Atmosphärische Prozesse

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eines Gebietes Beispiele: = - Höhenlage - Breitenlage - Lage zum Meer - Relief - Meeresströmung Bodenbedekung Klimaelemente -mess- und beobachtbare Elemente des Wetters = Erscheinungen in der Atmosphäre Beispiele: - Wolken - Niederschlag Sonneneinstrahlung - Wind - Temperatur - Luftfeuchtigkeit - Luftdruck - Verdunstung -> messbar Klima - Zusammenfassung der Wettererscheinungen, die den mittleren Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort oder einem mehr oder weniger großen Gebiet charakterisieren. Messung über einen genügend langen Zeitraum (Monatsmitteltemperaturen eines Zeitraums von 30 Jahre) = allgemeiner als Witterung Witterung allgemeine, durchschnittliche oder auch vorherrschende Charakter des Wetterablaufs eines bestimmten Zeitraums (von einigen Tagen bis zu ganzen Jahreszeiten) Charakter des Wetterablaufs wird durch die vorherrschende Wetter-läge bestimmt Wetter physikalischer Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt oder in einem auch kürzeren Zeitraum an einem bestimmten Ort oder einem Gebiet Klimadiagramme Auswerten 1. Lies den Namen und die höhe der Station ab 2. Lies die mittlere Jahrestemperatur ab und ermittle dann den kältesten und den wärmsten Monat 3. Berechne die Jahresschwankung der Temperatur, das heißt die Differenz zwischen dem wärmsten und dem kältesten Monat -> Amplitude 4. Lies den Jahresniederschlag ab und ermittle die Monate mit dem höchsten und dem niedrigsten Niederschlag 5. Beschreibe Temperaturverlauf und Verteilung der Niederschläge der Statio Mai ا... 94 2 Hohe uber-NN voll humides Klima Mittlere Mo DHI -> Niederschlag über der Temperatur arides Klima -> Temperatur über Niederschlag 4 Mittlere Jahres 10°C semides Klima -> halb (je nach überwiegenden Werten) 6 Mittlere Jahr Im hlagsun Die Rotation und die Revolution der Erde 23,5° Sudpol Aquator Nordpol Erdachse Grenze zw. Tag und Nacht Erde dreht sich von West nach Ost Rotation -> Drehung um eigene Achse (24h) => Tag-/ Nachtverhälniss 21. März: Frühlings- Tagundnachtgleiche Tag und Nacht gleichlang 21. Juni: Sommersonnenwende Sonnenstrahlen Revolution -> Bewegung um die Sonne (ca. 1 Jahr) => verschieden lange Tage und Nächte, Jahreszeiten längster Tag 23. September: Herbst- Tagundnachtgleiche Tag und Nacht gleichlang 21. Dezember: Wintersonnenwende Längste Nacht NeAl Erde dreht sich von Westen nach Osten um die Sonne Sonnenstrahlen am Äquator/an den Polen -> Einstrahlungsdichte/ -dauer ändert sich ständig -> Äquatorregion mehr Strahlung als an den Polen Stellung der Erde zur Sonne im Jahr -> Ekliptikschiefe bleibt 23,5°C -> 21. Juni -> Nordpol der Sonne zugeneigt -> Zenit über nördl. Wendekreis -> 21. Dezember -> Südpol der Sonne zugeneigt -> Zenit über südl. Wendekreis -> 21. März/23. September -> Sonne bescheint Erde von Pol zu Pol -> Tag/Nacht gleich -> Zenit über Äquator Beleuchtungszonen der Erde nördliche Polarzone (nördlicher Polarkreis) - ohne bzw. Flaches Auftreffen der Sonnenstrahlen - flacher Einfallswinkel Polartag/Polarnacht 6 Monate <-> 6 Monate nördliche gemäßigte Zone - mäßig bis steiles Auftreffen der Sonnenstrahlen mäßiger bis relativ steiler Einfallswinkel - lange/kurze Tage -> Jahreszeiten tropische Zone - steiles bis senkrechtes Auftreffen der Sonnenstrahlen - sehr steiler Einfallswinkel, Zenitstand der Sonne - Tag/Nacht fast gleichl -> keine Jahreszeiten Einstrahlung der Sonne Ausstrahlung der Erde Gesamtsystem aus Erde und Atmosphäre muss im Jahresdurchschnitt genau so viel Energie an den Weltraum abgeben, wie es von der Sonne erhält Erdoberfläche muss genau so viel Energie an Atmosphäre abgeben, wie sie selbst absorbiert -> ansonsten dauerhafte Abkühlung oder Erwärmung des Planeten Wie laufen diese Energieaustauschprozesse ab? - Energiebetrag der an Obergrenze der Atmosphäre ankommt = 100 Einheiten 30 Einheiten sofort wieder zurück in den Weltraum gestrahlt durch Reflexion und Streuung an Wolken und Erdoberfläche Albedo = Fähigkeit Strahlung zu reflektieren - Erde als Gesamtsystem hat Albedo von 30% oder 0,3 - 70 Einheiten verbleiben - 20 Einheiten werden von Atmosphäre absorbiert 50 erreichen Erdoberfläche und werden absorbiert - - terrestische Ausstrahlung = Erdoberfläche gibt tags- und nachtsüber Energie im Infrarotbereich ab - 110 Einheiten der terrestrischen Ausstrahlung werden von CO2, Wasserdampf und Wolken absorbiert atmosphärische Gegenstrahlung = Einheiten der terrestrischen Ausstrahlung werden von der Atmosphäre absorbierend strahlen fast die komplette Energie wieder zurück 30 E. reflektiert und gestreut 5 Einheiten 20 E. 5 E. Einfallende Sonnenstrahlung 100 E. 50 Einheiten von der Erdoberfläche absorbiert Solarkonstante 1367 W/m² Obergrenze der Atmosphäre 20 Einheiten von der Atmosphäre und den Wolken absorbiert = atmoschanische Gegenstrahlung Der Treibhauseffekt Der natürliche Treibhauseffekt Kurzwellige Sonnenstrahlen durchdringen Atmosphäre und gelangen zur Erdoberfläche - Teil der kurzwelligen Strahlung wird direkt reflektiert, größerer Teil wird von Erdoberfläche absorbiert und in wärme umgewandelt -> langwellige Wärmestrahlung wird abgegeben Teil der Wärmestrahlung gelangt durch atmosphärische Fenster zurück in den Weltall, anderer Teil wird durch Kohlendioxid in Luft zurückgehalten Kohlendioxid = symmetrisches Molekül -> kann langwellige elektromagnetische Infrarotstrahlen (Wärmestrahlung) absorbieren Wärmestrahlung verbleibt in Atmosphäre und erwärmt diese auf eine Durchschnittstemperatur von 15°C Ohne natürlichen Treibhauseffekt -> Durchschnittstemperatur -18°C Der anthropogene Treibhauseffekt Menschliche Aktivitäten führen zu zusätzlicher Freisetzung von Spurengasen und weiterer klimawirksamen Gasen - atmosphärische Fenster schließen sich immer mehr -> mehr Wärmestrahlung wird zurückgehalten -> anstieg der Temperatur Erhöhte Kohlendioxidemission fördert Treibhauseffekt Kohlendioxid um 30% zugenommen Menschen produzierte Gase die zum Treibhauseffekt beitragen: - Kohlendioxid (CO2) 50% Anteil am Treibhauseffekt - Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW) => 20% Methan (CH4) => 15% Ozon (03) => 10% Distickstoffoxid/Lachgas (N2O) => 5% Mögliche Folgen des anthropogenen Treibhauseffekts Abschmelzen der Gletscher - - Vergrößerung der Wasservolumens der Weltmeeren durch höhere Temperaturen Steigende Meeresspiegel -> Erhöhung der Überschwemmungsgefahr für Küstenstädte - Genereller Anstieg der Bedrohung durch Naturkatastrophen (Hochwasser, Stürme, Dürren) - Verschiebung der Vegetationszonen Schwund der Lebensräume Verbreitung von Infektionskrankheiten - Aufbau der Atmosphäre Stickstoff (N₂) 78,08 % Spuren- gase 0,04 % 20,95% Sauer- stoff (0₂) -Argon (Ar) 0,93 % Kohlenstoff- dioxid (CO₂) 380 ppm Neon (Ne) 18 ppm Helium (He) 5ppm Methan (CH) 1,6ppm Wasser- stoff (H₂) 500 ppb Lachgas (N₂O) 300 ppb Kohlenstoff- monoxid (CO) 200 ppb Ozon (0₂) 70 ppb - 1000 km - 800 - 600 - 400 - 200 -100 km 85 km - 60 50 km -40 - 20 12 km 10 km WY Dichte (kg/m³) 1,3 -60 0,00001 0,001 0,3 0,7 Temperatur in °C Exosphäre Thermosphäre Mesosphäre 0,01 Stratosphäre 10 Druck (hPa) 0,001 0,01 -20 0 20 40 1 225 Troposphäre 500 1000 Der Luftdruck Luftdruck ist die Kraft, die die Masse der Erdatmosphäre unter der Entwicklung der Schwerebeschleunigung* auf eine Einheitsfläche ausübt -> eine Luftsäule drückt die darunter befindliche Luft zusammen. Beschleunigung, die ein Körper im freien Fall auf der Oberfläche eines Planeten entfernt Land- Seewind System Seewing - G Kandwind Seewind= Tagsüber Land erwärmt sich schneller als Wasser -> Luft überm Land erwärmt sich und steigt nach oben - Tiefdruckgebiet entsteht (Bodentief) - Aufsteigende Luft bewirkt in der Höhe Anhebung der Isobarenfläche In der Höhe über dem Land entsteht somit ein Höhenhoch Luft weicht durch Druck in Richtung Wasser aus, kühlt ab und sinkt sinkende Luft bewirkt Höhentief Über der Wasseroberfläche entsteht somit ein Hochdruckgebiet (Bodenhoch) - Hochdruckgebiet über der Wasseroberfläche will Bodentief über dem Land ausgleichen -> Entstehung des Seewindes = Wind kommt vom See Landwind Nachts Wasser hat sich Tagsüber langsam erwärmt Land kühlt ab Wasser erwärmt Luft Warme Luft steigt auf (Bodentief & Höhenhoch) Weicht Richtung Land aus Luft kühlt ab und sinkt über Land ab (Höhentief & Bodenhoch) Bodenhoch über dem Land will Bodentief über dem Wasser ausgleichen -> Landwind entsteht = Wind kommt vom Land - - Der Jetstream + starke Westwindströmung zwischen 35.-65. Breitengrad Strömung wird aufgrund wechselnder Temperaturunterschiede zwischen Tropen und Polargebieten instabile Bildung von Schlingen; er beginnt zu ,,mäandrieren" dabei kommt es zu Verengungen und Ausweitunge -> Gebirge die in N-S-Richtung verlaufen, verstärken diesen Effekt Es kommt zu zwei Arten von Luftmassenaustausch: Warmluftrücken -> vom Äquator kommende Warmluft strömt ein ) Kaltluftrog -> vom Pol kommende Luft strömt ein Es bilden sich dynamische H und T, die sich mit der Westwindströmung ostwärts bewegen: stau an Gebirgen -> Konvergenzen - Nachfolgende Luftmassen drücken die Luft aus der Höhe bodenwärts - am Boden entstehen Hochdruckgebiet (Antizyklonen) -> Luft strömt im Uhrzeigersinn aus (NHK) Werden zum Teil äquatorwärts gelenkten bilden den subtropischen- randtropischen Hochdruckgürtel Beschleunigung -> Divergenz Jetstream saugt bodennahe Luft bis in die obere Troposphäre - am Boden entstehen Tiefdruckgebiete (Zyklonen) -> subtropische Warmluft und polare Kaltluft werden eingesogen und gegen den Uhrzeigersinn verwirbelt (NHK) -> es bilden sich Warm- und Kaltluftfronten werden zum Teil polwärts gelenkt und bilden die subpolare Tiefdruckrinne Polarjet Subtropenjet Äquator 60°N 30°N wetteronline - wird durch Corioliskraft auf NHK nach rechts abgelenkt, auf SHK nach links El nino - links Südostasien und Australien, rechts Nord- und Südamerika, Mitte Pazifik Sonne erwärmt das Wasser Hoch über Südamerika, Tief über Südostasien - Luftdruckgebiete versuchen sich auszugleichen Luft vom Hoch zum Tief - auch Passatwind genannt - Hoch nimmt kontinuierlich wieder Luft auf und gibt sie ab Passatwinde drücken Wasser vor sich her Wasser trifft auf Widerstand (Philippinen in Südostasien) vor Südamerika kaltes Wasser -> Nährstoffe für Kleinstlebewesen z.B. - Plankton -> Plankton Nahrung für Fische -> Fische Nahrung für Menschen - beim El nino wird Starker wind zu schwachem Wind - Luftdruck gebiete über Südostasien und Südamerika ausgeglichen - warme Wasser schwappt zurück nach Südamerika Warme Wasser vermischt sich mit dem Kalten -> wird Nährstoff arm -> Plankton stirbt ab -> Fische sterben und überlebende Fische verlassen Gebiet -> Menschen können nicht mehr Fischen Dürre in Südostasien weil kein Warmes Wasser mehr da ist und somit keine Wolken sich bilden und kein Regen Überschwemmung in Südamerika, da viel Regen auf einmal, Gebirge El nino kommt immer an Weihnachten - Luftfeuchtigkeit absolute Luftfeuchtigkeit tatsächlich vorhandene Menge Wasserdampf in Luft maximale Luftfeuchtigkeit Höchstmenge des in der Luft vorhandenen Wasserdampfes Taupunktkurve - - zeigt Maximalwerte für die jeweilige Temperatur an -> Anzeige für maximale Luftfeuchtigkeit relative Luftfeuchtigkeit Verhältnis von tatsächlich vorhandener zu maximal möglicher Wasserdampfmenge Taupunkt relative Feuchtigkeit bei 100%, also bei maximaler Feuchtigkeit Der Föhn trockenadiabatisch Temperatur sinkt 19100m 10°C℃ rel.35,27. LUV 500m relative Luftfeuchtigkeit fuentadiabatisch (-0,5⁰0/100m) -2000m -5°C - 119. trockenadiabatisch (-1%100m) rel= abs max 100 3000m Gipfel →>> =-10°C 2,3 12,8 100 500m 15°C rel= -100 = 17,9%. = absolute Luftfeuchtigkeit .100 maximale Luftfeuchtigkeit absolute Luftfeuchtigkeit = relative Luftfeuchtigkeit x maximale Luftfeuchtigkeit - Temperatur sinkt 1°C pro 100m, ab Taupunkt nur noch -0.5°C LEE Der Passatkreislauf 1. erwärmte Luft steigt am Äquator auf. Entstehung eines bodennahen Tiefdruckgebiets 2. Luft kühlt in der Höhe ab, Kondensation und Quellwolken 3. intensive Schauer, teilweise Gewitter in hoch reichenden Cumulonimbuswolken 4. polwärtiges Abströmen der Abgekühlten Luft aus dem Höhenhoch 5. Absinken der Luft zu den Wendekreisen mit adiabatischer Erwärmung und Wolkenauflösung. Entstehung eines Bodenhochs = Subtropenhoch 6. Rückströmung der Luft als bodennahe Passate zur äquatorialen Tiefdruckrinne 7. Zusammenströmen der Luft in der innertropischen Konvergenzzone und erneutes Aufsteigen, Kreislauf in der Hadleyzelle geschlossen Cumulonimbeswolken = Cumulus; Anhäufung nimbus; Regenwolken Die Monsunzirkulation Die Innertropische Konvergenzzone (ITC) Sommer 21.6 steht Sonne im Zenit über dem nördlichen Wendekreis Sonne wandert -> Zenit wandert -> ITC verschiebt sich Landmasse erwärmt sich, Luft steigt auf -> Bodentief; Höhenhoch Über indischen Ozean ist Luftdruck in der höhe Tiefer - Durch Luftdruckunterschied strömt in der Höhe Luft vom Land zum Meer, kühlt ab und sinkt -> Erhöhung von Luftruck über dem Meeresspiegel - Luftdruckgefälle zwischen Indischem Ozean und indischen Subkontinent Luft versucht dies auszugleichen und strömt als SO-Passat über den Äquator Durch Corioliskraft werden Windmassen nach rechts NO abgelenkt und bewegen sich als SW-Monsun Richtung indisches Festland SW-Mosun weht aus Meerrichtung -> bringt viel Feuchtigkeit mit -> Folge = Stauregen - Wintermonsun drehen sich Verhältnisse Zone der größten Erwärmung liegt südlich des Äquators -> NO-Monsun weht vom indischen Festland Richtung Äquator relativ kühle Winde & Niederschlagsarm NO-Monsum nimmt lediglich Feuchtigkeit über dem Golf von Bengalen auf -> bringt im Süden und Südwesten Indiens Stauniederschläge