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Physik IV
Umweltphysik
Ulrich Platt
Institut für Umweltphysik
Physik IV – Umweltphysik, 1. Einführung
Universität Heidelberg

Physik IV - Organisatorisches
Vorlesung: Di & Do 9:15-11:00, Folien im Internet:
http://www.kip.uni-heidelberg.de/matterwaveoptics/data/teaching/ss06/ss06.htm
Die ersten 6 Vorlesungen befassen sich mit Umweltphysik
Alle übrigen mit Atom- und Molekülphysik
Übungen: Fr 9:15-11:00 und 14:15-16:00 ;
9 Gruppen (max. 5 am Nachmittag)
2 Gruppen werden in Englisch gehalten (Hessmo, Esteve)
Aufgaben: Do. ab 12:00 Uhr im Internet (pdf-Format)
Ausnahme: 1. Aufgabenblatt hier und jetzt.
Aufgaben: 3 ‚Standard Probleme’
Stoff der Vorlesung vertiefen.
Zusätzlich: je ein Thema für eine Kurzpräsentation
(2 Personen á 10 Minuten)
Klausuren: (Teilnahme nur nach Abgabe von >50% der Übungsaufgaben)
Fr. 2/6/2006 16:00 – 19:00 HS I 308, HS II 308
Fr. 21/7/2006 14:00 – 17:00 HS I 308, HS II 308
Schein: Summe beider Klausuren >50%, 1 Präsentation
2

Übungsgruppen Physik IV, Sommersemester 2006
Gruppe Tutor Zeit Ort
A
Werner Aeschbach-
Hertig
9:15-11:00 INF 328, SR16a
B Kurt Roth 9:15-11:00 INF 328, SR17a
C Kaus Pfeilsticker 9:15-11:00 INF 325, SR23a
D Joachim Ullrich 9:15-11:00 INF 328, SR17b
E - Engl. Jerome Esteve 9:15-11:00 INF 328 SR16b
F Wolfgang Quint 14:15-16:00 INF 501, CIP R. 103
G Jose Verdu-Galiana 14:15-16:00 INF 227, SR 1.404
H
José R. C. López-
Urrutia
14:15-16:00 INF 227, SR 3.401
I - Engl. Björn Hessmo 14:15-16:00 INF 227, SR 1.403
http://www.kip.uni-heidelberg.de/matterwaveoptics/data/teaching/ss06/uebung.htm
https://uebungen.physik.uni-heidelberg.de/uebungen/liste.php?vorl=48
3

Was ist Umweltphysik?
• Die Umweltphysik erforscht physikalische Prozesse in der
Umwelt mit physikalischen Methoden
• Umweltsysteme: Einfluss auf menschlichen Lebensraum
– Atmosphäre (Luft, Gashülle)
– Hydrosphäre (Ozeane, Seen, Flüsse, Grundwasser)
– Kryosphäre (Eisschilde, Gletscher, Meereis)
– Lithosphäre (Erdkruste) / Pedosphäre (Boden)
– Biosphäre (Flora und Fauna)
• Physikalische Prozesse in der Umwelt
– Strahlung, Strömung, Transport, Mischung, etc.
– Stoff- und Energieflüsse (Kreisläufe)
• Physikalische Methoden in der Umweltforschung
– Spektroskopie, Massenspektrometrie, Radiometrie, etc.
– Numerische Lösung physikalischer Modelle
4

Inhalte der Vorlesung
1. Einführung in die Umweltphysik: Das System Erde und
seine Kompartimente, Statik der Geofluide
2. Strahlung und Klima: Strahlungsbilanz, Treibhauseffekt
und Strahlungstransport
3. Geophysikalische Fluiddynamik: Kontinuumsmechanik,
Navier-Stokes-Gleichung und Turbulenz, Transport
4. Strömungen in Atmosphäre und Ozean: Geostrophische
Näherung, globale Zirkulation, Grenzschichten
5. Grundwasser und Boden: Laminare Strömungen und
Transport in porösen Medien
6. Eis, Isotope und Paläoklima: Eisschilde, Isotopenmethoden,Klimaarchive
und -geschichte
5

Skript, Vorlesungsunterlagen
• Die Vorlesung folgt weitgehend folgenden Skripten
SS04: (I. Levin, Vorlesungsskript Physik IV – Umweltphysik)
SS06: (W. Aeschbach Hertig, Skript Physik IV – Umweltphysik)
zum Teil auch dem Skript Platt (SS02).
• Skripte und Präsentationen sind erhältlich via Web:
Homepage Physik IV – UP
www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/physikIV
http://www.kip.uni-heidelberg.de/matterwaveoptics/data/teaching/ss06/ss06.htm
• Weiterführende Umweltphysikvorlesungen, z. T. mit Unterlagen,
siehe
www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium
6

Literatur
• Roedel, W., Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre
(3. Auflage: Springer, Heidelberg, 2000)
• Bergmann-Schäfer, Lehrbuch der Experimentalphysik,
Bd.7, Erde und Planeten (de Gruyter, Berlin, 1997)
• Peixoto, J.P. and Oort, A.H., Physics of Climate
(American Institute of Physics, New York, 1993)
• Wells, N., The Atmosphere and Ocean (2. Auflage, John
Wiley & Sons, Chichester, 1997)
• Pedlosky, J., Geophysical Fluid Dynamics (2. Auflage,
Springer Verlag, Heidelberg, 1987)
• Broecker, W.S., Labor Erde (Springer-Verlag,
Heidelberg, 1994)
(How To Build A Habitable Planet, Eldigio Press, New York 1985)
7

Internet
European Ozone Research Coordinating Unit, http://www.ozone-sec.ch.cam.ac.uk/
Results of European research on stratospheric chemistry and ozone loss.
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) http://www.ipcc.ch/
Presents the comprehensive reports (presently 3rd report of 2001) of an international,
independent group of scientists on climate and climate change.
NASA Life on Earth http://www.nasa.gov/vision/earth/features/index.html
Comprehensive site centred on remote sensing of planet earth.
German Weather Service (Deutscher Wetterdienst)
http://www.dwd.de/en/en.htm Information on weather and climate
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), http://www.noaa.gov/
The Federal Environmental Agency (Umweltbundesamt)
http://www.umweltbundesamt.de/index-e.htm
Has much information on the state of the environment in Germany.
IGBP - International Geosphere-Biosphere Programme
http://www.igbp.kva.se/cgi-bin/php/frameset.php
Mission: Deliver scientific knowledge to help human societies develop in harmony with Earth’s
environment.
Institute for Environmental Physics - Institut für Umweltphysik
http://www.iup.uni-heidelberg.de, Our own web-page, you will also find many satellite data
8

1. Einführung in die Umweltphysik
Das System Erde und seine Kompartimente, Statik der Geofluide
1) Das (Klima-)System Erde
2) Atmosphäre (Statik)
– Zusammensetzung und "global change"
– Dichte, Schichtung, potentielle Temperatur
3) Hydrosphäre und Ozean (Statik)
– Der hydrologische Kreislauf, Wasser im Klimasystem
– Ozean und Seen: Dichte, Schichtung, pot. Temperatur
9

1.1 Das (Klima-)System Erde
10

Sonneneinstrahlung
Atmosphäre
Ozeane Kryosphäre Biosphäre
Grundwasser
Dynamik:
Navier-Stokes-
Gleichung
Hydrologischer Kreislauf
11

Wasser und Luft auf der Erde
Alles Wasser der Erde
Kugel mit R ≈ 700 km
aus http://www.adamnieman.co.uk/vos/index.html
Alle Luft der Erde
Kugel mit R ≈ 1000 km
(bei Standardbedingungen)
12

1.2 Die Atmosphäre (Statik)
1% des
Erdradius
• Relativ dünner Gasfilm (99 % der
Masse in < 30 km Höhe)
• Mobilstes Teilsystem, ermöglicht
raschen Transport
• Rolle im Klimasystem:
– Schauplatz des Wetters
(Troposphäre,

Die Zusammensetzung der Atmosphäre
Mittlere Zusammensetzung der Erdatmosphäre im Jahr 2000 in ppm
Gas:
Mischungsverhältnis
Stickstoff N 2 780'900.0(78.09 %)
Sauerstoff O 2 209'500.0(20.95 %)
Argon Ar 9340.0 ( 0.93 %)
Neon Ne 18.18
Helium He 5.24
Krypton Kr 1.14
Xenon Xe 0.087
Wasserstoff H 2 0.53
Wasserdampf H 2 O variabel
Kohlendioxid CO 2 369.0 ↑
Methan CH 4 1.75 ↑
Distickstoffoxid N 2 O 0.315 ↑
CFC-11 CCl 3 F 0.000'268 →
CFC-12 CCl 2 F 2 0.000'533 →
Schwefelhexafl. SF 6 0.000'0045 ↑
1 ppm (part per million):
1 mol pro 10 6 mol Luft
Wasserdampf:
Troposphäre ~ 2 %
stark T-abhängig
Stratosphäre ~ 4 ppm
14

Die Atmosphäre verändert sich
CO 2 Anstieg in der Atmosphäre,
direkt gemessen seit 1958
Mauna Loa, Hawaii
⇒ Menschheit bewirkt globale Umweltveränderungen
15

Änderung des CO 2 – Mischungsverhältnis an der Erdoberfläche als
Funktion von Zeit und Breite
NOAA CMDL, Pieter Tans & Thomas
Conway, http://www.cmdl.noaa.gov/ccgg
16

Kohlendioxid-Anstieg in der Atmosphäre
CO 2
[ppm]
380
360
340
320
300
390
380
370
360
350
340
Atmospheric CO 2
330
Neumayer
South Pole
320
Schauinsland [UBA]
310
1970 1980 1990 2000
280
South Pole [Keeling et al.]
Antarctica: Ice [Neftel et al., 1994;
Etheridge et al., 1998]
1750 1800 1850 1900 1950 2000
Year
17

Methan-Anstieg in der Südhemisphäre
Methane [ppb]
2000
1800
1600
1400
1200
1000
1750
1700
1650
1600
1550
CH 4
Southern hemisphere
NOAA/CMDL
Neumayer
1985 1990 1995 2000
800
600
Greenland Ice [Blunier et al., 1993]
Antarctic Ice [Etheridge et al., 1992]
mean southern hemisphere [NOAA/CMDL]
atmosphere Neumayer, Antarctica
1750 1800 1850 1900 1950 2000
YEAR
18

Druckprofil in der Atmosphäre
Atmosphärendruck p 0 an Oberfläche gegeben durch
Gewichtskraft der Atmosphäre:
F M ⋅ g
G A
5
p0 = = = 1.01325 ⋅ 10 Pa = 1atm
2
A 4πRE
Änderung mit der Höhe?
Aufstieg um dz ⇒ p nimmt um den Beitrag der Schicht dz ab:
dp
=−gρdz
m Mn Mp
Dichte eines idealen Gases: ρ= = =
V V RT
M: Molmasse der Luft ≈ 29 g/mol
Also:
z
dp Mg ⎛ Mg ⎞
=− dz ⇒ p( z)
= p0
⋅exp⎜
− dz
p RT( z)
∫ ⎟
⎝ RT
0
( z)
⎠
19

Barometrische Höhenformel I
Für konstantes T und g erhält man die barometrische Formel:
Mg z
−
RT
zs
( ) = ⋅ = ⋅
p z p e p e −
0 0
Mit der Skalenhöhe:
z
z
s
=
RT
Mg
z S ~ 8 km = Höhe
einer theoretischen
Atmosphäre mit
p = p 0 = konst.
20

Barometrische Höhenformel II
Die Aussage: „Die
Skalenhöhe der Atmosphäre
beträgt 7±1 Km“ beschreibt
die realen Verhältnisse der
Homosphäre am besten.
21

Skalenhöhe der Atmosphäre
Die Skalenhöhe hängt ab von Temperatur T und Molmasse M:
z
s
=
RT
Mg
Luft (M Luft = 29 g/mol) bei verschiedenen Temperaturen:
T = 0°C: z s = 7980 m
T = 15 °C: z s = 8420 m
T = -20 °C: z s = 7400 m
Verschiedene Gase bei T = 0 °C
22

Entmischung der Atmosphäre ?
Reichern sich schwerere Gase
in Bodennähe an?
Antwort: Nein! Bis in ~100 km Höhe turbulente Mischung
23

Turbulenter „Diffusionskoeffizient“
Höhe (km)
Turbulenter „Diffusionskoefficient“ (cm 2 /s)
24

Der adiabatische Temperaturgradient I
• Aufstieg ⇒ Expansion ⇒ Abkühlung
• Betrachte 1 mol trockene Luft, adiabatische Expansion:
Einsetzen:
dQ = dU + pdV = cvdT + pdV = 0
( )
pV = RT ⇒ pdV + Vdp = RdT = c −c dT
Gasgesetz:
Also:
⇒ pdV = c dT −c dT −Vdp
dQ = cpdT − Vdp = 0
p
RT
V = Barometerformel:
p
dp
0 = cpdT− RT = cpdT+
Mgdz
p
Trocken-adiabatischer T-Gradient:
v
dT
dz
p
v
dp
p
Mg
= − ≡ −Γ
c
p
Mg
=− dz
RT
25

Der adiabatische Temperaturgradient II
Trocken-adiabatischer T-Gradient:
Einsetzen von Zahlen:
Mg ⎛dT
⎞
Γ= =−⎜ ⎟
c ⎝dz⎠
p
adiab.
M ≈ 0.029 kg mol -1 , c p ≈ 29 J mol -1 K -1 (7/2 R), g ≈ 9.81 m s -2
Also:
K K K
Γ≈ 0.01 = 1 = 10
m 100m km
Die reale Atmosphäre ist feucht. Beim Aufstieg (Abkühlung)
kondensiert Wasserdampf, wodurch Wärme frei wird
⇒ feucht-adiabatischer Temperaturgradient < Γ
Typischer feucht-adiabatischer
Gradient in der Troposphäre:
dT
dz
≈−6
K
km
26

Inversion
27

Sättigungsdampfdruck
Beschreibung eines Phasenüberganges
1 ↔ 2 mit der
Clausius-Clapeyron-Gleichung:
dp L12
=
dT T v v
( − )
1 2
Phasendiagramm von Wasser
L: Latente Wärme
v i = 1/ρ i = spezif. Volumina
Für Dampf ↔ Wasser: v 2 = v w

Sättigungsdampfdruck
aus Clausius-Clapeyron-Gleichung:
dps
L dT
=
2
p R T
s
D
L: Verdampfungswärme
Integration ergibt
( )
( )
ps
T L ⎛ 1 1
ln =− ⎜ −
p
s T
0 R
D⎝
T T
0
⎞
⎟
⎠
⎡ L ⎛1 1
ps( T)
= p0
⋅exp⎢− ⎜ −
⎣ RD⎝T T0
⎞⎤
⎟⎥
⎠⎦
z.B.: T 0 = 0°C, p 0 = 6.11 mbar, L = 2.5 . 10 6 J kg -1
29

Potentielle Temperatur
Um Temperaturen vergleichen zu können (Stabilitätsbetrachtungen)
müssen sie auf die selbe Höhe bezogen werden.
Adiabatengleichung:
Mit V = RT/p:
pV konst. mit
c 7
c 5
κ p
= κ= ≈
T
p
κ
1−κ κ κ
p R T = konst. ⇒ = konst.
κ−1
Definitionsgleichung für die potentielle Temperatur Θ:
κ−1 κ−1
0
κ−1
⎛p0
⎞
κ κ−
T mit 0.286
κ κ
T Θ
1
= ⇒ Θ =
p p
⎜
≈
p
⎟
⎝ ⎠
κ
Θ ist die Temperatur, die ein Luftpaket annehmen würde,
wenn es adiabatisch auf p 0 (Atmosphärendruck am Boden)
komprimiert würde.
v
30

feucht
Adiabatische
Temperaturgradienten
in der Troposphäre
trocken
31

Stabilität und potentielle Temperatur
⎛
Γ=−⎜
⎝
⎛
γ=−⎜
⎝
dT
dz
dT
dz
⎞
⎟
⎠
⎞
⎟
⎠
adiab.
aktuell
dΘ
dz
Θ
= Γ−γ
T
( )
Stabil wenn γ < Γ bzw. dΘ/dz > 0
Troposphäre: Θ steigt leicht an
(Konvektion)
Stratosphäre: Θ steigt auf ~1000 K
(Strahlungsheizung)
32

Stabilität und potentielle Temperatur
dΘ/dz > 0
stabil
dΘ/dz < 0
instabil
Quelle: Wells, 1997, The Atmosphere and Ocean
33

Profile von T und Θ in unterer Atmosphäre
Quelle: Wells, 1997, The Atmosphere and Ocean
34

Stockwerkaufbau der Atmosphäre
Strahlungsheizung durch O 2
(UV)
Strahlungskühlung durch H 2
O & CO 2
Strahlungsheizung durch O 3
(UV)
Homosphäre
Strahlungskühlung (IR) durch H 2
O & CO 2
Konvektion
35

1.3 Hydrosphäre und Ozean (Statik)
Wasservolumen in 10 3 km 3
Salzwasser: 1'365'000
davon
Ozeane: 1'365'000
Salzseen (Kasp. Meer): 80
Süsswasser: 35'000
davon
Eis: 24'000
Grundwasser: 10'800
Bodenwasser: 70
Seen: 110
(davon Baikalsee 23)
Atmosphäre: 16
Flüsse: 2
Biosphäre: 2
http://www.unep.org/vitalwater/index.htm
36

Der hydrologische Kreislauf (elementar)
Flüsse in 10 3 km 3 /a
40
385
425
71 111
40
Flächen
361 . 10 6 km 2
149 . 10 6 km 2
Gesamter Wasserfluss: 496 . 10 3 km 3 /a. Pro m 2 : 973 mm/a
37

Eigenschaften von Wasser
Wasser besitzt viele bemerkenswerte physikalische Eigenschaften
Eigenschaft Vergleich Bedeutung, Konsequenzen
Spez. Wärme
Höchste aller Festk. und
4180 J kg -1 K -1 Flüssigk. außer fl. NH 3
Wärmetransport durch Wasserströmung,
Temperaturpufferung
Schmelzwärme Höchste außer NH 3 Thermostatischer Effekt beim
3.34 . 10 5 J kg -1 Gefrierpunkt
Verdampfungswärme Höchste aller Stoffe Transfer von Wärme und Wasser in
2.26 . 10 6 J kg -1 die Atmosphäre
ρ max bei T > T gefrier
(~4 °C bei 0%, 1 atm)
anomal
Dichteschichtung von Seen,
erleichtert Gefrieren an Oberfläche
ρ fest < ρ flüssig anomal Eis schwimmt auf Wasser, Gefrieren
nur an Oberfläche, Verwitterung
Oberfächenspannung
7.27 . 10 -2 J m -2 Höchste aller
Flüssigkeiten
Dielektrizitätskonstante
80
Höchste aller Flüssigk.
außer H 2 O 2 und HCN
Tropfenbildung, Kapillarkräfte, Bodenwasserspeicherung,
Zellphysiologie
Hohe Dissoziation gelöster Salze,
Transport gelöster Stoffe
38

Ozean und Hydrosphäre im Klimasystem
Zahlen zum Ozean:
– Fläche: 361 . 10 6 km 2 (70 % der Erdoberfläche)
– Volumen: 1.365 . 10 9 km 3 ⇒ mittlere Tiefe 3800 m
– Masse: 1.4 . 10 21 kg (~ 280x m atm )
• Größter Wärmespeicher, Temperaturregulator
– Stoff- und Wärmetransport durch Strömungen
• Große Oberfläche mit niedriger Albedo
• Größtes mobiles CO 2 -Reservoir
Hydrosphäre allgemein:
• Verdunstung und Kondensation: Energiespeicherung
und Transport in Form von latenter Wärme
• Hydrologischer Kreislauf als verbindendes Element
zwischen den Teilsystemen
39

Änderung des Wärmeinhaltes der Ozeane
Entwicklung des Wärmeinhaltes
des oberen Ozeans
1955 bis 2003
Wärmeaufnahme verschiedener
Kompartimente von
1955 bis 1998 (in 10 22 J)
aus Levitus et al., 2005, Geophys. Res. Lett. 32, doi:10.1029/2004GL021592
40

Dichteanomalie und Dichteschichtung
Dichte von Eis und reinem Wasser
Dichteschichtung in Seen
41

Thermischer Ausdehnungskoeffizient α
Beschreibung der relativen Dichteänderung mit Temperatur:
1 ⎛∂ρ
⎞
α≡− ⎜ ⎟
ρ ⎝∂T
⎠
Reines Wasser:
α = 0 bei 3.98 °C
(Dichtemaximum)
p
α(T) ~ linear
ρ(T) ~ quadratisch
42

Dichte als Funktion von Temperatur und Salz
• Salinität S: Masse gelöster Salze pro Masse Lösung (g/kg oder ‰)
• Dichte ρ = ρ(T,S,p). Druckabhängigkeit gering, unwichtig für Stabilität
• Wegen ρ ≈ 1000 kg m -3 wird oft σ = ρ - 1000 kg m -3 angegeben
σ(T,S) für natürliche Wässer
σ(T,S) für Meerwasser
T ρ max
T gefrier
(‰)
(‰)
M. Tomczak, http://www.es.flinders.edu.au/~mattom/IntroOc/notes/contents.html
43

Temperaturverteilung im Ozean
Temperatur [ºC]
Tiefe [m]
44

Temperatur- und Salzverteilung im Atlantik
0 m
20°C
4°C
2.5°C
-0.5°C
NA: North Atlantic
AA: AntArctic
DW: Deep Water
BW: Bottom Water
IW: Intermed. Wat.
5000 m
N
0 m
36.5 34.0
S
34.9
5000 m
45

Druckprofil im Ozean
Im Gegensatz zu Luft ist Wasser in 1. Näherung inkompressibel,
d.h. die Dichte ist unabhängig von der Tiefe z.
Änderung von p mit z (z-Koordinate nach oben!).
Aufstieg um dz ⇒ p nimmt um den Beitrag der Schicht dz ab:
dp
=−gρdz
Mit konstanter Dichte folgt der hydrostatische Druck:
p( z) = p0
−ρgz
Bemerkung: Wegen ρ ≈ 1000 kg m -3 und g ≈ 9.81 m s -2
folgt -dp/dz = gρ ≈ 10 4 Pa m -1 = 0.1 bar m -1 = 1 dbar m -1
Deshalb wird der Druck oft in dbar angegeben, was
ziemlich genau der Tiefe in m entspricht.
46

Der adiabatische Temperaturgradient
• In Wirklichkeit ist Wasser etwas kompressibel
• Aufstieg ⇒ Dekompression ⇒ Abkühlung (wie in Atmosph.)
• Adiabatischer Temperaturgradient im Wasser (z nach oben):
⎛dT
⎞
⎜ ⎟
⎝dz
⎠
adiab.
αgT
= ≡−Γ
c
p
Mit dem thermischen Ausdehnungskoeff. α:
1 ⎛∂ρ
⎞
α≡− ⎜ ⎟
ρ ⎝∂T
⎠
p
Γ hängt von T, S, und p ab
Im Ozean typisch: Γ ≈ 0.11·10 -3 K/m = 0.11 K/km (~0.01 Γ atm )
Im Seen ist Γ meist unbedeutend klein, da α(4°C) = 0
47

Potentielle Temperatur
Um Temperaturen vergleichen zu können (Stabilitätsbetrachtungen)
müssen sie auf die gleiche Tiefe bezogen werden.
Potentielle Temperatur Θ bezüglich Referenztiefe z 0 :
z 0
( ) [ ]
Θ
0
= −∫
Γ Θ
z
z,z T(z) (z,z '),S(z),p(z ') dz '
Für konstantes Γ:
( z,z ) T(z) ( z z)
Θ = −Γ⋅ −
0 0
Θ ist die Temperatur, die ein Wasserpaket annehmen würde,
wenn es adiabatisch in die Referenztiefe z 0 (oft die
Oberfläche) gebracht würde.
Bei konstantem S ist Wassersäule stabil wenn dΘ/dz > 0:
48

Potentielle Temperatur, Dichte, und Stabilität
σ =σ
T
( T,S,0 )
σ
Θ
=σ Θ
( ,S,0)
Θ T σ T σ Θ
Stewart, 2003, Introduction to Physical Oceanography
http://oceanworld.tamu.edu/home/course_book.htm
49

Profile von T und Θ im tiefen Ozean
Extremer Effekt in
sehr großer Tiefe
(Philippines Deep)
Quelle: Wells, 1997, The Atmosphere and Ocean
50

Stabilität im Ozean
für S = konst.
dΘ/dz > 0
dρ/dz < 0
stabil
dΘ/dz < 0
dρ/dz > 0
instabil
Quelle: Wells, 1997, The Atmosphere and Ocean
51

Zusammenfassung
• Umweltphysik: Physik des Systems Erde
• "Global Change": Die Menschheit beeinflusst das System,
am sichtbarsten in der Änderung der Atmosphärenzusammensetzung
• Atmosphäre und Ozeane:
– Zentrale Bestandteile des Klimasystems
– Ähnliche Beschreibung (Druck, Dichte, pot. Temp., etc.)
• Wasserkreislauf durchdringt und verbindet alle Sphären
52