Zur Thermodynamik der Atmosphäre. (Q5911976)

Diese fünfte Mitteilung (s. F. d. M. 24, 1159, 1892, JFM 24.1159.02) behandelt die klimatologische Bedeutung der Lehre von den auf- und absteigenden Luftströmen, wie sie der Verfasser früher (1888, 1890, 1892) in den unter gleichem Titel in den Sitzungsberichten veröffentlichten Abhandlungen entwickelt hat. Es wird zunächst an die Unterscheidung von adiabatischen und pseudo-adiabatischen atmosphärischen Vorgängen erinnert; streng adiabatisch ist nämlich die ohne Wärmeaustausch erfolgende Expansion feuchter Luft nur dann, wenn kein Niederschlag herausfällt. Pseudoadiabatische Zustandsänderungen sind, wie früher bewiesen, wohl in den kleinsten Teilen, aber nicht im grossen und ganzen umkehrbar. Diesem Satze werden verschiedene Formulirungen gegeben; für den theoretischen Standpunkt ist die schärfste Fassung die folgende: ``Adiabatische Zustandsänderung feuchter Luft lässt die potentielle Temperatur ungeändert, pseudoadiabatische erhöht sie. Diese Erhöhung wächst mit der Menge des ausgeschiedenen Wassers.'' Ferner ergiebt sich: Die adiabatische Zustandsänderung kann ebensowohl in Expansion wie in Compression bestehen, die pseudoadiabatische ist nur bei Expansion denkbar. Daraus erklärt es sich, dass die potentielle Temperatur der Atmosphäre im Durchschnitt mit der Höhe wächst. Nach diesen einleitenden Bemerkungen wird die Frage untersucht, wie sich die Temperaturabnahme mit der Höhe gestalten würde, wenn sie nur durch Verticalströme ohne Wärmezufuhr oder -entziehung bedingt würde. Das Ergebnis ist in folgenden Sätzen enthalten: Die adiabatische und pseudoadiabatische Expansion vermindert durch die sie begleitende Condensation die Abkühlung der mittleren Schichten, die pseudoadiabatische Expansion mit nachfolgender Compression erwärmt die ganze unterhalb gelegene Atmosphäre, die Einstrahlung vom Erdboden aber bildet zwar die Hauptwärmequelle für die gesamte Atmosphäre, wird jedoch, sofern es sich um die relative Temperaturverteilung in der Verticale handelt, von der Ausstrahlung übercompensirt. Die beiden Gruppen von Vorgängen tragen gemeinschaftlich bei, um die Temperaturabnahme mit der Höhe in den unteren und mittleren Schichten unter jene Grenze herabzudrücken, wie sie der Adiabate trockener Luft entspricht, und vergrössern damit die Stabilität in der Verticale. Erst in den allerhöchsten Atmosphärenschichten müssen diese Einflüsse mehr und mehr zurücktreten, und es muss demnach die Temperaturabnahme mit der Höhe in den obersten Schichten immer grösser werden und sich asymptotisch jener nähern, wie sie der Adiabate des Trockenstadiums zukommt. Eine zweite klimatologische Schlussfolgerung betrifft die Wärmeübertragung von einem Ort zum anderen unter Mitwirkung pseudoadiabatischer Vorgänge, was am grossartigsten zwischen der Calmenzone und den sie begrenzenden Gürteln hohen Luftdrucks auftritt. Für die schon früher theoretisch erhaltenen Schlüsse, dass jene Gürtel höhere Temperatur aufweisen, als ihnen nach dem solaren Klima zukommt, und dass die Temperaturabnahme vom Aequator bis zu jenen Gürteln verhältnismässig gering ist, wird hier mit Benutzung der Mitteltemperaturen ganzer Breitenkreise ein ziffernmässiger Beweis geliefert.