Was ist Ökoklimatologie?
Verknüpfung von Ökologie und Klimatologie
Biosphäre und Atmosphäre Interaktion
Was bedeuted Meteorolgie?
Wissenschaft der Physik der Atmosphäre
Gesetzmäßigkeiten ergeben sich direkt aus der Anwedung von physikalischen Gesetzmäßigkeiten
Anwedung is Wettervorhersage
Was ist Klimatologie?
Teilgebiet der Meterologie v.a. die zeitliche Betrachtung
Erkläre unterschide von Wetter, Witterung und Klima
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
Komponenten des Klimasystems
Atmosphäre
Hydrosphäre
Kryosphäre
Biosphäre
Pedosphäre
Lithosphäre
Anthroposphäre
Heutige Messsyteme
Wetterstationen
Bojen
Radiosonden
Flugzeuge
Satelliten
Meteorlogische Parameter/Elemente
Strahlung
Lufttemperatur
Luftfeuchtigkeit
Niederschalg
Wind
Luftdruck
Woraus besteht die Atmosphäre?
Hauptgase:
Stickstoff N2 ~ 78%
Sauerstoff O2 ~ 21%
Argon Ar ~ 0.9%
Andere
Spurengase:
Co2
Ne
He
CH4
H2
N20
CO
O3
Aufbau der Atmosphäre
Was sind GHGs
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.
Welches sind die wichtigsten Klimarelevanten gase?
Quellen und Senken: CO2
-> Variation über ein Jahr wegen Vegetationsunterschiede
Quellen und Senken, Klimawirksamkeit: CH4
Verweildauer: 10-12 Jahre
Quellen und Senken, Klimawirksamkeit: N2O
Verweildauer 120 Jahre
Quellen und Senken, Klimawirksamkeit: SF6
Verweildauer ~1000 Jahre
Quellen und Senken, Klimawirksamkeit: O3
Erkläre Bildung und Abbau von O3 in ther Stratosphäre
Erkläre Ozonabbau anhand Radiaklen
Erkläre Photochemischen Smog
Troposphärisches Ozon entseht wiefolgt:
Problem ist, dass in Stadtnähe:
Probleme von Troposphärischen Ozon
Nutzung von Sonnenergie?
Solarthermie
Photovoltaik
Welche Strahlungsgesetzte gibt es und erkläre kurz.
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
Strahlung von Sonne Vs Erde:
Wie setzt sich die Globalstrahlung der Sonne auf die Erde zusammen?
G = S + D
Aus was setzt sich die Strahlungsbilanz zusammen?
Von was hängt der Strahlungsfluss der am Boden ANKOMMT ab?
• 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
Welche Strahlungsmodifikationen gibt es?
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
Was ist die Rayleigh - Streuung?
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)
Was ist die Mie-Streuung?
Streuung an Aerosolen und Dunst
geringe Wellenabhängkeit
Starke vorwärtsstreuung, e.g. Blenden im Nebel
Warum ist Himmel blau?
Weil kurzwelliges, blaues Licht, mehr gestreuut wird -> Rayleigh Streuung
Welch Dämmerungsphasen gibt es ?
Extinktion der Strahlung:
Was ist das Öambert-Beersches Gesetz?
beschreibt die Schwächung der Strahlung beim Durchgang durch ein
Medium, da Strahlung von der Materie mehr oder weniger stark absorbiert
wird = Extinktion
Erkläre die Atmosphärische Gegenstrahlung
Erkläre die Effektive Ausstrahlung
Abhänging von:
Temperature
Bodeneigenschaften
Atmosphäreneigenschaften
Strahlungsbilanz erklärt
Warum ist Wärmetransport notwendig?
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
Mechanismen, die Energie abschöpfen bzw. in andere Energieformen
umwandeln
Erwärmung von Boden/Wasser
Erwärmung von Luft
Verdunstung von Wassers
nachts Abkühlung bzw. Kondensation durch Tau, Nebel, Reif
Welche Wärmeströme gitb es?
Strom fühlbarer Wärme L (links)
Strom latenter Wärme V (rechts)
Sensible Wärme: (Wärmestrom L)
Sensible Wärme gelangt von warmen
Oberflächen durch Wärmeleitung bzw.
Wärmestrahlung in die Atmosphäre und wird
dort durch Konvektion weiter transportiert.
Latente Wämre (V)
Was passiert mit Strahlungsüberschuss am Erdboden?
Was passiert mit Strahlungsdefezit?
Warum maritimes Klima?
Weil Wasser hohe wärmekapazität und ragiert damit träge auf Einstrahlung.
Unterschied Wärme und Temperatur
Prinzipien der Temperaturmessung
Warum Maximum der Lufttemperatur am frühen Nachmittag?
Bestimmungfaktoren Lufttemperatur
Warum wird CO2 beimm Kälterekord con -91.5 °C nicht fest obwohl unter -78°C normalerweise fest?
partialdruck zu gering. Selbes passiert mit trockener Luft die nicht kondensiert bei kälte
Klimaklassifikation? Anforderung an eine ideale Klimaklassifikation
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
Effektive Klimaklassifikation?
Genetische Klimaklassifikation
Was ist eine Klimazone und erkläre zwei.
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
Was sind Klimaelemente?
Messbare Einzelerscheinungen
Was sind Klimafaktoren?
geographische Breite, Höhe über Meeresspiegel,
Entfernung vom Meer oder Binnenseen, Luv- oder Leelage von
Gebirgen, Hangneigung- und Richtung, Bodenbeschaffenheit,
Vegetation etc.
Grundlage der Köppschen Klimaklassifikation?
Niederschlag
Wie werden Ökozonen eingeteilt?
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
Was stellen Klimasiagramme dar?
mittleren Niederschläge und Temperaturen eines Ortes dar
Klimadiagramm von Walter und Lieth
Gasgesetzte:
Gesetz von Avogadro
Gesetz von Avogadro: Ideale Gase nehmen bei gleicher Temperatur, gleichem
Druck und gleicher Teilchenzahl immer das gleiche Volumen ein
Luftdruckmessung
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
Typische Strukturen der Luftdruckverteilung:
Strukturen des Luftdruckfeldes in Meeresniveau
Wie entsteht Wind
Druckgradient
Coriolis Effekt
Was bestimmt den Verlauf des Windes?
Druckgradientsrichtung
Zentrifugalkraft
Corioliskraft
Welche Windarten gibt es?
Geostrophisher Wind
Gradientwind
Ageostropische Wind - Reibungswind
Ageostropische Wind - Reibungswind, Auswirkung
Windschichten
Was ist die Rauigkeitlänge?
Leistung des Windes
Maximale Leistung Windrad
V1/3 mit V1 anströmgeschwindigkeit
Vertikale Luftbewegung Entstehung
Land-Seewind
Globale Wasserbilanz Fakten
Wasserstress
Was ist Schwüle
Taupunkt
Taupunkt [°C] Temperatur bis zu der man Luft abkühlen müsste (ohne
Änderung des Luftdrucks oder der Feuchte) um Sättigung zu erreichen,
Was bedeutet ein niedriger Taupunkt
Feuchtegrößen
Globale Verteilung des Wasserdampfes
Relative Luftfeuchtigkeit
Bezeichnet sie das Verhältnis des momentanen Wasserdampfgehalts der Luft (ausgedrückt in %rF) zum maximal möglichen Wasserdampfgehalt bei derselben Temperatur.
Bedeuting der Verdunstung in der Meteorologie
Verdunstungsbegriffe:
Aktuelle -
Potentielle - Verdunstung
Evaporation
Transpiraion
Evapotranspiration
Interzeption
Bestimmung von Potentieller und Evapotranspiration?
Ansätze für die Bestimmung der Evapotranspiration
Mikrometeorologische Methoden
Fernerkundung
Physiologische Ansätze
Hydrologische Ansätze
Lysimeter
Modelle
Aerosole, Quellen und Unterteilungen
Tropfenwachstum
Wachstum durch Kollision
Eiskristall Bergeron-Findeisen Prozess
Wachstum durch Koagulation
Wolkentypen
Wolkenalbedo Effekt
Wolkenbildung
Hebung von Luftpaketen welche abkühlen
Abkühlungsmechanismen von Wolken
Was vermittlen Wolken?
Wolkenfamilien
Advektion und Konvektion
Wolkengattungen und Schichtungstypen
Wie antworten Wolken auf ein wärmendes Klima?
Niederschlagstypen
Niederschalgsarten
Hagelbildung
Ab wann spricht man meteorologisch von einem Gewitter?
Arten von Gewittern
Blitzarten
Blitzentstehung
Donnerentstehung
Feuchtadiabatischer Temperaturgradient
Trockenadiabatischer Temperaturgradient
Geometrischer Gradient
Reale vertikalen Temperaturänderung
Schichtungsstailität
Zunahms mechanismen für die Labilität
Inversion
Strahlungs-btw. Bodeninversion
Entsteht dur strahlung des boden und dadurch Abkühlung
Absink/Höheninversion
Entstehen durch versetzten von großen/mächtigen Luftschichten nach oben und die Luftpakete erfahren unterschiedliche abkühlungen
Inversionstypen
Übersicht Zonen
Subtropen
Entwicklung von Druckgebieten
Passate
Monsun
Sonderfall von Passaten
Definition tropischer Wirbelstürme
Voraussetzungen Bildung von tropischen Stürmen
Aufbau tropischer Sturm
Wirbelsturm
Polarfront
Jetstream
Polarwirbel
Beobachtungen Tiefdruckgebiete
Lebenszyklus von Zyklonen
Erkennung einer Warmfront
Erkennung einer Kaltfront
Was ist eine Klimavariabilität?
Zirkulationsmuster
ENSO
Folgen von El Nino
NAO
Aufgaben IPCC
Veränderungen durch Klimawandel
Last changeda month ago