Physische Geographie Probeklausur 1) Erklären Sie die Formel der

Physische Geographie
Probeklausur
1) Erklären Sie die Formel der Globalstrahlung G = I + D
G = Globalstrahlung
I = direkte Strahlung, Solarstrahlung; ungehinderte Passage der Strahlen unter dem Einfluss weniger
Aerosole
D = diffuse Strahlung ; Strahlung gestreut oder gebrochen durch Wolken oder Nebel
2) Wie entsteht die terrestrische IR- Strahlung
terrestrisch heißt, die Strahlung wurde von der Erdoberfläche reflektiert
Die Adsorption der UV- Strahlung und anschließende Umwandlung in Wärmeenergie an der
Erdoberfläche führt zu einer Emission von IR- Strahlung.
Kurzwellige Strahlung der Sonne trifft auf die Atmosphäre und Erdoberfläche. Langwellige Strahlung
wird von der Erdoberfläche abgestrahlt und in der Atmosphäre fast vollständig absorbiert. Im
thermischen Gleichgewicht wird die absorbierte Energie der Atmosphäre je zur Hälfte in Richtung
Erde und Weltall abgestrahlt.
3) Ordnen Sie folgende Spektralbereiche von kurzwellig bis langwellig ein:
rot, UV, blau, Wärmestrahlung, Röntgenstrahlung, Funkwellen
4) Wie reagiert eine weiße Oberfläche im Vergleich zu einer schwarzen Oberfläche auf UV und IRStrahlung?
nach dem Wien'schen Verschiebungsgesetz: kurzwellige Strahlung, z.B. UV- Strahlung wird von der
Erdoberfläche adsorbiert und dann langwellig als IR- Strahlung nach der UV- IR- Konvektion als
Schwarzkörperstrahlung wieder abgegeben.
Schwarze Oberflächen können darum mehr UV- Strahlung aufnehmen und in Wärmeenergie
umwandeln, sie erwärmen sich darum viel schneller und besser als weiße Oberflächen.
5) Welche Gase der Atmosphäre halten Wärmestrahlung besonders gut zurück?
Die Klimagase wie Methan, Wasserdampf, CO2 und FCKW können Wärmeenergie am besten
zurückhalten, weil sie den größten Teil davon in Bewegungsenergie umwandeln und so speichern
können.
Aufgrund ihres Aufbaus können sie sich gut bewegen. Durch eine Symmetrie bildet die Klappachse
der Moleküle eine Rotationsachse, sodass die Moleküle sich drehen können. Durch möglichst wenige
Valenzen sind sie außerdem nicht besonders fest/ starr, können also gut vibrieren. Dazu kommt noch
die Translationsbewegung, wenn die Moleküle sich im Raum bewegen.
6) Was versteht man unter normal-, unter- und überadiabatischer (= bei Zustandsänderung von
Molekülen findet kein Temperaturaustausch mit umliegenden Flächen statt) Schichtung der Luft?
Nennen Sie entsprechende Gradienten (gibt an, wie stark sich ein ortabhängiger Faktor mit dem
Ortswechsel verändert) mit Zahlen!
7) Welches sind die Parameter der allgemeinen Gasgleichung? Welche davon sind mit Geräten
messbar?
p=*RL*T
p = Druck --> messbar mit einem Barometer
 = Dichte
R L = Gaskonstante
T = Temperatur --> messbar mit einem Thermometer
8) In welcher Klimazone kommt vorwiegend warmfeuchte Konvektion vor? In welcher Klimazone
trocken- heiße?
- warm- feuchte Konvektion: humide Tropen und Subtropen --> äquatoriale Tiefdruckrinne
- heiß trocken: aride Tropen und Subtropen
--> 30°
9) Warum fließt die Luft (Wind) von einem Hoch- zu einem Tiefdruckgebiet?
Gradientwind, also die Kraft die sich aus den Druckunterschieden ergibt.
10) Charakterisieren Sie das sibirische winterliche Kältehoch im Vergleich mit einem subtropisch bis
randtropischen Hochdruckgebiet!
- sibirisches Kältehoch bildet sich aufgrund geringer Luftfeuchtigkeit, weil die Luft über der
schneebedeckten Kontinentalfläche auskühlt. Dadurch wird eine Kaltluftkörper unterhalb wärmerer
Luftmassen gebildet, der eine höhere Dichte als warme Luft hat --> Hochdruck
- Antrieb durch adiabatische (=als isoliert zu betrachtender vertikaler Lufttransport, bei dem keine
Wärme mit anderen Bereichen ausgetauscht wird. ) Wärmezufuhr bzw. - entzug erklärt die
Entwicklung bodennaher Hitzetiefs, bzw. Kältehochs in Gebieten, in denen es von der Erdoberfläche
her zu besonders intensiver & langanhaltender Erwärmung oder Abkühlung kommt.
11) Die Löslichkeit von Gasen in Wasser
 nimmt mit steigender Wassertemperatur zu
 nimmt mit steigender Wassertemperatur ab
richtig: nimmt ab, weil Gase lösen sich proportional zum Partialdruck des Gases in Wasser ohne eine
feste Begrenzung der lösbaren Menge (Henry-Gesetz). Die hierbei als „Löslichkeit“ bezeichnete
Gleichgewichtskonzentration je Druckeinheit nimmt mit zunehmender Temperatur ab.
Mit sinkender Temperatur nimmt die Dichte des Wassers zu bzw. das spezifische Volumen ab.
12) Der Anteil schwerer Isotope des Sauerstoffs und Wasserstoffe in einem See
a)
Steigt bei starker Verdunstung
 sinkt bei starker Verdunstung
richtig: steigt, weil Phasenübergänge zu höherenergetischen Zuständen Schmelzen oder Verdunsten
leichte Isotope löst und die schweren übrig bleiben
b)
 steigt bei starker Kondensation
 sinkt bei starker Kondensation
richtig: sinkt, weil Kondensieren oder Gefrieren, also eine Zustandsänderung zu niederenergetischen
Phasen
13) Nennen Sie 2 natürliche Isotope des Wasserstoffs
Isotope sind Atome gleicher Ordnungszahl aber mit unterschiedlicher Massenzahl
1
H (=Protium)
2
H (= Deuterium)
3
H (=Tritium)
14) Nennen Sie 2 natürliche Isotope des Sauerstoffs
16
O
17
O
18
O
15) Wie viel Energie wird frei, wenn ein Gramm Wasser
- kondensiert 2450J /g
- gefriert
340 J/g
- schmilzt
dafür ist doch eigentlich Wärmeenergie nötig, also ein Verbrauch von 340J/g ?!
16) Worin besteht der Nutzen des Schwitzens für den Menschen im Sommer?
Wenn der Schweiß, also das Wasser auf der Haut verdunstet, wird das zuvor flüssige Wasser in einen
höherenergetischen Zustand gehoben. Dafür wird Energie benötigt, die in Form von Wärmeenergie
dem Körper, also der Haut unter dem Schweiß entzogen wird.
17) Was versteht man unter Dichteanomalie von Wasser?
Mit sinkender Temperatur nimmt die Dichte des Wassers zu bzw. das spezifische Volumen ab.
Als Dichteanomalie wird der Effekt bezeichnet, dass die Dichte einiger Stoffe nicht – wie bei den
meisten – mit abnehmender Temperatur über alle Aggregatzustände hinweg zunimmt, sondern sich
unterhalb einer bestimmten Temperatur wieder verringert, der Stoff sich also wieder ausdehnt.
18) Nennen Sie 4 Beispiele für hydrologische Speicher!
Seen, Gletscher, Speicherseen, Boden
19) Warum ist der Sättigungsdampfdruck über Eis niedriger als über Wasser?
Der Sättigungsdampfdruck ist der Druck der dampfförmigen Phase eines Stoffes, wenn die
flüssigförmigen und dampfförmigen Phasen sich im Gleichgewicht befinden. Der
Sättigungsdampfdruck eines Reinstoffes ist lediglich von seiner Temperatur abhängig.
Weil über einer Eisschicht weniger Wasser in flüssiger Form vorliegt, weil viel Energie nötig wäre, um
Wassermoleküle aus dem Eis zu lösen.
20) Welche Vorgänge führen zum Tropfenwachstum?
- Lösungseffekt = Je höher die Salzkonzentration, desto mehr wird die Kondensation durch
Herabsetzen des Sättigungsdampfdruckes gefördert.
- Krümmungseffekt = Bindekräfte schrumpfen durch höhere Krümmung --> Verlagerung von
Molekülen --> Tropfen durch Zusammenwachsen einzelner Moleküle
- Dampfdruckunterschiede = Eiskristalle wachsen, wenn Wasserpartikel mit höherem Dampfdruck
daneben sind
- Koaleszenz = Zusammenstoßen von Tropfen und Zusammenwachsen
- Koagulation = Wachstum durch Zusammenstoß größerer und schwererer Eiskristalle (mit hoher
Fallgeschwindigkeit) mit kleineren Tröpfchen
21) In welchen Wolken kommt es zur Bildung von Hagel? Warum?
Hagelkörner entstehen in den niedrigeren Schichten von Gewitterwolken/Kumulonimbus bzw.
innerhalb einer Gewitterzelle durch unterkühltes Wasser, das an Kristallisationskernen zu Eis gefriert.
Diese Kerne müssen dabei in vergleichsweise geringer Zahl vorkommen, so dass die je Kern zur
Verfügung stehende Wassermenge ausreichend groß ist, um ein schnelles Wachstum zu
ermöglichen. Da es sich also um sehr wasserreiche Wolken handelt, haben die über
Phasenumwandlungen umgesetzten latenten Wärmemengen eine starke Labilität der
Temperaturschichtung innerhalb der Wolke zur Folge. Die hierdurch erzeugten starken Aufwinde von
durchaus 20 bis 30 m/s sind ein weiterer wichtiger Faktor für die Hagelbildung, denn die
Gefrierungsprozesse haben eine stetige Massenzunahme der Partikel zur Folge. Ohne einen Aufwind
würden die Partikel durch die Schwerkraft absinken, sich aus der Wolke entfernen und dadurch nicht
weiter anwachsen können.
22) Geben Sie je ein Beispiel für
a) fallenden Niederschlag
Schnee, Graupel, Hagel, Regen
b) abgesetzten Niederschlag Tau, Reifbeschlag
c) abgefangenen Niederschlag Nebel, Raureif
23) Nennen Sie Faktoren, die die räumliche Niederschlagsverteilung beeinflussen können!
Ventilation, Klimaregion, Lage zu niederschlagbringenden Winden, Reliefsituation, Bebauung/
Urbanisierung
24) Nennen Sie eine Baumart
a) mit besonders hohem Stammabfluss
b) mit besonders hoher Interzeptionskapazität
Hainbuche, Buche
Tannenarten
25) Vervollständigen Sie die Sätze:
- Unter Evaporation versteht man...
...die Verdunstung von Wasser über unbewachsenen/freien Flächen auf der Erdoberfläche.
- Unter Transpiration versteht man ...
...die Verdunstung von Wasser aus den Spaltöffnungen von organischem Material, vor allem jedoch
aus Pflanzen.
Evapotranspiration ist demnach die Summe des Wassers, das von der Landfläche der Erdoberfläche
durch Verdunstung zurück in die Atmosphäre gelangt.
26) Nennen Sie Einflussfaktoren auf die Höhe der Verdunstung!
abhängig von Energie- und Wasserangebot
Feuchteangebot am Boden, Strahlungsintensität, Abschattung, Albedo der Oberfläche, Strom
fühlbarer Wärme, Ventilation, Sättigungsdefizit der Luft (= relative Feuchte)
27) Was kennzeichnet semiaride Gebiete? Nennen Sie ein regionales Beispiel!
4-6 aride Monate, arider Jahresindex
Beispiel: Mopti in Mali, Valparaiso in Chile
28) In welchen Gebieten auf der Erde ist die potenzielle Verdunstung am größten?
In Gebieten, in denen die Wasser- und Nährstoffversorgung ideal ist und der gesamte Boden mit
Pflanzen bedeckt ist. Also der Regenwald, weil dort wie die Vegetation zeigt, ausreichend Wasser und
Nährstoffe vorhanden sind und durch den Zenitstand der Sonne die maximale Energie für die
Verdunstung bereitsteht.
29) Warum wachsen in einer Schneedecke große Körner zu Lasten von kleinen Körnern?
Durch die Koaleszenz
Krümmungseffekt = Bindekräfte schrumpfen durch höhere Krümmung --> Verlagerung von
Molekülen --> Tropfen durch Zusammenwachsen einzelner Moleküle
- mechanische Verdichtung durch Windpressung und Überlagerungsdruck
- Korndeformation bei hohem Überlagerungsdruck
30) Wo bilden sie Gletschereis aus Schneeniederschlägen schneller, in den Alpen oder in der
Antarktis?
In den Alpen, weil je wärmer es ist, desto schneller verdichtet sich der Schnee, aber es bleibt eine
kleine Eisfläche.
31) In welcher Schicht erfolgt bei einem See der Mittelbreiten die Erwärmung bzw. Abkühlung?
Durch die Dichteanomalie des Wassers, wonach im Wasser nicht mit abnehmender Temperatur
automatisch die Dichte zunimmt, sondern ab +4°C wieder abnimmt, gefriert Wasser an der
Oberfläche, wo es sich am leichtesten ausdehnen kann, weil es keinen Druck von oben gibt.
Warmes Wasser hat außerdem eine sehr geringe Dichte, ist also leichter als kühleres und bleibt in
einer Schichtung nahe der Oberfläche.
32) Wann kommt es in Seen Mitteleuropas zur Vollzirkulation? Welche Bedingungen müssen erfüllt
sein?
Im See muss Homothermie bei +4°C herrschen, also die Temperatur einheitlich in allen Höhen sein,
es darf also keine Schichtung geben.
Zwei Mal pro Jahr, im Frühling und Herbst.
33)Was versteht man unter der phreatischen Schicht, durch welche Schicht wird sie abgegrenzt?
Bereich unter dem Grundwasserspiegel (Gegensatz vadose Zone). In der phreatischen Zone sind die
Porenräume ständig mit Wasser gefüllt (juveniles Wasser). An Land fließt normalerweise
Frischwasser im oberen Bereich der phreatischen Zone, kann aber in größeren Tiefen auch von
salinaren oder hochmineralisierten Wässern verdrängt sein. In Küstenregionen ergeben sich
Übergangszonen zwischen meteorisch-phreatischem zu marin-phreatischem Grundwasser.
Über der Grundwasserschicht liegt der geschlossene Kapillarraum.
34) Was versteht man unter dem Matrixpotenzial bezogen auf das Bodenwasser?
Das Wasserpotential (=Saugkraft/-spannung) ist jene Kraft, die benötigt wird, um Wasser aus einem
Raum in einen anderen Raum zu bringen. Das Bodenwasser wird durch die Gravitationskraft nach
unten gezogen, ist darum also schwer nach oben zu ziehen, z.B. durch Verdunstung oder die Wurzeln
von Pflanzen.
Das Wasserpotential ψw ist die Summe aus Matrixpotential ψm und Osmotischem Potential ψo.
35) Ist der Wassergehalt bei Feldkapazität in Sand- oder Tonböden größer?
Tonböden: 30% des Wassers bleiben auch nach langer Trockenzeit erhalten
36) Was versteht man unter Direktabfluss und Interflow?
Direktabfluss = Oberflächenabfluss + Zwischenabfluss
Interflow = Zwischenabfluss; seitlicher Abfluss im Boden zum Gerinne
37) Zeichnen Sie in ein Diagramm die Abflussganglinie nach einem Gewitterregen für 2 gleichgroße
Einzugsgebiete, wobei ein Gebiet bewaldet ist und eines nicht!
bewaldet: weniger Abfluss, weil die Vegetation das Wasser aufnehmen kann und die Wurzeln im
Boden den Zwischenabfluss zurückhalten können.
unbewaldet: höhere Abflussganglinie
Diagramm: x- Achse = zeit
y- Achse: q =Abfluss in l/ skm2