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Veränderungen in der Tropopause

[12.12.2020]

Die obere Grenz­schicht unserer Wetter­atmosphäre verändert sich langsam. Trends sind aber nur teilweise zu erkennen.


Das Wetter über unseren Köpfen spielt sich im am stärksten beeinflussten Teil der Atmosphäre ab, der sogenannten Troposphäre. Generell wird es vom Erdboden aus mit der Höhe immer kühler. Dies setzt sich bis in eine Höhe von etwa 9 bis 10 km über den Polargebieten fort. In den tropischen Regionen endet dieses Temperaturgefälle erst in 17 bis 20 km Höhe. Ausnahmen gibt es hierbei nur bei Nebeltagen, starken Tiefdruckgebieten oder im Winter bei klarem kalten Wetter.


Über diesen genannten Höhen bleibt die Temperatur mit der Höhe eine Zeit lang gleich, bis sie dann mit der Höhe wieder deutlich zunimmt. Dies liegt an der Dichte und der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre sowie der Einstrahlung der Sonne. Die sogenannte Tropopause bildet die obere Grenzschicht, in der das Temperaturgefälle endet. Die meisten Wolken können nur bis in diese Höhe aufsteigen. Vor allem Gewitterwolken demonstrieren dies sehr gut. Die starke Aufwärtsströmung im Inneren der Cumulonimbus-Wolken endet, wenn es nach oben hin nicht mehr kühler wird. In diesem Höhenniveau strömt die anfangs aufwärtsgerichtete Luftströmung seitlich weg und bildet dann den sogenannten Amboss aus.


Die Höhenlage der Tropopause ändert sich jedoch mit der Temperatur, die sich je nach Region und Jahreszeit an der Erdoberfläche einstellt. Wie bereits erwähnt, liegt sie über den Polargebieten niedriger als in den Tropen, da dort die Sonneneinstrahlung am höchsten ist und sich somit die Atmosphäre am weitesten ausdehnt. Aber auch die Temperaturentwicklung innerhalb des Jahres spielt eine Rolle. So dehnt sich auch in der nördlichen Hemisphäre während der Sommermonate die Atmosphäre aus und drückt die Tropopause mehrere Hundert Meter in die Höhe.


Nun gibt es jedoch auch noch langfristige Veränderungen der Temperatur. Die seit den 1970er Jahren deutlich ansteigende weltweite Temperatur hat ebenfalls dazu beigetragen, dass sich die Troposphäre ausdehnt und damit die Tropopause anhebt. In der nördlichen Hemisphäre beträgt die jahreszeitliche Höhenänderung rund 1500 Meter, im Süden nur 1200 Meter. Seit 2007 ist sie um rund 100 Meter angehoben worden, wobei die Schwankungen infolge von El Niño und La Niña noch einmal 100 bis 150 Meter betragen können, sich dann aber wieder abschwächen.


Eine Höhenänderung der Tropopause bedeutet aber auch, dass sich das Temperaturgefälle ändert. Eine sommerliche Anhebung führt zwar erst einmal zu einer Abkühlung der Grenzschicht, durch die höheren Temperaturen am Boden wird in der Höhe jedoch eine Erwärmung hervorgerufen. Parallel zu den Temperaturen am Boden schwankt die Temperatur der Tropopause, aber nur um rund 2°C. Im Norden meist etwas mehr, im Süden etwas weniger. Im Mittel herrschen dort Temperaturen von -68°C vor.


In den tropischen Regionen ist die Temperaturveränderung der Tropopause deutlich stärker ausgeprägt. Dort beträgt die Schwankungsbreite rund 6 bis 6,5°C. Aufgrund der deutlich höheren Lage der Tropopause setzt sich das Temperaturgefälle zudem bis in eine mittlere Höhe von 16,5 km fort. Im Durchschnitt ist es dort -80°C kalt. Die Land-Meer-Verteilung der beiden Hemisphären führt zudem dazu, dass die jahreszeitlichen Schwankungen der tropischen Region denen der nördlichen Halbkugel ähnelt.


Seit 2007 hat sich die Höhenlage der Tropopause im weltweiten Durchschnitt nur wenig verändert. Die Schicht wurde durch die Erwärmung nur um 50 bis 100 Meter angehoben. Aber diese wenigen Meter können einen großen Einfluss haben. Die Temperatur der Grenzschicht hingegen liegt derzeit 0,25°C höher als noch 2007. Zwischenzeitlich lag sie jedoch für ein paar Jahre mal 0,2°C niedriger als 2007. 2019 stieg sie in kürzester Zeit deutlich an und verharrte auch 2020 auf diesem hohen Niveau. Derzeit beträgt ihre Temperatur im weltweiten Durchschnitt -67,88°C.


Redaktion meteo.plus