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Klimazonen

Beschreiben Sie Temperatur, Niederschlag, Luftdruck und Winde als wichtige Klimaelemente:
Temperatur:
Die Temperatur wird von unterschiedlichen Einstrahlungswinkel der Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche bestimmt. Die auf die Erdoberfläche auftreffenden Sonnenstrahlen werden absorbiert und dadurch wird die Erdoberfläche erwärmt. Je steiler die Sonnenstrahlen einfallen, desto größer ist die Erwärmung der Erdoberfläche.
 
Niederschlag:
Ursache für den Niederschlag ist der Wasserdampf, der generell bei Verdunstung über Gewässer oder Feuchtgebieten entsteht. Die durch Sonneneinstrahlung erwärmte Luft nimmt Wasserdampf auf, steigt auf und kühlt in der Höhe ab. Der Wasserdampf der Luft kondensiert und gibt dabei Wärme ab. Die bei der Kondensation entstandenen Wassertropfen sammeln sich an Staubteilchen – Kondensationskern. Wenn die warme Luft sehr rasch in großen Höhen aufsteigt, entstehen Gewitterwolken (= Kumuloniumbuswolken) – diese werden abgeregnet. Steigt die Luft langsam und regelmäßig auf, entstehen Stratus – oder Schichtwolken.
Als Niederschlag bezeichnet man alle Erscheinungsformen der Kondensation: Tau, Boden- und Hochnebel, Reif, Regen, Dunst, Hagel und Schnee;
 
Luftdruck:
Druck, den die atmosphärische Luft infolge der Schwerkraft auf ihre Unterlage ausübt. Er nimmt mit wechselnder Höhe ab. Aufsteigende Luft hinterlässt in Bodennähe Tiefdruck. Absinkende Luft erzeugt in Bodennähe einen Hochdruck. Der unterschiedliche Druck wird durch die Winde (= Luftströmungen) ausgeglichen.
 
Winde:
Man unterscheidet:
  • Lokale Winde
  • Berg- und Talwind
  • Land- und Seewind (aufgrund unterschiedlich schneller Erwärmung bzw. Abkühlung vom      Wasser)
  • Überregionale Winde - Darunter versteht man Luftströmungen zwischen Hochdruck- und Tiefdruckgebieten.
Globale Windsysteme:
Die Ursache für die globale Luftzirkulation ist der Temperaturunterschied zwischen Tropen- und Polargebieten. Die im Äquatorialgebiet bis in ca. 18 km Höhe aufsteigende erhitzte Luft fließt abgelenkt von der Corioliskraft als Westwindhöhenströmung in Richtung der Pole. Polarfrontjet, Subtropenjet; Nordost- und Südostpassat; Westwindhöhenströme;

Welche Faktoren bestimmen Temperatur- und Niederschlagsverhältnisse in den Tropen?
Im Bereich des Äquators kommt es durch die direkt einfallenden Sonnenstrahlen zu einer starken Erwärmung der Luftmassen. Da aber warme Luft wesentlich leichter ist als kalte Luft, steigt sie auf, kühlt dabei ab und kann die gespeicherte Feuchtigkeit nicht mehr halten – aus sich hoch auftürmender Cumuluswolken fallen heftige Niederschläge. Es entstehen ganzjährig auftretende tropische Tiefdruckgebiete.

Stellen Sie einen Zusammenhang zu subtropischen Klimaten her:
Zum Unterschied von den Tropen gibt es hier bereits jahreszeitliche Temperaturschwankungen und deutlich ausgeprägte Jahreszeiten.
Klima: tropisch = ganzjährig warme Zone;
subtropisch = warme Zone, jedoch jahreszeitliche Temperaturschwankungen.

Versuchen Sie – unter Einbindung wichtiger Klimagrundtatsachen – das Modell der tropisch – subtropischen Zirkulation aufzubauen:
Durch die starke Sonneneinstrahlung im Bereich des Äquators wird die Luft erhitzt, diese nimmt viel Wasserdampf auf und steigt auf. In Bodennähe des äquatorialen Bereiches entsteht ein dauerndes Tiefdruckgebiet. Die aufsteigende Luft kühlt ab, der in der Luft enthaltene Wasserdampf kondensiert, gibt Wärme ab und wird abgeregnet (= Mittagsregen in den Tropen).
Die abgetrocknete, kühle Luft wandert südlich und nördlich vom Äquator weg in Richtung der Pole und sinkt im Bereich der Wendekreise ab und bildet dort subtropische Hochdruckgebiete.

Wie kann die Entstehung des Monsuns erklärt werden?
Der Südostpassat, der ursprünglich auf der Südhalbkugel wehte, wird auf der Nordhalbkugel von der Corioliskraft abgelenkt (Ablenkung durch Erdrotation) und zu einen Südwestwind (Monsun) umgewandelt.
Die inntertropische Konvergenzzone (ITC) schiebt sich im Sommer im Raum Indien bis zum Himalaya vor.

Wintermonsun:
Verlagerung der ITC nach Süden. Im Winter daher Hochdruckgebiet über Zentralasien. Winde wehen aus dem Landesinneren (Hochdruckgebiet) heraus. Diese Strömung ist kalt und trocken.
 
Sommermonsun:
Verlagerung der ITC nach Norden – daher Tiefdruckgebiet über Zentralasien (Land erwärmt sich schneller als Wasser). Der vom Indischen Ozean kommende Südwestmonsun ist feuchtwarm und bringt hohe Niederschläge.

Welche Gesetzmäßigkeiten prägen das Klima der gemäßigten Breiten?
Die gemäßigte Zone ist auf der Südhalbkugel kaum vertreten; auf der Nordhalbkugel größtenteils mit der außertropischen Westwindzone identisch.
 
Klimacharakteristik:
In Europa im Westen ozeanisch, im Osten kontinental ausgeprägt (zu erkennen an der Abnahme des Niederschlags und der größeren Schwankung der Temperatur zwischen Sommer und Winter). Tiefdruckgebiete in den gemäßigten Breiten entstehen durch das Aufeinandertreffen von Subtropischer Warmluft und Subarktischer Kaltluft im Bereich der Frontalzone. Im Grenzbereich der unterschiedlich temperierten Luftmassen bilden sich Fronten mit charakteristischen Wettersituationen aus. Die Orte des Aufeinandertreffens der unterschiedlich temperierten Luftmassen variieren und sind von der Jahreszeit abhängig. Die Niederschläge an beiden Fronten entstehen durch Kondensation der aufsteigenden Warmluft.

Begründen sie die Ausprägungsformen europäischer und nordamerikanischer Klimate.
Europäische Klimate:
In Europa im Westen ozeanisch (feucht), im Osten kontinental (trocken) ausgeprägt (zu erkennen an der Abnahme des Niederschlags und der größeren Schwankung der Temperatur zwischen Sommer und Winter). Das Wettergeschehen in Europa wird im wesentlichen vom Islandtief und Azorenhoch beeinflusst. Kleinräumige Ableger beider Systeme entwickeln charakteristische Großwetterlagen. In diesen Breitengraden herrscht Westwind vor. An Gebirgen werden die aufstauenden Luftmassen nach oben gedrückt. Durch die Abkühlung der Luft kommt es zu Niederschlägen. Auf der gegenüberliegenden Seite bildet sich ein Föhn. (z.B. Nordstaulage bei den Alpen – hoher Niederschlag!)
 
Nordamerika:
Auch in Nordamerika herrschen Westwinde vor. Im Landesinneren ist es eher trocken, im Gegensatz zu Küstengebieten. Als Indian Summer bezeichnet man ein Hochdruckgebiet, dass im September und Oktober wetterbestimmend sein kann. Auch Meeresströmungen beeinflussen die Temperaturen an den Westseiten Eurasiens und Nordamerikas, wie z.B. der Golfstrom oder der Nordpazifische Strom; an der Ostseite beider Kontinente: Oya-Shio, Labradorstrom.

Welche verschiedenen Faktoren bestimmen das Klima?
  • Geographische Breite
  • Relief (Luvseiten /Leeseiten, Höhenlage)
  • Jahreszeitliche Veränderungen (z.B. beim Monsun)
  • Ozeannähe und Ozeanferne (ozeanische / kontinental)
  • Lokale Bedingungen (z.B. Föhn)
  • Reflexion der Sonnenstrahlen
  • Vulkanausbrüche
Wie können Klimafaktoren graphisch dargestellt werden?
Klimafaktoren lassen sich graphisch in Klimadiagrammen darstellen (Waltersche Klimadiagramm).
Es werden Monatsmittelwerte von Temperatur und Niederschlag verwendet.

Welche Vorteile hat die Darstellung der Temperatur und Niederschlag im Walterschen Klimadiagramm?
Die Darstellung von Temperatur und Niederschlag im Walterschen Klimadiagramm ermöglichen einen raschen weltweiten Vergleich der Klimasituationen an den Beobachtungspunkten.

Führen sie die wichtigsten Treibhausgaße und ihre Herkunft an!
  • Ozon – (Verkehr, Oxidations- und Desinfektionsmittel)
  • Ozon wirkt in der Troposphäre als Treibhausgas, da es sichtbares Licht durchlässt, Wärmestrahlung jedoch absorbiert.
  • FCKW – Fluorchlorkohlenwasserstoff (z.B. Kühlmittel in Geräten, Treibgas in Spraydose, Lösungs- und Reinigungsmittel in der Industrie)
  • Stickstoffoxid – Verbrennungsprozesse z.B. bei Motoren und Kraftwerke
  • Methan – Verdauungsvorgänge bei Rinderherden; Reisfelder
  • Kohlendioxid – Verbrennung von fossilen Brennstoffe (Holz, Kohle, Erdagas);
  • Brandrodungen
Entwickeln sie verschiedene Szenarien für die weitere Klimaentwicklung in Europa, an den Polen!
Durch den Treibhauseffekt wäre wegen der massiven Erwärmung ein Abschmelzen der Pole möglich. Dadurch würde der Meeresspiegel steigen. Die Folge wären Überflutungen von Festland. Durch die daraus resultierenden verschiedenen Klimaveränderungen (auch durch die verschiedene Strömungen) wäre die Pflanzenwelt bedroht. Dies wiederum würde eine Kettenreaktion auslösen. Hungersnot für Mensch und Tier – weniger Festland, größere Bevölkerungsdichte des verbleibenden Festlandes. Wegen Hungersnot sind schon Kriege geführt worden.

Wie stehen sie Auflistungen von Auswirkungen des Treibhauseffekts gegenüber?
Da es verschiedenste Expertenmeinungen über mögliche Auswirkungen des Treibhauseffekts gibt, lässt sich das Ausmaß nicht abschätzen. Klimaschwankungen hat es immer schon gegeben und man sollte daher sich nicht durch diverse Horrorszenarien verrückt machen lassen. Jedoch ist anzumerken, dass nur der Mensch zerstörerische Maßnahmen gegen die Natur setzt und sie damit aus dem Gleichgewicht bringt. Die Auswirkungen der veränderten Bedingungen lassen sich nicht abschätzten!
In welchen Bereichen der Atmosphäre finden sie Ozon und welche Auswirkungen bzw. Aufgaben hat es dort?
 
Ozon entsteht in der Stratosphäre als Folge der Spaltung von Sauerstoffmolekülen durch kurzwellige ultraviolette Strahlung und wird durch UV-Strahlung wieder zerlegt (ständiger Kreislauf). In der Stratosphäre ist Ozon ein lebensnotwendiger UV-Filter, der die krebserregende kurzwellige Sonnenstrahlung zurückhält. In der Troposphäre wirkt Ozon als Treibhausgas, da es sichtbares Licht durchlässt, Wärmestrahlung jedoch absorbiert. In der Biosphäre wird Ozon durch seine Eigenschaft, lebende Zellen zu schädigen, gefährlich für Menschen und Pflanzen. In höherer Konzentration reizt es die Schleimhäute der Atemwege und trägt als Zellgift zum Waldsterben bei.

Wie und wann entsteht das Ozonloch über der Antarktis?
Über der Antarktis (Südpol) zirkuliert in der langen Polarnacht die Stratosphärenluft um den Pol und die eingeschlossene Luft kühlt sich unter – 80 ° Celsuius ab. Dabei bilden sich Stratosphärenwolken aus Eiskristallen und gefrorener Salpetersäure, die Puffermoleküle sind gebunden. Mit der Rückkehr des Sonnenlichtes nach Ende der Polarnacht setzt plötzlich die Ozonzerstörung durch das freie Chlor in der Stratosphäre mit ungebremster Wirkung ein. Den plötzlichen Abfall der Ozonmenge auf die Hälfte bis ein Drittel im antarktischen Frühling (Oktober) bezeichnet man als Ozonloch. Das Ozonloch über der Antarktis tritt seit 1975 alle 2 Jahre verstärkt auf und weitete sich 1989 schon bis Australien und Neuseeland aus.

Ist ein Ozonschwund auch auf der Nordhalbkugel zu befürchten?
Auch über dem Nordpol beobachtet man einen deutlichen Ozonschwund und weltweit nimmt der Chlorgehalt durch FCKW in der Stratosphäre ständig zu.