Das ENSO-Phänomen

Atmosphäre

Die aus einem Gemisch aus verschiedenen Gasen bestehende, ca. 1.000 - 3.000 km mächtige  Lufthülle der Erde. Die wesentlichsten Bestandteile in Volumenprozent sind Stickstoff (78,09 %), Sauerstoff (20,95 %), Wasserdampf (stark wechselnd, Ø1,3 %) sowie Edelgase (<1 %). Dazu kommen ca. 0,03 % Kohlendioxid, variable Mengen Staub, Meersalz und Spurenstoffe einschließlich Abgasen. Die Stoffzusammensetzung ändert sich mit Ausnahme der Anteile von Wasserdampf und Sauerstoff bis in ca. 100 km Höhe nicht. Ständige Bewegungsvorgänge in der Atmosphäre verhindern eine Entmischung entsprechend der spezifischen Dichte.

Die Luftdichte nimmt mit der Höhe ab. So konzentrieren sich in den unteren 30 km der Atmosphäre nahezu 99 % ihrer gesamten Masse. Der Normaldruck in Meereshöhe auf 45° Breite beträgt 1013,25 hPa bei einer Temperatur von 15 °C. In einer Höhe von 5,6 km beträgt der Luftdruck noch 510 hPa. Die Hälfte der gesamten Atmosphärenluft liegt unter diesem Niveau. Oberhalb dieser Höhe verringert sich der Luftdruck alle weitere 5,6 km jeweils um ca. die Hälfte. So beträgt er in 80 km Höhe nur noch 0,0009 hPa. Die Temperatur nimmt bis in etwa 10 km Höhe um ca. 0,65 °C/100 m ab.

Die Atmosphäre weist eine deutliche Schichtung auf, was einen wesentlichen Einfluss auf den Ablauf der Wetter- und Klimaprozesse hat. Man kann den Aufbau der Atmosphäre verschieden darstellen, je nachdem ob man die chemischen, dynamischen, thermischen, optischen oder andere Eigenschaften betrachtet. In der Meteorologie macht es am meisten Sinn, den Temperaturverlauf mit der Höhe als entscheidendes Kriterium heranzuziehen, weil dadurch auch die Wetterphänomene bestimmt sind. Die einzelnen Schichten Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und die Exosphäre variieren in Abhängigkeit von der geographischen Lage und von saisonalen Veränderungen.

Von besonderer Bedeutung für das Wettergeschehen ist die untere Schicht, die Troposphäre. Sie wird von der Tropopause begrenzt, deren Höhenlage von ca. 8 km (Polargebiete) auf ca. 17 km (Äquator) ansteigt. Die Lufttemperatur erreicht dort zwischen -50 °C und -80 °C. Die anschließende Stratosphäre reicht bis in ca. 50 km Höhe und enthält wegen des geringen Wasserdampfgehaltes fast keine Wolken. Die Temperaturen bleiben mit zunehmender Höhe zunächst konstant. In der oberen Stratosphäre nehmen sie infolge der Absorption der solaren UV-Strahlung durch das hier angereicherte Ozon (Anteil des Ozons: 0,001 %) auf 10 °C zu. In der Troposphäre unterscheidet man zusätzlich noch zwischen der Grundschicht (Peplosphäre), die nach oben mit einer Inversion (Peplopause) abschließt und der darüber liegenden "freien" oder höheren Troposphäre. Die Höhe der Peplopause kann stark schwanken und liegt im Mittel bei ca. 1.500 m. In der Grundschicht vollzieht sich der Energie- und Stoffaustausch mit der Erdoberfläche, dort ist die Bodenreibung wirksam und die Hauptdunstmasse enthalten. Die Grundschicht weist die Hauptwitterungserscheinungen auf und ist durch Konvektion, die höhere Troposphäre eher durch Advektion (horizontale Zufuhr von Luft) gekennzeichnet. Die obere Troposphäre beherbergt die Starkwindbänder der Jetstreams, welche über die Steuerung der Zyklonen das Wettergeschehen stark beeinflussen.