Das Temperaturgeheimnis von „In großen Höhen ist es kalt“

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Meteorological Science Team

Hersteller: China Science Expo

Die Hauptwärmequelle der Atmosphäre befindet sich an der Erdoberfläche. Je weiter man vom Boden entfernt ist, desto niedriger ist die Temperatur, und mit zunehmender Höhe nimmt die Temperatur ab. Kein Wunder, dass Su Dongpo aus der Song-Dynastie seufzte: „In der Höhe ist es kalt.“ Auch im Gebirge nimmt die Temperatur in verschiedenen Höhenlagen mit der Höhe ab, die Messpunkte im Gebirge und in der Tiefebene liegen jedoch in der Nähe der Erdwärmequelle.

1. Das Geheimnis der Temperatur: „In großen Höhen ist es kalt“

Warum gibt es einen solchen Temperaturunterschied? Der Grund liegt darin, dass Berge in die freie Atmosphäre hineinragen. Die Temperatur in den Bergen wird neben den eigenen Erdwärmequellen auch durch die Temperatur der freien Atmosphäre reguliert. Je höher der Berg, desto größer ist der Unterschied zwischen der Temperatur des Bergbodens und der Temperatur der freien Atmosphäre und desto deutlicher ist der regulierende Effekt der freien Atmosphäre auf die Bergtemperatur.

Der Berg Lushan ist in Wolken und Nebel gehüllt (Fotoquelle: Veer Photo Library)

Beispielsweise ist der Berg Lushan 1.132 Meter höher als Jiujiang, aber die Durchschnittstemperatur im Januar im Winter sinkt von 4,2 °C auf -0,2 °C; Im Sommer im Juli sinkt sie von 29,4 °C auf 22,5 °C. Die Temperatur sank im Winter um 4,4 °C und im Sommer um 6,9 °C.

Wir teilen den Temperaturunterschied zwischen den beiden Standorten durch ihren Höhenunterschied (in Einheiten von 100 Metern), um den Temperaturgradienten zwischen ihnen zu erhalten. Der Temperaturgradient zwischen Jiujiang und Lushan beträgt im Januar -0,39 °C/100 m und im Juli -0,61 °C/100 m.

Der Temperaturgradient variiert nicht nur mit den Jahreszeiten, sondern hängt auch stark von den spezifischen Geländebedingungen ab. Beispielsweise ist die Temperatur am Nordhang des Qinling-Gebirges niedriger als am Südhang. Der jährliche durchschnittliche Temperaturgradient beträgt am Nordhang -0,45 °C/100 Meter, während er am Südhang -0,54 °C/100 Meter beträgt. Der Hauptgrund liegt darin, dass sich im Winter häufig kalte Luft am Nordhang sammelt und so der Temperaturunterschied zwischen Becken und Gebirge abnimmt.

Der monatliche Temperaturgradient beträgt am Nordhang im Winter lediglich -0,34 °C/100 m, während der Südhang in nördlicher Richtung der Kaltluftströmung liegt und im Januar immer noch eine Temperatur von -0,54 °C/100 m aufweist. Im Sommer ist diese Situation jedoch nicht gegeben und der Temperaturgradient beträgt an den Nord- und Südhängen jeweils -0,55 °C/100 m.

Darüber hinaus nehmen aufgrund der regulierenden Wirkung der freien Atmosphäre auch im Hochgebirge die jährlichen und täglichen Temperaturschwankungen mit zunehmender Höhe ab. Die jährliche Veränderung wird durch die Differenz zwischen der Temperatur des heißesten Monats und der Temperatur des kältesten Monats ausgedrückt, die als jährliche Schwankung bezeichnet wird. Der jährliche Temperaturunterschied beträgt in Jiujiang 25,2 °C, in Lushan sinkt er auf 22,7 °C. Der jährliche Temperaturunterschied nimmt nicht nur mit der Höhe ab, sondern variiert auch mit unterschiedlichen Hangrichtungen.

Der jährliche Temperaturunterschied in Xi'an nördlich des Qinling-Gebirges beträgt 27,6 °C, in Huashan sinkt er auf 24,2 °C. Allerdings beträgt der jährliche Temperaturunterschied in Ankang südlich des Qinling-Gebirges nur 24,2 °C und ist damit fast genauso groß wie in Huashan. Dies hängt natürlich auch eng mit der Tatsache zusammen, dass Ankang auf dem südlichen Breitengrad liegt und es daher mehr Wolken, Nebel und Niederschlag gibt.

2. Temperaturänderungen vom Äquator zu den Polen

Da die Sonneneinstrahlung mit zunehmender Breite abnimmt, sinkt die Temperatur auf der gesamten Erde vom Äquator bis zu den Polen. Allerdings wird diese Regel oft durch andere Faktoren gestört und die Temperatur ist nicht unbedingt auf demselben Breitengrad gleich. Besonders in hohen Breitengraden ist der Temperaturunterschied zwischen Land und Meer sehr groß.

Der Äquator (links) und die Pole (rechts) (Bildquelle: veer Gallery)

Um den Einfluss des Breitengrads auf die Temperatur zu veranschaulichen, vergleicht man die Durchschnittstemperatur nach Breitengrad. Die Methode besteht darin, die Temperatur von gleich weit entfernten Punkten auf dem 10°-Breitenkreis auf den Isothermendiagrammen jedes Monats und Jahres zu ermitteln und diese dann zu mitteln, um die Durchschnittstemperatur an jedem Breitengrad zu erhalten. Üblicherweise wird die Durchschnittstemperatur für die Breitengrade 0°, 10°, 20°, 30° bis 80° berechnet.

Der Vorteil hierbei besteht darin, dass sich die anderen Effekte als der Breitengrad gegenseitig aufheben und nur der Breitengradeffekt übrig bleibt. Wenn man die Durchschnittstemperatur nach Breitengrad betrachtet, ist es ganz offensichtlich, dass die Temperatur mit zunehmendem Breitengrad abnimmt.

Beispielsweise nimmt die Durchschnittstemperatur je nach Breitengrad im Jahresverlauf sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel vom Äquator zu den Polen hin allmählich ab. Die Temperatur beträgt am Äquator 26,2 °C, wird in der Nähe des 58. Breitengrads negativ und liegt an den Polen unter -20 °C. Interessant ist jedoch, dass der heißeste Breitengrad der Erde nicht der Äquator ist, sondern der 10. Breitengrad der nördlichen Hemisphäre, der als „thermischer Äquator“ bezeichnet wird.

Der Äquator ist nur während des Winters auf der Nordhalbkugel der heißeste Breitengrad. Im Juli liegt die höchste Durchschnittstemperatur im Bereich des 20. nördlichen Breitengrads. Aufgrund der großen Ozeanfläche ist in der südlichen Hemisphäre der Trend, dass die Durchschnittstemperatur mit zunehmender Breite abnimmt, deutlicher.

Die jährliche Temperaturspanne ist die Differenz zwischen der Durchschnittstemperatur des heißesten Monats und der Durchschnittstemperatur des kältesten Monats eines Jahres. Die jährliche Temperaturspanne nimmt vom thermischen Äquator zu den Polen hin zu. Der jährliche Temperaturunterschied beträgt in Xisha (16°50′N) nur 6,0℃, während er in Mohe (53°28′N) bis zu 50,0℃ beträgt.

Diese Eigenschaft hängt direkt damit zusammen, dass der Unterschied in der Sonneneinstrahlung zwischen Winter und Sommer in Richtung der Pole zunimmt. Allerdings ist der jährliche Temperaturunterschied auf den einzelnen Breitengraden der südlichen Hemisphäre geringer als auf der nördlichen Hemisphäre. Dies hängt vor allem damit zusammen, dass die Meeresfläche der südlichen Hemisphäre viel größer ist als die Landfläche.