Wissenschaft leicht gemacht: Was ist atmosphärische Strahlung

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Die atmosphärische Strahlung ist der Fluss der elektromagnetischen Energie zwischen der Sonne und der Erdoberfläche, wie er durch Wolken, Aerosole und Gase in der Erdatmosphäre beeinflusst wird.

Sie umfasst sowohl die Sonnenstrahlung (Sonnenlicht) als auch die langwellige (thermische) Strahlung. Mehrere Faktoren beeinflussen die Menge der Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, und die Menge der Strahlung, die die Erdatmosphäre verlässt.

Zu diesen Faktoren gehören atmosphärische Elemente wie Wolkentröpfchen, Feuchtigkeit, Temperatur, atmosphärische Gase, Aerosolpartikel und sogar die Eigenschaften von Land- und Ozeanoberflächen.

Das Verständnis der atmosphärischen Strahlung ist von entscheidender Bedeutung, da sie sowohl das Wetter (z. B. die Erwärmung der Landoberfläche durch Sonnenlicht treibt die Bildung von Konvektionswolken an) als auch das Klima (z. B. können langfristige Änderungen der Strahlungsmenge, die von Aerosolen, Wolken oder Gasen reflektiert oder absorbiert wird, Temperatur- oder Niederschlagsmuster verändern) beeinflusst.
Fakten zur atmosphärischen Strahlung
Die DOE ARM Einrichtung sammelt seit über 25 Jahren atmosphärische Daten mit drei festen und drei mobilen Einrichtungen.
Die DOE ARM-Anlage hat detaillierte Messungen der atmosphärischen Eigenschaften und der Strahlung auf allen Kontinenten (einschließlich auf den Eisschilden der Antarktis), auf Schiffen auf See (einschließlich mitten im Arktischen Ozean) und an zahlreichen Standorten in den Vereinigten Staaten durchgeführt.
Komplexe Wechselwirkungen zwischen Nieselregen, Strahlung und Turbulenz sind wichtig für die Entwicklung von Stratocumulus-Wolken.
Die Auswirkungen von Wolkentröpfchen sowie Aerosolpartikeln auf die atmosphärische Strahlung sind signifikant und hängen von den Details der Partikelgrößen, physikalischen Formen und chemischen Eigenschaften ab.
DOE Büro für Wissenschaft: Beiträge zu atmosphärischen Strahlungsmessungen
Das DOE Office of Science’s Atmospheric Radiation Measurement (ARM) betreibt sechs große Beobachtungsstationen auf der ganzen Welt, um die Variabilität des atmosphärischen Energiehaushalts zu untersuchen.

Diese Standorte verfügen über Radare, Lidars und andere spezialisierte Instrumente, die zusammen die atmosphärischen Eigenschaften und die atmosphärische Strahlung messen, die die Erdoberfläche erreicht und verlässt.

Sie messen mehr als 100 Variablen, darunter Lufttemperatur- und Luftfeuchtigkeitsprofile, Aerosolphysik und -chemie, solare und langwellige Strahlung, Wolkeneigenschaften, Kohlendioxid, Ozon, Bodenfeuchte, Niederschlag und sogar Details von Windschwankungen.

ARM setzt auch Flugzeuge und Fesselballons ein, um Details zu messen, die vom Boden aus nicht beobachtbar sind, wie z. B. die Größe, Anzahl und Zusammensetzung von Aerosol- und Wolkenpartikeln in der Atmosphäre.

Die bodengestützten Instrumente arbeiten 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche, um die täglichen und jährlichen Zyklen der atmosphärischen Eigenschaften und der Strahlung vollständig zu erfassen.
ARM wurde 1989 gegründet und war die erste groß angelegte Einrichtung, die eine breite Palette von Instrumenten zur kontinuierlichen Messung von Wolken- und Aerosoleigenschaften und deren Auswirkungen auf den Energiehaushalt der Erde einsetzte.

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die durch die Analyse der ARM-Daten gewonnen wurden, waren wegweisend.

Es ist jetzt ein Modell für Programme auf der ganzen Welt.

Da ARM heute die anspruchsvollste Einrichtung zur Verbesserung des wissenschaftlichen Verständnisses der physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre ist, nutzen Wissenschaftler auf der ganzen Welt die ARM-Daten zur Verbesserung der numerischen Wetter- und Klimamodelle, um die Sicherheit und die Lebensgrundlagen der Menschen weltweit zu verbessern.

Diese Forschungsanstrengungen tragen zur Mission des Energieministeriums bei, sich den Herausforderungen im Bereich Energie und Umwelt zu stellen.

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