Physische Geographie

Lernziele Physische Geographie GG420
Petra Kälin
4. Kryosphäre II
1) Sie sind imstande ein Diagramm mit den Grundbegriffen für Permafrost im
Gleichgewichtszustand zu zeichnen.
Die Bodentemperatur bei Permafrost bleibt während mindestens zwei aufeinanderfolgenden
Sommern bzw. während eines Jahres unter 0°C..
Temperaturen im Permafrost im Gleichgewichtszustand:
Im Winter wird mehr Kälte im Boden gespeichert, als die Sommerwärme ausgleichen kann. Der
Boden bleibt dadurch in der Tiefe ganzjährig kälter als 0°C. Saisonale Schwankungen +/- 15m.
Nur im obersten Teil, in der Auftauschicht,
steigt die Temperatur im Sommer über den
Gefrierpunkt (rote Linie).
-----
In der Tiefe des Permafrostkörpers steigt die
Temperatur aufgrund der Erdwärme wieder an.
Wo die Bodentemperatur 0°C erreicht, hört der
---Permafrost auf, die Permafrostbasis ist erreicht.
Pro negatives °C an der Oberfläche reicht der
Permafrost etwa 50 m in die Tiefe. Im Fels der
höchsten Alpengipfel kann er bis über einen
Kilometer tief sein.
2) Sie können die thermische Reaktion von Permafrost auf einen stufenförmigen
Anstieg der Oberflächen-Temperatur schematisch darstellen (Phasen).
Ist mehr Wärme vorhanden, so taut der Permafrost jeweils im Sommer tiefer auf. Im Winter gefriert
die Auftauschicht zwar wieder vollständig, aber der grössere Wärmeeintrag setzt sich langsam in
die Tiefe fort. Der Permafrostkörper beginnt im Laufe von Jahrzehnten von innen nach aussen (!)
zu schmelzen. Erst im Zeitraum von Jahrhunderten stellt sich ein neues Gleichgewicht ein. Der
Eiskörper ist dünner und wärmer geworden.
Legende:
T0 Oberflächentemperatur des
Permafrostbodens im Winter vor
einer Erwärmung
Z Mächtigkeit des Permafrostbodens
h0 Mächtigkeit des Permafrostkörpers
vor einer Erwärmung
T1 Oberflächentemperatur des Per
mafrostbodens nach einer Erwär
mung
h1 Mächtigkeit des Permafrostkörpers
nach einer Erwärmung
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3) Sie sind fähig ein Schema der Gletscher-/Permafrostverbreitung als Funktion von
Temperatur und Niederschlag zu zeichnen und maritime und kontinentale Verhältnisse hinsichtlich der beiden Phänomene zu unterscheiden.
Gleichgewichtslinie: Grenze, welche
die Bereiche mit positiver und negativer Massenbilanz von Gletschern
voneinander trennt. Unterhalb der
Gleichgewichtslinie ist die Abschmelzung grösser als der Zuwachs, d.h.
Gletscherschwund oder negative
Massenbilanz.
Ist z.B. ein Gletscher in einem kalten
Gebiet (-8C), so braucht er relativ
wenig Niederschlag, um ein Gleichgewicht zu erhalten. Für einen Vorstoss (oder eine positive Massenbilanz) bräuchte er hingegen mehr Niederschlag (Schnee) und nicht kältere
Temperaturen.
4) Sie kennen typische Schwundraten der Gletscher (Massenbilanz, Längenänderung, Fläche, Volumen) im 20. Jahrhundert.
Massenbilanz: Zu- oder Abnahme der Eismenge eines Gletschers in einem bestimmten Zeitraum,
die sich aus der gesamten Schneeablagerung im Nährgebiet (Akkumulation) und der gesamten
Abschmelzung (Ablation) im Zehrgebiet ergibt.
Die Massenbilanz der Gletscher im 20. Jhd. ist trendmässig negativ (Schwund). Dies bedeutet eine
Längenänderung, die Gletscher werden kürzer, haben eine kleinere Fläche und ein geringer werdendes Volumen.
5) Sie wissen, wie lange der Oetztaler Eismann vor seiner Entdeckung eingefroren
war und können den gegenwärtigen Stand der Gletscher im Vergleich mit vorindustriellen Schwankungen der letzten Jahrtausende einordnen.
„Ötzi“ stammt aus der Jungsteinzeit (Neolithikum), d.h. er lebte vor ca. 3300 v. Chr. oder anfangs
der zweiten Hälfte des Holozäns.
In der zweiten Hälfte des Holozäns waren die Gletscher nie kleiner als heute. Das Klima hat wahrscheinlich den „warmen“ Grenzbereich der vorindustriellen Schwankungen erreicht.
6) Sie können die entscheidenden Einflüsse des Laurentischen Eisschildes über
Nordamerika auf das Meer und die Atmosphäre schildern.
Laurentischer Eisschild = kanadischer Schild (Laurentia); Urkontinent, der das Kernstück des
nordamerikanischen Kontinents bildet und Zentral- und Ostkanada, Teile der arktischen Inseln und
Grönland umfasste. Der Laurentische Eisschild war während den Eiszeiten grösser als die heutige
Antarktis. Grosse Mengen Meerwasser waren als Festlandeis gebunden.
Folgen:
- der globale Meeresspiegel sank bis max. 130m ab
- die Küstenlinie senkte sich, so dass die Einwanderung der Ureinwohner Amerikas über
die trockengelegte Beringstrasse ermöglicht wurde
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- die atmosphärische Zirkulation wurde umgestaltet: (Aufspaltung des pazifischen Jetstreams
durch den Laurentischen Eisschild (Jetstreams verlaufen wellenlinig um die Erde. Zahl und Position dieser Wellen hängen von verschiedenen Faktoren ab: hohe Gebirge und grossräumige Verteilung von warmen und kaltem Meerwasser.)  Vereisung des Atlantiks durch den über die Arktis
umgelenkten Nordteil, extreme Auskühlung und Austrocknung Eurasiens (Permafrost und
Löss=Lockersediment in Mitteleuropa).
7) Der Unterschied zwischen eustatischen und isostatischen Meeresspiegeländerungen ist Ihnen klar.
Eustatisch: Schwankungen des Meeresspiegels durch Schmelzen oder Gefrieren von grossen
Wassermassen.(z.B. Eiszeit; grosse Mengen gebundenes Wasser in Eis). Bei Vereisung sinkt der Meeresspiegel und umgekehrt.
Isostatisch: Erdkruste wird durch grosse Eismassen niedergedrückt und hebt sich entsprechend
wieder an, wenn das Eis schmilzt. (=isostatische Ausgleichsbewegungen). Dadurch
sinkt oder steigt der Meeresspiegel im Verhältnis zum Kontinent. Dieser Prozess dauert bis heute an wegen der verzögerten Reaktion.
8) Sie wissen, was Eisbohrkerne aus den polaren Eisschilden über die Geschichte
des globalen Treibhauseffektes aussagen.
Bohrkerne aus Tiefbohrungen (seit 1960) liefern zeitlich hochauflösende Informationen über die
Atmosphärengeschichte.
Aus diesen Bohrkernen lässt sich schliessen, dass während der letzten Eiszeit der CO2 Gehalt in
der Luft sehr gering war  abgeschwächter Treibhauseffekt!
Wie erhält man diese Information:
Während des Fallens "säubert" der Schnee die Atmosphäre von den in ihr enthaltenen Spurenstoffen und deponiert sie auf der Oberfläche von Eis oder Firn. So entsteht ein mehr oder weniger direktes Abbild der Bedingungen in der Atmosphäre und des Klimas. Aus den Konzentrationen der
Wasserisotope werden Temperaturen rekonstruiert, Spurenstoffe helfen bei der Datierung und die
im Eis eingeschlossene Luft gibt Auskunft über die Zusammensetzung der Atmosphäre und beispielsweise den Gehalt an Treibhausgasen.
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