2.2 Vertikaler Aufbau

Die Atmosphäre umschliesst die Erde mit einigen klar unterscheidbaren Kugelschalen (Sphären), wobei die einzelnen Schichten durch Knickstellen im Temperaturverlauf voneinander getrennt sind (Abb. 8).

Abb. 8: Vertikaler Aufbau der Atmosphäre. Die Temperatur nimmt, entgegen der allgemeinen Meinung, mit zunehmender Höhe nicht stetig ab. Knickstellen im Temperaturverlauf unterteilen die Lufthülle in verschiedene, klar unterscheidbare Stockwerke.

Die unterste Schicht wird als Troposphäre bezeichnet. In ihr nimmt die Lufttemperatur mit zunehmender Höhe ab, und zwar beträgt diese Temperaturabnahme, je nach Feuchtigkeitsgehalt, 0,6 bis 1,0 ºC pro 100 Meter. In der Troposphäre ist fast der gesamte Wasserdampf der Atmosphäre konzentriert. Das Wetter mit all seinen Facetten spielt sich darum fast ausschliesslich in dieser Schicht ab.

Die Obergrenze der Troposphäre wird als Tropopause bezeichnet. In dieser Höhe liegt die Temperatur meist zwischen –50 und –60 ºC. Die Höhe der Tropopause ist allerdings sehr unterschiedlich. Sie ist abhängig von der geografischen Breite, von der Jahreszeit und von der Wetterlage. In den polaren Gegenden liegt sie normalerweise bei ungefähr 8 Kilometern, in den Tropen bei etwa 16 Kilometern.

Der «Wetterraum», eine dünne Schicht um den Globus

Im Vergleich zum mittleren Durchmesser der Erde ist die Troposphäre, der Raum, in dem sich das Wettergeschehen hauptsächlich abspielt, nur eine sehr dünne Haut. Auf einem Erdglobus im Massstab 1 : 40 Millionen mit einem Durchmesser von etwa 32 cm hätte die Troposphäre bloss eine Dicke von 0,2 – 0,5 mm!

Das nächstfolgende Stockwerk wird Stratosphäre genannt. Diese Schicht zeichnet sich durch wieder steigende Temperaturen aus. Grund für die Erwärmung ist die Absorption der Ultraviolettstrahlung aus dem Sonnenlicht durch das dort in erhöhter Konzentration vorhandene Ozon, eine Sonderform des Sauerstoffes. Die obere Begrenzung der Stratosphäre bildet das Temperaturmaximum bei ungefähr 50 Kilometern. Die Temperaturen erreichen dort wieder ähnliche Werte wie auf der Erdoberfläche. Darüber, in der Mesosphäre, nimmt die Temperatur nach oben erneut ab, um dann in der Thermosphäre wieder kräftig anzusteigen. Die Lufthülle hat keine genau definierte obere Begrenzung, sondern sie geht kontinuierlich in den interplanetaren Raum über.

2.3 Wichtiges Ozon in der Stratosphäre

Ozon erfüllt die wichtige Aufgabe, den schädlichen Teil der Ultraviolettstrahlung von der Erdoberfläche fernzuhalten. Diese Abschirmung ist allerdings nicht vollständig. Die Ozonschicht absorbiert bzw. reflektiert etwa 95 % der von der Sonne kommenden Ultraviolettstrahlung, sodass schliesslich nur ein geringer Anteil die Erdoberfläche erreicht. Andernfalls hätte dies dramatische Auswirkungen auf alle Organismen! Durch menschliche Aktivitäten ist die schützende Ozonschicht in der Stratosphäre stark angegriffen und zum Teil sogar durchlöchert worden. Grund dafür sind künstlich erzeugte Spurengase (besonders Fluorkohlenwasserstoffe FCKW), die ozonzerstörende, chemische Reaktionen auslösen. Die davon ausgehenden Gefahren sind erkannt worden und in den Industrieländern ist seit 1996 die Produktion von FCKW verboten. Inzwischen sind die Erfolge dieses Verbots deutlich messbar. Es wird aber Jahrzehnte dauern, bis sich die Ozonschicht wieder erholt hat.