dieser Schicht erwärmt. Oberhalb der Stratosphäre (ab ca. 50 km Höhe) nimmt die Temperatur in der Mesosphäre aufgrund der stark sinkenden Luftmassenkonzentration sehr stark ab, bevor sie in der Iono- und Exosphäre wieder stark ansteigt.

 

Bedingt durch die ungleichmässige Verteilung von Meeresflächen und Landmassen, durch die Erdrotation und die Neigung der Rotationsachse der Erde bilden sich charakteristische Muster der Atmosphärischen Zirkulation, welche den horizontalen Austausch von Luftmassen antreiben und steuern.