06.11.06 Einführung in die Klimageographie Atmosphäre 1.1 Klima
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06.11.06 Einführung in die Klimageographie 1. Atmosphäre 1.1 Klima (=neigen) - Erscheinungen, die auf Neigung der Sonnenstrahlen zurückzuführen sind - Sonneneinstrahlung hat alles entscheidende Funktion für unser Klima 1.2 Aerosole - Atmosphäre enthält Aerosole unterschiedlichen Typs und unterschiedlicher Konzentration a) Russpartikel bei großen Waldbränden wird zu lichtundurchlässiger, absorbierender Wolke Temperaturanstieg b) Kondensationskerne führen zu starker Tröpfchenbildung, also Nebel Rauch + Nebel = SMOG in Tallagen oder Beckenregionen c) Gesteinsstaub nach Vulkanausbruch besonders hohe Aerosol Konzentration gelangt in höhere Schichten der Atmosphäre verweilt dort bis zu 7 Jahre Einstrahlungsreduzierung, da weniger Sonnenlicht durch die dichte Staubwolke kommt Abkühlung der Erdoberfläche Exkursion: Tobasee auf Sumatra - größter Vulkansee der Welt Entstehung: Ausbruch eines Supervulkans vor 74 000 Jahren an tektonischer Schwächezone (größter Vulkanausbruch der letzten 500 000 Jahren) Nach Ausbruch brach der Vulkan 1,7 km tief ein Vulkanische Asche im gesamten Indischen Ozean verteilt 2800 km³ vulkanisches Material wurde in einem Tag in 50 km Höhe geschleudert und verteilte sich in Atmosphäre, blieb dort 6 Jahre lang Sonne kam nur noch schwach bis zum Boden durch, Pflanzen bekamen zu wenig Licht Klimachaos: Abkühlung des Weltklimas um etwa 5°C (Würm Kaltzeit) - Wegen der Kälte mussten unsere Vorfahren in Richtung des Äquators flüchten - Wegen Kaltzeit kam es zur Dezimierung der Bevölkerung auf ca. 5000-10000 Menschen Menschheit fast ausgerottet - Menschheit hat sich aus wenigen 1000 Überlebenden entwickelt alle Menschen sehr verwandt miteinander - Es gibt Spekulationen über einen weiteren Ausbruch des Toba, da Veränderungen der Wassertemperatur und es Wasserspiegels festgestellt wurden Toba hätte viel höhere Zerstörungskraft wie ein Tsunami Sichere Anzeichen für baldigen Ausbruch gibt es allerdings nicht Ausbruch des Pinatubo, Philippinen (1991) - Verbreitung der Aschewolke nach dem Ausbruch - schnelle Verbreitung der Gase nach Osten (durch Westwinde) - Weltklima reduzierte sich zwischen 0,4 und 0,5°C durch Pinatubo 1.3 Wasserdampf Nicht permanentes Gas Wichtige Beimengung der Luft, welche in stark wechselnder Menge hauptsächlich in den unteren Luftschichten vorkommt (max. 4 Vol % in feuchten Tropen; in gemäßigten Breiten im Sommer 1,3 Vol %, im Winter 0,4 Vol %) In 3 Aggregatzuständen vorhanden: gasförmig (Wasserdampf) flüssig (z.B. Regen) fest (z.B. Hagel) Phasenänderungen sind wesentlicher Bestandteil von Wettergeschehen und Klima 1.4 Zusammensetzung der Atmosphäre - Ständig turbulente Durchmischung bedingt durch das Fließgleichgewicht, aber annähernd konstante Gasgemischverhältnisse immer und überall (Zusammensetzung der Atmosphäre ist über Industriegebiet wie über einem Wald) - Mensch hat sich an dieses Mischungsverhältnis gewöhnt: Sauerstoffgehalt sinkt unter 20% -> Müdigkeit durch CO2 Anstieg - Normale Luft enthält 0,035 bis 0,038% CO2 4% 8% 15% 25% - erste Gesundheitsschädigungen Schwindel und Ohnmacht Lähmungen tödliche Dosis bodennahes Mischungsverhältnis hat bis in 20 km Höhe bestand Mit der Höhe nimmer aber der Luftdruck (Anteil der Luftmolekühle in Luft) ab Abnahme des Gasdrucks beim Sauerstoff -> Höhenkrankheit ab 2500m 2. Strahlung 2.1 Himmelmechanische Grundlagen = Stellung der Erde im Sonnensystem, welche das Klima beeinflussen a) Erdrevolution - Erde braucht 365 ¼ Tage, um auf ihrer elliptischen Bahn die Sonne zu umlaufen - Gaius Julius Cäsar führte 46 v. Chr. alle 4 Jahre ein Schaltjahr ein (alle glatt durch 4 teilbaren Jahre haben also einen Schalttag) julianisches Jahr dauerte 365 Tage und 6 Std. - Korrektur durch Papst Greg 1552: alle glatt durch 100 teilbaren Jahre sind keine Schaltjahre; Ausnahme: alle Jahre, die auch durch 400 teilbar sind gregorianischen Kalender gibt es bis heute - minimale Abweichungen vom Sonnenjahr bleiben dennoch, werden gelegentlich durch Schaltsekunden ausgeglichen 3. Januar: Erde steht der Sonne am Nächsten (Perihel) 3. Juli: Erde steht der Sonne am Fernsten (Aphel) b) Erdrotation - Drehung der Erde um ihre eigene Achse innerhalb von einem Tag - Drehung von W nach O - Dauer einer vollen Umdrehung: 23h 56min 4sec = 1 Sterntag 1 Sonnentag hat 24 Stunden tägliche Drehung beeinflusst Länge von Licht und Dunkelheit Entstehung der Tageszeiten - Unterschiedliche Längen der Breitenkreise verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten/Mitführgeschwindigkeiten je nach Ort: - am Äquator: 1670 km/h (schnell, damit große Strecke innerhalb von 24 Std. geschafft werden kann - je weiter man sich an die Pole annährt, desto kleiner wird die Mitführgeschwindigkeit Auswirkungen für Winde, Richtungsänderung durch Corioliskraft c) Schiefe der Ekliptik Neigung der Erdachse um 23,5° Erdachse bleibt in jedem Punkt der Umlaufbahn zu sich selbst parallel aus diesen 3 himmelsmechanischen Gegebenheiten lässt sich das solare Klima bzw. die Entstehung der Jahreszeiten herleiten Äquinoktien: 21.3. und 23.9. alle Breitenkreise werden von Sonnenlicht „halbiert“ Sonne steht im Zenit am Äquator alle Orte der Erde haben 12 Stunden Tag und 12 Stunden Nacht Solstitien: (=Sonnenwendepunkt) Winkel zwischen Leitstrahl der Sonne und Äquatorebene ist maximal (23,5°) 21.6.: Alle Orte auf der NH (SH) haben ihren längsten (kürzesten) Tag; Sonne am nördlichen Wendekreis 21/22.12.: Alle Orte auf der SH (NH) haben ihren längsten (kürzesten) Tag; Sonne am südlichen Wendekreis „Sonnenstillstand“ der Sonnenwanderung an den Wendekreisen an den Polen kommt es zu Polartag/Polarnacht Jahreszeiten resultieren aus dem Beleuchtungskreis (Unterschiede der Temperaturen am nördlichen und südlichen Wendekreis: Grund: Land-Meer-Verteilung: im Süden gibt es mehr Wasser, im Norden mehr Landmasse) 2.2 Charakteristisch für… a) …die Tropen mind. 1x bis max. 2x Zenitstand der Sonne (ja näher man zu den Wendekreisen kommt, desto näher liegen Zenitstände (Regenzeit) beieinander; nah am Äquator fast im gleichen Abstand von etwa 6 Monaten) Tageslängen variieren nur minimal (fast gleichmäßig 12 Std.) gleichmäßige Beleuchtungsbedingungen im Jahr hohe Mitführgeschwindigkeit Sonne geht schnell unter, kurze Dämmerung („Sundowner“) b) …die gemäßigte Zone nie Sonnenzenitstand sehr unterschiedliche Tageslängen c) …die Polarzone Rhythmus von Tag und Nacht wird unterbrochen (Polartag, Polarnacht) Sonne steht nie höher als 47° Expositionsunterschiede spielen kaum eine Rolle, da Sonne von allen Seiten mal kommt 0° : kaum Dämmerungseffekt je weiter nördlich ein Ort liegt, desto ausgeprägter der Dämmerungseffekt bürgerliche Dämmerung: wenn man das kleine in der Zeitung gerade noch lesen kann, dann steht die Sonne 6,5° unter dem Horizont 21.3.: Tag- und Nachtgleiche Sonnenaufgang um 6 Uhr im O, steigt bis 12 Uhr auf 40°, Untergang um 18 Uhr im W 22.6.: längster Tag Sonnenaufgang im NO um 4 Uhr, Stand um 12 Uhr höher als 60°, Untergang um 20 Uhr im NW 16 Stunden Sonnescheindauer - - Sonnenstand mittags um 12 Uhr: 90°-(50°-23,5°)= 63,5° - 21.12.: kürzester Tag Sonnenaufgang im SO um 8 Uhr , Sonne steigt bis 16,5° am Horizont, Untergang um 16 Uhr Nur 8 Stunden Sonnenscheindauer Sonnenstand mittags um 12 Uhr: 90°-(50°+23,5°)=16,5° 2.3 Strahlungsversorgung - Einstrahlungsfläche verändert sich bei gleicher Strahlungsmenge Je flacher die Sonne einstrahlt, desto größer wird die beschienene Fläche Strahlungsintensität geringer (Lambertsches Strahlungsgesetz) Wichtig für Agrarklima: z.B. Wein braucht hohe Strahlungsintensität. Nachteil in unseren Breiten durch Hangbebauung ausgeglichen In den Tropen verschlechtern sich Bedingungen am Hang!
