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Hydrosphäre

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 Erdkunde Abitur
1. Grundlagen
- Wasser als wesentlicher Bestandteil des globalen Ökosystems
- Voraussetzung für alles Leben auf unserem Pla

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Lernzettel für das Erdkunde Abitur 2021 in Baden-Württemberg über den Themenbereich Hydrosphäre

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Erdkunde Abitur 1. Grundlagen - Wasser als wesentlicher Bestandteil des globalen Ökosystems - Voraussetzung für alles Leben auf unserem Planeten - Grundvoraussetzung für die landwirtschaftliche Produktion und Lebensmittelversorgung 1.1 Wasser der Erde - 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt - Salzwasser der Meere mit 97,2% Hauptanteil des Wassers - Süßwasser (2,8%) in Gletschern und Eisbergen gebunden, sowie als Oberflächenwasser in Flüssen, Seen oder als Grundwasser gespeichert → Oder als Wasserdampf in der Atmosphäre - Wasser im ständigen Kreislauf von Verdunstung, Niederschlag und Abfluss zwischen Himmel und Erde Angetrieben von der Sonneneinstrahlung 1.2 Wasserkreislauf Niederschlag 458 Verdunstung 508 Meer Transport durch Winde 50 Verdunstung 70 Pflanzen direkt Niederschlag 120 Binnengewässer Hydrosphäre Abfluss über Flüsse und Grundwasser 50 Werte in 1 000 km³/Jahr - Ca. 90% des über den Meeren verdunsteten Wassers regnen dort auch wieder ab - Nur 10% regnen als Niederschlag über dem Land ab - Globaler Wasserhaushalt wird im Wesentlichen durch die unterschiedliche Sonneneinstrahlung, die globalen und regionalen Windsysteme, das Relief und die Vegetation bestimmt 2. Meere und Ozeane 2.1 Physikalische und chemische Eigenschaften des Meerwassers - Zusammensetzung des Meerwassers: Chlor (CI) Natrium (Na) Sulfate (SO4) Magnesium (Mg) Calcium (Ca) Kalium 55,04% 30,61 % 7,69% 3,69% 1,16% 1,10% Bicarbonate (NHCO3) 0,41% 0,19% Brom (Br) Borsäure (H3BO3) Strontium (Sr) Spurenelemente Fluor (F) Dichtemaximum bei 4°C Mit steigendem Salzgehalte erhöht sich die Dichte und der Gefrierpunkt sinkt - Salzgehalt im Meer zwischen 3,2% -3,7% (1,5 EL Salz pro 11) → Erhöhung durch Verdunstung oder Ausfrieren von Wasser › Erniedrigung durch Niederschlag, Zufluss von Süßwasser oder Abtauen von Eis 1/6 - Meerwasser hat hohe Wärmespeicherkapazität Langsame Erwärmung, lange...

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Speicherung → Bei Windstille stark erwärmte Schicht auf kaltem Wasser 0,07% 0,04% 0,01 % 0,10% - Thermohaline Strömungen: Salzausgleichstömungen welche abhängig von Temperatur, Salinität und Druck sind - Wind und Konvektion sorgen für Durchmischung der oberen Schichten Durch Abstrahlung von Wärme abgekühlte Wassermoleküle sinken →Als Ausgleich steigen andere Moleküle auf → Thermische Vertikalkonvektion Erdkunde Abitur 2.2 Meeresströmungen Oberflächenströmungen: - Meeresströmungen werden durch die Corioliskraft abgelenkt Auf NHK nach rechts, auf der SHK nach links - Strömungssysteme an der Meeresoberfläche (Triftstöme) werden durch globale Windsysteme, bzw. durch die Windkraft angetrieben Horizontales Strömen des Wassers Staut an Land-Hindernissen Wasser auf - Ekman`sche Strömungsspirale: → Oberflächenströmungen werden von Corioliskraft um 45° zur Windrichtung abgelenkt Mit der Tiefe nimmt Wirkung des Windes ab, Corioliskraft bleibt gleich › Tiefere Wasserschichten werden immer weiter nach rechts gedreht Hydrosphäre - Coastal Upwelling: → Wasser wird von einer Küste weggeschoben › Massenausgleichsströmung mit kaltem Wind durch den Wind bestimmte Strömungsrichtung tatsächliche Strömungsrichtung nährstoffreichen Tiefenwasser → Wasser nährstoffreich, Bildung von Phytoplankton lockt Fische an Nebelbildung an der Küste Coriolis- Effekt - Upwelling: → Direkt am Äquator keine Corioliskraft Wassermassen strömen durch Äquatorialstrom auseinandergerissen Kühles Tiefenwasser als Ersatz - Downwelling: Wasser wird zusammengeschoben und bildet Wasserberg › Schwerkraft zieht Wasserberg nach unten und Oberflächenwasser sinkt Beispiel Golfstrom: - Nordäquatorialtrom wird vom Nordostpassat angetreiben Transportiert 25°C warmes Wasser zwischen den Antillen und dem amerikanischen festland in den Golf von Mexiko Wasser staut sich und fließt als Gefälle-Strömung durch die Floridastraße (Golfstrom) - Golfstrom folgt der Küste von Nordamerika und durchquert dann mäandrierend den Atlantik - Hauptarm transportiert große Wärmemengen nach Nordosteuropa → Mildes Klima, eisfreie Küsten - Strömungsringe schließen sich auf Ostseiten der Ozeane mit äquatorwärts gerichteten kalten Meeresströmungen 60° 50° 40° 40° 30° W 20° 10% West Nördlicher Polarkreis Atlantischer Ozean Madrid Dublin London Europäisches Nordmeer- U M62: Der Golfstrom und Eurona Halifax/Brest -3,3 °C/6,1 °C Paris New York/Santander 0,7 °C/9,3°C 0° 10° Ost B Kopenhagen 02 Ostsee Nordsee Québec/Bremen Amsterdam Berlin -11,5 °C/0,5 °C Godthab/Bergen -6,7 °C/1,5°C Oslo Stockholm Prag Wien 20° 30° 40° 50° Uppernarvik/Narvik -17°C/-4,5°C Helsinki 0 Riga F 60° 60° Churchill/Moskau -27 °C/-9,9 °C Moskau Januar-Temperatur im Vergleich mit entsprechenden Stationen an der Atlantik-Westseite in °C →→→→→Westwind 2/6 Durch den Golfstrom er- wärmtes Oberflächenwasser Direkter Einflussbereich der erwärmten Westwinde 300 600 km Erdkunde Abitur Tiefenströme: - Dichteunterschiede des Wassers als Antrieb von Meeresströmungen › Hauptursache für tiefe Umwälzungen der Ozeane Nördlicher Polarkreis /Nordlicher Wendekreis Äquator Südlicher Wendekreis (4) $160 Südlicher Polarkreis (3) 40% 80 120 warmer Oberflächenstrom Tiefenwasserbildungszonen: 1 Grönlandsee (2) Labradorsee + 0° 40% 80% 120 160 kalter Oberflächenstrom (3) Weddelmeer (4) Rossmeer 60° 40° 60⁰ 20° / 20° 40° 0° Hydrosphäre kalter Tiefenstrom - Thermohaline Strömungen bewegen sich langsam, erfassen aber die gesamte Wassersäule und führen zu globalen Umwälzungen - Downwelling bringt Frischwasser an die Oberfläche und sorgt für eine beständige Umwälzung des Tiefenwassers Im Winter werden Dichtedifferenzen zwischen dem Oberflächenwasser und Tiefenwasser geringer - Thermohaline Zirkulation: Ausfrieren des Meerwassers sorgt für Süßwasser-Entzug an der Oberfläche Salz wird an das übrige kalte Wasser abgegeben und sinkt durch zunehmende Dichte ab Vor Allem in den höheren Breiten, Zirkumpolarstrom 2.3 Ozean-Atmosphären-Interaktion Austausch- und Rückkopplungsmechanismen: - Wasser als Wärmespeicher - Warme/kalte Strömungen haben Einfluss auf das Klima an Küstenregionen, z.B. Land-See-Windsystem, tropische Wirbelstürme Das Meer als CO2-Senke und die Versauerung der Ozeane: Meere entziehen dem Kohlenstoffkreislauf jährlich 3 Mrd. t Kohlenstoff in Form von CO₂ und binden es als Sediment Meere enthalten 65-mal so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre - Absinkendes organisches Material wird am Boden sedimentiert Kohlenstoff wird dauerhaft gebunden und dem Wasser entzogen - Langsame Versauerung der Weltmeere durch steigender CO₂-Gehalt der Atmosphäre →>> 3/6 → Chemisches Gleichgewicht zwischen Wasser und Luft sorgt für mehr Lösung von CO₂ im Meerwasser (Kohlensäure entsteht) > pH-Wert verringert sich und Wasser greift durch Kalkaggressivität Lebewesen aus Kalk, wie Korallen an → Globale Erwärmung verschärft das Problem, da warmes Wasser weniger CO₂ halten kann als kaltes Erdkunde Abitur 2.3 Nutzungs- und Gefährdungspotential mariner Ökosysteme Leistungen mariner Ökosysteme: Einteilung in: Versorgungsleistungen Regulierungsleistungen Kulturelle Dienstleistungen Meere als ... ... Lebensraum (K) . Nahrungslieferant (V) . Energielieferant (V), (R) Rohstofflieferant (V) Verkehrsraum (R), (K) Erholungsraum (K) Hydrosphäre Küstenregionen, Korallenriffe, Mangrovenküste, Wattenmeer, Freiwasser, Tiefsee Fischerei, Aquakultur, Hochsee- und Küstenfischerei Off-shore-Windenergie, Kraftwerke (Wellen, Gezeiten, Osmose, ...), Warmwassertransport (Golfstrom) mineralisch (Manganknollen, Sand) Globalisierung, Containerschiffe, Handelsrouten, Passagen (Kanäle), Häfen, Havarien, Kreuzfahrtschiffe Kreuzfahrttourismus, Badetourismus, Massentourismus, Müllproblematik Lebensraum Korallenriff: - Korallenriffe benötigen ganzjährig warme Wassertemperaturen von über 18°C, ausreichend Salzwasser und viel Sonne - Entziehen dem Meerwasser Kalk um ihre Behausung zu bauen - Korallen fungieren als Brutgebiete für Fische und als natürlicher Küstenschutz - Kulturelle Dienstleistung Lebensraum Wattenmeer: Wattenmeer Bereich einer flachen, durch Gezeiten beeinflussten Küste, der bei Ebbe langsam trocken fällt und bei nachfolgender Flut wieder vom Meerwasser bedeckt ist Der bei Niedrigwasser freigelegte Meeresboden Watt - Wattenmeer für viele Tiere ein geeigneter Lebensraum › Versorgungsleistung - Artenreich durch Nährstoff aus Flüssen vom Festland und aus der See - Sandbänke als Wellenbrecher und Lebensraum für Robben und Seevögel Fliehkraft der Erde Flut Ebbe Erde Ebbe Lebensraum der Mangrovenküsten: Flut Anziehungskraft des Mondes Mond 4/6 Mangroven Tropische Küstengehölze in der Gezeitenzone die sich auf Schlickböden entwickeln können - Mangrovenküsten sind typischerweise in tropischen Weltmeeren verbreitet - Das dichte Wurzelgeflecht bremst die Gezeitenströme und sorgt für Ablagerungen von Schlick und Feinsand - Ideale Lebensräume für Fische, Muscheln und Krabben Natürlicher Schutzwall gegenüber Stürmen (Regulierungsleistung) - Großflächige Rodung der Mangrovenwälder für Aquakulturen › Versorgungs- und Regulsierungsleistungen des Küstenökosystems haben sich zum Negativen verändert Erdkunde Abitur Lebensraum Freiwasser und Tiefsee: Hydrosphäre - Phytoplankton (pflanzlich) und Zooplankton (tierisch) in jedem Tropfen Meerwasser Plankton als Grundlage der maritimen Nahrungskette - Phytoplankton baut organisches Material durch Photosynthese auf Wird vom Zooplankton verzehrt Reste sinken auf den Meeresboden, dienen als Nahrung und werden durch Upwelling wieder an die Oberfläche befördert Meere als Nahrungslieferant: - Große Überfischung der Meere > 60% an Belastungsgrenze angekommen, 30% Überfischt - Hoher Kraftstoffverbrauch bei der Hochseefischerei - Hohe Beifang Rate durch Schleppnetze - Durch viele Probleme haben sich Aquakulturen entwickelt Gezüchtete Fische machen Mehrheit der Fische auf den Tellern aus → Starkes ökonomisches Wachstum Küstennahe Ökosysteme werden durch Kotreste stark verschmutzt Meer als Rohstofflieferant: - Schatzkammer der Tiefsee immer begehrter geworden → Vor allem viele begehrte Metalle aber auch Sand und Salz - Schwere ökonomische Folgen für die Tiefsee - Soziale Folgen: Störung der Fischerei und des Tourismus - Neue Umweltauflagen, protestierende Bevölkerungsgruppen und unsichere politische Lage erschweren den Abbau Das Meer als Energielieferant: Bewegungsenergie des Wassers bei Ebbe und Flut wird von Gezeitenkraftwerken ausgenutzt - Windkraft auf dem Meer wird von Windkraftanlagen ausgenutzt Anlagen sicher verankerbar und wirtschaftlich rentabel Im Konflikt mit dem Seeverkehr, der Fischerei, dem Lebensraum für Fische und dem Tourismus - Osmose-Kraftwerke nutzen die Unterschiede von Salz- und Süßwasser - Abbau von Öl und Transport aus dem Wasser mit Risiken verbunden → Starke Verschmutzung mariner Ökosysteme Das Meer als Verkehrsraum: - Internationaler Handel über den Seeweg in Form von riesigen Containerschiffen Gefahren und Belastungen für das Ökosystem durch Unfälle - Hafenstädte besonders von Entwicklung betroffen Ökonomischer und sozialer Profit Ökologische Nachteile durch Luftverschmutzung, Ausbaggern von Hafenbecken, Müll, Entsorgung der Schiffe usw. Das Meer als Erholungsraum: - →>> - 5/6 Meere und Strände sind attraktive Ziele für den Tourismus › Belastungsgrenzen meist schon überschritten Hohe Belastung des Ökosystems durch Tourismus Verschmutzung der Meere: Müllberge an Stränden Meist unsichtbare Verschmutzungen, wie Radioaktivität, Munition durch Weltkriege, Nitrat/Phosphat der Landwirtschaft, Plastik, Öl durch Unfälle, Lärm durch Seeverkehr oder Tiefseebergbau, oder Chemie und Schwermetalle durch Industrie und Bergbau

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Lebensraum (K) . Nahrungslieferant (V) . Energielieferant (V), (R) Rohstofflieferant (V) Verkehrsraum (R), (K) Erholungsraum (K) Hydrosphäre Küstenregionen, Korallenriffe, Mangrovenküste, Wattenmeer, Freiwasser, Tiefsee Fischerei, Aquakultur, Hochsee- und Küstenfischerei Off-shore-Windenergie, Kraftwerke (Wellen, Gezeiten, Osmose, ...), Warmwassertransport (Golfstrom) mineralisch (Manganknollen, Sand) Globalisierung, Containerschiffe, Handelsrouten, Passagen (Kanäle), Häfen, Havarien, Kreuzfahrtschiffe Kreuzfahrttourismus, Badetourismus, Massentourismus, Müllproblematik Lebensraum Korallenriff: - Korallenriffe benötigen ganzjährig warme Wassertemperaturen von über 18°C, ausreichend Salzwasser und viel Sonne - Entziehen dem Meerwasser Kalk um ihre Behausung zu bauen - Korallen fungieren als Brutgebiete für Fische und als natürlicher Küstenschutz - Kulturelle Dienstleistung Lebensraum Wattenmeer: Wattenmeer Bereich einer flachen, durch Gezeiten beeinflussten Küste, der bei Ebbe langsam trocken fällt und bei nachfolgender Flut wieder vom Meerwasser bedeckt ist Der bei Niedrigwasser freigelegte Meeresboden Watt - Wattenmeer für viele Tiere ein geeigneter Lebensraum › Versorgungsleistung - Artenreich durch Nährstoff aus Flüssen vom Festland und aus der See - Sandbänke als Wellenbrecher und Lebensraum für Robben und Seevögel Fliehkraft der Erde Flut Ebbe Erde Ebbe Lebensraum der Mangrovenküsten: Flut Anziehungskraft des Mondes Mond 4/6 Mangroven Tropische Küstengehölze in der Gezeitenzone die sich auf Schlickböden entwickeln können - Mangrovenküsten sind typischerweise in tropischen Weltmeeren verbreitet - Das dichte Wurzelgeflecht bremst die Gezeitenströme und sorgt für Ablagerungen von Schlick und Feinsand - Ideale Lebensräume für Fische, Muscheln und Krabben Natürlicher Schutzwall gegenüber Stürmen (Regulierungsleistung) - Großflächige Rodung der Mangrovenwälder für Aquakulturen › Versorgungs- und Regulsierungsleistungen des Küstenökosystems haben sich zum Negativen verändert Erdkunde Abitur Lebensraum Freiwasser und Tiefsee: Hydrosphäre - Phytoplankton (pflanzlich) und Zooplankton (tierisch) in jedem Tropfen Meerwasser Plankton als Grundlage der maritimen Nahrungskette - Phytoplankton baut organisches Material durch Photosynthese auf Wird vom Zooplankton verzehrt Reste sinken auf den Meeresboden, dienen als Nahrung und werden durch Upwelling wieder an die Oberfläche befördert Meere als Nahrungslieferant: - Große Überfischung der Meere > 60% an Belastungsgrenze angekommen, 30% Überfischt - Hoher Kraftstoffverbrauch bei der Hochseefischerei - Hohe Beifang Rate durch Schleppnetze - Durch viele Probleme haben sich Aquakulturen entwickelt Gezüchtete Fische machen Mehrheit der Fische auf den Tellern aus → Starkes ökonomisches Wachstum Küstennahe Ökosysteme werden durch Kotreste stark verschmutzt Meer als Rohstofflieferant: - Schatzkammer der Tiefsee immer begehrter geworden → Vor allem viele begehrte Metalle aber auch Sand und Salz - Schwere ökonomische Folgen für die Tiefsee - Soziale Folgen: Störung der Fischerei und des Tourismus - Neue Umweltauflagen, protestierende Bevölkerungsgruppen und unsichere politische Lage erschweren den Abbau Das Meer als Energielieferant: Bewegungsenergie des Wassers bei Ebbe und Flut wird von Gezeitenkraftwerken ausgenutzt - Windkraft auf dem Meer wird von Windkraftanlagen ausgenutzt Anlagen sicher verankerbar und wirtschaftlich rentabel Im Konflikt mit dem Seeverkehr, der Fischerei, dem Lebensraum für Fische und dem Tourismus - Osmose-Kraftwerke nutzen die Unterschiede von Salz- und Süßwasser - Abbau von Öl und Transport aus dem Wasser mit Risiken verbunden → Starke Verschmutzung mariner Ökosysteme Das Meer als Verkehrsraum: - Internationaler Handel über den Seeweg in Form von riesigen Containerschiffen Gefahren und Belastungen für das Ökosystem durch Unfälle - Hafenstädte besonders von Entwicklung betroffen Ökonomischer und sozialer Profit Ökologische Nachteile durch Luftverschmutzung, Ausbaggern von Hafenbecken, Müll, Entsorgung der Schiffe usw. 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