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Abb. 4.19
Die spektrale
Verteilung der terrestrischen
Abstrahlung (
a
)unddieWel-
lenlängenabhängigkeit der
Absorptionskoezienten
β
von Kohlendioxid (CO
)
und Wasserdampf (H
O) (
b
).
Das Maximum der spektra-
len Verteilung liegt in dem
Wellenlängenbereich, wo die
Absorptionskoezienten mini-
mal sind. Dies führt zu einem
mittleren Absorptionskoezi-
enten⟨
β
⟩=,
a
30
20
10
0
b
0
H O
2
−1
−2
<
>
−3
CO
2
−4
−5
0
10
20
30
Wellenlänge
(
m)
Atmosphäre konstant und gleich der Dichte direkt über der Erdoberfläche ist. Damit bei
dieser Annahme die Gesamtmasse der Atmosphäre endlich bleibt, ist die Atmosphären-
dichte konstant nur bis zu einer Höhe
h
= m, die man
mittlere Schichtdicke
der
Erdatmosphäre nennt. In den Höhen
h
>
h
besitzt die Erde keine Atmosphäre mehr.
Innerhalb der homogenen Schicht ≤
h
≤
h
wird die Intensität der terrestrischen
Strahlung (das ist die thermische Leistung, welche von der Erdoberfläche in den Weltraum
zurückgestrahlt wird), aufgrund der Absorptiondurch die Erdatmosphäreimmer geringer.
Die Leistungsabnahme folgt einem Exponentialgesetz
P
=
P
exp(−
β
h
h
)
mit
β
=
β
(CO
)+
β
(H
O).
(4.35)
Die Absorptionskoezienten
β
sind ein Maß für die Stärke dieser
Absorption durch die atmosphärischen
Treibhausgase
CO
und H
O. Die Absorptions-
koezienten hängen sehr stark von der Wellenlänge
λ
der terrestrischen Strahlung ab, wie
in Abb.
4.19
gezeigt. Glücklicherweise besitzen beide Treibhausgase in dem Wellenlängen-
bereich μm
(
CO
)
und
β
(
H
O
)
μm ein Minimum in ihrem Absorptionsvermögen. Gleichzeitig liegt
in diesem Wellenlängenbereich das Maximun der spektralen Verteilung d
I
⊕
/
<
λ
<
d
λ
der ter-
tatsächlich in den Weltraum gelangen kann. Wie groß diese abgestrahlte Leistung ist, hängt
demnach von der Konzentration
c
der Treibhausgase CO
und H
O (und anderer) ab.
Heute istdieseKonzentration nochsogering,dasssiesich gemittelt über alle Wellenlän-
gen und für beide Treibhausgase mithilfe des durchschnittlichen Absorptionskoezienten
⟨
β
⟩=,
(4.36)
