Nr. 51. 1909. 



Naturwissenschaftliche Rundschau. 



XXIV. Jahrg. 651 



man die Gesamtstrahlung der Erde und ihrer Atmo- 

 sphäre von einer etwa 4 km hoch gelegenen Fläche, 

 der effektiven Strahlungsoberfläche, aus- 

 gehen laut. 



Zwischen der Erde und der effektiven Strahlungs- 

 oberfläche liegen die hauptsächlichsten Wolkenarten, 

 die Wasser in flüssiger Form enthalten, und die von 

 der Erde ausgehende Rückstrahlung der Sonnenein- 

 strahlung wird in der Hauptsache in dieser Schicht 

 absorbiert. Die Schichten über 4 km enthalten im 

 allgemeinen nur noch wenig Wasserdampf, so daß sie 

 sich nur schwach an der Ausstrahlung beteiligen und 

 bezüglich der in ihr stattfindenden Erwärmung durch 

 Absorption immer mehr und mehr gleichmäßige Ver- 

 hältnisse aufweisen. Die Konvektionsströme reichen 

 zwar noch über 4 km hinauf, aber die durch sie be- 

 dingte Abkühlung oder Erwärmung ist wegen des ge- 

 ringen Wasserdampfgehaltes in den höheren .Schichten 

 verschwindend klein. Man kann deshalb die Erde 

 von der effektiven Strahlungsoberfläche ab, in der 

 eine mittlere Jahrestemperatur von — 10° oder 263° 

 abs. herrscht, als einen nahezu schwarzen Körper an- 

 sehen , der eine seiner absoluten Temperatur ent- 

 sprechende Strahlung nach den höheren Schichten 

 der Atmosphäre entsendet, und Humphreys und 

 Gold haben bewiesen , daß die eigene Ausstrahlung 

 der effektiven Strahlungsoberfläche und die Reflexion 

 der Sonnenstrahlung an den oberen Wolkenflächen 

 die Wärme liefert, welche in der Stratosphäre absor- 

 biert wird und ihre gleichmäßigen Temperaturver- 

 hältnisse bedingt. Im einzelnen weist, Humphreys 

 nach, daß ein Diagramm mit einem Temperatursprung, 

 wie es Fig. 2 II zeigt, dann entsteht, wenn ein Cirrus- 

 schleier vorhanden ist. Die Höhe der Girren fällt 

 nahezu mit der Grenze der oberen Inversion zusam- 

 men, und da alle geschlossenen Wolkendecken mit 

 Diskontinuitätsflächen der Temperatur und Feuchtig- 

 keit verbunden sind, so kann man hierin die Ursache 

 für den Temperatursprung annehmen. Ist dagegen 

 der Himmel heiter und rein , so ist eine Kurve von 

 der Art Fig. 2 IH mit stetigem Übergang des Gra- 

 dienten ineinander zu erwarten. 



Die jahreszeitliche Schwankung in der Höhe der 

 oberen Inversion hat ihren Grund in der Veränderung des 

 Wasserdampfgehaltes der Luft, der im Sommer größer 

 als im Winter ist, und mit der größeren Wasserdampf- 

 menge hebt sich die effektive Strahlungsoberfläche und 

 mit ihr die Temperatur der oberen Inversion. In gleichem 

 Sinne wie eine Temperaturerhöhung der Strahlungs- 

 oberfläche kommt auch die geographische Breite zum 

 Ausdruck, da nach den niedrigen Breiten zu die Tem- 

 peratur und die Luftfeuchtigkeit über dem Erdboden 

 zunimmt. Die Abhängigkeit vom Luftdruck äußert 

 sich folgendermaßen: In den Gegenden hohen Baro- 

 meterstandes herrscht klares Wetter, in den Gebieten 

 niedrigen Druckes dagegen treten Wolken und Nieder- 

 schläge ein, welche die obere Luft durch die frei ge- 

 wordene Kondensationswärme erwärmen und ihren 

 Temperaturgradienten vermindern; in den Tiefdruck- 

 gebieten muß also die Stratosphäre niedriger schweben 



und hoher temperiert sein als in den Hochdruckge- 

 bieten. 



Der Schwerpunkt der Untersuchung von E. Gold 

 liegt in dem Nachweis, daß sich die Konvektions- 

 ströme der Troposphäre l>is in größere Höhen als 

 etwa 5500m erstrecken müssen, aber nicht bis über 

 etwa 10500m reichen können, und daß die Ausstrah- 

 lung der unteren Schichten der Atmosphäre ihre 

 Absorption übertrifft. Über der oberen Grenze ist 

 der Wärmebetrag, der einer Luftmasse durch Strah- 

 lung von der Erde und den unteren Schichten der 

 Atmosphäre zugeführt wird, gleich dem Wärmeverlust, 

 den diese Luftmasse bei adiabatischem Aufstieg er- 

 leiden würde. Faßt man die Ergebnisse der Unter- 

 suchungen von Abbot und Fowle, Humphreys 

 und Gold zusammen, so ist als bewiesen anzusehen, 

 daß die Temperatur der oberen warmen Strö- 

 mung (im Mittel etwa — 55° = 218° abs.) auf die 

 Strahlungsenergie zurückgeführt werden 

 kann, welche von einer effektiven Strah- 

 lungsoberfläche in der Höhe von ungefähr 

 4km über der Erdoberfläche mit einem ihrer 

 absoluten Temperatur (etwa 263° abs.) ent- 

 sprechenden Betrage nach oben gesandt wird. 



Unter der normalen Höhengrenze der Stratosphäre, 

 die nach Gold zwischen 5500 und 10 500m liegt, 

 herrschen die konvektiven Vorgänge, die durch Über- 

 hitzen der unteren Luftmassen und durch Abkühlen 

 der oberen Luftschichten infolge ihrer Ausstrahlung 

 gegen noch höhere Schichten eingeleitet werden, und 

 verursachen die Wirbelerscheinungen in den Gebieten 

 hohen und tiefen Druckes. In den Hochdruckgebieten 

 haben wir eine über einer großen Fläche einheitlich 

 niedersinkende Luftmasse vor uns, die in der Haupt- 

 sache aus den größten Höhen des Troposphäre 

 stammt. Nach Herrn Erk sind die Maxima in ihrem 

 olieren Teil als echte Wirbel im hydrodynamischen 

 Sinne anzusehen, die mit ihrer Spitze bis unmittelbar 

 zur Stratosphäre hinaufreichen. Aber durch die 

 niedersinkenden Luftmassen werden auch noch die 

 unteren Teile der Stratosphäre durch die abwärt- ge- 

 richtete Saugwirkung der Antizyklone mit in den 

 Wirbel hineingezogen , und da in der ungestörten 

 Stratosphäre die Temperaturabnahme sehr gering ist, 

 so wird in den höchsten Schichten eine starke dyna- 

 mische Erwärmung als „freier Föhn" erzeugt. Beim 

 weiteren Abstieg in die Troposphäre hinab ver- 

 schwindet diese föhnartige Erscheinung wieder durch 

 Mischung der warmen Luft mit der dichteren, seitlich 

 aus den höchsten Schichten der Troposphäre zuströ- 

 menden kalten Luft. Die Thermogrämme registrieren 

 diesen Vorgang so, daß beim Eintritt in die Strato- 

 sphäre zunächst eine rasche Temperaturzunahme und 

 dann wieder allmähliche Abnahme eintritt, wie es 

 Fig. 2 II zeigt. 



Weniger einfach liegen die Verhältnisse bei den 

 Zyklonen, bei denen ein aufsteigender Luftstrom von 

 unten her gegen die Stratosphäre vordringt. Die 

 Zyklonen sind nach Herrn Erk keine echten Wirbel 

 im hydrodynamischen Sinne , sondern die Fortpflan- 



