Energieverluste in der Atmosphäre

Beim Gang durch die Atmoshphäre erleidet die Globalstrahlung Verluste. Es tritt sowohl eine

  • quantitative Veränderung der raum-zeitlichen Verteilung der Energiemenge ein als auch eine
  • qualitative Veränderung der die Erdoberfläche erreichenden Strahlung ein.

Hieraus resultiert eine Schwächung der Gesamtenergie und eine partielle Auslöschung der Strahlung  in begrenzten Spektralbereichen. Dies betrifft vorwiegend den infraroten und ultravioletten Strahlungsanteil. Insgesamt erfolgt also eine wellenlängen-abhängigen Schwächung, die Extinktion genannt wird. Dieser Energieverlust begründet sich durch diffuse Reflexion, selektive Adsorption und Transmission.

Diffuse Reflexion

Diffuse Reflexion ist eine Streuung der Strahlung in alle Richtungen mit einer starken Richtungsänderung der einfallenden Strahlung nach Auftreffen auf eine (feste oder flüssige) Oberfläche, beispielsweise an Wolken, Aerosolen sowie Luftmolekülen.

Selektive Absorption

Unter Absorption versteht man die Aufnahme elektromagnetischer Wellenenergie und anschließende Umwandlung in Wärmeenergie. Die Selektive Absorption erfolgt durch Gase (u.a. O3, CO2 und H2O-gasförmig), die nur bestimmte Wellenlängenbereiche herausfiltern.

Transmission

Unter Transmission versteht man die spektrale Durchlässigkeit der Atmosphäre für Strahlung in bestimmten Wellenlängenbereichen. Dies wird meist in Prozent ausgedrückt. Von besonderer Bedeutung ist die Transmission hinsichtlich der terrestrischen Strahlung durch das atmosphärische Fenster zwischen 8-13 mm. Dieses kann mit zunehmendem Feuchtegehalt der Luft und dem damit meist einhergehenden Bewölkungsaufzug fast völlig verschlossen werden. Dies bedeutet, dass Abschnitte im Spektrum mit nahezu ungestörter Transmission vorhanden sind. Hier kann auch die langwellige Ausstrahlung der Erdoberfläche die Atmosphäre ungehindert durchdringen.