Bergwetter-Lexikon

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Atmosphäre

Troposphäre - Stratosphäre

Unsere Atmosphäre in der wir Menschen leben, umzieht sich wie eine dünne Hülle um den gesamten Erdball und besteht aus verschiedenen Gasen. Vom Boden aus sieht der wolkenlose Himmel wie ein unendlich weites blaues Meer aus. In Wirklichkeit ist die Atmosphäre im Vergleich zur Erdkugel jedoch nur sehr dünn. Unser Planet zieht aufgrund seiner großen Masse nämlich alles an sich heran und zwar umso stärker, je geringer der Abstand zur anderen Masse ist. Auch noch so leicht-gewichtige Objekte wie zum Beispiel die Luftteilchen (Moleküle), die uns umgeben werden nach unten hin immer stärker angezogen. Dieser Erdanziehung folgend, halten sich direkt über der Erdoberfläche daher sehr viele Luftteilchen auf. Je weiter wir nach oben schauen, desto weniger Luft gibt es dort. Man könnte auch sagen, dass die Luft weiter oben „dünner“ wird. So kommt es, dass sich etwa 70% der gesamten Luftmasse unserer Atmosphäre im mitteleuropäischen Jahresdurchschnitt in den untersten 10 km befinden.

Da jedes Luftteilchen auch ein minimales Gewicht hat, übt es Druck auf das unter ihm liegende Teilchen aus. Stapelt man viele Luftteilchen übereinander, so steigt der Druck auf das unterste Teilchen immer weiter an. Das führt dazu, dass der Luftdruck am Erdboden am höchsten ist und mit zunehmender Höhe immer weiter abnimmt. Luft hat also gewisse Ähnlichkeiten zu Wasser. Taucht man nämlich im Schwimmbad oder im Meer nach unten, so spürt man sehr schnell wie sich der Druck erhöht. Wir Menschen leben also sozusagen am Grund eines Ozeans aus Luft, der sich mit der Erde um ihre eigene Achse mitdreht.

Die oben angesprochenen, bei uns durchschnittlich untersten 10 km der Erdatmosphäre, auch Troposphäre genannt (siehe Bild unten), stellen jene Schicht dar, in welcher der allergrößte Teil des Wettergeschehens auf unserem Planeten abläuft. Hier bilden sich Hoch- und Tiefdruckgebiete, die ihrerseits Warm- und Kaltfronten antreiben und für Niederschlag, Sturm oder Sonnenschein sorgen. Nach oben hin begrenzt wird diese Schicht von der Tropopause im Übergang zur Stratosphäre.

Bergwetter: Atmosphäre


Wandert man vom Erdboden aus nach oben, gehen die Temperaturen im Normalfall immer weiter zurück. In einer Höhe von etwa 10 bis 50 km über dem Erdboden steigen die Temperaturen hingegen vorübergehend wieder an und erreichen oben knapp unter 0 Grad, bevor es in der Hochatmosphäre wieder rasch und deutlich kälter wird. Diese wärmere Schicht wird als Stratosphäre bezeichnet. Der Temperaturanstieg in dieser Schicht ist den dort befindlichen Ozonteilchen zu verdanken. Diese entstehen aus Sauerstoff und der für uns unsichtbaren ultravioletten Sonnenstrahlung (UV), dem kurzwelligen Anteil von Strahlenbündel. Dabei fängt Ozon einen Teil der Strahlung auf und gibt die Energie an seine Umgebung ab, was zu der angesprochenen Erwärmung führt. Der geringe Anteil an Luftteilchen in dieser Schicht hat zur Folge, dass sich kaum wetterrelevante Vorgänge abspielen. Die Stratosphäre zeigt sich nach oben hin immer trockener und leerer an Luftteilchen. Einzig in die unterste Schicht der Stratosphäre können sich ab und an hochreichende Gewitterwolken verirren.

Ozonschicht
Die größte Ozonkonzentration befindet sich übrigens in der unteren Stratosphäre, da hier am meisten Sauerstoffteilchen zur Produktion zur Verfügung stehen. Man nennt sie auch Ozonschicht, welcher wir zu verdanken haben, dass man sich auf der Erde nicht andauernd einen Sonnenbrand holt. Die vom Ozon absorbierten ultravioletten Strahlen (im Volksmund UV-Licht) sind nämlich für die menschliche Haut sehr schädlich. Je mehr Ozonteilchen dort oben vorhanden sind, umso mehr werden die Lebewesen inklusive Pflanzen von gefährlichen ultravioletten Strahlungsanteilen geschützt.

Zu viel Ozonteilchen bringen aber nicht nur unten sondern auch hier oben Nachteile für Mensch und Klima!

Mehr Infos zu Ozon, Ozonloch und Ozonschicht findest du in unserem Bergwetter-Lexikon unter Ozon

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Tropopause

Hier endet die bedeutende Wetteraktivität ...

Oben unter Atmosphäre haben wir einige Eigenschaften der beiden untersten Luftschichten auf unserem Planeten erklärt, der Troposphäre und der Stratosphäre. Jetzt wollen wir genauer auf den großräumig und jahreszeitlich variierenden Grenzbereich dieser beiden atmosphärischen Schichten eingehen. Wir sprechen dabei von der sogenannten Tropopause.

Wandert man vom Erdboden in der Atmosphäre nach oben, so geht die Temperatur letztendlich immer weiter zurück. Ab einem gewissen Punkt stagniert dieser Temperaturrückgang jedoch und noch etwas weiter oben wird es in der Stratosphäre sogar wieder wärmer, es handelt sich also um eine sogenannte Temperaturinversion (siehe Bild oben). Dort wo die Temperatur zuvor ihr Minimum erreicht, liegt die Tropopause. Sie stellt den Übergang von der wetteraktiven Tropopause zur zunehmend trockenen Stratosphäre dar. Aufsteigende Luftpakete können nämlich nur so lange weitersteigen, als sie wärmer als die Luftmassen in ihrer Umgebung sind. Darum ist in der Tropopause mit maximal dünnen Federwolken (hohe Eiswolken) oder bei Gewittern spätestens im untersten Bereich der Stratosphäre Schluss mit dem Wetter. Selbst mächtig in die Höhe schießende Gewitterwolken kommen nämlich durch den Temperaturanstieg (stabile, beständige Inversion) nicht mehr weiter und stehen dann rasch durch den "Deckel" als Eiswolken an. Bei besonders stark nachströmenden Luftmassen (Aufwinden) breiten sie sich nur noch geringfügig höher und gezwungenermaßen horizontal aus. So setzen sie dem Gewitter einen breiten Eisschirm (Amboss) auf, der an einen Pilz erinnernd maximal bis in die untere Stratosphäre hinein reichen kann.

Die Tropopause als Grenzbereich der wetteraktiven Zone, befindet sich aber nicht immer und schon gar nicht großräumig überall in derselben Höhe. Sie dehnt sich nämlich mit leichter Warmluft aus und zieht sich mit schwerer Kaltluft zusammen (siehe Bild unten). Daher liegt die Tropopause bei uns im Sommer grundsätzlich höher als im Winter und steigt von den Polen zum Äquator enorm an.

Bergwetter: Tropopause


Die Höhe der Tropopause ist also sehr variabel und hängt maßgeblich von der Temperatur unterhalb dieser Schicht ab. In warmer Sommerluft bewegen sich die Luftmoleküle nämlich sehr schnell, sie wirbeln regelrecht durch unsere Atmosphäre. Durch diese vielen Bewegungen benötigen die Luftteilchen auch viel Platz. Dadurch ist die unterste Schicht der Atmosphäre aufgewölbt und reicht bei uns bis etwa 12 km Höhe, am Äquator auch bis 16 oder 18 km Höhe. Dann wird sie durch die Tropopause von der zweiten Schicht, der Stratosphäre, getrennt. An kalten Wintertagen ist die Bewegung der Moleküle hingegen sehr träge und langsam. Sie können sich dadurch dicht aneinander pressen, was dazu führt, dass die Troposphäre deutlich schmäler wird und somit die Tropopause wesentlich niedriger liegt. Im Winter liegt sie oft nur bei 5 bis 7 km.

Das heißt natürlich auch, dass sich das Wettergeschehen im Winter in einer deutlich dünneren Schicht abspielt als im Sommer. Hochreichende Schauer- und Gewitterwolken kennen wir deshalb nur aus der warmen Sommerzeit. Im Winter dominieren hingegen flache Schichtwolken, die jedoch nicht minder für Niederschläge sorgen können, denn für einen ordentlichen Schneefall reicht nämlich oft nur eine 4 bis 5 km dicke Luftschicht aus.


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