Kartenstapel

Verknüpfung von Ökologie und Klimatologie

Biosphäre und Atmosphäre Interaktion

Wissenschaft der Physik der Atmosphäre

Gesetzmäßigkeiten ergeben sich direkt aus der Anwedung von physikalischen Gesetzmäßigkeiten

Anwedung is Wettervorhersage

Teilgebiet der Meterologie v.a. die zeitliche Betrachtung

Wetter ist Teil der physikalischen Vorgänge in der Atmosphäre an bestimmen Ort und Zeit

Witterung ist Wetter über kurzem Zeitruam (Tage) bei bestimmten Ort

Großwetterlage ist Zustand der Atmosphäre pber wenige Tage über größerem Raum (Mitteleuropa)

Klima ist ein mittlerer Zustand der Atmosphäre

• Atmosphäre

• Hydrosphäre

• Kryosphäre

• Biosphäre

• Pedosphäre

• Lithosphäre

• Anthroposphäre

• Wetterstationen

• Bojen

• Radiosonden

• Flugzeuge

• Satelliten

• Strahlung

• Lufttemperatur

• Luftfeuchtigkeit

• Niederschalg

• Wind

• Luftdruck

Hauptgase:

• Stickstoff N2 ~ 78%

• Sauerstoff O2 ~ 21%

• Argon Ar ~ 0.9%

• Andere

Spurengase:

• Co2

• Ne

• He

• CH4

• H2

• N20

• CO

• O3

Treibhausgase:

Moleküle, die aus mehr als zwei Atomen bestehen und locker miteinander

verbunden sind, so dass sie durch die Absorption von Wärmestrahlung

angeregt werden zu vibrieren.

Sie sind im sichtbaren Spektrum durchlässig, absorbieren aber stark im

Inrarotbereich.

-> Variation über ein Jahr wegen Vegetationsunterschiede

Verweildauer: 10-12 Jahre

Verweildauer 120 Jahre

Verweildauer ~1000 Jahre

Troposphärisches Ozon entseht wiefolgt:

Problem ist, dass in Stadtnähe:

• Solarthermie

• Photovoltaik

• Lambertsche Gesetz

  Ist eine Fläche gegen die einfallende Strahlung

  um einen Winkel z geneigt, gilt das Lambertsche

  Kosinusgesetz -> flacher Einstrahlwinkel heißt geringere Strahlungsintensität

• Plancksches Strahlungsgesetz

  beschreibt die Emission (Temperaturstrahlung) eines idealen

  schwarzen Körpers (Strahlungsenergie pro Flächeneinheit und

  Wellenlänge). Je höher die Tempertur desto mehr verschiebt sich das strahlungsmaximum zu kurzwelligen Bereich

• Wiensches Verschiebungsgesetz

  Ableitung vom plankschen Gesetz nach der Wellenlänge

• Stefan-Boltzmannsches Gesetz

  Integriert man über alle Frequenzen, berechnet also die Fläche unter der

  Planck-Kurve, erhält man das Stefan-Boltzmann-Gesetz für die

  Gesamtabstrahlung. Höhere Temperature höhere Abstrahlung. Mit T^4

G = S + D

• geographischen Lage (Raum und Zeit)

• Wolken (Tröpfchen und Eis)

• Gesamtgehalt an Wasserdampf in der Luftsäule

• Aerosole und Staub

• Oberflächenalbedo

• Solarkonstante

• Ozon und andere Gase in der Atmosphäre

EXTINKTION = Schwächung der Strahlung beim Durchgang durch ein Medium (z.B. Atmosphäre) durch Absorption u. Streuung

TRANSMISSION = Durchlässigkeit eines Mediums für Strahlung

ABSORPTION = Materie nimmt Strahlungsenergie auf und erwärmt sich dabei

REFLEXION = auf eine Oberfläche / Partikel treffende Strahlung wird z.T.zurückgeworfen

Albedo = Anteil der reflektierten Strahlung an der Gesamtstrahlung

STREUUNG = Strahlung, die auf Partikel oder Moleküle trifft, wird umgelenkt

Streuung an Luftmolekühlen

hohe Wellenabhängigkeit

 kürzere (blau) Wellenlängen werden stärker gestreut als längere

(rot)

 Streuung nicht gleichmäßig in alle Richtungen (mehr vor- und

rückwärts als seitwärts)

Streuung an Aerosolen und Dunst

geringe Wellenabhängkeit

Starke vorwärtsstreuung, e.g. Blenden im Nebel

Weil kurzwelliges, blaues Licht, mehr gestreuut wird -> Rayleigh Streuung

beschreibt die Schwächung der Strahlung beim Durchgang durch ein

Medium, da Strahlung von der Materie mehr oder weniger stark absorbiert

wird = Extinktion

Abhänging von:

• Temperature

• Bodeneigenschaften

• Atmosphäreneigenschaften

Energiedefizite zwischen Erde und Atmosphäre sowie niedrigen und hohen

Breiten erfordern Energietransporte, durch die eine ausgeglichene Bilanz

gewährleistet werden kann

Es gibt Direkter vertikaler u. indirekter lateraler Transport von Wärme

• Erwärmung von Boden/Wasser

• Erwärmung von Luft

• Verdunstung von Wassers

• nachts Abkühlung bzw. Kondensation durch Tau, Nebel, Reif

• Strom fühlbarer Wärme L (links)

• Strom latenter Wärme V (rechts)

Sensible Wärme gelangt von warmen

Oberflächen durch Wärmeleitung bzw.

Wärmestrahlung in die Atmosphäre und wird

dort durch Konvektion weiter transportiert.

Weil Wasser hohe wärmekapazität und ragiert damit träge auf Einstrahlung.

partialdruck zu gering. Selbes passiert mit trockener Luft die nicht kondensiert bei kälte

Klassifikationen: Einteilung des Klima-Kontinuums in diskrete Klassen mithilfe

von Grenzen zwischen Klimaten

Anforderungen an eine ideale Klimaklassifikation:

• Begründbarkeit, Nachvollziehbarkeit, Objektivität

• klare Unterscheidung zwischen allen Hauptklimatypen auf der Erde

• Simplizität

• Aufzeigen von Beziehungen zwischen den Klimatypen

• globale Gültigkeit

großes Gebiet mit gleichen klimatischen Bedingungen.

• Beleuchtungsklimazonen (auch mathematische oder solare

Klimazonen) berücksichtigen nur unterschiedliche

Sonneneinstrahlung  nicht so sinnvoll, zu wenig Informationen

über andere Klimaparameter

• Physische Klimazonen berücksichtigen zusätzlich tatsächliche

Verhältnisse am Boden

Messbare Einzelerscheinungen

geographische Breite, Höhe über Meeresspiegel,

Entfernung vom Meer oder Binnenseen, Luv- oder Leelage von

Gebirgen, Hangneigung- und Richtung, Bodenbeschaffenheit,

Vegetation etc.

• Lufttemperatur

• Niederschlag

Über Faktor Klima da dieser am deutlichsten die Zusammensetzung der natürlichen Vegetation beeinflusst.

Ist leichter und objektiver zu erfassen

relativ unabhänging von der aktuellen Nutzung

mittleren Niederschläge und Temperaturen eines Ortes dar

Gesetz von Avogadro: Ideale Gase nehmen bei gleicher Temperatur, gleichem

Druck und gleicher Teilchenzahl immer das gleiche Volumen ein

• Quecksilberbarometer

  • Rohr oben Vacuum unten offen

• Aneroidbarometer

  • Dose welche vom Luftdruck zusammengedrückt wird, einfach, ungenau

• Hypsometer

  • Siedepunktsbarometer. Wasser siedet wenn sein Sättigungs (Dampfdruck) gleich dem Lufdruck ist. Anhand T Messung auf Druck schließen

• Barograph

  • Der luftdruck wird nur auf eine sich drehende Trommel geschrieben

• Druckgradient

• Druckgradientsrichtung

• Zentrifugalkraft

• Corioliskraft

Geostrophisher Wind

Gradientwind

Ageostropische Wind - Reibungswind

V1/3 mit V1 anströmgeschwindigkeit

Taupunkt [°C] Temperatur bis zu der man Luft abkühlen müsste (ohne

Änderung des Luftdrucks oder der Feuchte) um Sättigung zu erreichen,

Bezeichnet sie das Verhältnis des momentanen Wasserdampfgehalts der Luft (ausgedrückt in %rF) zum maximal möglichen Wasserdampfgehalt bei derselben Temperatur.

• Mikrometeorologische Methoden

• Fernerkundung

• Physiologische Ansätze

• Hydrologische Ansätze

• Lysimeter

• Modelle

Hebung von Luftpaketen welche abkühlen

Reale vertikalen Temperaturänderung

Entsteht dur strahlung des boden und dadurch Abkühlung

Entstehen durch versetzten von großen/mächtigen Luftschichten nach oben und die Luftpakete erfahren unterschiedliche abkühlungen

Sonderfall von Passaten