Im Durchschnitt bedecken Wolken mehr als 40% der Erdoberfl che:

Da sie sichtbar sind, reflektieren Wolken Licht, was zu sichtbarer Strahlung f hrt und mit dem atmosph rischen Albedo zusammenh ngt.

(ID 3071)

Las principales nubes y los rangos de altura y albedo se indican en la siguiente tabla:

	Cumulus (Cu) 11.49%	Stratocumulus (Sc) 12.07%	Stratus (St) 1.76%
Grosor optico	0.0-3.6	3.6-23	23-379

(ID 7532)

Um das zuk nftige Albedo der Atmosph re $a_a$ abzusch tzen, wird das aktuelle Albedo um die Variation $\delta a_a$ erh ht:

$ a_{at} = a_a + \delta a_a $

(ID 7483)

(ID 9980)

(ID 9981)

Las superficies total de las nubes $S_i$ se obtiene de las suma de las superficies individuales

$S_c=\sum_iS_i$

(ID 7500)

Tambi n aqu el albedo total es la suma ponderada de los albedos de las distintas zonas de la superficie seg n el tipo de nubosidad que exista. Por ello se tiene que

$a_a =\displaystyle\frac{\sum_is_ia_{a,i}}{\sum_is_i}$

(ID 7439)

La variaci n de la superficies total de las nubes debe ser nula si la superficie se conserva:

$\sum_i\delta S_{e,i}=0$

(ID 7502)

Tambi n aqu el albedo total es la suma ponderada de los albedos de las distintas zonas de la superficie seg n el tipo de nubosidad que exista. Por ello se tiene que
aa =
P
Pi siaa;i
i si

y en forma an loga la variaci n del albedo es
x0eaa =
P
Pi x0esiaa;i
i si

(ID 7322)

Ebenso sollten auch die Variationen der Abdeckungsfaktoren $\gamma_v$ ber cksichtigt werden:

$\gamma_{vt}=\gamma_v + \delta \gamma_v$

Die Ver nderung kann auf Variationen in Wasserdampf und somit auf die Bew lkung zur ckzuf hren sein. Daher kann sich die Menge und Verteilung der Wolken in der Atmosph re ndern, was die Menge an Sonnenstrahlung beeinflusst, die die Erdoberfl che erreicht. Ein h herer sichtbarer Abdeckungsfaktor weist auf eine gr ere Anwesenheit von Wolken hin, was die Menge an direkter Sonnenstrahlung reduzieren und den Energiehaushalt der Erde beeinflussen kann.

Die sichtbare Bew lkung spielt eine wichtige Rolle im Klimasystem, indem sie die W rmeverteilung und die Bildung von Niederschlag beeinflusst. Durch Ber cksichtigung dieser Variationen in den Abdeckungsfaktoren k nnen wir ein umfassenderes Verst ndnis daf r gewinnen, wie Sonnenstrahlung mit der Atmosph re und der Erdoberfl che interagiert und wie sie das Klima und die Wettermuster beeinflusst.

(ID 89)

Die sichtbare Abdeckung wird weitgehend durch das Verh ltnis zwischen der von Wolken bedeckten Fl che $S_c$ und der Gesamtfl che des Planeten $S_t$ bestimmt:

$ \gamma_v =\displaystyle\frac{ S_c }{ S_t }$

was auf der Erde etwa 42% betr gt.

(ID 7601)

Um die Variation der sichtbaren Abdeckung abzusch tzen, kann in einer ersten N herung eine lineare Beziehung zur Variation der Wassermolek le in der Atmosph re aufgrund der Temperaturerh hung angenommen werden:

$ \delta\gamma_v = c_v \displaystyle\frac{ \delta c }{ c }$

(ID 7589)

Auf molekularer Ebene k nnen Molek le mit Frequenzen schwingen, die von ihrer Geometrie abh ngen. Das bedeutet, dass wenn Strahlung durch ein Gas von Molek len hindurchtritt und ihre Frequenz mit einer der nat rlichen Schwingungsfrequenzen der Molek le bereinstimmt, wird sie vom Gas absorbiert. Dadurch wird ein Teil der Strahlung, die durch die Atmosph re gelangt, zur ckgehalten, was zu der beobachteten Absorption in Klimamodellen f hrt.

Im Folgenden wird ein historisches Video (aus dem Jahr 1960) gezeigt, das veranschaulicht, wie Molek le je nach ihrer Geometrie schwingen:

(ID 7330)

Die Atmosph re enth lt verschiedene Gase, die die durch sie hindurchgehende Strahlung absorbieren k nnen. Im sichtbaren Bereich ist es haupts chlich Wasserdampf, und im Infrarotbereich sind es Kohlendioxid ($CO_2$), Methan ($CH_4$) und Distickstoffoxid ($N_2O$).

Dies kann grafisch durch Spektren dargestellt werden. Die gelbe Linie repr sentiert das Spektrum, wie es emittiert wird: oben durch die Sonne (sichtbar) und durch die Erde (infrarot). Die rote Linie zeigt, was vom Spektrum brig bleibt, nachdem es die Atmosph re durchquert hat. Dabei werden die Frequenzen, die aufgrund der Absorption nicht hindurchdringen k nnen, deutlich sichtbar:

(ID 10844)

Ebenso sollten auch die Variationen der Infrarot-Abdeckungsfaktoren $\gamma_i$ ber cksichtigt werden:

$\gamma_{it}=\gamma_i + \delta \gamma_i$

Die Variation der Infrarot-Abdeckung h ngt haupts chlich von den Ver nderungen der Treibhausgase und des Wasserdampfs ab, die durch Umweltschwankungen verursacht werden. Diese Ver nderungen k nnen sowohl auf nat rliche klimatische Schwankungen als auch auf menschliche Aktivit ten zur ckzuf hren sein.

Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (N2O) haben die F higkeit, Infrarotstrahlung zu absorbieren und abzugeben, was zum Treibhauseffekt und zur globalen Erw rmung beitr gt. Menschliche Aktivit ten wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Abholzung k nnen die Konzentration dieser Gase in der Atmosph re erh hen und somit die Infrarot-Abdeckung beeinflussen.

Es ist wichtig, diese Variationen in den Infrarot-Abdeckungsfaktoren zu studieren und zu verstehen, um ihre Auswirkungen auf das Klima und den Energiehaushalt der Erde zu bewerten. Dies erm glicht es uns, geeignete Ma nahmen zur Minderung der Auswirkungen des Klimawandels zu ergreifen und nachhaltige Praktiken zu f rdern.

(ID 7533)

Die Variation des Infrarot-Abdeckungsfaktors (IR) ist mit der Variation der Treibhausgase verbunden. Diese werden in Teilen pro Million $ppm$ und Teilen pro Milliarde $ppb$ gemessen und lassen sich aus der Dichte des Gases $\rho$ in der Luft berechnen:

$ppmv =\displaystyle\frac{Gas}{10^6 Luft}=\displaystyle\frac{V_n}{M_g}\displaystyle\frac{10^{-6}g,Gas}{l,Luft}$

und

$ppbv =\displaystyle\frac{Gas}{10^9 Luft}=\displaystyle\frac{V_n}{M_g}\displaystyle\frac{10^{-9}g,Gas}{l,Luft}$

Dabei ist $M_g$ die molare Masse des Gases und $V_n$ das Volumen unter Normalbedingungen (Temperatur $0^{\circ}C$, Druck $10^5,Pa$, was $22.71108,l$ entspricht).

Als Beispiel betrachten wir den aktuellen $CO_2$-Gehalt (molare Masse $44.0 g/mol$l). Eine Konzentration von $379 ppmv$ (2005) entspricht $0.736 g/l CO_2$. Um die Menge an $CO_2$ in der Atmosph re zu bestimmen, m ssen wir wissen, wie viele Liter Luft vorhanden sind. Da die Luftschicht in der Theorie unendlich ist (obwohl sie immer st rker verd nnt wird, aber dennoch vorhanden ist), haben wir ein Problem bei der Definition der H he der Luftschicht. Wenn wir jedoch das barometrische Gesetz ber cksichtigen, wonach der Druck gem

$p(z) = p_0 e^{M_agz/RT}$

abnimmt, erhalten wir analog dazu f r die Dichte

$\rho(z) = \rho_0 e^{M_ag z/RT}$

Wenn man diese Gleichung nach z integriert, stellt man fest, dass die Menge so ist, als ob die gesamte Luft sich in einer Schicht mit einer Dichte der Oberfl che in einer H he von

$z_0 =\displaystyle\frac{RT}{M_ag}= 8001.78m$

bei Nullgrad Celsius konzentriert w re. Mit anderen Worten kann das Gesamtvolumen an $CO_2$ in der Atmosph re durch die gesch tzte Dichte berechnet werden, indem man sie mit dem Volumen einer Schicht von $8001.78 m$ H he multipliziert, die sich ber den gesamten Planeten erstreckt. Wenn man einen Erdradius von $6370 km$ annimmt und eine Dichte von $0.736e-3,g/l$ hat, ergibt sich f r die Schicht mit einer H he von $8001.78 m$ eine $CO_2$-Masse von 3000 Gt $CO_2$.

Da die molare Masse von Kohlenstoff $12 g/mol$ betr gt und die von $CO_2$ $44.1 g/mol$, betr gt die Masse des Kohlenstoffs in der Atmosph re $3000\cdot 14/44.1$, was $817 Gt C$ ergibt. Die Beziehung zwischen Konzentration und Strahlungsantrieb kann aus der Tabelle auf der n chsten Seite abgeleitet werden. Die verf gbaren Informationen zu den Szenarien geben die Menge an Gasen an, die j hrlich zur Atmosph re hinzugef gt werden. Im Allgemeinen steht der Strahlungsantrieb FR in Beziehung zur Variation der Temperatur in der Atmosph re gem :

$\Delta T = \delta T_b - \delta T_t$

ist

$ \Delta T = \lambda FR $

wo $\lambda$ die Klimasensitivit t ist, die $0.8 Km^2/W$ entspricht. Im Fall von $CO_2$ k nnen wir den Anstieg um $13 ppm$ und den Strahlungsantrieb von $1.66 W/m^2$ betrachten.

(ID 7323)

Um die Gesamt-Infrarotabdeckung (NIR) zu erhalten, die als $\delta\gamma_i$ dargestellt wird, m ssen die Beitr ge jedes Gases summiert werden:

$ \delta\gamma_{i,k} =\displaystyle\frac{ \Delta F_k }{(1- a_a ) I_s }\displaystyle\frac{ \delta c_k }{ c_k }$

Hierbei repr sentiert $\alpha_{ij}$ den Beitrag des Gases $j$ zur Infrarotabdeckung des Gases $i$. Die Summe wird ber alle relevanten Gase durchgef hrt.

Daher kann die Variation in der Gesamt-Infrarotabdeckung mit der Kyon-Formel berechnet werden:

$ \delta\gamma_i =\displaystyle\sum_k \delta\gamma_{i,k} $

Diese Gleichung liefert die relative Differenz zwischen den End- und Anfangswerten der Infrarotabdeckung.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Gleichungen eine vereinfachte Darstellung der Prozesse sind, die bei der Berechnung der Gesamt-Infrarotabdeckung und ihrer Variation auftreten. Die tats chlichen Berechnungen k nnen zus tzliche Faktoren und Komplexit ten ber cksichtigen, die spezifisch f r das analysierte System oder Szenario sind.

(ID 10831)

Die Strahlungsantriebskraft $\Delta F_k$ f r das Treibhausgas $k$ tr gt aufgrund der einfallenden Strahlung auf den Planeten bei, die dem solaren Einstrahlungsintensit t $I_s$ multipliziert mit $(1-a_a)$ entspricht, wobei $a_a$ das atmosph rische Albedo ist.

Durch eine Erh hung der Konzentration $c_k$ um einen Betrag $\delta c_k$ ergibt sich eine Zunahme des einfallenden Flusses von der Atmosph re, die gegeben ist durch:

$ \delta\gamma_{i,k} =\displaystyle\frac{ \Delta F_k }{(1- a_a ) I_s }\displaystyle\frac{ \delta c_k }{ c_k }$

(ID 7590)

Im Diagramm wird der strahlungsbedingte Antrieb der Hauptgase in der Atmosph re dargestellt:

Dieses Diagramm veranschaulicht den relativen Beitrag verschiedener Gase zum strahlungsbedingten Antrieb der Atmosph re. Jedes Gas hat seine eigene Auswirkung auf die Erw rmung oder Abk hlung des Klimasystems.

Einige Gase wie Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) sind Treibhausgase, die W rme in der Atmosph re zur ckhalten und zum globalen Klimawandel beitragen. Andere Gase wie Distickstoffmonoxid (N2O) haben ebenfalls eine erw rmende Wirkung.

Auf der anderen Seite haben einige Gase wie Schwefeldioxid (SO2) und Sulfataerosole eine k hlende Wirkung, indem sie die Sonnenstrahlung reflektieren und die Menge an Energie reduzieren, die die Erdoberfl che erreicht.

Das Verst ndnis der relativen Bedeutung dieser Gase f r den strahlungsbedingten Antrieb ist entscheidend, um ihre Auswirkungen auf den Klimawandel zu bewerten und wirksame Minderungsstrategien zu entwickeln.

(ID 7325)

Das Diagramm zeigt die radiative Erzwungene Strahlung von anderen Gasen und Aerosolen. Einige von ihnen tragen zur Abk hlung des Planeten bei:

Diese radiativen Zwangsstrahlungen repr sentieren den Einfluss verschiedener Gase und Aerosole auf den Energiehaushalt der Erde. Einige Gase wie Schwefeldioxid (SO2) und Sulfataerosole haben k hlende Effekte, indem sie die Sonnenstrahlung reflektieren und die Menge der auf die Erdoberfl che gelangenden Strahlung reduzieren.

Es ist wichtig, den Beitrag dieser Gase und Aerosole zum globalen radiativen Gleichgewicht zu verstehen, da sie bedeutende Auswirkungen auf das Klima haben k nnen und Klimamuster sowie die globale Erw rmung beeinflussen k nnen. Durch das Studium und die Bewertung ihrer Auswirkungen k nnen wir geeignete Ma nahmen ergreifen, um dem Klimawandel entgegenzuwirken und nachhaltige L sungen zu finden.

(ID 7326)

Das Diagramm zeigt die erwarteten strahlungsbedingten Ver nderungen im Zeitraum von 20 und 100 Jahren:

Diese Prognosen stellen potenzielle Szenarien der strahlungsbedingten Ver nderungen in naher und ferner Zukunft dar. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Prognosen auf aktuellen wissenschaftlichen Modellen und Annahmen beruhen und Unsicherheiten unterliegen k nnen.

Die Analyse der langfristigen strahlungsbedingten Ver nderungen ist entscheidend, um potenzielle Auswirkungen auf das Klima und die globale Erw rmung zu verstehen. Diese Ergebnisse k nnen dazu beitragen, Ma nahmen und politische Entscheidungen zu informieren, die darauf abzielen, die Auswirkungen des Klimawandels zu mildern und die Umweltsustainability zu f rdern.

(ID 7327)

Eine Situation, die den Einfluss der Abdeckung auf das Klima veranschaulicht, ereignete sich w hrend des dreit gigen Verbots von kommerziellen Fl gen nach dem Angriff auf die Zwillingst rme. Die Abwesenheit kommerzieller Fl ge f r 72 Stunden f hrte zu einer Verringerung der Kondensstreifen (Contrails), was wiederum eine Ver nderung der Wolkenbedeckung und eine Reduzierung der Zirruswolken zur Folge hatte.

(ID 9247)

(ID 93)