Wissenschaft kompakt

Die Deckenkugel


Unsere Atmosphäre ist eine vielschichtige Gesellin. Im Thema des
Tages vom 17.10.2025 wurde ihr vertikaler schichtartiger Aufbau
skizziert. Nachdem es am 01.11. um die unterste Schicht, die
Troposphäre, ging, setzen wir heute die Reihe mit der nächsten
Schicht fort: Der Stratosphäre. Es geht um einen weltumspannenden
Schutzschild, Teamarbeit und Perlmutt.


Die Atmosphäre ist eine Zwiebel! Dieser Satz eignet sich als
"Icebreaker" hervorragend, stimmt aber natürlich nicht. Dass der
schichtartige Aufbau der Atmosphäre eine gewisse Ähnlichkeit zur
Struktur einer Zwiebel hat, ist jedoch nicht völlig aus der Luft
gegriffen. Im Thema des Tages vom 17.10.2025 wurde schon ein kurzer
Überblick über die verschiedenen Schichten gegeben. Dem Aufbau der
Atmosphäre folgend, ist nun nach Betrachtung der Troposphäre im TdT
am 01.11.2025, die Stratosphäre an der Reihe.
Der Name dieser Schicht leitet sich aus dem lateinischen Wort
"str?tum" ? Decke/Schicht und dem altgriechischen Wort "sphaira" ?
Kugel ab. Die Stratosphäre schließt an den oberen Rand der
Troposphäre (bzw. der Tropopause) an und erstreckt sich bis in eine
Höhe von etwa 50 km, wo sie dann von der Stratopause begrenzt wird.
Da sich das Wetter vorrangig unter ihr abspielt, ist sie wie eine
Decke, die darüber liegt. Der Name "Deckenkugel" beschreibt diesen
Aspekt also ziemlich treffend.
Grundlage für die Abgrenzung dieser Schicht ist der vertikale
Temperaturgradient. In der Troposphäre ist dieser negativ, in der
Stratosphäre kehrt er sich jedoch auf einmal um und es wird wärmer
mit der Höhe - von -50°C bis -80°C an der Unterkante, liegt die
Temperatur am Oberrand der Stratosphäre wieder bei rund 0°C! Woran
liegt das? Ausschlaggebend hierfür ist einerseits natürlich die
Einstrahlung der Sonne, andererseits spielt ein ganz besonderes
Molekül eine große Rolle. Es ist das Ozon(O3).
Von Ozon hört man oft genau dann viel, wenn es gerade fehlt. Ozon hat
die Eigenschaft, dass es einen ganz speziellen Teil der
Sonneneinstrahlung absorbiert. Die absorbierte Energie wird in
Wärmeenergie umgewandelt und erklärt die Temperaturinversion in der
Schicht. Der sogenannte "Chapman-Zyklus" beschreibt dabei den
Kreislauf des Ozons. Ultraviolette Strahlung (der Wellenlänge
?<230nm) lässt Sauerstoffmoleküle(O2) in zwei einzelne
Sauerstoffatome(O) zerfallen. Solch ein Sauerstoffatom kann sich nun
wiederum an ein Sauerstoffmolekül hängen und es entsteht Ozon. Nach
dieser Rechnung wird nun andauernd Ozon produziert. Ein Gleichgewicht
stellt sich dadurch ein, dass Ozon unter Einfluss ultravioletter
Strahlung (der Wellenlänge ?<310nm) zu einem Sauerstoffmolekül und
einem Sauerstoffatom zerfällt und somit abgebaut wird. Das Ozon
filtert somit die für uns gefährliche UV-Strahlung aus dem
Sonnenlicht.

Ein Fehlen jenes Schutzschildes in Form des bekannten Ozonlochs ist
deshalb gefährlich. Die Maßnahmen zum Schutze der Ozonschicht, allen
voran das Montrealer Protokoll von 1987, regulieren die Verwendung
von Ozon-abbauenden Stoffen und helfen bei der Wiederherstellung des
ursprünglichen Zustandes der Ozonschicht. Dies ist das beste Beispiel
dafür, dass globale Probleme tatsächlich durch Zusammenarbeit und
Abkommen zwischen möglichst vielen Ländern lösbar sind!
Ein anderes spannendes Thema der Stratosphäre sind "Polare
Stratosphärenwolken", die sogar entstehen, obwohl so gut wie kein
Wasserdampf in dieser Schicht vorhanden ist. Im jeweiligen Winter ist
es möglich, dass die Temperatur im Umfeld der Pole unter -78°C fällt.
Diese Temperaturen sind tief genug, damit sich unterkühlte Tröpfchen
oder Kristalle aus Salpeter- oder Schwefelsäure bilden können. Wenn
Licht auf die Kristalle fällt, dann entstehen durch Beugungseffekte
und Interferenz des Lichts faszinierende Farbverläufe, weswegen diese
Art der Wolken auch "Perlmuttwolken" genannt wird.

Nun können wir noch einen Blick auf die mittlere Luftzirkulation in
der Stratosphäre werfen. Hier ist die "Brewer-Dobson-Zirkulation" das
hervorstechende Element. Sie entsteht dadurch, dass tropische Luft
bis in die Stratosphäre und sogar zum Teil in die darüber befindliche
Mesosphäre aufsteigt. Dort teilt sie sich und wird während sie
absinkt polwärts verlagert. Sie sorgt dafür, dass die Stratosphäre
sowohl mit der Troposphäre gekoppelt ist.

Wir haben nun etwas über die Wichtigkeit von Ozon gelernt und ein
hervorragendes Beispiel dafür kennengelernt, dass selbst so komplexe
Probleme wie das Ozonloch durch Zusammenarbeit vieler Nationen
bewältigt werden können. Anschließen wurde ein Blick auf bunte Wolken
geworfen. Zum Schluss gab es noch einen Abstecher in die Zirkulation
und es ist ersichtlich geworden, dass die Stratosphäre zwar ein
bisschen wie eine "Decke" für das Wetter ist, aber dennoch mit der
darunter und darüberliegenden Schicht im Austausch ist und sie sich
gegenseitig beeinflussen. Nun warten weitere atmosphärische Schichten
darauf, etwas genauer betrachtet zu werden. Aber das ist eine
Geschichte für ein andermal...

M.Sc. Fabian Chow

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 13.11.2025