Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

Versuch 29 - Absorption von Wärmestrahlung durch atmosphärische Gase Seite 5
Temperatur langwellige Strahlung zurück, welche zum Teil in den Weltraum entweicht,
zum anderen von atmosphärischen Bestandteilen absorbiert, und als atmosphärische
Gegenstrahlung auf die Erdoberfläche zurückgestrahlt wird. Dieser Effekt bewirkt eine
Temperaturerhöhung der Erdoberfläche von lebensfeindlichen -18 °C auf +15 °C und
wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet.
Mit der industriellen Entwicklung ist ein Konzentrationsanstieg vieler Treibhausgase
verbunden. Die resultierende Verstärkung der Treibhauswirkung der Atmosphäre
und die zusätzliche Erwärmung der Erdoberfläche wird als anthropogener Treibhauseffekt
bezeichnet. Aufgrund der weitreichenden Folgen für Natur und Umwelt
nehmen sich Politik und Wirtschaft immer stärker dem globalen klimatologischen
Problem an. So verpflichteten sich bereits 128 Nationen den mit dem Kyoto-Protokoll
im Jahr 1997 entschiedenen Richtlinien zur Reduzierung des Treibhausgasausstosses.
Ingesamt ergibt sich eine Strahlungsbilanz der Erde, wie sie schematisch mit aktuellen
Zahlenwerten in Abb. 3 dargestellt ist. Die abgestrahlte Strahlungsdichte beträgt
demnach SE = 1, 14 · 342 W/m2 = 389 W/m2 . Nach dem Gesetz von Stefan-Boltzmann
folgt für die Oberflächentemperatur der Erde in Übereinstimmung mit aktuellen
Messwerten
TE = 4
SE
σ
= 288 K
Dies entspricht einer mittleren Oberflächentemperatur von +15 °C.
Abb. 3: Strahlungshaushalt der Erdatmosphäre. Alle Angaben prozentual bezogen auf die einfallende
Solarstrahlungsdichte von 342 W/m 2 nach Klose [2].
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