Techniklexikon

Temperaturgradient

Umwelt- und Geophysik, in der Atmosphäre unmittelbare Folge der Strahlungsbilanz und des Energietransports durch latente und fühlbare Wärme. Durch den Temperaturgradienten wird die atmosphärische Zirkulation und die Durchmischung bestimmt.

Die bodennahen Temperaturen zeigen entsprechend der solaren Einstrahlung in den Tropen die höchsten Werte und fallen zu den Polen hin ab (siehe Abb.). Gegenüber dem allein aus dem Gleichgewicht zwischen solarer Einstrahlung und thermischer Abstrahlung berechneten horizontalen Temperaturgradienten ist der tatsächlich beobachtete Temparturgradient deutlich geringer. Dies ist Folge des Transports von fühlbarer, v.a. aber latenter, Wärme (Umwandlungswärme) von den Tropen in höhere Breiten. In mittleren Breiten erreicht der horizontale Temperaturgradient sein Maximum (siehe Abb.). Dies führt zur Ausbildung der sog. Zonen der Westwinddrift, deren mittlere Strömungsmuster als thermischer Wind erklärt werden können. Der vertikale Temperaturgradient zeigt zwischen Erdboden und etwa 100 km Höhe abwechselnd positive und negative Werte. Die Erdoberfläche stellt auf Grund der solaren Strahlung eine Heizfläche dar und die daraus resultierende konvektive Durchmischung führt in der Troposphäre zu einem negativen Temperaturgradienten (etwa -0,5 K / 100 m). Die nach oben hin anschliessende Stratosphäre wird durch einen positiven Temperaturgradienten geprägt (etwa +0,25 K / 100 m). Dieser folgt aus der Absorption kurzwelliger solarer Strahlung v.a. durch Ozon. Auf Grund des positiven Temperaturgradienten herrscht in der Stratosphäre eine stabile Schichtung mit geringer Durchmischung. Ein Minimum der Absorption solarer Strahlung in der Mesosphäre führt zu einem Minimum der Temperaturen in Höhe der Mesopause (etwa 80 km) von etwa -80 °C. In der darüberliegenden Thermosphäre steigt die Temperatur auf über 1 000 °C. (atmosphärische Dynamik, atmosphärische Schichtung, Wind)

Temperaturgradient: Mittlere bodennahen Temperaturen (oben) sowie mittlere Raten von Verdunstung (durchgezogene Linie) und Niederschlag (gestrichelte Linie) als Funktion der geographischen Breite.