Aufbau der Atmosphäre

Die Schichtung der Erdatmosphäre
Quelle: Fonds der Chemischen Industrie
Folienserie: Umweltbereich Luft 1987

Die Erdatmosphäre ist auf Grund eines ausgeprägten Temperaturprofils schalen- bzw. etagenartig aufgebaut.

Im unteren Stockwerk, der Troposphäre, nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe um 6,5°C pro 1000 m ab. Verursacht wird dieser Temperatureffekt durch die Erwärmung der Erdoberfläche durch die Sonne und die Rückstrahlung der Wärme über die Luft. Turbulenzen und eine rege Durchmischung der Luft sind die Folge. Die Troposphäre enthält 80% der Masse der gesamten Atmosphäre und fast ihren gesamten Wasserdampf, also auch die Wolken. In dieser im Mittel 11 km hohen Schicht laufen alle Wetterprozesse ab. In ihrer untersten Schicht, der 1 bis 2,5 km mächtigen planetarischen Grenzschicht, bewirkt der Einfluss der Erdoberfläche starke Veränderungen von Temperatur, Wind und Feuchtigkeit.

Im oberen Stockwerk der Atmosphäre, der bis zu 50 km hoch reichenden Stratosphäre kann das ungefilterte, energiereiche Sonnenlicht Sauerstoff spalten, dessen Bruchstücke mit weiterem Sauerstoff zu Ozon reagieren. So entsteht in großer Höhe von etwa 20 bis 40 km ein weltumspannender feiner Ozonschleier, der, zusammengepresst auf den normalen Luftdruck von 1 bar eine Dicke von lediglich 3 mm hätte. Dieses Ozon reicht aber aus, um einen großen Anteil des energiereichen UV-Lichts zu absorbieren und dadurch die Lebewesen auf der Erde vor dieser Strahlung zu schützen.

Durch die UV-Absorption steigt die Temperatur in der Stratosphäre mit der Höhe wieder an. Die Folge ist, dass die Grenzschicht zwischen Troposphäre und Stratosphäre, die Tropopause wie eine undurchdringliche Sperrschicht (Inversion) wirkt. Stoffübergänge werden dadurch stark gehemmt und verlangsamt.

Die sich an die Stratosphäre anschließenden Schichten Mesosphäre und Thermosphäre sind für die Aspekte der Luftreinhaltung von nachrangiger Bedeutung.

In die Atmosphäre entlassene Schadstoffe anthropogenen oder natürlichen Ursprungs verteilen sich vorwiegend in der Troposphäre, werden dort umgewandelt, abgebaut oder schlagen sich am Boden, oder auf Pflanzen nieder (Deposition). Nur wenige langlebige, stabile und reaktionsträge Luftverunreinigungen, wie zum Beispiel Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), halten sich lange genug in der Troposphäre auf, um allmählich die Sperrschicht zur Stratosphäre überwinden zu können. Dort werden sie durch die energiereiche Strahlung gespalten. Die Spaltprodukte können das stratosphärische Ozongleichgewicht stören und Ozon abbauen.