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Über dieses Buch

Das vorliegende Lehrbuch bietet eine Einführung in die Physik der Atmosphäre, wie sie im Rahmen der Umweltphysik gelehrt wird. Zuerst wird dem Leser die Funktionsweise des Systems Atmosphäre verständlich gemacht. Dazu werden Themen wie Strahlungs- und Energiehaushalt, atmosphärische Dynamik, Zirkulationen, Niederschlagsbildung und der Wasserkreislauf behandelt. Zudem werden die umweltrelevanten Aspekte der Meteorologie und der Atmosphärenphysik herausgearbeitet. Hierzu dienen unter anderem eine ausführliche Darstellung von Diffusions- und Transportprozessen sowie zahlreiche Abschnitte über das Verhalten von Spurenstoffen, mit Betonung auf strahlungsrelevanten Spurengasen und Aerosolen. Eine Diskussion von Klima-Entwicklungen und deren Bewertung rundet den Inhalt ab und bietet damit einen umfassenden Überblick über das Thema.
Änderungen in der 5. Auflage betreffen insbesondere die letzten 3 Kapitel. Einerseits wurde in den letzten 6 Jahren eine Vielzahl neuer Forschungsergebnisse verfügbar. Andererseits hat sich in diesem Zeitraum auch der Zustand unseres Planeten weiter verändert. In der neuen Auflage werden hierzu die neuesten verfügbaren Messdaten und Studien berücksichtigt.
Das Buch wendet sich ebenso an Studierende der Physik und der Geowissenschaften wie an Wissenschaftler(innen) und Lehrer(innen), die sich für ihre berufliche Arbeit eine Einführung in die atmosphärische Physik und in die Umweltmeteorologie wünschen. Ein umfangreiches Register ermöglicht das schnelle Auffinden eines Themas, die große Zahl von Quellen- und Literaturangaben erleichtert den Zugang zu weiteren Informationen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Strahlung und Energie in dem System Atmosphäre/Erdoberfläche

Dieses Kapitel behandelt die grundlegenden Einflußgrößen, die das Klima und die meteorologischen Prozesse auf der Erde bestimmen, wie z.B. die solare Einstrahlung und deren räumliche und zeitliche Variation durch die Bewegung der Erde um die Sonne und die Drehung der Erde um ihre eigene Achse. Weiterhin werden die thermische Abstrahlung der Erde, atmosphärische Strahlungstransportprozesse und die aus dem Strahlungshaushalt resultierende Temperaturverteilung der Erde beschrieben.
Walter Roedel, Thomas Wagner

2. Die vertikale Struktur der Atmosphäre

Dieses Kapitel befasst sich mit den hydrostatischen und thermodynamischen Aspekten des Vertikalaufbaus der Atmosphäre.
Walter Roedel, Thomas Wagner

3. Atmosphärische Dynamik

In diesem Kapitel werden die wichtigsten zum Verständnis von Luftbewegungen und Zirkulationen erforderlichen Grundlagen der atmosphärischen Dynamik besprochen. Die Vorgehensweise soll sich dabei an den klassischen Erhaltungssätzen von Impuls, Masse und Wirbelstärke orientieren, ergänzt durch zwei Abschnitte, die sich spezifisch aus dem Aufbau der Atmosphäre ergeben.
Walter Roedel, Thomas Wagner

4. Die atmosphärische Zirkulation

In diesem Kapitel werden die wichtigsten Erscheinungsformen der atmosphärischen Zirkulation beschrieben und qualitativ bis halbquantitativ erklärt.
Walter Roedel, Thomas Wagner

5. Niederschlag, Wasserkreislauf, Klimazonen

In diesem Kapitel wird der atmosphärische Wasserhaushalt und die damit verbundenen klimatischen Aspekte behandelt. Neben den globalen Aspekten werden auch mikrophysikalische Mechanismen wie Kondensation und Niederschlagsbildung sowie die Auswaschwirksamkeit des Niederschlags für atmosphärische Spurenstoffe und die Hydrometeorologie der schweren Wasserisotope HDO und H2 18O besprochen.
Walter Roedel, Thomas Wagner

6. Diffusion und Turbulenz

Dieses Kapitel behandelt molekulare und turbulente Diffusionsprozesse, die in der Atmosphäre für den Transport und den Austasch von stofflichen Beimengungen sowie Wärme und Impuls verantwortlich sind.
Walter Roedel, Thomas Wagner

7. Dynamik der bodennahen Luftschichten, Diffusion und Austausch in Bodennähe

Unter bodennahen Luftschichten sind pauschal diejenigen Schichten der Atmosphäre zu verstehen, deren Dynamik durch die Bodenreibung, d. h. durch den Impulsaustausch mit dem Boden, bestimmt oder zumindest mitbestimmt wird. Diese Schichten, insbesondere die laminar-viskose Unterschicht, die Prandtl-Schicht und die Ekman-Schicht (Abschn. 3.4 und speziell Abb. 3.18) werden in diesem Kapitel behandelt.
Walter Roedel, Thomas Wagner

8. Atmosphärische Spurengase

In diesem Kapitel wird ein Überblick über wichtige atmosphärische Spurengase, ausgewählte atmosphärische Reaktionszyklen sowie wichtige physikalisch-chemische Phänomene wie das stratosphärsiche Ozonloch oder Sommersmog gegeben.
Walter Roedel, Thomas Wagner

9. Aerosole

In diesem Kapitel werden wichtige Aspekte der Physik und Chemie der Aerosole behandelt. Neben den Entstehungsund atmosphärischen Umwandlungsprozessen werden die chemische Zusammensetzung, Größenverteilungen, Aerosoldynamik und grundlegende Strahlungseigenschaften besprochen.
Walter Roedel, Thomas Wagner

10. Klima und Klimaveränderungen

Dieses Kapitel gibt einerseits eine Übersicht über die natürlichen Klimaschwankungen der letzten 700000 Jahre bis hin in die geschichtliche Zeit. Weiterhin werden grundlegende Konzepte und Größen eingeführt, mit denen sich aktuelle und zukünftige Klimaänderungen beschreiben und quantifizieren lassen. Im letzten Teil des Kapitels werden Klimamodelle behandelt und die damit gewonnenen Prognosen diskutiert.
Walter Roedel, Thomas Wagner

Backmatter

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