Stratosphäre

Aufbau der Erdatmosphäre

Die Stratosphäre (Aussprache [ʃtrato…] oder [strato…]; von lateinisch strātum, „Decke“ und griechisch σφαῖρα sphaîra, „Kugel“) ist die zweite Schicht der Erdatmosphäre. Sie liegt über der Troposphäre und ist Teil der Homosphäre.

Der Grenzbereich zwischen Stratosphäre und Troposphäre wird als Tropopause bezeichnet. Diese liegt in einer Höhe zwischen ungefähr 8 Kilometern an den geografischen Polen und circa 18 km am Äquator.

Über der Stratosphäre schließt sich die Mesosphäre an. Die Grenze ist die Stratopause in etwa 50 km Höhe.

Charakteristik

Durchschnittliche Temperatur und molare Masse in Abhängigkeit von der Höhe

In der Troposphäre ist die Luftzirkulation mit ihren adiabatischen Eigenschaften bestimmend für den Temperaturverlauf. In den Schichten darüber tritt die Bedeutung der Konvektion zurück und das Strahlungsgleichgewicht ist bestimmend.

In der Stratosphäre nimmt die Temperatur im Mittel mit steigender Höhe zu. Dieser inverse (im Vergleich zur Troposphäre) Temperaturverlauf wird hauptsächlich durch das in der Stratosphäre befindliche Ozon, das UV-Strahlung aus dem Sonnenlicht absorbiert und dabei elektromagnetische Strahlung in Wärme umwandelt verursacht. Am stärksten ist die Aufheizung im Bereich der Ozonschicht, dort steigt die Temperatur von ca. –60 °C bis auf knapp unter 0 °C an. Dieser Bereich ist die Stratosphäre im engeren Sinne, darüber fällt die Temperatur mit der Höhe wieder ab. Aber nie wieder wird ein adiabatischer Temperaturabfall erreicht.

Durch die niedrige Temperatur an der Tropopause kondensiert atmosphärischer Wasserdampf dort fast vollständig aus, aus diesem Grund ist die stratosphärische Luft sehr trocken. Wetterphänomene lassen sich daher in der Stratosphäre kaum beobachten. Wolken bilden sich für gewöhnlich nur unter den extrem kalten Bedingungen der Polarnacht.

Erforschung

Die Stratosphäre wurde – ebenso wie die Tropopause – im Jahr 1902 von dem französischen Meteorologen Léon-Philippe Teisserenc de Bort und dem Deutschen Richard Aßmann entdeckt.

Heutzutage wird sie mit Forschungsflugzeugen wie der Mjassischtschew M-55 „Geophysika“ oder der „ER-2“-Spezialausführung der Lockheed U-2, untersucht. Seit Ende Juli 2010 fliegt auch das in Oberpfaffenhofen stationierte HALO, eine Entwicklung auf Basis der Gulfstream G550, wissenschaftliche Flüge.

2010 wurde auch das Cranfield Astrobiological Stratospheric Sampling Experiment (CASS-E) gestartet, das mit einer Ballonsonde Proben aus der Stratosphäre sammelt, die dann nach möglicherweise existierenden extraterrestrischen Mikroorganismen untersucht werden.

Stratosphäre im weiteren Sinne

Entsprechend der Strahlungstransportgleichung ist die äußere Schicht jeder Gashülle (Sonne, Venus, Erde, Mars) eine Stratosphäre im weiteren Sinne, die in weitere Stockwerke unterteilt werden kann. Diesen Stockwerksaufbau von Atmosphären erkannte 1906 schon Karl Schwarzschild.