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Lexikon der Geographie: Energieflüsse

Energieflüsse, Energiemengen, die pro Zeiteinheit durch einen beliebigen Querschnitt fließen. Sie werden in der Maßeinheit Joule pro Sekunde (J/s) angegeben. Erfolgt der Energiefluss durch eine abgegrenzte Flächeneinheit, so wird die Bezeichnung Energieflussdichte und die Maßeinheit J/(m2s) verwendet. Wird in der Klimageographie von Energieflüssen gesprochen, so sind fast ausnahmslos Energieflussdichten gemeint. So erfolgen die Angaben zur Strahlungsbilanz des Systems Erde-Atmosphäre immer bezogen auf die Solarkonstante, die mit 340 W/m2=340 J/(m2s) eine Energieflussdichte kennzeichnet. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass mit Ausnahme des Energietransportes durch elektromagnetische Wellen (Strahlung) alle anderen atmosphärischen Energietransporte immer zusammen mit Massentransporten in Form bewegter Moleküle oder Luftpakete erfolgen.
Der molekulare Energietransport durch die Brown'sche Molekularbewegung bleibt dabei prinzipiell sehr klein. Der Energietransport durch bewegte Luft erfolgt in Form turbulenter und konvektiver Luftbewegungen. Erstere treten in Verbindung mit subskaligen Wirbeln, Letztere hingegen beim Vorhandensein einer mittleren Strömung auf. Die Energiebilanz eines vorgegebenen Massenvolumens wird durch den Energiefluss bestimmt, der auf einer der Begrenzungsflächen in das Volumenelement eintritt und auf der gegenüberliegenden gleich großen Fläche wieder austritt. Unterscheiden sich Zu- und Abfluss, so erfolgt eine Energieadvektion in das Volumenelement, die allerdings langfristig durch die Umwandlung der Energie in Wärme abgebaut wird, sodass die Energiebilanz des betrachteten Volumenelementes wieder Null wird. In diesem Sinne wird auch die positive Strahlungsbilanz der Erdoberfläche durch den Massenfluss von Wasserdampf im Gefolge von Verdunstungsprozessen und durch den Massenfluss bodennah erwärmter Luft in größere Höhen durch konvektive und turbulente Austauschprozesse ausgeglichen.

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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