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Atmosphäre

Überwachung der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre ist eine dünne Gashülle (78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und 1 % sonstige Spurengase), die unseren Planeten umgibt. Ohne Atmosphäre gibt es kein Leben auf der Erde.

Die Atmosphäre reguliert die Temperatur auf der Erde und schützt alles Leben vor dem gefährlichen Teil der Sonnenstrahlen. In der Atmosphäre spielt sich auch das Wetter ab, das meiste davon in der unteren Atmosphäre.

Die europäischen Wettersatelliten Meteosat und Metop beobachten die Atmosphäre und überwachen Luftqualität und Schadstoffkonzentrationen, Ozon, Spuren- und Treibhausgase, Feuer, sowie Aerosole (wie etwa Vulkanasche und Staub aus der Sahara).

Über die Atmosphäre

Die Erdatmosphäre wird in der Regel anhand der Temperatur in vier Schichten unterteilt: die Troposphäre, die Stratosphäre, die Mesosphäre und die Thermosphäre. In einigen Schichten steigt die Temperatur mit der Höhe, in anderen sinkt sie.

Die Troposphäre

  • Die Dicke der Troposphäre ist je nachdem, wo man sich auf der Erde befindet, unterschiedlich. Am Äquator reicht sie von der Erdoberfläche aus gerechnet 16 km in die Höhe, während es an den Polen nur 8 km sind
  • Die Dicke der Troposphäre ist auch von der Jahreszeit abhängig. Im Sommer ist sie dicker, im Winter dünner
  • In der Troposphäre spielt sich auch das Wetter der Erde ab
  • Die Temperatur fällt in der Regel mit steigender Höhe ab. Je Kilometer sinkt die Temperatur im Schnitt um 6,5 °C..

Die Stratosphäre

  • Die zweite Schicht von der Erdoberfläche aus betrachtet ist die Stratosphäre, die sich zwischen 12 und 50 km Höhe befindet
  • Die Grenze zwischen Stratosphäre und der darunter liegenden Troposphäre wird Tropopause genannt
  • Diese Schicht heizt sich auf, indem das Ozon die ultraviolette Sonnenstrahlung absorbiert
  • Die Ozonschicht befindet sich in der Stratosphäre in 15 bis 30 km Höhe.
 

Die Mesosphäre

  • Die Mesosphäre ist eine Schicht der Erdatmosphäre in 50 bis 85 km Höhe
  • Diese Schicht absorbiert nur wenig Sonnenstrahlung, sodass es am oberen Ende der Schicht bis zu -90 °C kalt werden kann
  • Die meisten Meteore, die aus dem Weltraum in die Atmosphäre eindringen, verglühen in dieser Schicht. Außerdem findet man hier leuchtende Nachtwolken (auch „nachtleuchtende“ Wolken genannt) sowie merkwürdige Arten von Blitzen, die man „Kobolde“ (engl. sprites) und „Elfen“ (engl. elves) nennt.

Die Thermosphäre

  • • Die Thermosphäre befindet sich direkt über der Mesosphäre und erstreckt sich von ca. 90 km Höhe bis in eine Höhe von 500 bis 1000 km über dem Erdboden
  • • Die Sonne hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Temperatur in der Thermosphäre. Die Temperaturen in den oberen Bereichen reichen von 500 bis 2000°C.
 

Fallschirmsprung aus der Stratosphäre

Am 14. Oktober 2012 knackte der österreichische Fallschirmspringer Felix Baumgartner den Weltrekord für den höchsten Fallschirmsprung. Er sprang aus einer Höhe von 39 km, also der Stratosphäre, aus einem speziell umgebauten Heliumballon. Auf dem Weg nach unten durchbrach er zudem die Schallmauer und erreiche eine geschätzte Geschwindigkeit von 1358 km/h. Schaubild von Felix Sprung durch die Atmosphäre ansehen.

Überwachung der Luftqualität

Wenn wir von Luftqualität sprechen, geht es um die Qualität der Luft, die wir auf der Erdoberfläche atmen. Ist die Luftqualität schlecht, z. B. wegen Luftverschmutzung aus der Industrie, wirkt sich das auf den Alltag aller Bürger Europas aus. Luftverschmutzung trägt zudem auch zum Klimawandel bei und schädigt unsere Ökosysteme.

Auch wenn viele Arten von Schadstoffemissionen in die Luft, z. B. von Schwefeldioxid oder Kohlenmonoxid, in den letzten Jahrzehnten in Europa zurückgegangen sind, sind die Schadstoffkonzentrationen laut der Europäischen Umweltagentur weiterhin zu hoch.

Zwei der Hauptprobleme sind Feinstaub und Ozon. Beide beeinträchtigen die Gesundheit. Hohe Ozonwerte sind zudem schädlich für Pflanzen, Feldfrüchte und das Wachstum des Waldes.

Woher kommen die Schadstoffe in der Luft?

Stickoxid

Stickoxide werden bei der Verbrennung von Brennstoffen, wie etwa in Fahrzeugmotoren, Industrieanlagen und Wohnungsheizungen, freigesetzt.

Schwefeldioxid

Schwefeldioxid wird freigesetzt, wenn Kraftstoffe mit Schwefelanteil verbrannt werden oder wenn bei Industrieprozessen, bei denen Rohstoffe mit hohem Schwefelgehalt zum Einsatz kommen, sehr hohe Temperaturen erreicht werden (z. B. in der Metallerzeugung).

Ozon

Ozon in Bodennähe entsteht durch komplizierte chemische Reaktionen unter Beteiligung von Stickoxiden, Kohlenmonoxid und Methan.

Kohlenmonoxid

Kohlenmonoxid entsteht bei einer unvollständigen Verbrennung fossiler Brennstoffe und von Biokraftstoffen.

Die Sorge um die Luftqualität hat zu neuen Umweltschutzrichtlinien und der Einrichtung von Überwachungs- und Vorhersagediensten für die Luftqualität in Europa geführt. Diese Dienste nutzen die Daten von Satelliten und Überwachungsstationen auf der Erde.

GOME-2 und IASI – Weltweite Überwachung der Luftqualität

Die GOME-2-Instrumente an Bord der europäischen Metop-Satelliten spielen bei der weltweiten Überwachung der Luftqualität eine wichtige Rolle, da ihre Daten unter anderem zur Erstellung von tagesaktuellen Karten über die Konzentration von Ozon, Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid verwendet werden.

Das IASI-Instrument beobachtet nicht nur die Konzentration von Ozon, sondern auch die von Kohlenmonoxid und Methan.

Änderungen der Luftqualität in Europa und im Rest der Welt verfolgen.

Wie Satelliten zur Überwachung der Zusammensetzung der Atmosphäre verwendet werden, wird hier verraten (zur Anzeige muss ein kostenloses MetEd-Konto erstellt werden).

Wichtige Fakten

  • Die Atmosphäre reguliert die Temperatur der Erde und filtert schädliche Teile der Sonnenstrahlung heraus.
  • Sie kann in vier Bereiche unterteilt werden: die Troposphäre, die Stratosphäre, die Mesosphäre und die Thermosphäre.
  • Wettersatelliten beobachten die Atmosphäre und überwachen die Luftqualität sowie die Konzentrationen von Schadstoffen, Ozon, Spuren- und Treibhausgasen sowie Feuer und Aerosole.
  • Die Sorge um die Luftqualität hat zu neuen Umweltschutzrichtlinien und der Einrichtung von Überwachungs- und Vorhersagediensten für die Luftqualität in Europa geführt.

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