Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

3.5. SOUNDER 165
eines oder mehrerer Triebwerke zur Notlandung gezwungen waren (nicht mehr ganz aktuell
hatte Anfang Oktober 2004 gerade mal wieder der Mt. St. Helens ein Überflugverbot).
Interessant sind diese Staubwolken auch aufgrund ihrer Fähigkeit, bis in die Stratosphäre
vorzudringen. Hier bewirken sie eine Abschwächung der einfallenden solaren Strahlung. Außer
den direkten Informationen über die Wolke aus den Imaging-Daten werden hier zum
genaueren Studium, insbesondere auch zur Untersuchung der Zusammensetzung der Wolke
sowie der Abschwächung der einfallenden solaren Strahlung, Sounder-Daten verwendet.
§ 533 Abbildung 3.83 zeigt ein Beispiel für die Messungen des SAM II. Die optische Tiefe
ist ein Maß für die Schwächung der einfallenden solaren Strahlung. 25 Nach den größeren
Vulkaneruptionen kommt es in der Arktis zu Erhöhungen der optischen Tiefe. Die jährlichen
Peaks in der Antarktis dagegen sind nicht durch Vulkaneruptionen bedingt sondern entstehen
im Zusammenhang mit den im antarktischen Winter geschlossenen Zirkulationssystemen.
Während der Ausbruch des Mount St. Helens bei seinem Ausbruch 1980 nur ein Signal in
der Arktis erzeugt (relativ hohe nördliche Breite des Vulkans!), hat sich die Staubwolke des
El Chichon global über beide Hemisphären verteilt.
Klima und Wolken
§ 534 Im Zusammenhang mit der Anwendung von Satelliten scheinen Wolken ein triviales
Thema zu sein. Selbstverständlich kann man Satelliten zur Untersuchung von Wolken verwenden,
das wird uns ja in jeder Wettervorhersage anschaulich anhand der MeteoSat-Bilder
demonstriert. Und wo eine Wolke ist, da kann es auch regnen. Insgesamt klingt das sehr einfach.
Bei einer genaueren Untersuchung geht es jedoch um das Verständnis der Einflüsse von
Wolken auf unsere Umwelt, d.h. auf Menge und Eigenschaften des Niederschlages einerseits
und auf die Bedeutung der Wolken für das Klima andererseits.
§ 535 Die Bedeutung von Wolken als Lieferant für Niederschläge ist offensichtlich. Die wichtigsten
Stichworte umfassen dabei die Bedeutung von Aerosolen als Kondensationskeime für
Hydrometeore (Wassertröpchen) und die Reinigung der Atmosphäre durch das Auswaschen
von Aerosolen und eines Teiles der Spurengase. Dieses Auswaschen der Spurengase bewirkt
gleichzeitig eine Veränderung der Chemie des Niederschlagswassers (Stichwort: saurer Regen).
Wird bei der Auflösung der Wolke kein bis auf den Boden reichender Niederschlag
erzeugt, so entfällt der Auswascheffekt der Hydrometeore, stattdessen werden Aerosole und
Schadstoffe in der Atmosphäre vertikal ebenso wie horizontal umgelagert. 26
§ 536 Wolken erzeugen aber nicht nur Niederschlag, sie tragen auch zu einer Modifikation
des Strahlungstransports in der Erdatmosphäre bei und sind damit ein wichtiger Bestandteil
in Klimamodellierungen. Ihr Einfluss auf den Strahlungshaushalt ist insbesondere im Zusammenhang
mit dem anthropogen verstärkten Treibhauseffekt teilweise kontrovers diskutiert
worden: eine Erwärmung des Erdbodens, z.B. als Folge eines Anstiegs des CO2-Gehalts,
würde zu einer zusätzlichen Verdunstung und Wolkenbildung führen. Dabei würden sowohl
der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre als auch der Wolkenwassergehalt zunehmen. Welche
Auswirkungen sich daraus für den Strahlungstransport ergeben, hängt davon ab, welcher
Anteil des Wasserdampfes in den Flüssigwassergehalt von Wolken überführt wurde, von der
Tröpfchengröße in diesen Wolken und von der Höhe der Wolken in der Atmosphäre.
§ 537 Nach momentanem Stand geht man davon aus, dass tief liegende Wolken einen abkühlenden
Effekt haben, da sie die globale Albedo erhöhen (d.h. mehr einfallende solare
Strahlung in den Weltraum zurück reflektieren), dagegen nur eine relativ geringe zusätzliche
Absorption der von der Erde emittierten Infrarotstrahlung bewirken. Hohe Wolken dagegen
lassen die einfallende solare Strahlung ungestört passieren, absorbieren aber zusätzlich von
25 Eine optische Tiefe von 1 bedeutet, dass die einfallende Strahlung in dieser Tiefe um einen Faktor 1/e
abgeschwächt ist. Der begriff der optischen Tiefe ist im Strahlungstransport allgemein gebräuchlich, d.h. bei
Sternatmosphären genauso wie in diesem beispiel bei der Erdatmosphäre.
26 Dies ist ein typisches Beispiel für einen Satz von messgrößen, der sich zwar vom Satelliten aus bestimmen
lässt, nicht jedoch von Bodenstationen.
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008