Arti­kel­se­rie “Ener­gie­wen­de – muss das sein?”: 19. Kli­ma – Ener­gie­haus­halt der Erde, Teil 2

Foto: Uberprutser, CC-BY-SA-3.0-nl

Foto: Uberp­rut­ser, CC-BY-SA‑3.0‑nl

Wir haben gese­hen: Ein klei­ner Teil der Son­nen­en­er­gie wird in der Ozon­schicht absor­biert. Ein wei­te­rer Teil wird von Wol­ken wie­der in den Welt­raum reflek­tiert. Die­se Tei­le sind also kaum kli­ma­wirk­sam. Die Ener­gie, die für die Foto­syn­the­se „ver­braucht“ wird, ist län­ger­fri­stig in der Wär­me­bi­lanz neu­tral, denn die­sel­be Ener­gie wird beim Ver­rot­ten wie­der frei.

Der größ­te Teil der Strah­lungs­en­er­gie trifft jedoch auf Mate­rie (Land oder Was­ser), wird von die­ser absor­biert und in Wär­me umge­wan­delt (s.a. Kapi­tel 16). Die­se Wär­me erwärmt zum Teil auch die dar­über lie­gen­den Luft­schich­ten, jedoch glo­bal mit erheb­li­chen Unter­schie­den. In Äqua­tor­nä­he, wo die Son­nen­strah­len nahe­zu senk­recht auf­tref­fen, ist die Ener­gie­dich­te am höch­sten und damit auch die Tem­pe­ra­tu­ren. Zu den Polen hin, wo die Son­nen­strah­len die Erd­ober­flä­che nur noch tan­gen­ti­al berüh­ren, geht die Ener­gie­dich­te gegen null, die Tem­pe­ra­tu­ren sind sehr niedrig.

Ener­gie­ein­strah­lung in Was­ser führt außer zu des­sen Erwär­mung auch zur Ver­dun­stung von Was­ser. Es ent­steht gas­för­mi­ges Was­ser bzw. Was­ser­dampf. Die­ses war­me Luft-Was­ser­dampf-Gemisch steigt nach oben. Dadurch ent­steht in Äqua­tor­nä­he ein boden­na­hes Tief­druck­ge­biet (Wär­me­tief), wel­ches durch ent­spre­chen­de Win­de von Nor­den und Süden mit käl­te­rer Luft auf­ge­füllt wird. In der Höhe strö­men die auf­ge­stie­ge­nen Luft­mas­sen in Rich­tung der Pole ab. Etwa an dem 30. bis 40. Brei­ten­grad sin­ken sie wie­der ab, womit sich der Kreis (Äqua­to­ria­le Zir­ku­la­ti­on) schließt. Das Gegen­teil pas­siert an den Polen. Hier sin­ken die kal­ten Luft­mas­sen ab. Es ent­steht ein Hoch­druck­ge­biet (Käl­te­hoch). In Boden­nä­he flie­ßen die­se Luft­mas­sen in Rich­tung Äqua­tor ab, stei­gen etwa im Bereich des 70. bis 60. Brei­ten­gra­des wie­der auf. Auch die­ser Kreis (Pola­re Zir­ku­la­ti­on) ist geschlos­sen. Die Lücke zwi­schen die­sen bei­den Zir­ku­la­ti­ons­sy­ste­men wird, ange­trie­ben von die­sen, durch einen drit­ten Kreis geschlos­sen. Es sind auf jeder Halb­ku­gel 3 glo­ba­le Zir­ku­la­ti­ons­sy­ste­me ent­stan­den. Die­se wer­den durch Effek­te aus der Erd­dre­hung (sog. Corio­lis­kraft) in Ost-West-Rich­tung ver­zerrt. So ent­steht ein glo­ba­les Wind­sy­stem. Am Boden nen­nen wir es Pas­sat­wind, seit Jahr­hun­der­ten von der See­fahrt genutzt. In der Höhe nen­nen wir es Jet­stream, von der moder­nen Luft­fahrt seit etwa 50 Jah­ren genutzt. In die­se glo­ba­len Wind­sy­ste­me sind Hoch- und Tief­druck­ge­bie­te ein­ge­la­gert, die auch wie­der durch regio­na­le Tem­pe­ra­tur­un­ter­schie­de ent­ste­hen. Ähn­li­che Vor­gän­ge lau­fen auch in den Ozea­nen ab, z.B. der Golfstrom.

So wird, ange­trie­ben durch Son­nen­en­er­gie, ein gewal­ti­ger Tem­pe­ra­tur-Ver­tei­lungs­me­cha­nis­mus in Gang gesetzt, den wir Wet­ter nen­nen, ins­be­son­de­re das, was wir schlech­tes Wet­ter nen­nen. Wie wir in Kapi­tel 10 gese­hen haben, wird sehr viel Ener­gie benö­tigt, um Was­ser in den gas­för­mi­gen Zustand (Was­ser­dampf) zu über­füh­ren. Die­se Ener­gie wird als Kon­den­sa­ti­ons­en­er­gie wie­der frei, wenn der (unsicht­ba­re) Was­ser­dampf zu (sicht­ba­ren) Wol­ken aus­kon­den­siert und die­se aus­reg­nen. Im Wet­ter­be­richt wird manch­mal im Zusam­men­hang mit Tief­druck­ge­bie­ten von Warm- und Kalt­fron­ten gespro­chen. Dies ist Aus­druck des Tem­pe­ra­tur-Ver­tei­lungs­me­cha­nis­mus. Bei der Warm­front kommt dann meist auch ein Land­re­gen. Die­ser glo­ba­le Tem­pe­ra­tur­aus­gleich ist dafür ver­ant­wort­lich, dass wir groß­räu­mig Tem­pe­ra­tur­ver­hält­nis­se haben, die ein höhe­res orga­ni­sches Leben ermög­li­chen. Zwar mit sehr unter­schied­li­chen Kli­ma­zo­nen, was aber auch die Viel­falt des Lebens begründet.

Zurück zur Ener­gie­bi­lanz: Die so erzeug­te und ver­teil­te Wär­me wird als Wär­me­strah­lung in den Welt­raum abge­strahlt, um die Ener­gie­bi­lanz aus­zu­glei­chen. Nun kom­men die Kli­ma­ga­se in der Atmo­sphä­re ins Spiel, unser The­ma für die näch­ste Folge.

Die­ter Lenzkes
Bürger-für-Bürger-Energie
www​.bfb​-ener​gie​.de

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