Energiebilanz der Erde mit Treibhauseffekt

Autor:
langsam

Ein Modell für die Energiebilanz der Erde

Unser einfaches Modell für die Energiebilanz der Erde (siehe S. 45 im Buch) hat eine Durchschnittstemperatur von -18°C vorhergesagt und war deshalb kein gutes Modell. Wir wollen dieses Modell verfeinern. Nun wollen wir die Rolle der Atmosphäre berücksichtigen und machen dazu folgende Annahmen:
  1. Die Sonne liefert insgesamt 122 PW (=122 * 1015 W) an Energie. Davon werden 35 PW von der Atmosphäre absorbiert und 87 PW von der Erde.
  2. Die Energie, die Erde und Atmosphäre zusammen erhalten muss genauso groß sein, wie die Energie, die beide zusammen wieder an den Weltraum abgeben.
  3. Die Erde hat eine konstante Durchschnittstemperatur, das heißt, sie muss genauso viel Energie erhalten, wie sie abgibt.
  4. Die Atmosphäre hat eine konstante Durchschnittstemperatur, das heißt, sie muss genauso viel Energie erhalten, wie sie abgibt.
  5. Die Energie, die die Erde abstrahlt, wird vollständig von der Atmosphäre absorbiert. Von der Erde gelangt keine Energie direkt in den Weltraum
  6. Die Atmosphäre strahlt davon die Hälfte wieder an die Erde zurück und die andere Hälfte strahlt sie in den Weltraum ab.
Bei diesem Modell erhält die Erde also nicht nur Energie von der Sonne, sondern auch von der Atmosphäre. Um mit diesem Modell die Durchschnittstemperatur der Erde vorhersagen zu können, müssen wir wissen, wie viel Energie die Erde insgesamt erhält (und damit auch wie viel sie abstrahlt). Das sollst du mit der Veranschaulichung unten heraus finden. Dort kannst du bestimmte Energiewerte mit Hilfe der Schiebereglers einstellen. Probiere aus und finde die Energiewerte, bei denen alle Annahmen erfüllt sind. Wenn du das geschafft hast, dann haben wir auch den Wert gefunden, wie viel Energie die Erde erhält und abstrahlt. Tipps und Hinweise, falls du nicht weiter kommst, findest du in Moodle. (Tipp zur Bedienung: Wenn man bei den Schiebereglern rechts bzw. links neben den Punkt klickt, kann man sie immer um 1 erhöhen bzw. verringern. )