Atmosphärische Prozesse und Vulkanarten

Schicht- und Schildvulkane

Schildvulkane sind effusive Vulkane mit dünnflüssiger, heißer Lava (etwa 1100°C), die mit bis zu 50 km/h fließen kann. Die Lava tritt ruhig aus und kann große Entfernungen zurücklegen, bevor sie erstarrt. Dies führt zu einer sehr flachen, aber ausgedehnten Form – daher der Name "Schild".

Schichtvulkane dagegen sind explosiv. Ihr Magma ist gasreicher und erzeugt vor dem Ausbruch hohen Druck im Vulkanschlot. Dieser entlädt sich durch Herausschleudern von Asche und Gesteinsbrocken. Durch wechselnde Ausbrüche von Asche und zähflüssiger Lava entstehen verschiedene Schichten.

💡 Obwohl Schichtvulkane spektakulärere Ausbrüche haben, gelten Schildvulkane oft als gefährlicher, da ihre weitreichenden Lavaströme schwerer vorherzusagen sind. Ein bekanntes Beispiel für einen Schildvulkan ist der Mauna Loa auf Hawaii.

Der Aufbau eines Schildvulkans ist gekennzeichnet durch flache Hänge aus übereinander gelagerten Lavaschichten, die sich vom Hauptkrater ausbreiten. Im Gegensatz dazu hat ein Schichtvulkan steilere Flanken aus abwechselnden Asche- und Lavaschichten.

Wetter, Witterung und Klima

Klimafaktoren sind geographisch bedingte Gegebenheiten eines Ortes, die das Klima beeinflussen. Wichtige Beispiele für Klimafaktoren sind die Höhen- und Breitenlage, die Entfernung zum Meer, das Relief, Meeresströmungen und die Bodenbedeckung.

Klimaelemente hingegen sind die mess- und beobachtbaren Erscheinungen in der Atmosphäre wie Temperatur, Niederschlag, Wind, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Diese Werte können mit meteorologischen Instrumenten gemessen werden.

Der Zusammenhang zwischen Klimaelementen und Klimafaktoren ist entscheidend: Die Klimafaktoren bestimmen, wie sich die Klimaelemente an einem bestimmten Ort verhalten. So führt beispielsweise eine hohe Lage (Klimafaktor) zu niedrigeren Temperaturen (Klimaelement).

💡 Merke dir die Unterschiede: Das Wetter beschreibt den Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Witterung ist der vorherrschende Charakter des Wetters über mehrere Tage bis zu einer Jahreszeit. Das Klima fasst die Wettererscheinungen eines Ortes über mindestens 30 Jahre zusammen.

Klimadiagramme und atmosphärische Prozesse

Ein Klimadiagramm zeigt Temperaturen und Niederschläge im Jahresverlauf. Bei der Auswertung solltest du auf die mittlere Jahrestemperatur, die Temperaturamplitude (Unterschied zwischen wärmstem und kältestem Monat) und die Niederschlagsverteilung achten.

Man unterscheidet:

• Volles humides Klima: Niederschlag liegt über der Temperaturkurve
• Arides Klima: Temperatur liegt über dem Niederschlag
• Semiarides Klima: Mischform je nach überwiegenden Werten

Die Rotation der Erde (Drehung um die eigene Achse in 24 Stunden) verursacht den Wechsel zwischen Tag und Nacht. Die Revolution (Umlauf um die Sonne in einem Jahr) bewirkt mit der Neigung der Erdachse von 23,5° die Jahreszeiten und unterschiedlich lange Tage.

💡 Die Ekliptikschiefe von 23,5° bleibt das ganze Jahr konstant! Am 21. Juni ist der Nordpol der Sonne zugeneigt (Sommersonnenwende), am 21. Dezember der Südpol (Wintersonnenwende). Bei Tag-und-Nacht-Gleichen (21. März/23. September) bescheint die Sonne die Erde gleichmäßig von Pol zu Pol.

Einstrahlung und Treibhauseffekt

Die Sonneneinstrahlung erreicht die Erde mit unterschiedlicher Intensität. In der tropischen Zone fallen die Sonnenstrahlen steil bis senkrecht ein, in den gemäßigten Zonen mäßig bis steil und in den Polarzonen nur flach. Das führt zu unterschiedlichen Temperaturen auf der Erde.

Von der einfallenden Sonnenstrahlung (100 Einheiten) werden etwa 30 Einheiten sofort in den Weltraum zurückreflektiert (Albedo = 30%). Von den verbleibenden 70 Einheiten werden 20 von der Atmosphäre und 50 von der Erdoberfläche absorbiert.

Der natürliche Treibhauseffekt entsteht, wenn die Erde die absorbierte Energie als langwellige Wärmestrahlung abgibt. Treibhausgase wie CO₂ halten einen Teil dieser Wärmestrahlung zurück und erwärmen die Atmosphäre auf durchschnittlich 15°C statt -18°C.

💡 Beim anthropogenen Treibhauseffekt verstärken vom Menschen produzierte Gase diese Wirkung: Kohlendioxid (50% Anteil), FCKW (20%), Methan (15%), Ozon (10%) und Lachgas (5%). Folgen können Gletscherschmelze, Meeresspiegelanstieg und häufigere Naturkatastrophen sein.

Atmosphäre und Luftzirkulation

Die Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%) und Sauerstoff (21%) und gliedert sich in mehrere Schichten: Troposphäre (bis 12 km), Stratosphäre (bis 50 km), Mesosphäre (bis 85 km), Thermosphäre und Exosphäre. In der Troposphäre finden unsere Wettervorgänge statt.

Das Land-Seewind-System entsteht durch unterschiedliche Erwärmung von Land und Wasser:

• Tagsüber erwärmt sich das Land schneller → aufsteigende Luft → Tief am Boden → Wind vom Meer zum Land (Seewind)
• Nachts kühlt das Land schneller ab → Hoch am Boden → Wind vom Land zum Meer (Landwind)

Der Jetstream ist eine starke Westwindströmung zwischen dem 35. und 65. Breitengrad. Er bildet Schleifen, sogenannte Mäander, die zu Warm- und Kaltluftvorstößen führen und maßgeblich unser Wetter beeinflussen.

💡 Der Jetstream sorgt für die Bildung von Hoch- und Tiefdruckgebieten: An Verengungen entsteht Beschleunigung (Divergenz) → bodennahe Luft wird angesaugt → Tiefdruckgebiete. An Ausbuchtungen entstehen Staus (Konvergenzen) → absinkende Luft → Hochdruckgebiete.

Spezielle Wetterphänomene

El Niño entsteht durch eine Abschwächung der Passatwinde über dem Pazifik. Normalerweise drücken diese Winde warmes Wasser nach Westen (Richtung Südostasien). Bei El Niño schwappt das warme Wasser zurück nach Südamerika, was dort zu Überschwemmungen führt, während in Südostasien Dürre herrscht.

Die Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel Wasserdampf in der Luft enthalten ist:

• Absolute Luftfeuchtigkeit: tatsächlich vorhandene Wasserdampfmenge
• Maximale Luftfeuchtigkeit: Höchstmenge an möglichem Wasserdampf (temperaturabhängig)
• Relative Luftfeuchtigkeit: Verhältnis von absoluter zu maximaler Luftfeuchtigkeit in Prozent
• Taupunkt: Temperatur, bei der die relative Luftfeuchtigkeit 100% erreicht

Der Föhn ist ein warmer, trockener Fallwind an Gebirgen. Luft steigt auf der Luvseite auf, kühlt dabei ab, Wasserdampf kondensiert und es regnet. Auf der Leeseite sinkt trockene Luft ab und erwärmt sich wieder – und zwar stärker als sie sich beim Aufstieg abgekühlt hat.

💡 Beim Aufsteigen kühlt Luft um 1°C pro 100m ab (trockenadiabatisch). Sobald der Taupunkt erreicht ist und es regnet, nur noch um 0,5°C pro 100m (feuchtadiabatisch). Beim Absinken erwärmt sie sich aber immer um 1°C pro 100m!

Globale Zirkulationssysteme

Der Passatkreislauf ist ein Luftzirkulationssystem in den Tropen:

1. Am Äquator steigt erwärmte Luft auf (Tiefdruckgebiet am Boden)
2. In der Höhe kühlt die Luft ab, es bilden sich Wolken und Niederschlag
3. Die abgekühlte Luft strömt in der Höhe polwärts
4. An den Wendekreisen (ca. 23,5° Nord/Süd) sinkt die Luft ab (Subtropenhoch)
5. Als bodennahe Passatwinde strömt die Luft zurück zum Äquator
6. In der Innertropischen Konvergenzzone (ITC) treffen die Passate zusammen und steigen wieder auf

Die Monsunzirkulation ist ein halbjährlicher Windwechsel, besonders ausgeprägt in Südasien:

• Sommermonsun: Landmasse erwärmt sich stärker → Tiefdruck über Land → feuchte Luft strömt vom Indischen Ozean als SW-Monsun zum Festland → starke Niederschläge
• Wintermonsun: Landmasse kühlt stärker ab → Hochdruck über Land → trockene Luft strömt als NO-Monsun vom Festland Richtung Äquator → Trockenzeit

💡 Der Monsun folgt der Sonne! Die ITC (Zone stärkster Erwärmung) verschiebt sich mit dem Sonnenstand. Im Sommer liegt sie nördlich, im Winter südlich des Äquators. Entscheidend für die Niederschläge ist, ob die Winde vom Meer oder vom Land kommen.