Klima

Atmosphäre!

Voraussetzungen für eine Atmosphäre:

• ausreichende Größe des Himmelskörpers, damit die Anziehung stark genug ist auch Gase zu halten

• keine zu hohe Oberflächentemperatur des Himmelkörpers, denn wenn die Temperatur zu hoch wäre, würde sich die Atmosphäre abbauen, da die kiinetische Energie der GAse zu hoch wäre und sie sich der Schwerkraft entziehen

sher schwierig, da beide relativ klein sind

• die Atmosphäre bestand ursprünglich aus einer reduzierten Form Stickstoff (N2), Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf(H2O)

• erst die Entwicklung der Photosynthese und von Leben führte zu vermehrter Sauerstoffproduktion, nicht aber sofort zur Sauerstoffanreicherung (O2)

• der durch die Photosynthese produzierte O2 wurde durch Reaktion mit Eisen an der Landoberfläche (und Meere) gebunden

• der heutige O2-Gehalt wurde erst vor ca. 350 Mio. Jahre erreicht und bleibt seither nahezu konstant)

• Bäume waren für die Sauerstoffanreicherung nicht zwingend notwendig, sondern Plankton

CO2 + H2O mit Licht -> CH2O (Biomasse z.B. Blätter) + O2 (als Abfallprodukt) + H2O

Der durch die Photosynthese produzierte O2 wurde durch die Reaktion mit Eisen an der Landoberfläche (und Meere) gebunden.

Wichtig sonst wäre die Sauerstoffanreicherung in der Atmosphäre zu schnell gegangen und die Lebewesen hätten sich vergiftet.

78% Stickstoff (N2) + 20 % Sauerstoff (O2) + Argon + Kohlendioxid + Treibhausgase (Methan, Lachgas)

• nicht die dominanten

• aber dafür die mit geringem Anteilen:

  • CO2 (Kohlendioxid

  • CH4 (Methan)

  • N2O (Lachgas)

-> häufig sind Spurenstoffe entscheidend für Prozesse!

• Menschen können Veränderungen bei Systemen (Klima, Ökosysteme) herbeiführen (z.B. im Winter mehr Auto fahren, Heizung anschalten)

• es ist leichter kleine Konzentrationen (z.B. Methan) zu verdoppeln und damit die daran gekoppelten Auswirkungen zu verändern als die großen Konzentrationen (Sauerstoff)

• sehr dünnes Schutzschild über der Erde

• wichtig: die beides äußeren Zusammensetzungen

• links: Tropsphäre (Wetterschicht) und darüber die Stratosphäre (Ozonschicht) und darüber Mesophäre, Thermsphäre und Exosphäre

  • Stratosphäre bezieht ihre Energie durch den Aufbau und Abbau von Ozon

  • Tropsphäre erhält ihre Enegier hauptsächlich von der Rückstrahlung der Erdoberfläche

• rechts: Grenzschicht (gefühltes Klima) und darüber die freie Atmosphäre (Wetter, Witterung, Klima)

  
  

• jede Sphäre bezieht ihre Wärme aus einer spezifischen Wärmequelle

• Stratosphäre erwärmt sich durch die Absorbtion von UV-Strahlen beim Auf- und Abbau von Ozon

• Tropsphäre erwärmt sich durch die Rückstrahlung der Erdoberfläche !Treibhauseffekt!

• wichtig: quasi keine Reibung in der freien Sphäre, daher wirken nur Gradient und Corioloskraft ud keine Winde!

• in der Troposphäre finden Wetter, Witterung und Klima statt

• unterschiedlich hoch (zwischen 8-16 km)

• hier wird gemmsen und hier fühlen wie Wetter, Energie/Wärmeaustausch

• aus der laminaren Schicht (Unterschicht) holt sich die Tropsphäre ihre Energie her

• in der laminaren Grenzschicht findet der Energiehaushalt statt

• Wärme (Infrarot), ultrviolettes Licht (UV, Sonnenbrand), Licht sind Klimarelevante Strahlungen

• die Sonne strahlt UV und Licht ab (kurzwellig)

  UV wird in der Stratosphäre absorbiert, es kommt quasi an der Erdoberfläche an

  Die Erde strahlt Wärme (Infrarot) zurück (langwellig)

Wetter:

aktueller Zusatnd der Atmosphäre an einem bestimmten Ort

Witterung:

Charakter des Wetters an einem bestimmten Ort in der Zeitskala Tage (Wochen). Typische Wetterabfolge

Klima:

der mittlere Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort in der Zeitskala Jahrzehnte

Wichtig: die gleiche Sonnenstrahlung verteilt sich von Äquator zu den Polen auf zunehmend größerer Fläche

• am Äquator kleinere Fläche

• an den Polen fast schon verdoppelt, deshalb kommt dieselbe Energie auf die doppelte Fläche (deshalb kälter)

• an den Polen ist die Atmosphäre nur 8 km hoch

• am Äquator ist die Atmosphäre 16 km hoch, da sich die Luft durch die Erwärmung ausdehnt

Wichtig: die Tageslänge (mit Licht) wird vom Äquator zu den Polen immer variabler

• am Äquator immer 12h Lichttag + 12h Nacht

• zu den Polen unterschiedlich: Sommertage vs. Wintertage

• je bewölkter, desto weniger Strahlung kommt an

• an den Wendekreisen erkennt man die Trockengebiete

• Richtung Pole nimmt die Bewölkung zu

• der Strahlungshaushalt wird maßgeblich von der Bewölkung verändert

• aus dem Wechselspiel des Strahlungszugewinns und der Bewölkung ergibt sich die Energiezufuhr auf der Erdoberfläche

-> die Trockengebiete (Äquator) erhalten am meisten Energie

Pflanzen in der Sahara/Australien nutzen die Energie überhapt nicht, da es zu wenige Pflanzen in diesen Gebiten gibt, wegen zu hoher Trockenheit oder zu hoher Kälte, wodurch die Strahlung nicht genutzt werden kann

• Sonne starhlt gleich viel Energie ab, es kommt aber unterschidelich viel auf der Erde an und damit entstehen Unterschiede bei der Energiezufuhr (=Motor für Klimazonen)

• Verteilung von Land und Wasser: Nordhalbkugel hat mehr Land -> Klimazonen anders verteilt

• die Unterschiede zwishen der Strahlungszufuhr werden durch die allgemeine Zirkulation ausgeglichen. Da sowohl die Atmosphäre als auch die Ozeane beweglich sind führen sie dazu, dass sie die unterschiedliche ausgleichen wollen und führt damit zu unterschiedlichen Ausprägungen der Klimazonen

• Höhenlage: je weiter man in die Hochsee kommt, desto kälter wird es

Vegatationszonen sind nur ähnlich wie die Klimazonen, aber nicht gleich, da sie sich an den Boden anpassen muss

Die Ökosysteme der jeweiligen Klimazonen prägen nicht die mittlerern Umstände sondern die wiederkehrenden Extreme (limitierende Faktroren) z.B. Frost: nur in den Klimazonen, in denen Frost vorkommt, müssen sich die Pflanzen anpassen.

Wichtig: Pflanzen am Äquator müssen sich nicht an Frost anpassen

nördlich: stark geprägt von Frost

Äquatornähe: frostfrei

südlich: keine Landmasse

Wichitg: Trockengebiete sind vor allem durch hohe Verdunstungraten erklärbar

• Trockenverhältnisse sind nicht nur durch die Niederschlagsmenge allein erklärbar

• Trockengebiete: es kann mehr verdunstet werden, als Niederschlag fällt

• sowohl Wassermangel als auch zu viel Wasser bedeutet Stress für die Pflanzen, die sich anpassen müssen

Wichtig: es kommt nicht mehr rein, als raus geht -> Gesamtbianz ist ausgeglichen, sonst würde das System Erde stetig wärmer werden und die Erde wäre nicht mehr lebensfähig

• 25% Absorbtion (wird von der Atmosphäre absorbiert)

• 50% Transmission (erlangt Transmission durch Atmosphäre und gelangt auf Erdoberfläche)

• 25% Reflexion (direkt von der Atmosphäre reflektiert, geht rein und wieder raus) -> Reflexion= lediglich Ablenkung der STrahlung, weder die Strahlung, noch die Materie erfährt einen Zustandswechsel

kurzwellige Brutto-Einnahmen:

• betrifft die 50% Transmission

• treffen als direkte (3Teil) und diffuse (2 Teile) Strahlung auf Erdoberfläche auf

kurzwellige Netto-Einnahmen:

• betrifft 50% Transmission

• 45% Absorbtion (

• fast ein geschlossener Kreislauf

• atmosphärische Gegenstrahlung + terrestrische Ausstrahlung - 100%

(Von Nord nach Süd auf NHK)

WICHTIG: Winde wehen vom Hoch zum Tief

5. Polarhoch: Aufgrund der konstant kalten Temperaturen wird die Luft in den Polregionen nicht erwärmt und steigt nicht auf, weshalb dauerhaft ein Hochdruckgebiet vorherrschend ist.

6. Polare Ostwinde: Die Polaren Ostwinde wehen vom Polaren Hochdruckgebiet zum subpolaren Tief.

7. Polarfront: Die Polarfront ist ein unbeständiges Tiefdruckgebiet. Die polaren Ostwinde und die Westwinde gleiten parallel aneinander vorbei und aufeinander auf (=Tiefdruckgebiete). Die wärmeren Westwinde steigen auf, dadurch entsteht ein Tiefdruckwirbel. Die Polarfront ist als Verwirbelungszone das Ursprungsgebiet der das Wettergeschehen bestimmenden dynamischen Tiefdruckgebiete in den höheren Mittelbreiten.

4. Westwindzone: Die Westwinde wehen zum Druckausgleich vom STH zum Tiefdruckgebiet Polarfront.

2. Subtropischer Hochdruckgürtel: Die am Äquator aufgestiegene Luft bewegt sich Richtung Norden bzw. Süden. Auf der Strecke kühlt die Luft ab und sink zu Boden. Am Boden entsteht somit ein Hochdruckgebiet.

3. Passatwinde: Um den Druckunterschied zwischen ITC und STH auszugleichen wehen die Passatwinde. Diese Ostwinde wehen zum Äquator hin, um die fehlenden Luftmassen in der ITC auszugleichen. Durch die Corioliskraft und die Rotation der Erde werden diese Winde nach Westen abgelenkt.

1. ITC: Die Luft wird am Äquator besonders stark erwärmt und steigt auf. Daher entsteht am Boden ein Tiefdruckgebiet, was starke Bewölkung und Regenfälle zur Folge hat.

Windsystem im Patifik zwischen Süd-Ost-Asine und Südamerika

Wind weht in Bodennähe von Osten nach Westen (Passtwind)

Passatwinde schieben warmes Wasser nach Süd-Ost-Asien

Küste von Südamerika kühlt ab da kaltes Wasser nachströhmt

-> Tiefdruckgebiet in Süd-Ost-Asien -> warme Lusft steigt auf und kühlt ab und es kommt zu Regen

Wind weht in Bodennähe von Osten nach Westen (Passtwind)

Passatwinde schieben warmes Wasser nach Süd-Ost-Asien

Küste von Südamerika kühlt ab da kaltes Wasser nachströhmt

-> Tiefdruckgebiet in Süd-Ost-Asien -> warme Lusft steigt auf und kühlt ab und es kommt zu Regen -> aufsteigende Luft strmt nach Osten und Westen und sinkt dann wieder weil sie abkühlt

Corioliskraft hat keine Auswirung auf die Stromrichtung