Erde erreicht jetzt sonnenfernsten Punkt: Hohe Atmosphäre kühlt um 3 Grad ab

(Messjahre 2002 bis 2013 farbig) (Quelle)

So wie die Sonnenaktivität für die Großwetterlagen (mit)verantwortlich ist (Top Down Effekt), so ist sie auch für die Temperaturen der Atmosphäre ein dominanter Treiber. Es ist nicht nur die Aktivität der Sonne für die Temperatur der Atmosphäre verantwortlich, sondern natürlich auch die Distanz Erde – Sonne. Diese erreicht in diesen Tagen ihr Maximum, welches die Atmosphäre abkühlt:

Wie jedes Jahr am 3. JULI, wird unser Planet auf seiner elliptischen Umlaufbahn um die Sonne (Exzentrizität) mit etwa 152,5 Millionen km den sonnenfernsten Punkt erreichen (Aphel). Am 3. Januar hingegen beträgt der Abstand Sonne – Erde jedoch nur etwa 147,5 Millionen km – die Erde ist dann der Sonne besonders nah (Perihel). Durch die unterschiedliche Entfernung zur Sonne, erhält der Planet Erde zwangsläufig unterschiedlich hohe Mengen Sonnenenergie: Im Nordsommer (Aphel) weniger, im Nordwinter (Perihel) mehr. Das Strahlungsdefizit im Nordsommer bewirkt dabei eine messbare Abkühlung der hohen Erdatmosphäre, deren Temperaturverlauf maßgeblich von der Entfernung Erde – Sonne bestimmt wird: Dabei sinken die Temperaturen im Nordsommer in etwa 41 km Höhe von etwa minus 21 auf um minus 24 Grad, während das Strahlungsmaximum im Nordwinter zu einer messbaren globalen Erwärmung der hohen Erdatmosphäre in 41 km führt (s.o.).

 

Die globale Temperatur im Jahresverlauf – mittlere Stratosphäre – 21 km Höhe:
In 21 km Höhe gibt es nahezu keine großen Schwankungen im Jahresverlauf: Die Erwärmung von der Erdoberfläche und die Abkühlung durch die Sonnenferne werden kompensiert – ebenfalls wirkt sich in dieser Höhenlage besonders die Ozonschicht auf die Temperatur aus:

 



Die globale Temperatur im Jahresverlauf – mittlere Troposphäre – 4,4 km Höhe:
In der mittleren Troposphäre jedoch, erkennen wir das uns bekannte Bild: Kühler im Januar und milder im Juli. Die Temperaturen werden in dieser Höhe also maßgeblich von der Erwärmung der Erdoberfläche und nicht mehr durch die Entfernung zur Sonne bestimmt:


(Quelle)

Wir sehen also, das die Entfernung der Erde zur Sonne einen direkten Einfluss auf die Temperatur in der hohen Atmosphäre hat, die nicht von unten (Erdoberfläche) gewärmt wird. Je näher wir der Strahlungsumsatzfläche (Erdboden) kommen, desto mehr paust sich der Jahreszeitliche Impuls durch. Doch wie kann es sein, dass die Betrachtung der Temperaturen in 4,4 Kilometer Höhe ein starkes Sommermaximum sowie Winterminimum zeigt, wenn man die Atmosphäre global betrachtet – sich also Sommer auf der NHK und Winter auf der SHK ebenfalls ausgleichen müssten? Es gibt zwei Erklärungen:

Einerseits kann sich die Kontinentalfläche der NHK im Nordsommer wesentlich stärker aufheizen als es die weiten Wasserflächen der SHK im Südsommer tun, andererseits verhindert bekanntlich der starke und im Gegensatz zur NHK über das ganze Jahr aktive Südpolarjet eine rasche Erwärmung der Arktis. Daher überwiegt – auch global betrachtet – der Impuls der NHK auf die globalen Temperaturen in 4,4 Kilometer Höhe deutlich.