Vorlesung: Physik der Atmosphäre I - Details

Vorlesung: Physik der Atmosphäre I - Details

Allgemeine Informationen

Veranstaltungsname Vorlesung: Physik der Atmosphäre I
Veranstaltungsnummer PHM-0063
Semester WS 2026/27
Aktuelle Anzahl der Teilnehmenden 5
erwartete Teilnehmendenzahl 40
Heimateinrichtung Atmosphärenfernerkundung
Veranstaltungstyp Vorlesung in der Kategorie Lehre
Nächster Termin Freitag, 16.10.26, 10:00 - 11:30 Uhr 2003 T
Teilnehmende Studierende der MNTF (Masterstudium)
Studierende der FAI (Bachelorstudium, Nebenfach)
Leistungsnachweis Mündliche Prüfung, 30 Minuten
Veranstaltung findet in Präsenz statt / hat Präsenz-Bestandteile Ja
Hauptunterrichtssprache deutsch
Literaturhinweise Es wird ein begleitendes Vorlesungsskript geben.

Die Vorlesung ist an folgender Literatur orientiert:

• An introduction to Atmospheric Physics, D.G. Andrews, Cambridge University Press, 2010
• Physik unserer Umwelt: Die Atmosphäre, W. Roedel & T.Wagner, Springer, Heidelberg, 2017
• Atmosphere, Weather and Climate, R.G. Barry and R.J. Chorley, Routledge, 2010
• Mid-Latitude Atmospheric Dynamics, J.E. Martin, Wiley-Verlag, 2006

Lesenswert sind ergänzend folgende Texte:

• Dynamik der Atmosphäre, H. Pichler , Spektrum Akademischer Verlag , 1997
(sehr mathematisch und gründlich)
• An Introduction to Dynamic Meteorology, J.R. Holton & G.J. Hakim, Academic Press, 2013
(ein „Klassiker“)
• The Physics of Atmospheres, J. T. Houghton, Cambridge University Press, Cambridge 2010
(eher ein Kompendium – aber Kultstatus)
• Aeronomy of the Middle Atmosphere, 2nd Edition, G. P. Brasseur and S. Solomon, 2008
(Fokus auf Atmosphärenchemie)
• Fundamentals of Atmospheric Modeling, M. Z. Jacobson, Cambridge University Press, 2010
(Numerische Konzepte)
• Physics of Climate, J. P. Peixoto, A. H. Oort, Springer-Verlag, 2007
(Allgemeiner Überblick über viele Aspekte)
ECTS-Punkte 6 (MNTF) 10 (Geografie)

Räume und Zeiten

2003 T

  • Freitag, 10:00 - 11:30, Wöchentlich (ab dem 16.10.26)

Modulzuordnungen

Kommentar/Beschreibung

Kommentar/Beschreibung:

Einführung in die Physik der Atmosphäre – Teil I

Was hält die Atmosphäre im Gleichgewicht? Warum verändert sich die Temperatur mit der Höhe? Wie wird aus der Energie der Sonne unser Wetter und Klima? Und was verrät uns das Licht, das die Atmosphäre durchquert, über ihre Zusammensetzung und ihren Zustand?

Die Vorlesung betrachtet das faszinierende physikalische System der Erdatmosphäre und entwickelt ausgehend von grundlegenden Prinzipien ein Verständnis für die Prozesse, die ihre Struktur, ihren Energiehaushalt und ihre beobachtbaren Eigenschaften bestimmen. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage, wie sich das Verhalten der Atmosphäre mit den Gesetzen der Physik verstehen und mathematisch beschreiben lässt.

Der Blick reicht dabei von der Erdoberfläche bis in Höhen von etwa 100 km. Die Atmosphäre wird als zusammenhängendes System betrachtet, in dem physikalische Prozesse über unterschiedliche Höhenbereiche hinweg ablaufen und miteinander verknüpft sind.

Ausgehend von der Sonne als zentraler Energiequelle werden zunächst grundlegende Strukturmerkmale der Erdatmosphäre betrachtet. Einfache physikalische Modelle zeigen, wie sich aus der Energiebilanz der Erde wesentliche Eigenschaften des Klimasystems ableiten lassen und welchen Einfluss natürliche Veränderungen der solaren Einstrahlung und der Erdbahnparameter auf die Atmosphäre haben.

Darauf aufbauend werden die thermodynamischen Grundlagen der Atmosphäre entwickelt. Die Zustandsgleichung des idealen Gases, hydrostatisches Gleichgewicht und die potentielle Temperatur bilden die Grundlage für die Beschreibung atmosphärischer Zustände. Daran schließen sich die Konzepte der statischen Stabilität, der Brunt-Väisälä-Frequenz und der verfügbaren potentiellen Energie an. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der physikalischen Interpretation der mathematischen Beschreibung: Gleichungen sollen nicht nur angewendet, sondern in ihrem physikalischen Gehalt verstanden werden.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Strahlungsphysik der Atmosphäre. Von den Grundlagen elektromagnetischer Strahlung und dem Planck’schen Strahlungsgesetz führt die Vorlesung über die Strahlungstransportgleichung und das Beer’sche Gesetz bis zur Wechselwirkung von Strahlung mit atmosphärischen Molekülen. Molekülspektren, Linienverbreiterung und atmosphärische Transmission zeigen, wie die spektralen Eigenschaften der Strahlung durch die Atmosphäre geprägt werden. Gleichzeitig wird damit eine wesentliche Grundlage für die moderne Fernerkundung der Atmosphäre gelegt: Aus der Wechselwirkung von Strahlung und Materie lassen sich Informationen über Temperatur, Zusammensetzung und weitere Eigenschaften der Atmosphäre gewinnen.

Die Vorlesung verbindet damit fundamentale Physik, mathematische Modellbildung und moderne Beobachtung. Sie führt von der solaren Energiezufuhr und der globalen Energiebilanz über die Thermodynamik der Atmosphäre bis zur Wechselwirkung von Strahlung mit Materie. Dabei geht es immer wieder um die Verbindung zwischen abstrakten physikalischen Konzepten und realen atmosphärischen Phänomenen.

Ziel ist es, ein physikalisches Verständnis dafür zu entwickeln, warum die Atmosphäre so funktioniert, wie sie funktioniert – und zugleich die theoretischen Grundlagen für die weiterführende Behandlung der atmosphärischen Dynamik sowie von Wellen und Wirbeln im zweiten Teil der Vorlesungsreihe zu schaffen.

Anmelderegeln

Diese Veranstaltung gehört zum Anmeldeset "Zeitgesteuerte Anmeldung: Physik der Atmosphäre I".
Folgende Regeln gelten für die Anmeldung:
  • Die Anmeldung ist möglich von 09.09.2026, 14:53 bis 30.10.2026, 14:53.