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Wetterlexikon...

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Fragenkatalog Einführung: Benennen sie die drei zeitlichen Dimensionen atmosphärischer Erscheinung Tag, Nacht, Dämmerung Definieren sie Wetter, Witterung und Klima  Wetter: Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem best. Ort  Witterung: über mehrere Tage oder Wochen gleichbleibendes Wetter  Klima: durchschnittlichen Verhältnisse von Wetter und Witterung über einen längeren Zeitraum (30)  Solares Klima: jeder Ort auf demselben Breitenkreis hat das gleiche solare Klima (abhängig von Sonneneinstrahlung)  Tropen: ganzjährig gleichmäßig verteilte Einstrahlung  Tageshöchstsummen: werden zur Sommersonnenwende (Sommersolstitium) der jeweiligen Halbkugel an den Polen erreicht  Strahlung auf SHK im Südsommer stärker als auf der NHK im Nordsommer, wegen elliptischer Umlaufbahn der Sonne mit Perihel im Januar und Aphel im Juli Definieren sie den Begriff Atmosphäre  Gasförmige Hülle eines Himmelskörpers  Aufbau der Atmosphäre: Troposphäre, Tropopause, Stratosphäre, Stratopause, Mesosphäre, Mesopause, Thermosphäre Definieren sie Klimaelemente und Klimafaktoren:  Klimaelemente: messbare Einzelerscheinungen der Atmosphäre  Klimafaktoren: geographisch bedingte Gegebenheiten eines Gebietes

Erd- und Himmelsmechanik Wie beeinflussen Erd- und Himmelsmechanik das Klima der Erde?  Durch Drehung der Erde bekommen versch. Erdteile, zur selben Zeit verschieden viel Sonne ab (Jahreszeiten)  Durch Schiefe der Ekliptik (Tageszeiten, Scheinbare Sonnenwanderung zwischen den Wendekreisen) Definieren sie Aphel und Perihel  Aphel = längste Entfernung zur Sonne  Perihel = kürzeste Entfernung zur Sonne Kennzeichnen sie Äquinoktien und Solstitien  Äquinoktien = Tag und Nachtgleiche 21. 03 und 23.09 am Äquator  Solstitium = Sonnenwende 21.06 und Wintersonnenwende am 21. 12 an den Wendekreisen Wann treffen die Sonnenstrahlen mit maximaler Neigung auf die Erdachse

Beschreiben sie den Einfluss der Erdrevolution auf den Strahlungshaushalt der Erde Erdrevolution = Drehung der Erde um die Sonne innerhalb von 365 Tagen. Am 21. Dezember bekommt dann die Südhalbkugel am meisten Strahlung ab und am 21. Juni, die NHK. Am 21. März und 23. September steht die Sonne am Äquator im Zenit, somit ist zu der Zeit dort der größte Strahlungshaushalt. Die Erdrevolution ist verantwortlich für die Jahreszeiten auf der Erde

Beschreiben sie den Einfluss der Erdrotation auf den Strahlungshaushalt der Erde Erdrotation = Drehung der Erde um die eigene Achse innerhalb von 24h Die Erdrotation ist somit verantwortlich für die Tageszeiten, verursacht Corioliskraft und Fliehkraft. Grundlage für Einteilung in Zeitzonen und bewirkt die Gezeiten.

Präzession: Neigung der Erdachse zwischen 22 und 23,5 Grad

Definieren sie den Begriff „Schiefe der Ekliptik“ und Bedeutung für Klimate der Erde Beschreibt die Neigung der Erdachse um 23,4 Grad, dadurch ergeben sich unterschiedliche Strahlungseinfälle im Jahresgang, scheinbare Sonnenwanderung zwischen den Wendekreisen, Beleuchtungsdauer in den mittleren und höheren Breiten mit der Polarnacht/tag

Erklären sie den Ausdruck „scheinbarer Gang der Sonne zwischen den Wendekreisen“ Durch die Erdrotation und Erdrevolution verändert sich der Strahlungshaushalt der Sonne auf der Erde, im Sommer steht die NHK der Sonne zugewandt und die SHK abgewandt. Im Winter steht die SHK der Sonne zugewandt und die NHK abgewandt. Somit scheint die Sonne zwischen den Wendekreisen zu wandern.

Wie verändern sich am 21.03 mit zunehmender geographischer Breite:          

Winkelgeschwindigkeit: Mitführgeschwindigkeit: wird größer Schwerkraft: Corioliskraft: wird stärker Zeitpunkt des Senkrechtstandes der Sonne: verzögert sich Einstrahlung: Globalstrahlung: Strahlungsbilanz: Dauer von Tag und Nacht: Tag wird länger, Nacht wird kürzer Jahresamplitude, Tagesamplitude

In welcher solaren Klimazone sind die vier Jahreszeiten am besten ausgebildet und warum?

Wo befänden sich Tropen und Wendekreise, wenn die Schiefe de Ekliptik 0 Grad betragen würde und warum?

Beschreiben sie den Wandel der Expositionsunterschiede in Abhängigkeit der geographischen Breite

Wie unterscheiden sich tropische und außertropische Gebiet bezüglich der thermischen bzw. hygrischen Jahreszeiten  

In den mittleren Breiten und im subtropischen Bereich liegen Jahreszeitenklimate vor (sommer und Winter) In den Tropen gibt es ein Tageszeitenklima (Regen und Trockenzeit)

Strahlungs- und Wärmehaushalt Was beschreibt das Stefan-Boltzmann-Gesetzt? Es geht um die Menge der ausgestrahlten Energie. Die Energieabgabe eines Körpers wächst mit der 4. Potenz seiner absoluten Temperatur. Bsp: Verdoppelt sich die Temperatur eines Körpers, so erhöht sich seine Emission (Ausstrahlung) um das 16-fache.

Was beschreibt das Wiensche Verschiebungsgesetzt? Zusammenhang zwischen Temperatur eines Körpers (Menge der ausgestrahlten Energie) und Wellenlänge maximal emittierter (ausgeben) Strahlung. D.h. in welchem Wellenlängenbereich erfolgt intensivste Ausstrahlung eines Körpers. Merke:  Wellenlänge maximaler Strahlung ist umso kleiner, je höher die Temperatur eines Körpers ist  Je heißer ein Körper ist, desto kürzer die Wellenlänge, bei der das Maximum der Strahlung ausgesandt wird Unterschied Sonnenstrahlung und terrestrische Strahlung:  Sonnenstrahlen haben eine kürzere Wellenlänge als die terrestrische Strahlung, da die Temperatur des Körpers (Sonne) wovon sie strahlen, höher ist als die der terrestrischen Strahlen, die von der Erde ausgestrahlt werden. Beschreiben sie das Spektrum der Sonnenstrahlung und vergleichen sie es mit der terrestrischen Strahlung Sonne: Die elektromagnetische Strahlung der Sonne hat ihr Maximum bei etwa 0,5 mikrometer (blaugrünes Licht) reicht aber von der kosmischen Höhenstrahlung (0,000001 mikrometer) bis zu den langen Radiowellen bei 1.000m. Das sichtbare Licht liegt im Bereich von 0,4 mikrometer (Violett) bis 0,7 mikrometer (rot) Erde: terrestrische Strahlung, ist Ausstrahlung der Erde im Wellenlängenbereich 3,5 bis 100 mikrometer

Nennen und beschreiben sie die drei wichtigsten Wellenlängenbereiche bei der Beschreibung der Sonnen- bzw. Erdstrahlung  Sonnenstrahlungen:  Erdstrahlung:

Was beschreibt die Solarkonstante Intensität der Sonneneinstrahlung an der oberen Grenze der Erdatmosphäre

Unterscheiden sie die Prozesse der Absorption, Streuung, Reflexion  Absorption: bestimmter Anteil (Wellenlängenbereich) vom Licht wird vom Körper aufgenommen (Abgabe als Wärmeenergie), Absorption bedeutet Aufnahme von Energie und Übertragung in molekulare Bewegung, fühlbare Wärme  Streuung: eintreffende Strahlung wird in alle Richtungen umgelenkt = diffus reflektiert, es erfolgt keine Energieumwandlung, bleibt innerhalb der Atmosphäre  Reflexion: eintreffende Strahlung wird vom Körper vollständig zurückgestrahlt, verlässt Atmosphäre Erläutern sie den Begriff „Absorptionsbanden“ und „Emissionsbaden“  Absorptionsbanden = sind Bereiche in der Atmosphäre, die Gase enthalten, die eine hohe Absorptionswirkung auf langwellige (terrestrische) Strahlung haben (Co2, H2O)  Emissionsbanden =

Absorption In welchen spektralen Bereichen findet die Absorption hauptsächlich statt?

Absorptionsverhalten von Feststoffen und Gasen

Absorptions- und Emissionsbanden

Absorptionsverhalten von Ozon, Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf

Erklären sie den Zusammenhang von Erwärmung und Absorption sowie Emission anhand des Wienschen Verschiebungsgesetztes

Was versteht man unter dem Begriff „Treibhauseffekt“ Reflexion der terrestrischen Strahlung an Treibhausgasen Unterscheiden sie den natürlichen vom anthropogenen Treibhauseffekt der natürliche Treibhauseffekt ist wichtig, damit die globale Mitteltemperatur nicht unter 15 Grad fällt. Der anthropogene Treibhauseffekt, führt zu einer zu starken Erwärmung der Atmosphäre, durch zu viele Treibhausgase. Warum ist der natürliche Treibhauseffekt wichtig? Um die Temperatur auf der Erde lebensfähig zu lassen

Streuung Warum wird ein Lichtstrahl in staubiger/nebliger Luft sichtbar? Durch die hohe Streufähigkeit der Wasserteilchen in der Luft Zusammenhang zwischen Wellenlänge der gestreuten Strahlung und Art der streuenden Teilchen

Warum ist der Himmel blau? Rayleigh Gesetzt = Das kurzwellige blaue Licht wird beim Durchgang der Atmosphäre stärker an Luftmolekülen gestreut als das langwellige rote Licht des Spektrums. Chappius - Absorption = Ozon färbt sichtbares Licht blau, da es Licht im gelben, orangenen und roten Spektrum absorbiert (blau bleibt ürbig)

Wie entsteht Abendrot? Wenn die Sonne so weit am Horizont steht, sodass das kurzwellige blaue Licht herausgestreut wird bevor es bei uns ankommt. Das langwellige rote Licht kommt bei uns an.

Reflexion

Was beschreibt die sog. Albedo? Albedo bezeichnet die Absorptionsfähigkeit eines Körpers. Weiße Oberfläche reflektieren mehr Strahlung, schwarze Oberflächen absorbieren mehr Strahlung.

Definieren sie die Begriffe: 1. Direkte Sonnenstrahlung = Anteil der Sonnenstrahlung, die direkt auf der Erde ankommt 2. Diffuse Himmelsstrahlung = Teil der Sonnenstrahlung bzw. Globalstrahlung der mit der Erdatmosphäre wechselwirkt (Streuung an Wolken, Wasser- Staubteilchen) 3. Reflexstrahlung = 4. Globalstrahlung = gesamte auf der Erdoberfläche auf eine horizontale Empfangsfläche auftreffende Solarstrahlung

In welchem Wellenlängenbereich spielt die Reflexion eine herausragende Rolle?

In welchem Wellenlängenbereich wird die Reflexion durch die Prozesse der Absorption und Emission ersetzt?

Warum hat Wasser bei Sonnenuntergang geringe Albedowerte? Weniger, und weniger steil einfallende Sonnenstrahlung

Albedooberflächen

Warum glitzert Wasser bei untergehender Sonne? Die Sonne hat gegenüber dem Wasser eine größere Neigung bei Sonnenuntergang. D.h der Reflexionswinkel ist steiler und spiegelt die Sonnenstrahlen in Höhe des menschlichen Blickfeldes

Warum nehmen Albedowerte über Ozeanen mit zunehmender geographischer Breite zu? Weil die Einfallsfläche der Sonnenstrahlen größer ist als im Bereich des Äquators, wo die Sonne senkrecht einfällt und nur eine kleine Fläche mit Sonnenstrahlen versorgt.

Planetarischer Albedo = Der von der Erdoberfläche reflektierte Anteil der einfallenden kurzwelligen Strahlung. Stark unterschiedliche Werte bei natürlichen Oberflächen, z.B. Eis bzw. dunkles Gestein.

Kurzwelliger Strahlungshaushalt

Warum ist die Globalstrahlung in den Tropen geringer als in den Subtropen?

Absorptionsverhalten von Festland und Wasser

Langwelliger Strahlungshaushalt Definition „langwellige Ausstrahlung“

Wo findet die Umwandlung der kurzwelligen solaren Strahlung in langwellige Strahlung statt:

In welchem Bereich des Strahlungsspektrums befindet sich die sog. Wärmestrahlung

Wellenlängenbereich der maximalen Ausstrahlung der Erde:

Spektralbereich der von der Erde ausgestrahlten Energie: Infrarot

Atmosphärische Gegenstrahlung Definition =

Von welchen Bestandteilen der Atmosphäre geht die atmosphärische Gegenstrahlung aus

Wellenlänge von Gasen absorbierten und emittierten Strahlung

Strahlungsphysikalische Gründe für die Abnahme der Strahlungsbilanz mit zunehmender geographischer Breite

Fragen zum atmosphärischen Aufbau Beschreiben sie den Aufbau der Atmosphäre

Thermosphäre:  Extrem niedriger Luftdruck  Durch Strahlung wird Wärme erzeugt, nicht durch Wärmeleitung

Mesosphäre  Temperatur nimmt wieder ab, bis Obergrenze -90 Stratosphäre  Extrem trocken  Im unteren Teil Temp. Mit Höhe konstant = Isothermie  Dann Temp.zunahme = Inversion = stabile thermische Schichtung  Auf- und Abbau des Ozons  Ozonosphäre, Teil der Stratosphäre Troposphäre: Horizontale, vertikale Durchmischung Hoher Wasserdampfgehalt Wetterküche Unterer Teil = planetarische Grenzschicht Abnahme der Lufttemperatur, Luftdruckabnahme Temperaturgradient = 0,5 Grad / 100m Tropopause bis 17km über Äquator  An Tropobrüchen = Jet-Streams und Durchlassen von FCKWs       

Definition Atmosphäre: Gashülle die von der Schwerkraft des Erdkörpers angezogen und gehalten wird, Stickstoff, Sauerstoff, Argon Klimawirksame Gase: Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid Beschreiben sie die äußere Grenze der Atmosphäre: Was ist eine Inversion? Temperaturumkehr, schränkt vertikal Transport ein Beschreiben sie den Temperaturgradienten der Troposphäre Die Lufttemperatur nimmt mit der Höhe ab. Was sind Aerosole? Aerosole sind klimarelevante Gase, sie reflektieren terrestrische Strahlung zurück zur Erde, oder Sonnenstrahlen zurück in die Atmosphäre

Bedeutung der Unterscheidung von troposphärischem und stratosphärischem Ozon Stratosphärische Ozon = wichtig für Absorption von UV-Strahlen Troposphärische Ozon = verantwortlich für anthropogenen Treibhauseffekt Mittlere Temperatur an der Obergrenze der Troposphäre Polen: 7-9 km, -50 Grad Äquator: 16-17 km, -80 Grad Beschreiben sie den Ausbau der Troposphäre 

Unterste Zentimeter: laminare Unterschicht. Ist für mikroklimatische Fragestellungen von besonderem Interesse, da in dieser Schicht auf Grund intensiven Reibungseinflusses praktisch keine Luftbewegung auftritt.



Unterste ca. 2 Meter: bodennahe Grenzschicht, auch Geiger-Schicht. Eine kräftige vertikale Windgeschwindigkeitszunahme und, vor allem bei hohen Temperaturen, auch eine kräftige Temperaturabnahme mit der Höhe. Die bodennahe Grenzschicht ist der Lebensraum von Mensch, Tier und größtenteils auch der Vegetation.



Unterste ca. 50 Meter: bodennahe Luftschicht, auch Prandtl-Schicht. Noch immer ist der Erdoberflächeneinfluss von Bedeutung und es findet eine ausgeprägte Windgeschwindigkeitszunahme mit der Höhe statt (wegen der nachlassenden Bodenreibung). Ein Großteil der Vegetation der Erde ragt in diese Schicht hinein.



Unterste ca. 0,5–2 Kilometer: planetarische Grenzschicht, auch Reibungsschicht oder Peplosphäre genannt. In dieser äußeren Schicht äußert sich der Reibungseinfluss vor allem in einer Windrichtungsänderung mit der Höhe, ebenso eine weitere vertikale Windgeschwindigkeitszunahme.



Darüber (bis zur Tropopause): freie Schicht oder freie Atmosphäre. Sie ist im Wesentlichen reliefreibungsfrei. In dieser Schicht wird ein Großteil des Flugstreckenverkehrs abgewickelt.

Fragen zur Lufttemperatur Warum hat Wasser eine höhere Wärmespeicherkapazität als Luft? Man braucht eine höhere kinetische Energie, um die Wasserstoffbrückenbindungen zu brechen als bei Luft. Definieren sie den Begriff „latente Wärme“ latente Wärme [von lat. latere=verborgen], Umwandlungswärme, Wärmemenge, die bei der Änderung fester, flüssiger oder gasförmiger Aggregatzustände verbraucht oder freigesetzt wird. In der Klimatologie wird mit latenter Wärme die bei der Verdunstung des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes verbrauchte Energie bezeichnet, die bei der Kondensation des Wasserdampfes in fühlbare Wärme überführt wird. Je nach Art der Zustandsänderung spricht man auch von Verdunstungswärme (flüssig in gasförmig), Schmelzwärme (fest in flüssig) oder Sublimationswärme (fest in gasförmig).

Erläutern sie die Begriffe „Verdunstungskälte“ und „Kondensationswärme“  Verdunstungskälte:  Kondensationswärme:

Prozess bei der latente Energie in fühlbare Wärme umgewandelt wird Latente Wärme = Verdunstung Fühlbare Wärme = Kondensation Prozess bei der fühlbare Wärme in latente Energie umgewandelt wird

Transportarten der latenten Energie

Gebiete maximaler und minimaler Latenter Wärme

Nennen sie zwei Gründe warum die troposphärische Temperatur i.d.R. mit der Höhe abnimmt 1. Weil der Druck abnimmt 2. Weil der Wasserdampfgehalt mit geringer werdendem druck abnimmt, Atmosphäre kann weniger Wärmestrahlung absorbieren

Definition fühlbare Wärme

Transport Fühlbarer Wärme:

Maßeinhieten der Lufttemperatur

Nennen sie drei unterschiedliche Instrumente zur Messung der Lufttemperatur 1. Ausdehnungsthermometer 2. Dampfdruckthermometer 3. Flüssigkeitsthermometer

Strahlungsfehler =

Wärmeleitung =

Wärmestaufehler =

Trägheitsfehler =

Beschreiben sie den mittleren Tagesgang der Lufttemperaturen in den Tropen, Mittelbreiten und Polargebieten Tropen: In den Tropen liegt ein Tageszeitenklima vor. D.h. die Temperaturunterschiede von Tag zu Nacht sind höher als über das Jahr gesehen. Es gibt Trocken- und Regenzeiten. Mittelbreiten: Hier liegt ein Jahreszeitenklima vor, d.h. die Unterschiede der Temperaturen sind über das Jahr größer als am Tag. Polargebiete: Die Temperaturschwankungen über den Tag in den Polargebieten ist nicht so groß wie in den Tropen oder Mittelbreiten. Es liegen die Eigenschaften für Eiswüsten vor.

Wie entwickelt sich die Tagesamplitude mit zunehmender geografischer Breite, Kontinentalität, Pflanzenbewuchs Geographische Breite: Tagesamplitude wird geringer Kontinentalität: die Tagesamplitude wird größer Pflanzenbewuchs: Tagesamplitude wird größer

Schwache Temperaturamplituden im Bereich der Inneren Tropen anhand der latenten Wärme

Starke Temp.amplitude im Bereich der Randtropen anhand der fühlbaren Wärme

Erklären sie das Prinzip des Thermoisoplethendiagramms Ein Thermoisoplethendiagramm stellt den tageszeitlichen Temperaturverlauf an einem festen Ort über das Jahr hinweg dar. Im Gegensatz zu einem klassischen Klimadiagramm wird in diesem nicht nur der Jahresverlauf, sondern auch der Tagesverlauf der Temperatur dargestellt Tageszeitenklima: 

mittlere Temperaturunterschiede zwischen Tag und Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Monaten

Nacht

sind



vor allem Klimate der inneren Tropen



Linien verlaufen überwiegend waagerecht im Thermoisoplethendiagramm

größer

als

die

als

die

Jahreszeitenklima: 

Schwankungen der mittleren Monatstemperaturen Temperaturschwankungen eines Tages

eines

Jahres



Deutlicher Wechsel zwischen kälteren und wärmeren Jahreszeiten



Linien verlaufen überwiegend senkrecht im Thermoisoplethendiagramm

sind

höher

Auswertung eines Thermoisoplethendiagrammes Schritt 1: Wärmste und kälteste Zeit bestimmen Lese den wärmsten und kältesten Temperaturwert ab und bestimme dazu den passendenden Monat und die passende Uhrzeit.

Schritt 2: Tagesamplitude bestimmen Berechne die Tagesamplitude für einen Monat aus jeder Jahreszeit (Januar, April, Juli, Oktober). Dafür liest du jeweils den höchsten und niedrigsten Temperaturwert eines Monats ab und bildest die Differenz der beiden Werte.

Schritt 3: Jahresamplitude bestimmen Berechne für bestimmte Tageszeiten (06:00, 12:00, 18:00 und 24:00 Uhr) die Jahresamplitude. Dafür liest du jeweils die höchsten und niedrigsten Temeraturwerte ab und bildest die Differenz davon. Schritt 4: Begriffe zuordnen und Hypothesen ableiten Vergleiche die Temperaturamplituden miteinander und überlege dir, ob es sich hierbei um ein Jahres- oder Tageszeitenklima handelt. Versuche die Klimastation einer Klima- bzw. Vegetationszone zuzuordnen. https://de.serlo.org/testbereich/neue-faecher-themen/geographie/methoden-dergeographie/thermoisoplethendiagramme-auswerten

Nennen sie drei Gründe warum die NHK im Jahresmittel wärmer ist als SHK 1. Mehr Landmasse, die sich schneller erwärmt als Wassermassen 2. Südsommer ist kürzer, deswegen hebt sich das mit der stärkeren Erwärmung durch lage zur Sonne auf 3. Ozeanströmungen

Unterschiede Maritimes und Kontinentales Klima ...