BuchbesprechungRoedel, W.: Physik unserer Umwelt - Die Atmosphäre, 3. Auflage, Springer Verlag, ISBN 3-540-67180-3, erschienen 2000, Preis: DM 79,00
G. Heinemann, Bonn
Das Buch wendet sich als einführendes Lehrbuch an Studierende der Physik, Geowissenschaften und Meteorologie sowie an interessierte WissenschaftlerInnen und LehrerInnen. Als Hauptziele des Buches werden die Einführung in die allgemeine Physik der Atmosphäre, das Verständnis des Funktionierens des Systems Atmosphäre und ein Überblick über umweltrelevante Aspekte der atmosphärischen Physik genannt. In zehn Hauptkapiteln werden Prozesse von der Skala der atmosphärischen Mikrophysik (Diffusion, Aerosole) bis hin zu globalen Klimaänderungen behandelt. Eine Herkulesaufgabe, auch wenn das Buch fast 500 Seiten umfasst! Die Breite des Stoffes wird dokumentiert durch ein umfangreiches Literaturverzeichnis (ca. 450 Quellen), doch es stellt sich die Frage, ob ein Buch allein bzw. ein einzelner Autor allein diese Aufgabe bewältigen kann. Doch zunächst zum Inhalt des Buches:
Kapitel 1) "Strahlung und Energie in dem System Atmosphäre/Erdoberfläche" behandelt Grundlagen der Strahlungsübertragung und der Streutheorie für den solaren und terrestrischen Spektralbereich. Es wird ein Überblick über die globale Energiebilanz und die bodennahe Temperaturverteilung (1.5) gegeben.
Kapitel 2) "Die vertikale Struktur der Atmosphäre" befasst sich überwiegend mit dem Temperaturprofil und der statischen Stabilität.
In Kapitel 3) "Atmosphärische Dynamik" werden die grundlegenden Kräfte und die Bewegungsgleichungen sowie die "Vorticity" vorgestellt. Für die neutrale Grenzschicht wird die Ekman-Spirale abgeleitet.
Globale Zirkulationsmuster und eine Einführung in Prozesse der Synoptischen Meteorologie enthält das Kapitel 4) "Die atmosphärische Zirkulation".
Kapitel 5) "Niederschlag, Wasserkreislauf, Klimazonen" befasst sich mit den Prozessen der Niederschlagsbildung und Aerosolauswaschung, dem globalen Wasserkreislauf und der für die Klima-Interpretion von Eisbohrkernen wichtigen Isotopentrennung bei der Verdunstung.
Die nächsten beiden Kapitel behandeln Prozesse der atmosphärischen und ozeanischen Grenzschicht (Kapitel 6) "Diffusion und Turbulenz", Kapitel 7) "Dynamik der bodennahen Luftschichten, Diffusion und Austausch in Bodennähe"). Diffusionsprozesse, statistische Eigenschaften der Turbulenz und die Prandtl-Schicht-Ähnlichkeit werden detailliert dargestellt.
In Kapitel 8) "Strahlungs- und klimarelevante Spurengase" wird die Problematik des Treibhauseffektes bzw. des Ozons behandelt.
Grundlagen der Aerosolentstehung und -Dynamik sowie ihrer Relevanz für den Strahlungshaushalt werden in Kapitel 9) "Aerosole" beschrieben.
Das Schlusskapitel, Kapitel 10) "Das Klima: Variationen und Modelle", stellt die Klima-geschichte der Eiszeiten und einfache Klimamodelle dar und geht dann auf einen Modelllauf des NCAR-Zirkulationsmodells näher ein.
Erfreulich ist das Stilmittel der in verschiedenen Kapiteln vorkommenden Ergänzungskapitel.
Das Buch von Walter Roedel ist aus Vorlesungen über Umweltphysik an der Universität Heidelberg hervorgegangen. Die Stärken des Buches liegen auf den Gebieten der Diffusions- und Transportprozesse und der Aerosolphysik. Bei anderen Gebieten sehe ich dagegen Defizite, v.a. was die Aktualität der gezeigten Abbildungen anbetrifft. Nach Angaben des Autors
wurde die vorliegende Dritte Auflage (Mai 2000) vollständig überarbeitet, doch sind zahlreiche Abbildungen mehr als 30 Jahre alt. Das allein mag bei einem einführenden Buch noch kein Nachteil sein, falls auch neuere Ergebnisse dargestellt werden. So basieren z.B. die Erläuterungen der globalen Strahlungsbilanz auf Abbildungen aus dem Lehrbuch "Einführung in die Meteorologie" von Möller (1973). Insbesondere auf dem Gebiet der satellitengestützten Klimatologie hat es aber gerade in den letzten drei Dekaden eine enorme Entwicklung gegeben, z.B. die Erfassung der globalen Strahlungsbilanz durch das ERBE-Experiment der NOAA-Satelliten oder die Erfassung der globalen Bewölkung durch das ISCCP-Projekt. Der Mangel an Aktualität wird auch in dem (zweifellos umfangreichen) Literaturverzeichnis deutlich, bei dem von ca. 450 Quellen nur 15 neueren Datums als die Zweite Auflage des Buches (1994) sind.
Das Niveau der einzelnen Kapitel ist sehr unterschiedlich. Wenn man an die Zielgruppe der interessierten Wissenschaftler(innen) und Lehrer(innen) denkt, so wird meiner Meinung nach die Strahlungsübertragung und der Streutheorie in Kapitel 1) überbetont (und später auch nicht weiter benutzt), dagegen findet der interessierte Leser relativ wenig zum eigentlichen "Wetter", d.h. zur modernen Dynamik von Zyklonen, Fronten, mesoskaligen System etc. Zwar wird im Vorwort die potentielle Vorticity angesprochen, die Anwendung beschränkt sich dann aber auf die klassische Bergüberströmung.
Insgesamt kann das Buch den an der Meteorologie und Atmosphärenphysik interessierten Studierenden nur eingeschränkt empfohlen werden, eine Ergänzung durch andere einführende Literatur ist notwendig.