Einführung in die Klima- und Hydrogeographie

Transcrição

Skript zur Vorlesung
„Einführung in die Klima- und Hydrogeographie“
WS 2008 / 09
Freie Universität Berlin
1
1
2
Definitionen........................................................................................................ 6
1.1
Wetter ......................................................................................................................6
1.2
Witterung .................................................................................................................6
1.3
Klima ........................................................................................................................6
1.4
Räumliche Einteilung von Klimaten......................................................................6
1.4.1
Makroklima......................................................................................................................... 6
1.4.2
Mesoklima.......................................................................................................................... 6
1.4.3
Mikroklima.......................................................................................................................... 6
Klimaelemente ................................................................................................... 6
2.1
Messung ..................................................................................................................6
2.2
Klimaelemente ........................................................................................................6
2.2.1
Traditionell ......................................................................................................................... 6
2.2.2
Modern............................................................................................................................... 7
2.3
2.3.1
Astronomisch ..................................................................................................................... 7
2.3.2
Geographisch..................................................................................................................... 7
2.4
Sphären ...................................................................................................................7
2.4.1
Atmosphäre........................................................................................................................ 7
2.4.2
Lithosphäre ........................................................................................................................ 7
2.4.3
Hydrosphäre ...................................................................................................................... 7
2.4.4
Pedosphäre........................................................................................................................ 7
2.4.5
Morphosphäre.................................................................................................................... 7
2.4.6
Biosphäre........................................................................................................................... 7
2.5
3
Faktoren ..................................................................................................................7
Klimasystem ...........................................................................................................8
Kennzeichnung / Aufbau der Atmosphäre ...................................................... 8
3.1
Definition .................................................................................................................8
3.2
Zusammensetzung .................................................................................................8
3.3
Gliederung...............................................................................................................8
3.3.1
Nach Temperatur ............................................................................................................... 8
3.3.2
Nach Zusammensetzung................................................................................................... 8
3.3.3
Nach Reibung .................................................................................................................... 9
3.3.4
Ozonschicht ....................................................................................................................... 9
3.4
Auswirkungen der Atmosphäre auf Klima und Wetter .......................................9
3.4.1
Konvektion ......................................................................................................................... 9
3.4.2
Gase und Strahlungsabsorption ........................................................................................ 9
3.5
Luftdruck .................................................................................................................9
3.5.1
Grundsätzlich ..................................................................................................................... 9
3.5.2
Normaler Luftdruck ............................................................................................................ 9
3.5.3
Änderung des Luftdrucks mit der Höhe ........................................................................... 10
2
4
5
6
7
3.5.4
Hydrostatische Grundgleichung....................................................................................... 10
3.5.5
Barometrische Höhenformel ............................................................................................ 10
3.5.6
Aerologisches Grundgesetz............................................................................................. 11
Strahlungs- und Wärmehaushalt ................................................................... 12
4.1
Solarkonstante......................................................................................................12
4.2
Umlauf der Erde um die Sonne und Einfallswinkel der Sonneneinstrahlung.12
4.3
Strahlungsbilanz...................................................................................................12
4.3.1
Bilanzierung kurzwelliger Strahlung................................................................................. 12
4.3.2
Bilanzierung langwelliger Strahlung ................................................................................ 13
4.3.3
Strahlung und Wärmebilanz der Erdoberfläche............................................................... 13
Atmosphärische Zirkulation ........................................................................... 14
5.1
Thermodynamik ....................................................................................................14
5.2
Druckgradient(kraft) / Entstehung von Winden .................................................14
5.3
Corioliskraft ..........................................................................................................14
5.4
Geostrophischer und Ageostrophische Winde .................................................15
5.4.1
Geostrophischer Wind ..................................................................................................... 15
5.4.2
Ageostrophischer Wind.................................................................................................... 15
5.5
Zyklone und Antizyklone .....................................................................................15
5.6
Planetarische Luftdruck- und Windgürtel ..........................................................16
5.6.1
Äquatoriale Tiefdruckrinne / ITCZ.................................................................................... 16
5.6.2
Sub- oder randtropischer Hochdruckgürtel...................................................................... 16
5.6.3
Subpolare Tiefdruckrinne................................................................................................. 16
5.6.4
Polares Kältehoch............................................................................................................ 16
5.7
(Polar-) Jetstream .................................................................................................16
5.8
Westwinddrift ........................................................................................................16
5.9
Zirkulationszellen .................................................................................................17
Meeresgeographie........................................................................................... 17
6.1
Bedeutung für das Klima .....................................................................................17
6.2
Entstehung von Meeresströmen .........................................................................17
6.2.1
Driftströme ....................................................................................................................... 18
6.2.2
Thermohaline Zirkulation ................................................................................................. 18
6.2.3
Salinität ............................................................................................................................ 18
6.3
Gyres .....................................................................................................................18
6.4
Westwinddrift und Zirkumpolarstrom.................................................................18
6.5
Äquatorialströme ..................................................................................................18
6.6
Wichtige Ströme ...................................................................................................19
6.7
North Atlantic Circulation / NAO .........................................................................19
6.8
Upwelling / Strömungsaufstieg ...........................................................................19
Monsun und ENSO .......................................................................................... 19
3
7.1
Tellurische Effekte................................................................................................19
7.2
Verlauf der ITCZ ....................................................................................................19
7.3
Massenerhebungseffekt.......................................................................................19
7.4
Monsun ..................................................................................................................20
7.4.1
Definition .......................................................................................................................... 20
7.4.2
Indischer Monsun............................................................................................................. 20
7.4.3
Südost-Monsun................................................................................................................ 20
7.4.4
Wintermonsun.................................................................................................................. 20
7.4.5
Afrikanischer Monsun ...................................................................................................... 20
7.5
8
7.5.1
Wasserzirkulation............................................................................................................. 21
7.5.2
Walkerzirkulation.............................................................................................................. 21
7.5.3
El Niño ............................................................................................................................. 21
7.5.4
La Niña............................................................................................................................. 21
7.5.5
SOI................................................................................................................................... 22
Klimaklassifikation .......................................................................................... 23
8.1
Kontinentalität.......................................................................................................23
8.1.1
Thermisch ...........................................................................................................23
8.1.2
Hygrisch..............................................................................................................23
8.2
Maritimität .............................................................................................................23
8.3
Aridität ...................................................................................................................23
8.4
Humidität ...............................................................................................................23
8.5
Klimadiagramme...................................................................................................24
8.5.1
Walter-Lieth-Diagramme.................................................................................................. 24
8.5.2
Diagramme nach Lauer und Frankenberg....................................................................... 24
8.6
9
El Niño Southern Oscillation (ENSO)..................................................................21
Genetische und effektive Klassifikation.............................................................24
8.6.1
Flohn (genetisch) ............................................................................................................. 25
8.6.2
Köppen und Geiger (effektiv)........................................................................................... 25
8.6.3
Lauer und Frankenberg (effektiv) .................................................................................... 27
Quartäre Klimawechsel und –schwankungen (Paläoklima) ........................ 28
9.1
Erdzeitalter ............................................................................................................28
9.2
Indikatoren für Paläoklimaschwankungen.........................................................28
9.3
Ursachen der Klimaschwankungen ....................................................................29
9.3.1
Exzentrizität ..................................................................................................................... 29
9.3.2
Präzession ....................................................................................................................... 29
9.3.3
Obliquität.......................................................................................................................... 29
9.3.4
Sauerstoffisotope ............................................................................................................. 30
9.3.5
Heinrich Events................................................................................................................ 30
9.3.6
Dansgaard-Oeschger-Zyklen........................................................................................... 31
4
9.4
Holozäne Klimaschwankungen und kleine Eiszeit............................................31
9.4.1
Pleistozäne Vereisung ..................................................................................................... 31
9.4.2
Eem-Interglazial und Weichsel-Glazial............................................................................ 32
9.4.3
Holozän............................................................................................................................ 32
9.4.4
Sonnenflecken ................................................................................................................. 33
9.4.5
Vulkanaktivität.................................................................................................................. 33
10
Stratigraphie................................................................................................. 33
10.1
Definition ...............................................................................................................33
10.2
Genaue Einteilung Holozän und Pleistozän (in Deutschland)..........................34
11
Hydrologie .................................................................................................... 34
11.1
11.1.1
Physikalische............................................................................................................... 34
11.1.2
Ökonomische............................................................................................................... 35
11.2
Wasserkreislauf und Wasserbilanz.....................................................................35
11.2.1
Wasserkreislauf ........................................................................................................... 35
11.2.2
Wasserbilanz und –haushalt ....................................................................................... 38
11.3
12
Wasserknappheit ..................................................................................................34
Seen .......................................................................................................................41
11.3.1
Dimiktischer See.......................................................................................................... 41
11.3.2
Oligotrophie ................................................................................................................. 41
11.3.3
Mesotrophie................................................................................................................. 41
11.3.4
Eutrophie ..................................................................................................................... 42
11.3.5
Hypertrophie ................................................................................................................ 42
Index ............................................................................................................. 43
5
1 Definitionen
1.1
Wetter
Augenblicklicher Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort zu einer
bestimmten Zeit
1.2
Witterung
Ablauf meteorologischer Erscheinungen in einer Region (bzw. Ablauf von
Wetterzuständen während mehrerer Tage)
1.3
Klima
Mittlerer Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort über einen
längeren Zeitraum
1.4
Räumliche Einteilung von Klimaten
1.4.1 Makroklima
Klima einer Zone, einer Region oder eines Kontinentteils
1.4.2 Mesoklima
Klima einer Landschaft
1.4.3 Mikroklima
Klima der bodennahen Luftschichten eines Standortes
2 Klimaelemente
2.1
Messung
Die Messung erfolgt durch direktes Messen (z.B. Temperatur), Schätzung
(z.B. Sichtweite) oder Beobachtung (z.B. Wetterphänomene)
Die Aufzeichnung/Messung kann beispielsweise in einer Wetterhütte
geschehen (Messung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck,
Niederschlag, Bedeckungsgrad, Sichtweite, Bedeckungsgrad des Himmels
etc,)
2.2
Klimaelemente
2.2.1 Traditionell
Temperatur, Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, Windrichtung, Luftdruck …
6
2.2.2 Modern
Strahlungsgrößen, Schadstoffkonzentrationen …
2.3
Faktoren
2.3.1 Astronomisch
-
Länge und jahreszeitliche Variation von Tag und Nacht
Solarer Einstrahlungswinkel und solares Energieangebot
Spektrale Charakteristika der Einstrahlung (z.B. UV-Anteile)
2.3.2 Geographisch
2.4
Geographische Breite
Höhe über Meeresspiegel
Topographie (der Stationsumgebung)
Mikroklima
Entfernung vom Ozean
Entfernung von größeren Eisgebieten
Entfernung von Verdichtungsräumen
…
Sphären
2.4.1 Atmosphäre
Bereich über dem Boden
2.4.2 Lithosphäre
Bereich des Untergrundes (Bodenzusammensetzung, Gesteine etc.)
2.4.3 Hydrosphäre
Bereich der Wasserkreisläufe (z.B. Ozeane; Überschneidung mit Atmosphäre
und Lithosphäre)
2.4.4 Pedosphäre
Bodenbereich
2.4.5 Morphosphäre
Bereich der Erdbewegungen (neben Tektonik auch Sedimentierung etc.)
2.4.6 Biosphäre
Bereich der lebendigen Organismen
7
2.5
Klimasystem
Der Zustand des Klimas wird als ein System aus Klimafaktoren und den
komplexen Wechselwirkungen dieser Komponenten betrachtet werden.
Stark vereinfacht kann es als ein Zusammenspiel von Sonne, Atmosphäre,
Biosphäre, Hydrosphäre und den sog. Archiven (s. Paläoklimatologie)
bezeichnet werden.
3 Kennzeichnung / Aufbau der Atmosphäre
3.1
Definition
Allgemein: Atmosphäre beschreibt die Massenhülle, die aufgrund der
Anziehung eines Himmelskörpers an ihn gebunden ist
Erdspezifisch: Die Erdatmosphäre zeichnet sich durch das Vorhandensein von
Wasserdampf und Sauerstoff gegenüber Atmosphären anderer Planeten aus.
3.2
Zusammensetzung
In Bezug auf trockene, reine Luft in [Vol.-% | Gew.-%]:
-
3.3
Stickstoff:
Sauerstoff:
Argon:
CO2:
Spurenbeimischungen:
78
20,9
0,9
0,03
0,17
| 75,5
| 23,1
| 1,2
| 0,05
| 0,15
Gliederung
3.3.1 Nach Temperatur
-
0 – 10 km / Troposphäre: Temperaturabfall (bis -55°C)
11 – 50 km / Stratosphäre: Temperaturanstieg durch Strahlungsabsorption
der Ozonschicht (bis 0°C)
51 – 80 km / Mesosphäre: Temperaturabfall (bis -90°C)
80 – 1000 km / Thermosphäre: Temperaturanstieg durch frei werdende
kinetische Energie der wenig dichten Moleküle (über 400°C)
1000 – 10000 km / Exosphäre: k.A. (wahrscheinlich Temperaturabfall)
3.3.2 Nach Zusammensetzung
-
Homosphäre (oder Turbosphäre): Bis ~100 km Höhe sind die Moleküle der
verschiedenen Gase gleichmäßig gemischt (konvektive und turbulente
Durchmischung)
Heterosphäre: Ab ~100 km entmischen sich die Moleküle und lagern sich
aufgrund der insgesamt geringen Dichten und aufgrund der spezifischen
Eigendichten übereinander an (1. Sauerstoff / 2. Helium / 3. Wasserstoff…)
8
3.3.3 Nach Reibung
-
Pelosphäre: Eine Reibung an der Erdoberfläche und Beeinflussung der
Atmosphäre geschieht lediglich bis in eine Höhe von ~1,5 km.
Freie Atmosphäre: Die Luftmassen werden nicht mehr durch
Reibungserscheinungen beeinflusst.
3.3.4 Ozonschicht
Die Ozonschicht besitzt ihr Maximum in einer ungefähren Höhe von ~30 – 40
km
3.4
Auswirkungen der Atmosphäre auf Klima und Wetter
3.4.1 Konvektion
Das Wettergeschehen beschränkt sich grundsätzlich auf die Troposphäre
(also bis zur Tropopause), da die Temperatur bis in die Höhe von ~10 km
kontinuierlich sinkt und anschließend wieder ansteigt, sodass die Luftmassen
ab dieser Höhe nicht mehr weiter steigen können („Ein Luftpaket steigt auf,
wenn es wämrer als seine Umgebung ist“).
Dabei kühlt die Luft bei einem trockenadiabatischen Aufstieg um 1 Kelvin pro
100 m, während die Umgebungstemperatur mit 0,65 Kelvin pro 100 m sinkt.
Æ Die Konvektion bleibt auf die Troposphäre beschränkt.
3.4.2 Gase und Strahlungsabsorption
Ozon absorbiert UVC-Strahlung und sorgt somit für die Inversion (also
Temperaturzunahme) in der Stratosphäre.
CO2 und Wasserdampf absorbieren ebenfalls solare Einstrahlungen bzw.
Wärmeabstrahlungen und führen somit zu einem „natürlichen
Treibhauseffekt“, der sich positiv auf die Oberflächentemperatur der Erde
auswirkt (mit Effekt +15°C, ohne -18°C Oberflächentemperatur)
3.5
Luftdruck
3.5.1 Grundsätzlich
Im Gegensatz zu Wasser ändern sich Druck und Dichte innerhalb der
Luftsäule. Luft ist komprimierbar – mit zunehmender Höhe einer Luftsäule
nehmen Gewicht und somit der Luftdruck und -dichte zu (analog gilt, dass der
Luftdruck mit größerer Höhe in der Atmosphäre abnimmt).
3.5.2 Normaler Luftdruck
Die Angabe des Luftdrucks erfolgt in Hektopascal (hPa) (früher mbar).
9
Der Luftdruck bezeichnet die Kraft die senkrecht von der Oberschicht der
Erdatmosphäre auf die Erdoberfläche wirkt.
Der mittlere Luftdruck auf Meeresniveau entspricht ungefähr 101.300 N/m² =
1013 hPa. An der Tropopause herrscht lediglich noch ein Luftdruck von ~100
hPa.
3.5.3 Änderung des Luftdrucks mit der Höhe
Der Luftdruck sinkt mit abnehmender Höhe, da sich die auflastende Luftsäule
verkürzt. Dabei sinkt neben dem Luftdruck selbst aufgrund der abnehmenden
Dichte ebenso der Druckgradient einzelner Schichten.
Die Abnahme des Luftdrucks ist in erster Linie von der Luftdichte sowie der
Änderung der Höhe abhängig.
3.5.4 Hydrostatische Grundgleichung
(1) dp = −g ⋅ ρ ⋅ dz
Mit
dp
– Änderung des Luftdrucks
g
– Schwerebeschleunigung
ρ (rho)
– Luftdichte
dz
– Änderung der Höhe
Æ dp ~ dz (Proportionalität Druck- zu Höhenänderung)
Es gilt:
(2)
ρ=
Mit
ρ (rho)
p
R
T
p
R ⋅T
– Luftdichte
– Luftdruck
– allg. Gaskonstante
– absolute Temperatur für die betrachtete Luftschicht
3.5.5 Barometrische Höhenformel
Aus (1) und (2) (s.o.) folgt die barometrische Höhenformel, die neben der
Proportionalität von Druck- und Höhenänderung ebenfalls eine umgekehrte
Proportionalität zur Lufttemperatur:
(3)
dp = −g ⋅
p
⋅ dz
R ⋅T
Mit
g
dz
dp
– Änderung des Luftdrucks
– Schwerebeschleunigung
– Änderung der Höhe
p
– Luftdruck
10
R
– allg. Gaskonstante
T
– absolute Temperatur für die betrachtete Luftschicht
Æ dp ~ 1/T (Proportionalität Druckänderung zu Umgebungstemperatur)
Der Luftdruck nimmt in dichter kalter Atmosphäre schneller ab, als in weniger
warmer und dichter Atmosphäre.
Î Aus obigen Formeln ergeben sich folgende zwei
Anwendungsmöglichkeiten:
1. Berechnung des Luftdrucks auf einer anderen Höhe:
p1 = p0 ⋅ e
−
g ⋅z1
R ⋅T
2. Berechnung der Höhendifferenz aus der Luftdruckänderung:
Δz =
p
R ⋅T
⋅ ln 0
g
p1
3.5.6 Aerologisches Grundgesetz
Bei gleichem Druck am Boden gilt:
1. Wenn am Boden Kaltluft herrscht, bedeutet dies einen niedrigeren Druck in
der Höhe. Dies führt zu einem Höhentief.
2. Wenn am Boden Warmluft herrscht, ergibt sich in der Höhe, aufgrund eines
höheren Luftdrucks, ein Höhenhoch.
Flächen gleichen Drucks liegen über dem Äquator höher als an den Polen
(aufgrund unterschiedlicher Erwärmung). Somit ist die Luft unterschiedlich stark
in vertikaler Richtung ausgedehnt.
Dies führt zu Druck- und Energieausgleichsdynamiken, die in der
atmosphärischen Zirkulation eine wichtige Rolle spielen (s.u.).
11
4 Strahlungs- und Wärmehaushalt
4.1
Solarkonstante
Die Solarkonstante bezeichnet die annähernd konstante Bestrahlungsstärke
der Sonneneinstrahlung an der Obergrenze der Erdatmosphäre.
Diese schwankt jedoch im Laufe von Jahrzehnten. Dies hängt unter anderem
mit den Sonnenflecken sowie dem Sonnenmagnetfeld zusammen.
4.2
Umlauf der Erde um die Sonne und Einfallswinkel der
Sonneneinstrahlung
Die Erde vollzieht (Umlauf wird auch Revolution genannt) innerhalb eines
Jahres eine elliptische Bahn um die Sonne.
Die größten Abstände zur Sonne erreicht die Erde in Sommer- und
Wintersolstitium (21.06. und 22.12.). Die Sonneneinstrahlung erreicht hier den
maximalen Winkel (Zenit, 90°) von 23,5° N/S und ruft an den Polen die
Polarnächte hervor.
Die größte Nähe zur Sonne wird in den Äquinoktien (21.03. und 23.09.)
erreicht. Hier ist der Einfallswinkel genau rechtwinklig (Zenit) über dem
Äquator.
Die unterschiedlichen Einfallswinkel werden durch die Neigung der Erdachse
hervorgerufen. Da diese langfristig rotiert, ändern sich im Laufe von
Jahrtausenden die maximalen Einstrahlungswinkel.
Im Zenit (90°) ist die eingestrahlte Energiemenge pro Flächeneinheit bzw. die
Einstrahlungsintensität maximal.
4.3
Strahlungsbilanz
4.3.1 Bilanzierung kurzwelliger Strahlung
Die Sonne strahlt vor allem kurzwellige Strahlung ab (~ 0,2 – 2 μm / sichtbare
Strahlung liegt bei ungefähr 0,4 – 0,8 μm).
Kurzwellige Strahlung wird einerseits in der Erdatmosphäre (und Wolken)
gestreut und andererseits bereits teilweise absorbiert und reflektiert.
Eine Absorption geschieht vor allem durch die Erdoberfläche sowie
Wasserdampf (also Wolken).
Reflektiert wird die kurzwellige Einstrahlung einerseits durch die
Erdoberfläche, welche langwellige Wärmestrahlung zurückgibt, und
andererseits durch Wolken.
Die Reflexion wird auch Albedo genannt.
12
Es gilt:
Globalstrahlung – Albedo = effektive Einstrahlung
4.3.2 Bilanzierung langwelliger Strahlung
Die Langwellige Strahlung bezeichnet die langwellige Wärmeabstrahlung der
Erde (die langwellige Sonneneinstrahlung ist eher gering).
Diese entsteht als Albedo vorwiegend an der Erdoberfläche (geringe Mengen
auch bei der Reflexion in Wolken). Die langwellige Wärmeabstrahlung wird
einerseits aus der Atmosphäre wieder ausgestrahlt und andererseits in der
Atmosphäre wiederum durch CO2, O3 (Ozon) und H2O (Wasserdampf,
Wolken) in Form der atmosphärischen Gegenstrahlung auf die Erde
zurückgestrahlt.
Dies ergibt für die langwellige Strahlungsbilanz der Erde:
Atmosphärische Gegenstrahlung – langwellige Ausstrahlung = effektive
Ausstrahlung
4.3.3 Strahlung und Wärmebilanz der Erdoberfläche
Aus obigen Erkenntnissen ergibt sich eine Gesamtstrahlungsbilanz der Erde:
Q + q + G − α (Q + q ) − A − L − V = 0
Mit
Q
– direkte Einstrahlung
q
– indirekte, gestreute Einstrahlung
G
– atmosphärische Gegenstrahlung
α
– Reflexionsfaktor
A
– direkte Ausstrahlung
L
– latente Wärmestrahlung
V
– fühlbare Wärmestrahlung
Da die Einstrahlung der Sonne in den verschiedenen Breiten aufgrund der
unterschiedlichen Einstrahlungswinkel variiert, ergibt sich für etwas über 30°
N/S ein Strahlungs- bzw. Energieüberschuss, für die Breiten in den
Polregionen entsprechend ein Strahlungs- oder Energiedefizit.
13
5 Atmosphärische Zirkulation
5.1
Thermodynamik
Warme Luft besitzt eine geringere Dichte als kalte Luft. Warme Luft steigt auf
– kalte Luft fällt.
Aufsteigende Warmluft bildet in der Höhe ein Höhenhoch und am Boden ein
Bodentief (für Kaltluft gilt dies umgekehrt).
Grundsätzlich gilt großräumig über der Erde:
An den Polen befinden sich dank der absinkenden Kaltluft Bodenhochs und
Höhentiefs, in den niedrigeren Breiten aufgrund der aufsteigenden, warmen
Luft Höhenhochs sowie Bodentiefs. Es entsteht so ein globales, meridionales
Energiegefälle.
Die Frontalzone zwischen diesen beiden thermischen Gebieten verläuft
zwischen 40° und 50° N/S.
5.2
Druckgradient(kraft) / Entstehung von Winden
Die Druckgradientkraft resultiert aus horizontalen Luftdruckunterschieden. Der
Gradient zeigt hierbei immer von hohem zu tiefem Druck. So entsteht ein Wind
(also Druckausgleichsbewegung der Luftmassen), welcher die Druck- bzw.
Energiedefizite ausgleicht und solange vorherrscht, bis der Ausgleich
vollzogen ist.
Je höher die Druckunterschiede, desto stärker wirkt der Druckgradient und
desto schneller bewegen sich die Luftmassen.
Isobaren (Linien gleichen Drucks) verlaufen immer senkrecht zum
Druckgradienten.
Der Ausgleich von Druckunterschieden impliziert zudem den Ausgleich von
Temperaturdifferenzen (da warme und kalte Luft unterschiedliche Dichten und
somit Drücke aufweisen).
Æ Es lässt sich somit folgern, dass zum Ausgleich der Druckunterschiede
zwischen Äquator- und Polregion Winde wehen. Die Luftmassen bewegen
sich – aufsteigend am Äquator – in der Höhe in Polrichtung, kühlen dort ab
und fließen nach dem Absinken in Bodennähe wieder in Richtung Äquator
zurück.
Letzteres simples Zirkulationsschema gilt allerdings nur unter der
Vorraussetzung, dass die Erde nicht rotiert. Anderenfalls entsteht die
Corioliskraft, welche das System in Form einer wichtigen Komponente
erweitert.
5.3
Corioliskraft
Neben Zentrifugal-, Reibungs- und Erdanziehungskraft spielt die Corioliskraft
eine wichtige Rolle bei der atmosphärischen Zirkulation. Bei ihr handelt es sich
14
um Scheinkraft, die aufgrund der mit der Breite variierenden
Rotationsgeschwindigkeiten der Erde auftritt. Sie wirkt bei großräumigen
Bewegungen vor allem auf Wasser- und Luftmassen.
Auf der Nordhalbkugel führt die Corioliskraft zu einer Rechts-, auf der
Südhalbkugel zu einer Linksablenkung.
Je nach Bewegungsgeschwindigkeit, geographischer Breite und
Rotationsgeschwindigkeit der Erde wirkt die Corioliskraft stärker oder
schwächer auf ein Teilchen.
In Abhängigkeit ergibt sich für den Äquator kein Auftreten der Corioliskraft, an
den Polen ist sie maximal.
5.4
Geostrophischer und Ageostrophische Winde
5.4.1 Geostrophischer Wind
Geostrophische Winde bezeichnen horizontale Luftmassenbewegungen ohne
Reibungseinfluss (d.h. in der Höhe).
Sie strömen unter Einfluss der Gradient- und Corioliskraft – wenn diese sich
im Gleichgewicht befinden - isobarenparallel und führen zu keinem
Druckausgleich.
5.4.2 Ageostrophischer Wind
Im Gegensatz zu geostrophischen Winden sind ageostrophische Winde der
Oberflächenreibung ausgesetzt. Diese wirkt genau entgegen der Windrichtung
und führt zu einer Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit.
Dadurch wirkt eine geringere Corioliskraft (die bei größerer Geschwindigkeit
zunimmt), sodass die Druckgradientkraft sie übertrifft und keine
isobarenparallele Strömungsrichtung hervorgerufen wird.
Somit fließt Luft weiter von Hoch- zu Niedrigdruckregionen und es findet ein
Druckausgleich statt.
5.5
Zyklone und Antizyklone
In der Höhe entstehen aufgrund der geostrophischen, isobarenparallelen
Bewegungsrichtung der Luftmassen - nach deren Aufsteigen – Antizyklone,
d.h. die Luft bewegt sich (auf der Nordhalbkugel) rechtsdrehend um das
Höhenhoch. Entsprechend gilt dies für Zyklone umgekehrt – diese strömen
linksdrehend beim Abfallen der Luftmassen.
15
5.6
Planetarische Luftdruck- und Windgürtel
5.6.1 Äquatoriale Tiefdruckrinne / ITCZ
Da die Sonneneinstrahlung am Äquator bzw. in der ITCZ (bis 23,5° N/S)
maximal ist und die Süd- und Nordostpassate (vom Pol zurückkehrende
Luftmassen) konvergieren, d.h. von Nord und Süd zusammenströmen, steigt
die Luft hier auf (Æ Bodentief / Windstille in den sog. Kalmen oder Doldrums)
und fließt antizyklisch in Polrichtung.
5.6.2 Sub- oder randtropischer Hochdruckgürtel
Die vom Äquator zuströmenden Luftmassen werden durch die Corioliskraft
rechts- bzw. linksdrehend abgelenkt bis sie isobarenparallel bis auf ca. 30°
N/S den subtropischen Hochdruckgürtel bilden.
5.6.3 Subpolare Tiefdruckrinne
Die aus dem subtropischen Hochdruckgürtel weiter polwärts strömenden
Luftmassen stauen sich in der Höhe bei ca. 30° N/S. Dies führt zu einem
Absinken der Luft (und der Entstehung der Westwinddrift in diesen Breiten).
Diese schiebt sich jedoch auf die bereits vom Pol zurückströmende Luft an der
polaren Kältefront oder auch Frontalzone auf. So entsteht eine subpolare
Tiefdruckrinne (in der Höhe).
5.6.4 Polares Kältehoch
Die zuströmenden (wärmeren) Luftmassen werden abgekühlt und sinken aus
der Höhe auf den Pol. Es entsteht das Polarhoch. Die Luft strömt von hier
bodennah wieder in Richtung Äquator.
5.7
(Polar-) Jetstream
Der Polarjetstream entsteht in großer Höhe über der polaren Frontalzone. Es
handelt sich hierbei um Luftmassen, die nach dem Aufgleiten auf die
Frontalzone aus der Westwinddrift in die Höhe abgelenkt wurden und dort in
großer Geschwindigkeit die Erde in Ostrichtung (d.h. aus Westen) kanalartig
umfließen.
5.8
Westwinddrift
Die Westwinddrift entsteht zwischen 30° - 40° N/S als Folge des Luftstaus in
diesen Breiten. Die Luft wird hier westwärts abgelenkt und umfließt die
gesamte Erde. Allerdings sind die Westwinde auf der Südhalbkugel, aufgrund
der geringen Landmasse, wesentlich stärker und umströmen die Antarktis
kontinuierlicher.
Die Westwinddrift mäandriert entlang der polaren Frontalzone in Form der
Rossbywellen. Dies führt zum Einschließen und Abkapseln warmer bzw. kalter
Druckgebilde, welche in der Folge als dynamische (Ryd-Scherhag-Effekt)
16
Hoch- bzw. Tiefdruckgebiete in Pol- und Äquatorrichtung sowie westwärts
ziehen.
Unter einem Höhenhoch herrscht hierbei ebenfalls ein Bodenhoch vor (für
Tiefdruckgebiete analog).
5.9
Zirkulationszellen
Polare Zelle
Ferrelzelle
Hadleyzelle
AZA
6 Meeresgeographie
6.1
Bedeutung für das Klima
-
6.2
71% der Erdoberfläche von Wasser bedeckt
Ozeane speichern und transportieren Energie
Ozeane speichern Treibhausgase (CO2, O3)
Wassergehalt der Atmosphäre vorwiegend von Oberflächentemperatur
(Verdunstung) der Ozeane gesteuert
Entstehung von Meeresströmen
Wichtige Entstehungsfaktoren:
-
Winddrift
Dichteunterschiede
Temperaturunterschiede
Gezeiten
17
6.2.1 Driftströme
Durch Winde an den Oberflächen der Ozeane kommt es zur
Wasserbewegung aufgrund von Reibung. Da die Corioliskraft in einem
Wirkungswinkel von 90° die Wassermassen ablenkt, kommt es zu einer von
der Windrichtung um 45° (nach rechts bzw. links) abweichenden
Strömungsrichtung des Oberflächenwassers. Unterliegende Schichten werden
weiter abgelenkt, sodass eine Strömungsspirale (Ekman Spirale) entsteht.
6.2.2 Thermohaline Zirkulation
Salzgehalt (s. Slinität) und Temperatur führen aufgrund von
Dichteunterschieden (kaltes, salzhaltiges sinkt ab) zu einer vertikalen
Zirkulation.
6.2.3 Salinität
Der Salzgehalt (auch Salinität genannt) wird maßgeblich von Verdunstung und
Niederschlag bestimmt. In der Folge führt dies zwischen 30° N/S dank eines
Niederschlagsdefizits zu einer erhöhten Salzkonzentration. Nebenmeere
verhalten sich den transkontinentalen Ozeanen gegenüber als Verdünnungs(z.B. Ostsee, arktischer Ozean) oder Konzentrationsbecken (z.B. Mittelmeer).
6.3
Gyres
Gyres entstehen als Folge der globalen Druck- und Winddriftverhältnisse. Sie
gleichen als Energietransporteure die globalen Energiedefizite zwischen
höheren und niederen Breiten aus.
6.4
Westwinddrift und Zirkumpolarstrom
In der Antarktis herrscht aufgrund der kaum durch Landmassen beeinflussten
Westwinddrift und der polaren Ostwinde eine starke zirkumpolare Strömung
vor. Diese verhindert einen effektiven Energieaustausch mit niederen Breiten.
Um die Arktis hingegen fließt kein Zirkumpolarstrom, sodass z.B. über
Golfstrom (Wärmezufuhr) und Labradorstrom (kalte, äquatorgerichtete
Strömung) ein unaufhörlicher Energieaustausch stattfindet.
6.5
Äquatorialströme
Die Nord- und Südäquatorialströme entstehen als äquatorwärts fließende
Wassermassen aus den Gyres (durch Ablenkung an den Kontinentalplatten
sowie der Corioliskraft). Sie fließen nördlich und südlich des Äquators in
westlicher Richtung. Dazwischen fließt der ostwärts gerichtete äquatoriale
Gegenstrom.
Wichtig für klimatische Phänomene sind hierbei der atlantische Süd(Benguelastrom) und der pazifische Nord-Äquatorialstrom, welche als warme
Meeresströmungen Hurricanes verursachen können.
18
6.6
Wichtige Ströme
Wichtige Ströme im sog. „conveyor belt“ (Gürtel von energietransportierenden
globalen Strömen) sind:
-
Golfstrom (w)
Benguelastrom (w)
Humboldtstrom (w)
Kuro-Shio-Strom (w)
Labradorstrom (k)
Kalifornischer Strom (k)
Sowie die o.g. Äquatorialströme (w)
6.7
North Atlantic Circulation / NAO
Zirkulationssystem von Golfstrom (und Atlantischem Strom bzw.
Golfstromdrift; w), Labradorstrom (k), Kanarenstrom (k) und NordÄquatorialstrom (w).
Dieses System ist ein wichtiger Energie- und Nährstofflieferant für Europa und
Nordamerika und beeinflusst das globale Klima erheblich.
6.8
Upwelling / Strömungsaufstieg
Upwelling beschreibt den Aufstieg von (nährstoffreichem) Tiefenwasser durch
ablandige Luftströmungen an Kontinentalhängen.
7 Monsun und ENSO
7.1
Tellurische Effekte
Tellurische Effekte bezeichnen die Einflüsse der Land-Wasser-Verteilung auf
die Zirkulation.
Für große Landmassen gilt:
1. Im Sommer: starke Konvektion Æ Tiefdruck
2. Im Winter: starke Auskühlung Æ Hochdruck
7.2
Verlauf der ITCZ
Der Verlauf der ITCZ ist neben dem solaren Einstrahlungsmaximum vor allem
von tellurischen Effekten abhängig. So schwankt der Verlauf der ITCZ
innerhalb eines Jahres um mehr als 20°.
7.3
Massenerhebungseffekt
Der Massenerhebungseffekt beschreibt den Einfluss großer
Flächenerhebungen auf die Luftdruckverhältnisse und –temperaturen.
19
So bildet sich über dem zentralasiatischen Hochplateau während des
Sommers ein starkes Bodentief, während des Winters ein Bodenhoch aus.
Dies hängt mit der relativen, starken Erwärmung/Abkühlung der hoch
gelegenen Flächen zusammen.
7.4
Monsun
7.4.1 Definition
Monsune werden als starke, beständige Luftströmungen innerhalb der unteren
Troposphäre mit nahezu konstanter Strömungsrichtung und -stärke
beschrieben. Zudem kehren sie jahresperiodisch die Richtung um.
Dabei muss die Richtungsumkehr einen minimalen Winkel von 120°
beschreiben, die Beständigkeit im Mittel bei mind. 40 % liegen und ihre
Strömungsgeschwindigkeit mindestens einmal im Jahr 3 m/s überschreiten.
7.4.2 Indischer Monsun
Der indische Monsun entsteht (im Sommer) aus Südost-Passaten, welche
nach dem Überschreiten des Äquators in nord-östliche Richtung wehen. Dabei
saugen sich die warmen Luftmassen über dem indischen Ozean mit Wasser
voll und regnen über den hoch gelegenen Regionen Indiens ab (Luv/Lee).
Zu dieser Jahreszeit befindet sich über dem zentralasiatischen Hochplateau
ein stabiles Tief.
7.4.3 Südost-Monsun
Der Südost-Monsun betrifft den südostasiatischen Raum und weht aus südöstlicher Richtung (Süd-Ost-Passate).
7.4.4 Wintermonsun
Während des Winters kommt es zum Wintermonsun, der über Indien aus
nord-östlicher, über Südostasien aus nord-westlicher Richtung weht. Von
zentraler Bedeutung für die Entstehung dieses Monsuns ist das winterliche
Hochdruckgebilde über dem zentralasiatischen Massiv.
7.4.5 Afrikanischer Monsun
Der afrikanische Monsun entsteht aus dem Hochdruckgebiet über dem
Südatlantik. Er weht in nord-östlicher Richtung über den afrikanischen
Kontinent. Allerdings wird er in seiner Strömungsrichtung über dem
altweltlichen Wüstengürtel unterbrochen und muss - gehindert durch die aus
dem zentralasiatischen Höhenhoch (sommerliches Bodentief) absinkenden
warmen Luftmassen – in östlicher Richtung wehen. Über der Sahara
entstehen im Sommer ein Kälte-Höhen-Hoch und ein Bodentief.
20
7.5
El Niño Southern Oscillation (ENSO)
7.5.1 Wasserzirkulation
Der Humboldtstrom fließt gespeist von arktischem kaltem Wasser entlang der
Westküste Südamerikas äquatorwärts. Entlang des Süd-Äquatorialstromes
bewegen sich die erwärmenden Wassermassen an der Oberfläche in
Richtung Südostasiens (vor allem Indonesien). Dort sinken kältere
Wasserströmungen unter die tropisch-warmen Schichten ab und fließen in der
tiefe wieder in Richtung des Humboldtstromes.
7.5.2 Walkerzirkulation
Die Walkerzirkulation überlagert die obige Wasserzirkulation: Die Luft wird
innerhalb der ITCZ (ungefähr über Indonesien) erwärmt. So entsteht ein
Tiefdruckgebiet. Die aufgestiegenen feucht-warmen Luftmassen fließen in
Richtung des stationären Hochs vor der südamerikanischen Küste und sinken
dort (auch aufgrund der kalten Oberflächentemperatur des Pazifiks) herab und
strömen wiederum in Form des Südostpassats in Richtung Indonesien. Dort
steigen die Luftmassen wiederum dank der Erwärmung an der
Meeresoberfläche und der Passatinversion auf.
(Die Passate stellen den südostasiatischen Monsun dar)
Die Walkerzirkulation tritt ebenso im Atlantik und indischen Ozean auf. Hier
lassen sich ebenso von der SO abhängige, El Niño ähnliche Phänomene
beobachten, deren Ausprägung und –wirkungen jedoch hinter dem
pazifischen zurückbleiben, da die Temperaturdifferenzen innerhalb der andere
Ozeane vor den Küsten geringer sind (vgl. Südamerika – Humboldtstrom).
7.5.3 El Niño
El Niño tritt auf, sobald die SO für ein Erschlaffen und Ausbleiben des
Südostpassats sorgt: Das hervorgerufene Abschwächen und Erliegen des
Süd-Äquatorialstromes hat zur Folge, dass das warme, südostasiatische
Oberflächenwasser in Richtung Südamerika fließen kann. Dies führt zum
Ausbilden eines Tiefdruckgebiets vor der südamerikanischen Küste und einer
Umkehrung der Walkerzirkulation. Die vor Südamerika aufsteigenden warmfeuchten Luftmassen führen zu starken konvektiven Niederschlägen in der
(Luv-) Küstenregion und im Hinterland zu Dürren. Auch in Südostasien
bedeutet El Niño, aufgrund des Ausbleibens des Südostmonsuns, starke
Dürren.
7.5.4 La Niña
Während El Niño die Umkehr der Walkerzirkulation beschreibt, handelt es sich
bei La Niña um eine Verstärkung der normalen Verhältnisse: So führt verstärkt
im Humboldtstrom (also vor Südamerika) aufquellendes, kaltes Tiefenwasser
die Zirkulation. Dies hat vermehrte Dürren in Südamerika und verstärkte
Niederschläge und vermehrte Wirbelstürme im Südostasiatischen Raum zur
Folge.
21
7.5.5 SOI
Der South Oscillation Index (SOI) wird aus der Luftdruckdifferenz zwischen
Darwin (Australien) und den Osterinseln berechnet und soll anhand der Stärke
der Luftdruckschwingungen zur Vorhersage von El Niño und La Niña dienen.
22
8 Klimaklassifikation
8.1
Kontinentalität
Grundsätzlich gilt Kontinentalität als die Eigenschaft großer Landmassen dem
Jahreszyklus der Temperatur eine große Schwankung zu verleihen.
Der Kontinentalitätsindex von Gorczynski berücksichtigt hierbei die Amplitude
der Temperatur sowie die geographische Breite als ausschlaggebende
Faktoren.
8.1.1 Thermisch
Thermische Kontinentalität zeichnet sich durch große tages- und
jahreszeitliche Temperaturschwankungen sowie eine geringe Verzögerung der
Jahrestemperaturextremwerte gegenüber dem Eintritt in ein Solstitium (d.h.
kälteste/wärmste Temperaturen gg. 21.06. und 22.12.) aus.
8.1.2 Hygrisch
Hygrische Kontinentalität bezeichnet die geringe Luftfeuchte sowie
vorwiegend vorherrschende konvektive Sommerniederschlage. Zudem
herrscht ein geringerer Bedeckungsgrad.
8.2
Maritimität
Maritimität herrscht dort vor, wo aufgrund des Einflusses von Ozeanen
geringere jahres- und tageszyklische Temperaturschwankungen vorherrschen.
Die Extremwerte der Temperatur sind gegenüber dem Eintritt der Soltitien
stärker verzögert und es herrscht eine größere Luftfeuchte vor. Des Weiteren
gibt es vorwiegend advektive (also horizontal verlaufende) Niederschläge und
der Bedeckungsgrad ist höher.
8.3
Aridität
Herrscht Aridität, so überwiegt die Verdunstung dem Niederschlag.
Aridität und Humidität werden durch eine sogenannte Trockengrenzformel
voneinander abgegrenzt. Diese richtet sich je nach Klassifikationsmodell.
8.4
Humidität
Humidität besagt, dass in einem Gebiet mehr Niederschlag fällt, als Wasser
verdunstet.
23
8.5
Klimadiagramme
8.5.1 Walter-Lieth-Diagramme
Bis 50°C bzw. 100mm Niederschlag gilt die Einteilung der y-Achse in 10mmSchritten. Danach wird in 200mm-Schritten beschriftet.
Ab 50°C bzw. 100mm werden die Flächen geschwärzt dargestellt.
Auf der Nordhalbkugel wird die x-Achse von Januar bis Dezember, auf der
Südhalbkugel von Juli bis Juni (aufgrund der Verschiebung von Sommer und
Winter) beschriftet.
8.5.2 Diagramme nach Lauer und Frankenberg
8.6
Genetische und effektive Klassifikation
Ziel der Klimaklassifikation ist es eine Typisierung der lokal unterschiedlichen
Einzelklimate zu schaffen. Diese lassen sich dann wiederum in übergeordnete
Gruppen eingliedern und letztlich objektiv (und auch statistisch) von einander
abgrenzen.
24
Bei der genetischen Klassifikation werden Druck- und Windfeld aus dem
Energiehaushalt abgeleitet. Die Klimazonen wiederum aus diesen Feldern.
Die effektive Klassifikation zieht Grenzwerte von Klimaelementen (z.B.
Temperatur und Niederschlag) sowie deren Einfluss auf die Klimaindikatoren
(z.B. Vegetation) heran.
8.6.1 Flohn (genetisch)
Sommer
stetige Klimate
alternierende Klimate
Winter
7
hochpolare
Ostwindzone
polare Ostwinde
6a
boreale Zone
Sonderbedingungen
6
Subpolarzone
5
außertropische
Westwindzone
4
subtropische
Winterregenzone
(Mittelmeerklima)
3
subtropische
Trocken- und
Passatzone
2
Randtropen
1
Äquatoriale
Westwindzone
polare Ostwinde
Westwinddrift
außertropische Westwinde
subtropischrandtropischer
Hochdruckgürtel
außertropische
Westwinddrift
Passate
äquatoriale
Westwinde
Passate
Westwinde
Die obige Klassifikation nach Flohn beinhaltet keine Monsunklimate!
8.6.2 Köppen und Geiger (effektiv)
1. Buchstabe:
o
o
o
o
o
A: tropische Klimate [ kein Monatsmittel < 18°C ]
B: Trockenklimate
1. BW: Wüstenklima
2. BS: Savannen- / Steppenklima
C: warme, gemäßigte Klimate [ kältester Monat -3° bis +18°C]
D: boreale, subarktische Klimate [ kältester Monat unter - 3°C, wärmster
über 10 °C ]
E: schneereiche, kalte Klimate / Eisklimate [ wärmster Monat < -10 °C
2. Buchstabe:
o
o
o
f: immerfeucht
m: Sonderbuchstaben z.B.: Am – tropisches Monsunklima
s: sommertrocken
25
o
w: wintertrocken
3. Buchstabe:
o
o
o
o
a: heiße Sommer
b: warme Sommer
kühle Sommer
strenge Winter
3. Buchstabe (bei BW/BS):
o
o
h: heiß (T > 18°C)
k: kalt (T < 18°C)
Einteilungsflussdiagramm:
Die Vorteile bei einer Klassifizierung nach Köppen und Geiger liegen in der
einfachen Farbgebung sowie der markanten Darstellung von Trockengebieten.
26
Auch sind Rückschlüsse auf die Genese (AZA / Energiehaushalt bzw. Druckund Windverhältnisse) in begrenztem Umfang möglich.
Die Nachteile liegen in der Inkonsequenz der Klassifikation in Bezug
beispielsweise auf die thermische Klassifizierung von Trockengebieten.
Zudem sind keine subtropischen und Höhenklimate enthalten.
8.6.3 Lauer und Frankenberg (effektiv)
Die Einteilung erfolgt bei Lauer und Frankenberg anhand der
Einstrahlungsbedingungen sowie dem Wärme- und Wasserhaushalt.
Die Vorteile der Klassifikation nach Lauer und Frankenberg liegen in den
konsequenten Kriterien und der Angabe von Höhenklimaten.
Nachteilig wirken sich in der Darstellung die etlichen Zusatzschraffuren aus.
Auch ist die klassische Savannengliederung nicht nachvollziehbar (es fehlt
beispielsweise die Dornsavanne).
27
9 Quartäre Klimawechsel und –schwankungen (Paläoklima)
9.1
Erdzeitalter
Erdzeitalter
Formation
(Periode / System)
Epoche / Abteilung / Serie
Holozän (Alluvium)
Quartär
Neogen
Pleistozän (Diluvium)
Pliozän
Känozoikum
(Erdneuzeit)
Miozän
Oligozän
Tertiär
Eozän
Paläogen
Paläozän
Oberkreide
Kreide
Unterkreide
Weißer Jura (Malm)
Mesozoikum
(Erdmittelalter)
Jura
Brauner Jura (Dogger)
Schwarzer Jura (Lias)
Keuper
Trias
Muschelkalk
Buntsandstein
Perm
Karbon
Zechstein
Rotliegendes
Oberkarbon
Unterkarbon
Oberdevon
Devon
Paläozoikum
(Erdaltertum)
Mitteldevon
Unterdevon
Silur
Beginn in Mio. Jahren
vor heute
0,011
1,8
5,33
23,03
33,9
55,8
65,5
100
141
160
178
195
210
225
230
251
280
325
345
360
370
395
430
Ordovizium
500
Oberkambrium
Kambrium
Mittelkambrium
Unterkambrium
Kryptozoikum
(Erdurzeit)
9.2
Präkambrium
570
~ 5000
Indikatoren für Paläoklimaschwankungen
Um frühere Klimate rekonstruieren zu können, sind verschiedene Indikatoren
(Archive) heranzuziehen:
-
Glazialablagerungen (Eisbohrkerne)
28
-
9.3
Geomorphologische Formen (z.B. Sedimentierung)
Paläoböden
(Vegetationsveränderungen)
(Veränderungen in der Tierwelt)
Wechsel in Isotopenzusammensetzungen (z.B. in Tiefsee- und
Eiskernbohrungen, Kalkschalen von Mollusken etc.)
Ursachen der Klimaschwankungen
Bei der Betrachtung der Ursachen von Klimaschwankungen werden in erster
Linie Holo- und Pleistozän des Quartärs betrachtet.
9.3.1 Exzentrizität
Exzentrizität beschreibt die Verlagerung von Perihel (lürzeste Entfernung zur
Sonne) und Aphel (größte Entfernung zur Sonne): Diese Änderungen werden
durch Gravitationswechselwirkungen der Erde mit anderen Planeten zyklisch
im Abstand von ungefähr 100.000 Jahren hervorgerufen. Die so
hervorgerufenen Veränderungen der Sonneneinstrahlung bzw. deren Winkel
führen zu Anwachsen und Abschmelzen von Eis.
9.3.2 Präzession
Die Präzession wird durch die Ausübung eines Drehmoments durch die Sonne
auf die Erdrotation hervorgerufen. Sie beschreibt das Kreiseln der Erdachse
(mit einem Zyklus von 23.000 Jahren) und führt zur Verlagerung der
Jahreszeiten auf der Erde bei dem Umlauf um die Sonne.
Die momentane Konstellation (Winter der Nordhemisphäre im Perihel /
Sommer im Aphel) fördert milde Winter und kühle Sommer.
9.3.3 Obliquität
Obliquität bezeichnet die zyklische Änderung der Erdekliptik (Achsenschiefe).
Diese schwankt mit einem Rhythmus von 41.000 Jahren zwischen 21,5° und
24,5° (zurzeit 23,5°). Ist der Neigungswinkel maximal kommt es auf beiden
Hemisphären zu sehr heißen Sommern (und umgekehrt zu sehr kalten
Wintern und milden Sommern).
29
9.3.4 Sauerstoffisotope
Grundsätzlich:
-
16
18
O: besitzt 16 Neutronen
O: besitzt 18 Neutronen
Anwendung:
Beispielsweise wird bei der Verdunstung von Wasser 18O relativ im
verbleibenden Wasser angereichert (Verhältnis 18O:16O verschiebt sich). Im
Gegensatz dazu ist 18O im Wasserdampf um ca. 10 ‰ niedriger als 16O.
Dies führt dazu, dass 16O zu Kaltzeiten in Eis, 18O im Meerwasser
angereichert wird.
Bei Warmzeiten geschieht das Gegenteil: Der 16O-Gehalt sinkt im Eis und
steigt im Meerwasser an.
Dies kann beispielsweise anhand von Eisbohrkernen oder Kalkschalen
nachvollzogen werden.
Über die Isotopenstadien von Eis oder Kalkschalen lassen sich Rückschlüsse
auf das Alter ziehen.
9.3.5 Heinrich Events
Das Abschmelzen von Eis (vor allem aus dem Laurentischen Eis / Nord
Amerika) und der Fluss des Schmelzwassers in den Nordatlantik werden als
Heinrich Event bezeichnet. Sie passieren in einem Zyklus von ca. 7000 Jahren
30
und bewirken eine Störung der thermohalinen Zirkulation des Nordatlantiks
bzw. führen zu einer Abkühlung.
Das Abrutschen des Eises (Ice Rafted Debris - IRD / nordamerikanische und
grönländische Eisschilde) wird auf eine zu dem Zeitpunkt zu dicke Eiskappe
zurückgeführt. Die so geschehene verstärkte Zufuhr von Süßwasser führt zu
einer geringeren Bildung von Tiefenwasser. Als Folge bleibt die thermohaline
Zirkulation (Labradorstrom und Golfstrom) aus und führte zu einer schnellen
Abkühlung Nord- und Mitteleuropas.
Als Beleg für die Heinrich Events gelten entsprechende
Sedimentablagerungen im Nordatlantik.
9.3.6 Dansgaard-Oeschger-Zyklen
Diese Zyklen beschreiben schnelle Klimaschwankungen während bzw.
zwischen den letzten Eiszeiten des Pleistozäns. Auf der Nordhemisphäre
stellen sie sich als rasante klimatische Erwärmungen und allmähliche
langsame Abkühlung dar. Sie stehen in Zusammenhang mit den Heinrich
Events und treten in einem Zyklus von ca. 1470 (7*210 / 17*86,5) Jahren auf.
Beispielsweise: Erwärmung des Grönlandeisschelf vor 11.500 Jahren
innerhalb von 40 Jahren in drei Etappen von jeweils +8°C.
9.4
Holozäne Klimaschwankungen und kleine Eiszeit
9.4.1 Pleistozäne Vereisung
Schon vor Beginn des Pleistozäns setzte im Tertiär eine Abkühlung ein, die
von einem sehr hohen Temperaturniveau im Mesozoikum ausging. Die
Temperaturen lagen im globalen Mittel bis zu 10°C über dem derzeitigen, die
Erde war eisfrei.
Heute wird angenommen, dass bereits im Tertiär im Bereich der Antarktis die
Eisbildung einsetzte. Die Temperaturen lagen im globalen Mittel jedoch noch
immer bis zu 5°C über den heutigen, so dass der arktische Raum eisfrei blieb.
Eine permanente arktische Vereisung setzte erst im Übergang zum Pleistozän
(und damit zum Quartär) ein. Für die Dauer des Pleistozäns werden heute in
erster Linie anhand der Sauerstoff-Isotopen-Methode über 20 Kaltzeiten und
Glaziale mit dazwischen liegenden Warmzeiten beziehungsweise
Interglazialen unterschieden.
31
9.4.2 Eem-Interglazial und Weichsel-Glazial
Das Eem-Interglazial war, insbesondere im Vergleich zum Holozän, sehr
instabil und von vielen Kälteeinbrüchen geprägt (vergleiche Abbildung). Im
vieljährigen nordhemisphärischen Mittel war es im Eem jedoch etwas wärmer
als derzeit (ausgegangen wird von ca. 1°C).
Während des Weichsel-Glazials lagen die Temperaturen im
nordhemisphärischen Mittel etwa 4 bis 5°C niedriger als im Holozän - der
derzeit andauernden Warmzeit.
Dies führte zu einer Eisbedeckung, die in ihrem Ausmaß in etwa dem
dreifachen der heutigen entsprach. Damit einhergehend kam es zu einer
Absenkung des Meeresspiegels um mehr als 100m. Auch das WeichselGlazial ist durch eine Vielzahl von Klimaschwankungen gekennzeichnet.
Besonders hervorzuheben ist die rasche Erwärmung gegen Ende des Glazials
und der schnelle Übergang in die folgende Warmzeit, das Holozän.
9.4.3 Holozän
Beim Holozän handelt es sich um eine Warmzeit, die (seit 11.000 Jahren) bis
heute andauert.
Die wärmste Phase, das postglaziale Optimum um 6.000 Jahre vor heute, fällt
ins Atlantikum. Spätere Klimagunst- und Ungunstphasen lassen sich häufig
mit historischen Ereignissen korrelieren. So spricht man beispielsweise vom
Optimum der Römerzeit (um 2.000 Jahre vor heute), dem Pessimum der
Völkerwanderung (um 1.500 Jahre vor heute) sowie dem mittelalterlichen
Optimum (um 1.000 Jahre vor heute).
Hervorzuheben ist also, dass es im Verlauf des Holozäns bereits mehrere
Phasen gab, in denen es im Mittel sowohl kälter, aber auch wärmer war als
heute. Die Klimagunst des mittelalterlichen Optimums (1 bis 1,5°C höhere
Jahresmitteltemperaturen als heute) äußerte sich unter anderem auch in der
Verbreitung der Weinanbaugebiete. Im Spätmittelalter setzte dann jedoch eine
Abkühlung ein, Sturmfluten und Hungersnöte in Folge von Missernten häuften
sich.
Die Verschlechterung der Lebensbedingungen während der folgenden Kleine
Eiszeit führte zu mehreren Auswanderungswellen in neu entdeckte Länder.
Die kleine Eiszeit, die bis 1850 andauerte, war gekennzeichnet durch eine im
Vergleich zu heute um etwa 1°C kältere Jahresmitteltemperatur in Europa.
Verbreitet kam es zu Gletschervorstößen.
32
In die ausgehende Kleine Eiszeit fällt der Beginn der direkten
instrumentengestützten Klimabeobachtung. Betrachtet man nun die
Temperaturentwicklung, für die eine genügende Flächenabdeckung erst seit
1850 gegeben ist, so ist ein Erwärmungstrend deutlich zu erkennen. Die
Angaben zum Temperaturanstieg für hemisphärische und globale Mittelwerte
schwanken je nach Autor um einen Wert von 0,5°C für die letzten 150 Jahre.
9.4.4 Sonnenflecken
Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Sonnenflecken, d.h.
größerer Sonnenabstrahlung, und Einstrahlung auf der Erde. Ein
Sonnenfleckenzyklus umfasst ca. 11 Jahre.
9.4.5 Vulkanaktivität
Die bei einem Vulkanausbruch frei werdenden Emissionen (z.B. Sulfate) in die
Erdatmosphäre können sich kurzfristig und schlagartig auf regionale Klimate
auswirken.
10 Stratigraphie
10.1
Definition
Stratigraphie bezeichnet die Einteilung der Erdschichten anhand der
Einteilung der Erdgeschichte in Erdzeitalter.
Interstadiale bezeichnen die Wärmeschwankungen innerhalb eines Glazials
während Stadiale die Kälteschwankungen beschreiben.
Die Liedtkekarte zeigt die Vereisungen Europas während der verschiedenen
Glaziale und Interglaziale.
33
10.2
Genaue Einteilung Holozän und Pleistozän (in Deutschland)
11 Hydrologie
11.1
Wasserknappheit
11.1.1 Physikalische
Physikalische Wasserknappheit tritt dann auf, sobald Grundwasserreserven
verbraucht sind bzw. nicht ausreichend Niederschlag zum Auffüllen dieser
Speicher vorhanden ist (V > N).
34
11.1.2 Ökonomische
Ökonomische Wasserknappheit besagt das Wasserverteilungsproblem
innerhalb eines Staates / einer Region. Es fällt ausreichend Niederschlag, das
Wasser kann aber nicht in alle Gebiete verteilt werden.
11.2
Wasserkreislauf und Wasserbilanz
11.2.1 Wasserkreislauf
11.2.1.1 Hydrologisches Jahr
Das hydrologische Jahr beginnt bereits im November.
11.2.1.2 Massenerhaltung
Die Massenerhaltung ist Grundlage für die Kontinuitätsbeziehungen des globalen
Wasserhaushalts. Sie besagt, dass Masse weder gewonnen, noch vernichtet werden kann.
Daher gilt grundsätzlich:
N = V + Q (Niederschlag ist gleich Verdunstung und Abfluss)
Bzw.
N – V – Q – ΔS, mit ΔS = R - B (Rücklage und Verbrauch)
11.2.1.3 Definition Niederschlag
Nach DIN:
Niederschlag ist Wasser der Atmosphäre, dass nach Kondensation und Sublimation
(direkter Übergang von festem zu gasförmigem Zustand) von Wasserdampf in der Lufthülle
ausgeschieden wurde und sich infolge der Schwerkraft zur Erdoberfläche bewegt […].
Charakteristika:
o Höhe
o Dauer
o Räumliche Verteilung
o Häufigkeit / Jährlichkeit
o Zeitlicher Intensitätsverlauf
o Art
11.2.1.4 Niederschlagsregime
Charakteristischer Jahresgang der Niederschlagshöhe an einem bestimmten Ort, bedingt
durch die maßgebenden Regimefaktoren.
11.2.1.5 Relative Luftfeuchtigkeit
Die relative Luftfeuchtigkeit ist definiert als der Quotient aus tatsächlicher Menge des
Wasserdampfs und der maximal möglichen (hängt von der Temperatur ab / je wärmer die
Luft, desto mehr Wasserdampfspeicherkapazität) Menge des Wasserdampfs in einer
Luftmasse:
rF = 100
f
mit f – tatsächliche Menge und F – max. Aufnahmemenge (in g/m³)
F
35
11.2.1.6 Niederschlagsarten
1. Konvektiv
Niederschlag / Kondensation durch Abkühlen der Luftmassen bei Aufsteigen in vertikaler
Richtung (z.B. ITCZ). Auch beim Zusammenstoßen von Warm- und Kaltfronten kommt
es zu einem raschen vertikalen Aufstieg und so zur Kondensation (z.B. Gewitter –
Cumulonimbus).
Charakteristisch: Kurze, räumlich begrenzte (geringes Niederschlagsfeld) aber sehr
intensive Niederschläge.
2. Advektiv
Advektive Niederschläge entstehen bei dem horizontalen Aufgleiten warmer auf kalte
Luftmassen. Hierbei schiebt sich die wärmere Luft über die Kaltfront, kühlt ab und es
kommt so zu Kondensation und Niederschlag.
Charakteristisch: Lang anhaltende Dauerniederschläge (> 6 Std.), große
Flächenausdehnung (1000 km²) und geringere Intensität
3. Orographisch
Orographische Niederschläge entstehen beim Überwinden warmer, mit Feuchtigkeit
gesättigter Luftmassen von Gebirgen. Die Luft steigt an einer Seite feuchtadiabatisch
auf, kühlt ab und kondensiert. Nach dem Überwinden des Gebirges sinkt die Luft
wiederum trockenadiabatisch ab und erwärmt sich um mehr °C, als sie sich zuvor
abgekühlt hatte (Föhn- / Chinookeffekt).
Trockenadiabatischer Aufstieg:
Feuchtadiabatischer Aufstieg:
1° C
/100 m
0,6° C /100 m
11.2.1.7 Niederschlagsmessung
Niederschläge werden in erster Linie in sog. Selbstschreibenden Niederschlagsmesser
erfasst. Hierbei schreibt eine Nadel, die über einen Schwimmer mit dem Auffangbehälter
gekoppelt ist, die Niederschlagsmenge im zeitlichen Ablauf mit.
11.2.1.8 Erfassung von Gebietsneiderschlägen
Einerseits ist die Berechnung mittels der Thiessen-Polygon-Methode möglich. Andererseits
können Niederschläge ebenso mittels Isohyeten (Linien gleichen Niederschlags in mm)
räumlich erfasst werden.
Mittels Radar können Niederschläge direkt räumlich in Ihrer zwei- und dreidimensionalen
Ausprägung sowie in Ihrer Intensität gemessen werden.
11.2.1.9 Begriffe
1. Bemessungsniederschlag [mm]
Niederschlagshöhe eines bestimmten Niederschlagsereignisses, das der
wasserwirtschaftlichen und baulichen Planung zugrunde gelegt wird
2. Dauerniederschlag
Lang andauerndes Niederschlagsereignis (> 6 Std.) mit geringer, sich meist wenig
ändernder Niederschlagsintensität und ausgedehntem Niederschlagsfeld (> 1000 km²)
Æ Durch überwiegend horizontale Luftbewegung (Advektion) entstanden und daher
auch als advektiver Niederschlag bezeichnet.
Dauerniederschlag in flüssiger Form: Landregen, Dauerregen
36
3. effektiver Einheitsniederschlag
Niederschlagsereignis mit einem Einheitsvolumen von 1, das mit einer konstanten
Niederschlagsintensität über ein Einzugsgebiet flächenhaft gleichmäßig verteilt und in
einem bestimmten Zeitintervall gefallen ist.
4. Effektivniederschlag / abflusswirksamer Niederschlag hNE [mm]
Teil des Gebietsniederschlags, der als Direktabfluss wirksam wird.
5. Gebietsrückhalt hNR [mm]
Teil des Gebietsniederschlags, der nicht als Direktabfluss wirksam wird.
Æ Ursachen für den Gebietsrückhalt sind z. B. Benetzungsverlust einschließlich
Interzeption, Muldenverlust, Verdunstung, Versickerung.
6. Interzeption
Vorübergehendes Speichern von gefallenem Niederschlag oder abgesetztem
Niederschlag an Pflanzenoberflächen.
7. Neiderschlagsabschnitt TA
Zeitspanne zwischen Niederschlagsbeginn und Niederschlagsende auch unter
Einschluss von Niederschlagsunterbrechungen.
8. Niederschlagsdauer TN oder D
s. Niederschlagsabschnitt
9. Niederschlagsereignis
Niederschlagsgeschehen, dessen Niederschlagsdauer, Niederschlagsverlauf und
räumliche Verteilung an der Erdoberfläche natürlich gegeben oder je nach Fragestellung
hieraus festzulegen sind.
10. Niederschlagsintensität iN [mm / min oder mm / h]
Quotient aus Niederschlagshöhe und Zeit
11. Niederschlagsregime
Charakteristischer Jahresgang der Niederschlagshöhe an einem bestimmten Ort,
bedingt durch die maßgebenden Regimefaktoren.
12. Niederschlagsspende rN [l / s km²]
Quotient aus dem Volumen des in einer bestimmten Zeitspanne auf eine bestimmte
Fläche gefallenen Niederschlags und dem Produkt aus dieser Zeitspanne und dieser
Fläche.
13. Niederschlagsverlauf
Zeitliche Abfolge der Niederschlagsintensitäten an einem bestimmten Ort während eines
Niederschlagsereignisses.
14. Starkregen
Regen, der im Verhältnis zu seiner Dauer eine hohe Niederschlagsintensität hat und
daher selten auftritt, z.B. im Mittel höchstens zweimal jährlich.
37
15. Bestandsniederschlag
Wenn der Freilandniederschlag (NF) auf Pflanzen trifft, kommt es zu folgenden
Ereignissen:
o Interzeptionsevaporation (Ep)
o Kronendurchlass (NK)
o Stammablauf (NS)
Der Bestandniederschlag NB ergibt sich als Summe aus NK, NF und NS.
11.2.2 Wasserbilanz und –haushalt
11.2.2.1 Abflussmessung
Der Abfluss eines Flusses oder Baches (also Vorfluters) mittels:
1. Dreieckswehr (direkte Messung mittels Winkel und Durchflusshöhe)
2. Venturikanal (direkte Messung mittels Durchflusshöhe)
3. Pegel (indirekte Messung anhand Querschnitt und Fliessgeschwindigkeit über
hydrometrischem Flügel)
11.2.2.2 Abfluss (Q) und Abflussbildung
11.2.2.3 Hochwasser
Definition: „Zustand in einem oberirdischen Gewässer, bei dem der Wasserstand oder der
Durchfluss einen bestimmten Wert (Schwellenwert) erreicht oder überschritten hat“
38
Hochwasser tritt ein, wenn es in Folge starker Niederschläge zu einem Sättigungs- und
Infiltrationsüberschuss und somit verstärktem Oberflächen- und Zwischenabfluss kommt.
Auch in Folge von Sturmfluten oder einem Abbruch von Speichern (Stauseen oder
Gletschern) kann ein Hochwasser bzw. eine Überschwemmung stattfinden.
Bemessungshochwasser: Angenommenes Hochwasser, basierend auf statistischen
Verfahren sowie regelmäßig gemessen Hochwassern (dient beispielsweise zur Ermittlung
von Deichhöhen).
11.2.2.4 Abflussregime
Allgemein werden in der Hydrologie unter dem Begriff „Regime“ die relativen oder absoluten
Schwankungen eines Wasserhaushaltselementes innerhalb eines bestimmten Zeitraumes
zusammengefasst.
Unter Abflussregime wird (oft) das hydrologische Gesamtverhalten eines Fließgewässers
verstanden.
Ausdruck mittels des dimensionslosen Pardé-Koeffizienten:
PK t =
MQt (Monat )
MQ(Jahr )
11.2.2.5 Abflussregimetypen
1. Einfaches Abflussregime
Besitzt genau ein Jahresmaximum.
Typen:
o ozeanisches Regenregime (Max. im Winter – hohe Niederschläge)
o Schneeregime des Tieflandes (Max. im Frühjahr – nach Schneeschmelze)
o Schneeregime des Berglandes (Max. im frühen Sommer – nach verzögerter
Schneeschmelze
o Glaziales Regime (Max. im Sommer – Schnee- und Eisschmelze nur im
Hochsommer)
2. komplexes Abflussregime 1. Grades
Besitzen mehrere Maxima.
Typen (Benennung nach Maximumsgröße):
o Mediterranes Regen-Schnee-Regime
o Schnee-Regen-Regime
o Ozeanische Regen-Schnee-Regime
3. komplexes Abflussregime 2. Grades
Komplexe Abflussregime 2. Grades stellen den Abfluss eines Fliessgewässers unterteilt
in verschieden Flussabschnitt dar.
39
11.2.2.6 Wasserbilanz Deutschland
11.2.2.7 Wasserbilanz Schweiz
40
11.3 Seen
11.3.1 Dimiktischer See
a: Vollzirkulation in Frühjahr und Herbst
b: Stagnation während des Sommers aufgrund der Temperaturdifferenzen in
den versch. Wasserschichten.
c: Stagnation der Zirkulation aufgrund der Eisdecke.
Æ Wasser kann in einem dimiktischen See (stehenden Gewässer) nur
zirkulieren, wenn alle Wasserschichten die gleichen Temperaturen aufweisen.
Eine Zirkulation wird durch Luftreibung an der Seeoberfläche initiiert.
11.3.2 Oligotrophie
Dies bedeutet, dass die Nährstoffe in einem See gleichmäßig in allen
Schichten (Tiefen) verteilt sind. Allerdings herrscht Nährstoffarmut.
11.3.3 Mesotrophie
Mäßig produktiver See, der mehr Nährstoffe als oligotrophe Seen besitzt.
41
11.3.4 Eutrophie
Dies bedeutet einen großen Nährstoffreichtum, der gegenüber oligotrophen
Gewässern jedoch ungelichmäßig über die Tiefen verteilt ist (CO2 sammelt
sich so beispielsweise in größeren Tiefen).
11.3.5 Hypertrophie
Übermäßiges Nährstoffangebot und damit Überproduktion. Kann zum Sterben
( Umkippen) eines Sees führen.
42
12 Index
Abfluss..............................................38
Abflussregime...................................39
Advektiver Niederschlag ...................36
Aerologisches Grundgesetz..............11
Afrikanischer Monsun .......................20
Ageostrophischer Wind.....................15
Albedo ..............................................12
Antizyklone .......................................15
Äquatoriale Tiefdruckrinne................16
Äquatorialströme ..............................19
Argon ..................................................8
Aridität ..............................................23
Atmosphärische Gegenstrahlung .....13
Barometrische Höhenformel .............10
Bemessungshochwasser..................39
Bemessungsniederschlag.................36
Benguelastrom .................................19
Berechnung der Höhendifferenz
aus der Luftdruckänderung ...........11
Berechnung des Luftdrucks
auf einer anderen Höhe ................11
Bestandsniederschlag ......................38
Chinook ............................................36
CO2 .....................................................8
Conveyor belt ...................................19
Corioliskraft.......................................14
Dansgaard-Oeschger-Zyklen............31
Dimiktischer See...............................41
Dreieckswehr....................................38
Driftströme ........................................18
Druckgradient ...................................14
effektive Klimaklassifikation ..............25
Effektivniederschlag .........................37
Einfallswinkel der
Sonneneinstrahlung ......................12
Eisbohrkerne ....................................30
Eisdecke ...........................................41
El Niño ..............................................21
Erdatmosphäre ...................................8
Erdzeitalter .......................................28
Eutrophie ..........................................42
Exosphäre ..........................................8
Exzentrizität ......................................29
Ferrelzelle.............................................
Siehe Zirkulationszellen
Flohn ....................................................
Siehe Genetische
Klimaklassifikation
Föhn ................................................ 36
Freie Atmosphäre .............................. 9
Gebietsrückhalt................................ 37
Genetische Klimaklassifikation ........ 25
Geostrophischer Wind ..................... 15
Gesamtstrahlungsbilanz der Erde.... 13
Glaziale............................................ 33
Golfstrom ......................................... 19
Gyres ............................................... 18
Hadleyzelle ..........................................
Heinrich Events................................ 30
Heterosphäre ..................................... 8
Hochdruckgürtel............................... 16
Höhenhoch ...................................... 11
Höhentief ......................................... 11
Holozän ........................................... 34
Homosphäre ...................................... 8
Humboldtstrom ................................ 19
Humidität ......................................... 23
Hydrologisches Jahr ........................ 35
Hydrostatische Grundgleichung....... 10
Hygrische Kontinentalität .....................
Siehe Kontinentalität
Hypertrophie .................................... 42
Ice Rafted Debris ............................. 31
Indischer Monsun ................................
Siehe Monsun
Interstadiale ..................................... 33
Interzeption ...................................... 37
Interzeptionsevaporation ................. 38
Isohyeten ......................................... 36
Isotopenstadien ............................... 30
ITCZ................................................. 19
Jetstream ......................................... 16
Kalifornischer Strom ........................ 19
Kleine Eiszeit ................................... 32
Klima.................................................. 6
Klimadiagramme.............................. 24
Kontinentalität .................................. 23
Konvektiver Niederschlag ................ 36
Köppen und Geiger..............................
Siehe Effektive Klimaklassifikation
Kronendurchlass.............................. 38
Kuro-Shio-Strom .............................. 19
La Niña ............................................ 21
43
Labradorstrom ..................................19
Lauer und Frankenberg ........................
Siehe Effektive Klimaklassifikation,
Siehe Klimadiagramme
Liedtkekarte ......................................33
Luftdruck.............................................9
Luftsäule .............................................9
Maritimität .........................................23
Massenerhaltung ..............................35
Massenerhebungseffekt ...................19
Meeresströmen.................................17
Mesosphäre........................................8
Mesotrophie......................................41
mittelalterliches Optimum .................32
Monsun.............................................20
Nährstoffe .........................................41
Niederschlag.....................................35
Niederschlagsregime ........................35
North Atlantic Circulation ..................19
Oberflächentemperatur der Erde ........9
Obliquität ..........................................29
Oligotrophie ......................................41
Orographischer Niederschlag ...........36
Ozeane .............................................17
Ozonschicht........................................9
Pardé ................................................39
Pegel ................................................38
Pelosphäre .........................................9
Pleistozän .........................................34
Polare Zelle ..........................................
Polares Kältehoch ............................16
Polarnächte ......................................12
Präzession........................................29
Radar................................................36
Regime .............................................39
Relative Luftfeuchtigkeit ...................35
Rossbywellen ...................................16
Ryd-Scherhag-Effekt ........................16
Salinität.............................................18
Sauerstoff ...........................................8
Sauerstoffisotope..............................30
Scheinkraft........................................15
Schwerebeschleunigung...................10
Solarkonstante..................................12
Sommersolstitium .............................12
Sonnenflecken ................................. 33
South Oscillation Index (SOI)........... 22
Spurenbeimischungen ....................... 8
Stadiale............................................ 33
Stammablauf.................................... 38
Stickstoff ............................................ 8
Strahlungsbilanz .............................. 12
Stratigraphie .................................... 33
Stratosphäre ...................................... 8
Subpolare Tiefdruckrinne................. 16
Südost-Monsun..............Siehe Monsun
Tellurische Effekte ........................... 19
Temperaturentwicklung ................... 33
Thermische Kontinentalität ..................
Siehe Kontinentalität
Thermodynamik ............................... 14
Thermohaline Zirkulation ................. 18
Thermosphäre ................................... 8
trockenadiabatisch............................. 9
Tropopause........................................ 9
Troposphäre ...................................... 8
Turbosphäre ........................................
Siehe Homosphäre
Umkippen, See ................................ 42
Umlauf der Erde um die Sonne........ 12
Upwelling ......................................... 19
UVC-Strahlung................................... 9
Venturikanal..................................... 38
Vulkanaktivität.................................. 33
Walkerzirkulation ............................. 21
Walter-Lieth-Diagramme......................
Siehe Klimadiagramme
Wasserbilanz ................................... 40
Wasserknappheit ............................. 34
Wasserkreislauf ............................... 35
Westwinddrift ................................... 16
Wetter ................................................ 6
Wintermonsun......................................
Siehe Monsun
Wintersolstitium ............................... 12
Witterung ........................................... 6
Zenit................................................. 12
Zirkulationszellen ............................. 17
Zirkumpolarstrom............................. 18
Zyklone ............................................ 15
44

Einführung in die Klima- und Hydrogeographie

Transcrição

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