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2025-04-15T13:34:36Z

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[[Datei:Atmosphäre Stufen.svg|mini|250px|Schichtung der Atmosphäre]]
[[Datei:Atmosphäre Temperatur 600km.png|mini|250px|Durchschnittliche [[Temperatur]] und [[mittlere molare Masse]] der Luft in Abhängigkeit von der Höhe.]]
Die '''Tropopause''' (von {{grcS|τρόπος|trópos|de=Wendung, Kehre}} und {{lang|grc|παύειν|pauein|de=aufhören, beenden}}) ist die wichtigste [[Grenzfläche]] der [[Erdatmosphäre]] und liegt [[geographische Breite|breite]]n<nowiki/>abhängig in 6 bis 18 km Höhe. Sie ist durch eine deutliche Änderung im Temperaturverlauf charakterisiert und trennt die vom [[Wetter]] geprägte [[Troposphäre]] von der darüber liegenden, stets [[Schichtungsstabilität der Erdatmosphäre #Stabile Schichtung|stabil geschichteten]] und sehr trockenen [[Stratosphäre]].

== Definitionen und Verlauf ==
In der Troposphäre sinkt die [[Lufttemperatur]] mit der Höhe – abgesehen von [[Inversionslage]]n, besonders labilen Verhältnissen und [[Föhn]]situationen – um etwa 0,5 bis 0,75 °C pro 100 m (siehe auch [[Standardatmosphäre]] und [[barometrische Höhenformel]]). Die [[Schichtungsstabilität der Erdatmosphäre|Schichtung ist stabil]], sobald der tatsächliche [[Atmosphärischer Temperaturgradient|Temperaturgradient]] unter den [[adiabatisch]]en fällt. Oberhalb der Troposphäre bleibt die Temperatur zunächst fast konstant bei unter −50 °C. Die Temperatur in der Tropopause hängt von der Höhe ab, die global niedrigsten Temperaturen von bis zu −80 °C treten über dem [[Äquator]] auf.

Mit der einfachsten Definition der Tropopause, „Umkehr des Temperaturgradienten“, würden kleinere Wellen in realen vertikalen Temperaturprofilen zu Mehrdeutigkeiten führen. Die Definition der [[World Meteorological Organization]] geht von einem Gradienten von −0,2 °C pro 100 m aus und versucht durch Zusatzbedingungen, Mehrdeutigkeiten zu vermeiden.<ref>{{Webarchiv|url=http://mtp.mjmahoney.net/www/products/products.html#WMO |wayback=20110822165744 |text=WMO-Definition der Tropopause }}</ref> Bei diesem Gradienten ist die Krümmung des Temperaturverlaufs typischerweise größer, und die so definierte Tropopause liegt etwas tiefer, näher am Wettergeschehen.

Alternative Definitionen benutzen Eigenschaften der [[Luftmasse (Meteorologie)|Luftmasse]]n, um ihre strato- oder troposphärische Herkunft festzustellen:
* Das [[Spurengas]] [[Kohlenstoffmonoxid|CO]] z. B. entsteht bodennah und wird in der Stratosphäre auf einer Zeitskala von Monaten abgebaut.
* [[Ozon]] dagegen entsteht in der Stratosphäre und wird in der freien Troposphäre abgebaut (nicht zu verwechseln mit lokaler Bildung von Ozon beim [[Sommersmog]]).
* Ein ähnlicher Indikator für stratosphärische Herkunft ist der [[Betragsfunktion|Betrag]] der [[Potentielle Vortizität|potentiellen Vortizität]], die in der Troposphäre durch [[Dissipation]] vermindert wird. Verschiedene Zahlenwerte, oft 1,5 oder 2 [[Potentielle Vortizität|PVU]], werden benutzt, um die Tropopause zu definieren (am [[Äquator]] divergiert diese Höhe, dort wird dann z. B. die [[potentielle Temperatur]] herangezogen).<ref>R. James, B. Legras: ''Mixing processes and exchanges in the tropical and the subtropical UT/LS''. [[Atmos. Chem. Phys.]], 2009 [http://www.atmos-chem-phys.net/9/25/2009/]</ref>

Die verschiedenen Definitionen der Tropopause ergeben einen im Wesentlichen übereinstimmenden [[Meridionalebene|meridionalen]] Höhenverlauf: Flach in etwa 16 km Höhe in Äquatornähe (ca. ±20 [[Breitengrad]]e um die sich [[jahreszeit]]lich verlagernde [[innertropische Konvergenzzone]] herum), dann nach Norden und Süden erst deutlich, dann wieder flacher abfallend bis auf 6 bis 9 km jenseits 60° Breite, im Winter niedriger als im Sommer.

Abweichungen davon sind regional, etwa eine Überhöhung im West[[pazifik]], oder temporär, wie Anstiege bis auf über 18 km über [[Südostasien]] zu [[Monsun]]zeiten. Im [[Nordwinter]] sind durch Kaltluftvorstöße aus der [[Polargebiet|Polarregion]] öfter Abfälle auf 7 bis 5 km bis in mittlere Breiten zu beobachten, in Extremfällen noch tiefer. Der Abfall verläuft auch nicht immer stetig: an den [[subtropisch]]en [[Jetstream|Strahlströmen]] kommen in Verbindung mit Mehrdeutigkeiten Sprünge nach unten vor (dort wird dann troposphärische Luft zu stratosphärischer), an den polaren Strahlströmen treten Absenkungen der Tropopause auf, gelegentlich mit Einziehen von stratosphärischer Luft in die Troposphäre.<ref>B. Geerts and E. Linacre: [http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap01/tropo.html ''The height of the tropopause'']</ref> Siehe hierzu auch [[Planetarische Zirkulation]].

Im Zusammenspiel von [[Globale Erwärmung|globaler Erwärmung]] und dem [[Ozonabbau]], die zu einer ansteigenden Temperatur in der Troposphäre und einer sinkenden Temperatur in der Stratosphäre führen, konnte 2003 für die Zeit zwischen 1979 und 1999 eine Verschiebung der Tropopause um mehrere hundert Meter in die Höhe festgestellt werden.<ref>B. D. Santer et al.: ''Contributions of Anthropogenic and Natural Forcing to Recent Tropopause Height Changes''. [[Science]], 2003, {{DOI|10.1126/science.1084123}}</ref>

In den [[Tropen]] spricht man in der Meteorologie bei der Beschreibung von bestimmten Transportprozessen auch von einer [[Tropische Tropopausenzone|Tropischen Tropopausenzone]] da die Prozesse, die für den Übergang zwischen Troposphäre und Stratosphäre eine Rolle spielen sich über bis zu 5 km verteilen.

== Bedeutung der Grenze oberhalb der Wolken ==
[[Wasser]] liegt wegen der niedrigen Temperaturen der oberen Troposphäre kaum noch als [[Wasserdampf]] vor. Ferner wirkt seiner [[Sedimentation]] als [[Eis]] in der stabil geschichteten unteren Stratosphäre keine [[konvektiv]]e Durchmischung entgegen. So bleibt es in der Troposphäre gefangen. Daher ist die Atmosphäre oberhalb der Tropopause sehr trocken, und es gibt praktisch keine [[Wolke]]n mehr, was [[Flugpassagier]]en oft als fantastische [[Fernsicht]] auffällt. Erkennbar wird die Lage der Tropopause immer wieder durch hohe, dünne Eiswolken ([[Federwolke]]n) sowie häufig durch die horizontale Ausdehnung der obersten [[Gewitterwolke]]n. Besonders heftige [[Aufwind]]e lassen manche [[Gewitter]] auch etwas über die Tropopause hinausschießen und tragen mit ihrem Eisschirm, dem [[Amboss (Meteorologie)|Amboss]], geringe Mengen gefrorenes Wasser bis in die untere Stratosphäre. Auch der Flugverkehr kann Wasser in die Stratosphäre eintragen.

Die Trockenheit der Stratosphäre führt dazu, dass die von Wasserdampf in der oberen Troposphäre emittierte [[Wärmestrahlung]] ungehindert in den [[Weltraum]] entweicht. Die dadurch bedingte Abkühlung sorgt einerseits für die Konvektion unterhalb der Tropopause, andererseits für die Stabilität oberhalb. Diese stabile Schichtung der Stratosphäre unterbindet wiederum den Transport von Wasser und damit den Verlust des leichten [[Wasserstoff]]s in den Weltraum (oberhalb der schützenden [[Ozonschicht]] wird Wasser von der [[UV-Strahlung]] der Sonne gespalten).

Auf der [[Venus (Planet)|Venus]] sind die Temperatur-Proportionen höher, daher konnte dort viel Wasser entweichen ([[Schwefelsäure]] mit ihrem höheren [[Siedepunkt]] hat auf der Venus entsprechende Bedingungen wie Wasser auf der Erde: sie regnet in der Tropopause ab; Wasser dagegen passiert die Tropopause der Venus ungehindert). Infolgedessen hat die Venus einen großen Teil ihres Wassers verloren.

== Entdeckung ==
Die Tropopause wurde 1901/1902 im Zuge eines spektakulären Ballonaufstiegs auf 10.800 Meter von [[Reinhard Süring]] und [[Arthur Berson]] entdeckt.<ref>Karin Labitzke, Barbara Naujokat: ''100 Jahre Stratosphärenforschung in Berlin'', Berliner Wetterkarte 79/1, SO 30/01 ({{Webarchiv|url=http://saekular.pik-potsdam.de/2007_de/historie/reinhardsuering/hochfahrt_middle.html |wayback=20180307150837 |text=Auszug }}).</ref> Die beiden [[Ballonfahrer]] fielen trotz guter Versorgung mit [[Sauerstoff]] zwischen 10 und 11 km Höhe in eine tiefe [[Synkope (Medizin)|Ohnmacht]], zogen aber knapp vorher die lebensrettende Leine zum Sinken. Als der [[Luftdruck]] von nur mehr etwa 25 % wieder auf fast 50 % in rund 6 km Höhe gestiegen war, erwachten sie gleichzeitig, konnten das rasche Absinken 2 km über dem Boden stabilisieren und eine glatte Landung herbeiführen.

Im Mai 1902 publizierten die Meteorologen [[Richard Aßmann (Meteorologe)|Richard Aßmann]] – der Chef der o.e. Ballonfahrer – und [[Léon-Philippe Teisserenc de Bort]] ''gleichzeitig'' über die Existenz einer über der Troposphäre liegenden Stratosphäre. Der Ballon hatte die Tropopause zwar nicht ganz erreicht, die vorgenommenen Temperaturmessungen bestätigten aber diejenigen eines gleichzeitig aufgestiegenen [[Registrierballon]]s, der in die Stratosphäre vorgestoßen war. Zudem bestätigten die Messungen unzählige von den beiden Meteorologen in den vorherigen Jahren durchgeführte Messungen, bei denen sie ihren Messwerten aber nie voll vertraut hatten, da auch eine Erwärmung der Messgeräte durch Sonnenstrahlung die Ursache des gemessenen Temperaturanstiegs hätte sein können. Die Forscher konnten so nachweisen, dass die Lufttemperatur nach oben nicht weiter sinkt.<ref>Steinhagen, Hans: ''Der Wettermann - Leben und Werk Richard Assmanns''. Findling, Neuenhagen 2015</ref>

== Weblinks ==
* {{DNB-Portal|4186327-6}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Erdatmosphäre}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4186327-6}}

[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Geophysik]]
[[Kategorie:Umweltschutz]]

Tropopause - Versionsgeschichte

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