Zusammenfassung - GOP physischer Teil PDF

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GOP physischer Teil...

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Energie Energieerhaltung = Energie -> durch Geschwindigkeit des Wasser

, z.B. Gebirgsbach (Am ); zum Errechnen benötigt:

Formel von Manning (Näherungsformel) = Wärmeenergie = Großteil von

wird

Problem Genauigkeit = komplexe Natur, mangelhafte Datenverfügung, manche Einflussgrößen nur mit messbar (daher Annäherung) Gerinnequerschitt A = abhängig von Wasserstand d und Flussbreite b

)

Rauhigkeitsbeiwert n oder Kehrwert Stricker Beiwert kst = abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit, Bewuchs und Querschnittsform und Grundsätzlich , da der Einfluss der Böschungsrauheit mit zunehmender Fließtiefe abnimmt

der

Hjulström-Diagramm = zeigt Zusammenhang zwischen Korngröße und Fließgeschwindigkeit aufgebaute Achsen (sog. Grenzgeschwindigkeiten, die Diagramm in drei Felder teilen) - Folge aus dem Diagramm: j die r kann das sein, Fließgeschwindigkeit v für die Erosion eines Korns ist immer größer als die Fließgeschwindigkeit, die nötig ist um diesen Partikel nicht zur Ablagerung kommen zu lassen Wärmeleitung = Wärmefluss zwischen zwei Stoffen (besonders stark bei zwei Festkörpern), immer nur in Richtung geringerer Temperatur; Maß für die Wärmeleitung ist die W/(mk) Spezifische Wärmekapazität = Menge an Energie, die zugeführt werden muss, um 1kg dieses Stoffes um 1K zu erhöhen Konvektion (Wärmetransport) = Wärmemenge (zwischen Bodenoberfläche und Luft ausgetauscht) = Austauschkoeffizient x spezifische Wärme Luft bei konstantem Druck x (T0-Th)/Höhe h Austauschkoeffizient u = Parameter zur Quantifizierung von Massenaustausch, begünstigt durch hohe Windgeschwindigkeit, labile thermische Schichtung und große Oberflächenrauigkeit Strahlungsbilanz Q = Energieflüsse zur Oberfläche (+), Energieflüsse weg von der Oberfläche (-) Emissionsvermögen = eines und

, d.h.

werden er

Stefan-Boltzmann-Gesetz = , das abgestrahlte Leistung eines idealen schwarzen Körpers in Abhängigkeit von seiner Temperatur angibt; gibt an, welche Ausstrahlung ein Körper der absoluten Temperatur T aussendet dQ/dt = Emissivität x Stefan-Boltzmann-Konstante x A x T^4

Materie Häufigste Elemente Erdkruste = Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, Magnesium Häufigste Elemente gesamte Erde = Eisen, Sauerstoff, Silizium, Magnesium Wichtigsten Minerale Erdkruste = 1.Feldspäte (60%) 2.Amphibol & Pyroxen (17%) 3.Quarz (13%) 4.Glimmer (4%) 5.Tonminerale & Calcit (2%) Gesteine = überwiegend aus Mineralen Gesteinsgruppen Magmatische Gesteine

Metamorphose Gesteine

Sedimentgesteine

Plutonit:! - langsam im Erdinneren erstarrt (intrusiv)! - Einzelne Minerale erkennbar, z.B. Granit

Neu- und Umwandlung von bereits bestehenden Mineralen unter Druck und Temperatur

Chemisch: Ausfällung einer Lösung!

Vulkanit:! - schnell an Erdoberfläche erstarrt! - Minerale nicht erkennbar, z.B. Basalt

Orthogestein:! - Magnetisches Gestein, z.B. Granit -> Ortogneis! Paragestein:! - Sedimentgestein, z.B. Kalk -> Marmor Ton -> Schiefer

Evaporit: Salz, Gips Karbonat: Kalk, Dolomit! Klastisch durch Verwitterung (Tonstein, Sandstein)! Biogen: biologische Aktivitäten (Muscheln & Amonit)

Absolute Altersbestimmung = Radioaktiver Zerfall (exponentiell): C14 (für Holz, Kohle, Lebewesen), Rubidium/Kalium/Uran (für Gesteine) Relative Altersbestimmung = Stratigraphie (Äon, Ära, Perioden, Epochen) und Fossilien Böden = Ressource, Speicher/Puffer, Spekulationsobjekt Dreiphasenkompartiment = fest / flüssig / gasförmig

Formen der Verwitterung 1) Physikalisch: Temperaturwechsel, Frostsprengung, Druckentlastung 2) Chemisch: Lösungsverwitterung, Hydrolyse, Säurewirkung, Oxidation 3) Biotisch: Wurzelsprenung, Abgabe H+ oder CO²

Mineralische Korngröße = bedingt Lebensvorgänge, Wechselwirkung (fest/flüssig/gasförmig), Transport- und Austauschvorgänge Ton: 0 - 0,002 mm Schluff: 0,002 - 0,063 mm Sand: 0,063 - 2 mm BRD-System (deutsch) = Schluff und Ton (Masse-%) FAO = Sand, Ton und Schluff (%)

Porenvolumen = bezieht Anteil Porenvolumen auf gesamte Bodenvolumen Trockenrohdichte = Masse des bei 105 Grad Celsius getrockneten Bodens bezogen auf Gesamtvolumen Bodenfeuchte Sickerwasser = schwach gebunden Haftwasser = gegen Schwerkraft zurückgehaltenes Wasser a) Adhäsionskräfte (Anziehung verschiedenartiger Stoffe) binden Wasser an Bodenteilchen als Absorptionswasser b) Kohäsionskräfte (Anziehung gleicher Stoffe) bilden zusammen mit a) stehendes und hängendes Kapilarwasser

Saugdruck / Saugspannung = Kraft von Bodenteilchen auf Wasser /Bindungsstärke Wasser im Boden pF-Wert = Kennzeichnung Wasserspannung in log cm Wassersäule PWP = permanente Welkepunkt (Grenzwert Saugdruck -> Welken) 4,2 Totwasser = > 4,2 pF Feldkapazität (FK) = Wassermenge, die Boden max. gegen G zurückhalten kann Nutzbare Feldkapazität = pflanzenverfügbare Wassermenge im Boden (1,8 bis 4,2 pF)

Wasserkreislauf N - ET - Q +/- S = 0 (Wasserhaushalt) Verweildauer = Volumen / Abfluss Hydrologisches Abflussjahr = 01.11. - 31.10. 1 mm = 1l/m² Einzugsgebiet = Umrahmung durch Wasserscheide, fließt an einem Punkt raus (Pegelpunkt, Gebietsauslass) Niederschlagsstimmung = arithmetisches Mittel, Thiessen-Polygone, Isohyeten-Methode, Fernerkundung, Wetterradar Potentielle Verdunstung = möglich Aktuelle Verdunstung = tatsächlich Berechnung der Verdunstung = z.B. über Haude-Verfahren -> Empirischer Faktor für verschiedene Landoberfläche multipliziert mit der Differenz von Sättigungsdampfdruck (aus Temperatur) und aktueller Dampfdruck (Sättigungsdampfdruck x rH)Abfluss & Abflussregime

Abfluss & Abflussregime Abfluss = Wasservolumen, das pro Zeiteinheit einen definierten Querschnitt durchfließt (Rohr, Flussquerschnitt)! A x v (Querschnitt x Fließgeschwindigkeit)! Abfluss-Messung = mit H-Q-Beziehung (Wasserstand-Abfluss-Beziehung)! - für verschiedene Wasserstände in einem Gerinne Durchflussmessungen! - bei gleichmäßigem Abfluss stabil -> nur bei laminarem (=ruhig) Fließverhalten gültig! - bei gleichem Wasserstand können sich unterschiedliche Abflussmengen ergeben (höhere Fließgeschwindigkeit)! 6-Punkt-Methode = Querschnitt-Teilung in Lamellen (mit A = h x b)! -> Messung der mittleren Fließgeschwindigkeit jeder Lamelle (sechs Tiefen)! -> Gesamtdurchfluss aus Summe der Lamellendurchflüsse! Gewässerkundliche Hauptwerte = an Pegel gemessenen Abflussdaten mit täglichen/ monatlichen/langjährigen Mittelwerten/Extrema! Abflusshöhe = gesamte Abfluss eines regionalen Einzugsgebiet innerhalb Zeitraum, Angabe in mm/Zeit! Abflussspende = Quotient aus Abfluss und Fläche (Einzugsgebiet in km²) -> q = Q / A = l / s km²! Für den Vergleich von verschieden großen Einzugsgebieten! Milieufaktoren = Klima, Relief, Landnutzung, Boden, Mensch (Beeinflussung)! Abflussregime (von Pardé) = charakteristische mittlere Jahresgang des Abflusses! Abflussgang und klimatische Faktoren (Regen, Schnee und Verdunstung):! - ausgeglichene NS-Verteilung: in Mittelbreiten sinusförmiger Jahresgang (Winter-/ Sommermaximum als Folge hohen Verdunstungseinflusses)! - Sommermaxima nur bei hohen Sommer-NS! - Variables Klima bestimmt zeitlichen Verlauf / Milieufaktoren beeinflussen Amplitude d. Ganglinie! - Amplitude wächst mit Steilheit Relief! - Amplitude gedämpft durch zunehmende Gebietsgröße/große Wasserspeicher! Speisungsart Fluss = pluvial (durch Regen gespeist), nival (durch Schnee), glazial (durch Gletscher), Kombinationen!

Vegetation Pflanzenwachstumsfaktoren = Klima (NS, Temperatur, Wind, …), Boden (Wasser, Nährstoffe, …), Topographie, Menge an Nährstoffen/Wasser/Energie, Konkurrenz! Minimumfaktor = Wachstum von Pflanze eingeschränkt durch die im Verhältnis knappste Ressource (z.B. Wasser, Licht, …)! Primäre Standortfaktoren = unmittelbar wirkenden Umweltfaktoren (z.B. Klima / abiotische Faktoren)! Sekundäre Standortfaktoren = mittelbar wirksame Umweltfaktoren (z.B. Relief / Biotische Faktoren)! Natürliche Vegetationsmuster = Zusammenspiel der Faktoren! Crop Suitability = Eignung einer Fläche / Standort für Landwirtschaft!

Ökologie Ökologie = Wissenschaft von Beziehungen/Interaktionen des Organismus zur Außenwelt -> „Existenz-Bedingungen“ (Haeckel)! Geographie

Biologie

Angewandte Ökologie (z.B. Naturschutz)

Organismen (z.B. Arten)

Ökosysteme (z.B. Umweltbedingungen)

Populationen (z.B. Größe)

Großlebensräume (z.B. Meere)

Wechselwirkungen Arten (z.B. Konkurrenz) Lebensgemeinschaften (z.B. Strukturen)

Ökologische Standortfaktoren = menschliche Einflüsse führen zu Veränderung / Klimawandel mit starken Einfluss / Stoffkreisläufe mit wichtiger Rolle! Phosphorkreislauf = zentrale Bedeutung für Lebewesen/Stoffwechsel! 1) Phosphor in Boden -> Pflanzen -> Tiere (Futter) -> Ausscheidung -> Boden! 2) Erosion / Verwitterung aus Gesteinen! (ohne Atmosphärenkomponente / langsamer Kreislauf / knapp)! Stickstoffkreislauf = wichtig für Pflanzenwachstum! Natürlicher Kreislauf gestört durch Kunstdünger / Verbrennung fossiler Energieträger! 1) Lebewesen nehmen Stickstoff nur als Nitrat auf! 2) Luftstickstoff -> Stickstoffoxidierung! 3) Anorganischer Stickstoff von Lebewesen zu Lebewesen (bei Tod wieder in abiotischen Teil Ökosystem)! 4) Pflanzen nehmen Stickstoff durch Wurzeln auf! 5) Ammonium durch Abbau aus Harnstoff -> Nitrit/Nitrat! 6) Denitrifikation = Nitrat zu molekularem Stickstoff (Bakterien)! Mikroorganismen spielen wichtige Rolle Schwefelkreislauf = vom Menschen in Atmosphäre gebracht -> Einfluss auf Standort! Kohlenstoffkreislauf = CO² für Leben von zentraler Bedeutung (z.B. Photosynthese), Verweildauer in der Atmosphäre: 5-200 Jahre! Ökozonale Gliederung Hohe Breiten

Polare / Subpolare Zone (Eiswüsten /Tundren)! Boreale Zone

Mittelbreiten

Feuchte Mittelbreiten! Trockene Mittelbreiten (Wüsten / Grassteppen)

Subtropen

Winterfeuchte Subtropen! Immerfeuchte Subtropen! Subtropische Trockengebiete (Wüsten / Dornsavannen)

Tropen

Sommerfeuchte Tropen (Trocken-/Feuchtsavanne) Immerfeuchte Tropen

V...