Vergleich des Diagramms der US-Standardatmosphäre von 1962 zur geometrischen Höhe in Abhängigkeit von Luftdichte , Druck , Schallgeschwindigkeit und Temperatur mit ungefähren Höhen verschiedener Objekte. [ 1 ]

Die atmosphärische Temperatur ist ein Maß für die Temperatur in verschiedenen Schichten der Erdatmosphäre . Sie wird von vielen Faktoren beeinflusst, darunter die einfallende Sonnenstrahlung , die Luftfeuchtigkeit und die Höhe über dem Meeresspiegel . Die Abkürzung MAAT wird häufig für die mittlere jährliche Lufttemperatur eines geografischen Ortes verwendet.

bodennahe Lufttemperatur

Die Temperatur der bodennahen Luft wird in meteorologischen Observatorien und Wetterstationen gemessen , üblicherweise mit Thermometern in einem Schutzdach, beispielsweise einem Stevenson-Schirm – einem standardisierten, gut belüfteten und weiß gestrichenen Instrumentenschutzdach. Die Thermometer sollten 1,25–2 m über dem Boden positioniert werden. Die genauen Anforderungen an diese Messanordnung sind von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) festgelegt.

Ein echter Tagesmittelwert kann mithilfe eines kontinuierlich aufzeichnenden Thermographen ermittelt werden . Üblicherweise wird er durch den Mittelwert einzelner Messwerte (z. B. 24 stündliche Messwerte, vier 6-stündliche Messwerte usw.) oder durch den Mittelwert der täglichen Minimal- und Maximalwerte angenähert (wobei letztere je nach Beobachtungszeitpunkt zu Durchschnittstemperaturen führen können, die bis zu 1 °C unter oder über dem wahren Mittelwert liegen). [ 2 ]

Die durchschnittliche Lufttemperatur an der Erdoberfläche beträgt weltweit etwa 14 °C.

Temperatur im Verhältnis zur Höhe

Diese Bilder zeigen die Temperaturentwicklung in zwei dicken Atmosphärenschichten, gemessen mit verschiedenen satellitengestützten Instrumenten zwischen Januar 1979 und Dezember 2005. Die Messungen wurden von Mikrowellensonden (Microwave Sounding Units, MMUs) und erweiterten Mikrowellensonden (Advanced Microwave Sounding Units, AMUs) durchgeführt, die an Bord von Wettersatelliten der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) flogen. Die Instrumente erfassen die von Sauerstoffmolekülen in der Atmosphäre emittierte Mikrowellenenergie. Quelle: [1]Gemeinfreiheit Dieser Artikel enthält Text aus dieser gemeinfreien Quelle .

Die Temperatur variiert stark in unterschiedlichen Höhen über der Erdoberfläche ; diese Variation charakterisiert die vier Schichten der Atmosphäre. Diese Schichten sind die Troposphäre , Stratosphäre , Mesosphäre und Thermosphäre .

Die Troposphäre ist die unterste der vier Atmosphärenschichten und erstreckt sich von der Erdoberfläche bis in eine Höhe von etwa 11 km, wo sich die Tropopause (die Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre) befindet. Ihre Dicke variiert je nach Breitengrad: In den Tropen ist sie beispielsweise dicker (etwa 16 km), da es dort im Allgemeinen wärmer ist, und dünner an den Polen (etwa 8 km), da es dort kälter ist. Die Temperatur in der Atmosphäre nimmt mit der Höhe durchschnittlich um 6,5  °C  pro Kilometer ab. Da die Troposphäre in Bodennähe die höchsten Temperaturen aufweist, kommt es zu starken vertikalen Bewegungen von Wärme und Wasserdampf, die Turbulenzen verursachen. Diese Turbulenzen sind zusammen mit dem vorhandenen Wasserdampf die Ursache für die Wetterphänomene in der Troposphäre. [ 3 ] [ 4 ]

Nach der Tropopause schließt sich die Stratosphäre an. Diese Schicht erstreckt sich von der Tropopause bis zur Stratopause, die sich in einer Höhe von etwa 50 km befindet. Die Temperaturen bleiben von der Tropopause bis zu einer Höhe von 20 km konstant, danach steigen sie mit der Höhe an. Dieses Phänomen wird als Inversion bezeichnet , und aufgrund dieser Inversion ist die Stratosphäre nicht turbulent. Die Stratosphäre erhält ihre Wärme von der Sonne und der Ozonschicht, die ultraviolette Strahlung absorbiert.

Die nächste Schicht, die Mesosphäre, erstreckt sich von der Stratopause bis zur Mesopause (in einer Höhe von 85 km). Die Temperaturen in der Mesosphäre nehmen mit der Höhe ab und sind die niedrigsten in der Erdatmosphäre. [ 5 ] Dieser Temperaturabfall ist auf die abnehmende Sonneneinstrahlung zurückzuführen, nachdem der größte Teil davon bereits von der Thermosphäre absorbiert wurde. [ 3 ]

Die vierte Schicht der Atmosphäre wird als Thermosphäre bezeichnet und erstreckt sich von der Mesopause bis zum oberen Rand der Stoßatmosphäre. Hier herrschen einige der höchsten Temperaturen, da sie starker ionisierender Strahlung im Bereich des Van-Allen-Gürtels ausgesetzt ist .

Temperaturbereich

Die Temperaturschwankungen zwischen den Höchstwerten des Tages und den kühleren Nächten werden als Tagesgang bezeichnet . Temperaturschwankungen können auch auf Zeiträumen von einem Monat oder einem Jahr basieren.

Die Größe der atmosphärischen Temperaturschwankungen in Bodennähe hängt von mehreren Faktoren ab, wie zum Beispiel:

  • Durchschnittliche Lufttemperatur
  • Durchschnittliche Luftfeuchtigkeit
  • Das Windregime ( Intensität, Dauer, Variation, Temperatur usw.)
  • Nähe zu großen Gewässern, wie zum Beispiel dem Meer
Durchschnittliche Höchst-, Tiefst- und Schwankungsbreiten der monatlichen Lufttemperaturen, die in Campinas , Brasilien , zwischen Januar 2001 und Juli 2006 gemessen wurden.
Durchschnittliche Höchst-, Tiefst- und Schwankungsbreiten der monatlichen Lufttemperaturen, die in Aracaju , Brasilien , zwischen Januar 2001 und Juli 2006 gemessen wurden.

Die Abbildung links zeigt beispielhaft die monatlichen Temperaturen in Campinas , Brasilien, das etwa 60 km nördlich des Wendekreises des Steinbocks auf 22° nördlicher Breite liegt . Die durchschnittliche Jahrestemperatur beträgt 22,4  °C und schwankt zwischen einem durchschnittlichen Minimum von 12,2  °C und einem Maximum von 29,9  °C. Die durchschnittliche Temperaturschwankung liegt bei 11,4  °C. [ 6 ] Die Schwankungen im Jahresverlauf sind gering (Standardabweichung von 2,31  °C für das monatliche Maximum und 4,11  °C für das Minimum). Die Grafik verdeutlicht zudem das typische Phänomen erhöhter Temperaturschwankungen im Winter.

In Campinas beispielsweise kann die tägliche Temperaturschwankung im Juli (dem kühlsten Monat des Jahres) typischerweise zwischen 10 und 24  °C (Schwankungsbreite 14  °C) liegen, während sie im Januar zwischen 20 und 30  °C (Schwankungsbreite 10  °C) liegen kann.

Der Einfluss des Breitengrades, des tropischen Klimas, des stetigen, schwachen Windes und der Lage am Meer führt zu geringeren durchschnittlichen Temperaturschwankungen und einer höheren Durchschnittstemperatur (siehe Grafik rechts, aufgenommen für denselben Zeitraum wie Campinas, in Aracaju , ebenfalls in Brasilien, auf 10 Grad nördlicher Breite, näher am Äquator ). Die durchschnittliche jährliche Höchsttemperatur beträgt 28,7  °C, die durchschnittliche Tiefsttemperatur 21,9  °C. Die durchschnittliche Temperaturschwankung liegt bei  lediglich 5,7 °C. Die Temperaturschwankungen im Jahresverlauf in Aracaju sind sehr gering, mit einer Standardabweichung von 1,93  °C für die Höchsttemperatur und 2,72  °C für die Tiefsttemperatur. [ 6 ]

Angehobene Mindesttemperatur

Die niedrigste Temperatur in ruhigen, klaren Nächten tritt nicht am Boden, sondern einige Zentimeter darüber auf. Diese Schicht mit der niedrigsten Temperatur wird nach Lakshminarayanapuram Ananthakrishnan Ramdas als Ramdas-Schicht bezeichnet . Er beschrieb dieses Phänomen erstmals 1932 anhand von Beobachtungen in verschiedenen Höhen an sechs meteorologischen Stationen in ganz Indien. [ 7 ] [ 8 ] Das Phänomen wird auf die Wechselwirkung von Wärmestrahlung auf atmosphärische Aerosole und Konvektion in Bodennähe zurückgeführt .

Globale Temperatur

Globale bodennahe Lufttemperatur seit 1940, Copernicus Sentinel-Daten 2025

Der Begriff der globalen Temperatur ist in der Klimatologie weit verbreitet und bezeichnet die Durchschnittstemperatur der Erde, basierend auf Messungen an der Erdoberfläche [ 9 ] , in Bodennähe oder in der Troposphäre. Diese Temperaturdaten werden typischerweise mithilfe von Satelliten oder bodengestützten Messinstrumenten erfasst und anschließend in einer Datenbank oder einem Computermodell zusammengeführt . Langfristige globale Temperaturen im Paläoklima werden anhand von Proxydaten ermittelt .

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Geometrische Höhe vs. Temperatur, Druck, Dichte und Schallgeschwindigkeit, abgeleitet aus der US-Standardatmosphäre von 1962.
  2. ^ Baker, Donald G. (Juni 1975). „Einfluss der Beobachtungszeit auf die Schätzung der mittleren Temperatur“ . Journal of Applied Meteorology . 14 (4): 471–476 . Bibcode : 1975JApMe..14..471B . doi : 10.1175/1520-0450(1975)014<0471:EOOTOM>2.0.CO;2 .
  3. ^ a b Ross, Sheila Loudon (11. März 2013). Wetter und Klima: Eine Einführung . Don Mills , Ontario, Kanada. ISBN 978-0-19-544587-9OCLC  812064583 .​{{cite book}}CS1 Wartung: Standort des fehlenden Herausgebers ( Link )
  4. ^ Thompson, Russell D. (1998). Atmosphärische Prozesse und Systeme . Routledge .
  5. ^ „Die Erdatmosphäre: Ein vielschichtiger Kuchen“ . NASA . Archiviert vom Original am 06.10.2019.
  6. ^ a b „Stationsstatistik“ . Agritempo (in Portugiesisch). Archiviert vom Original am 12. Oktober 2013. Abgerufen am 11. Oktober 2013 .
  7. ^ Ramdas, L. A. und Atmanathan, S., 1932. Die vertikale Verteilung der Lufttemperatur in Bodennähe in der Nacht . Beiträge zur Geophysik, Bd. 37, S. 116–117.
  8. ^ Lake, JV (1955). „Die nächtliche Wärmebilanz“. Nature . 176 (4470): 32–33 . Bibcode : 1955Natur.176...32L . doi : 10.1038/176032b0 . S2CID 4210305 . 
  9. ^ Hansen, James E. „GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP)“ . National Aeronautic and Space Administration . Goddard Institute for Space Studies . Abgerufen am 1. September 2011 .