Physische Geografie
VL 10 - Biochemische Kreisläufe
VL 10 - Biochemische Kreisläufe
LZ 1: Sie verstehen das Prinzip der biogeochemischen Kreisläufe, und kennen Beispiele für deren Veränderung durch den Menschen.
Biogeochemische Kreisläufe: beschreiben den Kreislauf eines chemischen Elements (Stickstoff, Kohlenstoff etc.), welcher in Interaktion mit anderen am System beteiligten Komponenten vollzogen wird.
--> Kreislauf zwischen Atmosphäre, Lithosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre
Biogeochemische Kreisläufe sind insbesondere wichtig, weil sie die Zunahme von Treibhausgasen in
der Atmosphäre und damit die Klimaerwärmung erklären.
--> Beeinflussung durch den Menschen: es wird auf eine Steigung der Produktivität der Biosphäre
abgezielt
--> menschliche Aktivitäten: Landwirtschaft, Industrie, Handel/Transport, Freizeit à Beispiele:
Kunstdünger, Verbrennung fossiler Brennstoffe, etc.
LZ 2: Sie verstehen Ursachen und Ausmass der menschlichen Veränderungen des globalen Stickstoffkreislaufs.
- Stickstoff: Hauptbestandteil der Luft, kann in mehreren Oxidationsstufen an der Erdoberfläche vorkommen --> der molekulare Stickstoff (N2) kann von den meisten Pflanzen nicht direkt aufgenommen werden
- Speicher: Sedimentgesteine, kleiner Anteil in Ozeanen, Pflanzen und Böden
- Um Stickstoff pflanzenverfügbar zu machen (wichtig für Wachstum), muss es in eine andere Bindungsform überführt (fixiert) werden --> Nitrat --> Stickstoff
- anthropogene Stickstoffproduktion (Verbrennung von fossilen Brennstoffen) --> grösser als natürliche Fixierung
--> Natürliche Stickstoff-Fixierung: Symbiose zwischen natürlicher Vegetation und Bodenbakterien (biotisch) & Blitze während Gewittern (abiotisch)
--> Anthropogene Stickstoff-Fixierung: Umwandlung des atmosphärischen Stickstoff bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoff (Haber-Bosch-Verfahren), industrielle Produktion von Kunstdünger und agrarische Nutzung von Reis, Sojabohnen und Alfalfa, die in Symbiose mit Bodenbakterien atmosphärischen N2 in biologisch verwertbaren Stickstoff umwandeln können
--> Herstellung von Dünger & Energieeinsatz aus fossilen Quellen Mensch produziert und nutzt seit 1980 mehr Stickstoff als der gesamte natürliche Stickstoffkreislauf der Erde!
- Denitrifikation durch Mikroorganismen und bei Verbrennungsprozessen
- Zusammenhang zwischen Stickstoffeintrag und Intensivierung der Landwirtschaft und kultureller sowie wirtschaftlicher Entwicklung
--> Veränderung der Artenzusammensetzung (Reduzieren der Artenvielfalt, dafür Steigerung der Produktion)
In der Schweiz: insbesondere im Tessin und im Mittelland ist die Stickstoff-Deposition besonders gross durch lokale Landwirtschaftsproduktion, Westwindlage und Stickstoffübertragungen aus Mailand und Umgebung
Was sind die grössten Problemherde unseres Planten.
LZ 3: Sie verstehen Ursachen und Ausmass der menschlichen Veränderungen des globalen Kohlenstoffkreislaufs.
• Kohlenstoffspeicher: Sedimentgesteine und Ozeane
• Menschliche Veränderung: Verbrennen fossiler Energieträger, Brandrodung von Wäldern, andere intensivierte Landnutzung --> durchschnittliche Menge von 7,1 Gt CO2 pro Jahr wurde freigesetzt (im letzten Jahrzehnt)
• Lediglich 44 % verbleibt in der Atmosphäre; der Rest wurde je zur Hälfte von Ozeanen und Landoberflächen aufgenommen --> Speicher können jedoch bald gesättigt sein und warme Ozeane speichern weniger CO2
Erklären Sie den Kohlenstoffkreislauf.
Zahlen in Gigatonnen
C-Emission:
- Ozean (90)
- Pflanzenatmung (60)
- Bodenatmung (60)
- Anthropogene Atmung (fossile Brennstoffe) (10)
- Vulkanismus (0.5)
C-Speicherung/Aufnahme:
- Photosynthese (120)
- Ozean (90)
--> Mensch stört natürliches Gleichgewicht --> Pro Jahr wird ca. 50 % des vom Mensch emittierten CO2 in der Atmosphäre frei und ist Treiber der Klimaerwärmung.
LZ 4: Sie kennen die wichtigsten Prozesse, durch die Kohlenstoff zwischen Reservoirs ausgetauscht wird.
• Photosynthese / Bodenatmung
• Vulkanismus
• Anthropogene Prozesse
• Ozeane
• Schmelzen von Permafrost (Methan)
LZ 5: Sie können die Ursachen für den zeitlichen Verlauf der atmosphärischen Kohlendioxid-Werte erläutern.
Winter:
NH: mittlere CO2 Konzentration - keine Biomasse
SH: viel Biomasse
Frühling:
NH: hohe CO2 Konzentration - mittlere Biomasse
SH: viel Biomasse
Sommer:
NH: mittlere CO2 Konzentration - viel Biomasse
SH: viel Biomasse - südlicher Subpolarraum --> CO2 Konzentration steigt
Herbst:
NH: mittlere Biomasse - wenig CO2
SH: wenig CO2 - mittlere Biomasse
LZ 6: Sie kennen die Quellen, Mengen und den Verbleib der anthropogenen CO2-Emissionen im System Erde.
• Quellen: Verbrennung fossiler Brennstoffe, Waldrodung, intensivierte Landnutzung
• Total Emissionen: 39.4 ± 3.4 Gt CO2 in 2013, 42% over 1990
• Prozentanteil Verbrennung: 92 %
• Prozentanteil Landnutzungswandel: 36% in 1960, 19% in 1990, 8% in 2013
• Verbleib: Atmosphäre (44%), Land (29%) und Ozeane (26%)
LZ 7: Sie können die Komponenten, Prozesse und Interaktionen des globalen Klimasystems beschreiben und Beispiel für Rückkoppelungen geben.
Positive Rückkopplungen:
- weniger Vegetation durch Waldrodung --> weniger Transpiration (Pflanzen) --> weniger lokaler Niederschlag -> weniger Bodenwasser --> weniger Vegetation
- Temp. Anstieg --> Abschmelzen von Inlandeis --> Reduzierter Albedo --> lokaler Temp. Anstieg
- Mehr Treibhausgase in der Atmosphäre --> Temp. Anstieg --> durch Auftauen des arktischen Permafrosts --> mehr CO2 und Methan freigesetzt --> Mehr Treibhausgase in der Atmosphäre
Negative Rückkopplungen
- Mehr CO2 in der Atmosphäre --> mehr Pflanzenwachstum --> mehr CO2 - Fixierung der Biomasse --> weniger CO2 in der Atmosphäre
- Temp. Anstieg --> Tundraboden taut auf --> mehr Büsche --> geben Schatten --> Verlangsamung des Auftauens.
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Flashcards
LZ 1: Sie verstehen das Prinzip der biogeochemischen Kreisläufe, und kennen Beispiele für deren Veränderung durch den Menschen.
Biogeochemische Kreisläufe: beschreiben den Kreislauf eines chemischen Elements (Stickstoff, Kohlenstoff etc.), welcher in Interaktion mit anderen am System beteiligten Komponenten vollzogen wird.
--> Kreislauf zwischen Atmosphäre, Lithosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre
Biogeochemische Kreisläufe sind insbesondere wichtig, weil sie die Zunahme von Treibhausgasen in
der Atmosphäre und damit die Klimaerwärmung erklären.
--> Beeinflussung durch den Menschen: es wird auf eine Steigung der Produktivität der Biosphäre
abgezielt
--> menschliche Aktivitäten: Landwirtschaft, Industrie, Handel/Transport, Freizeit à Beispiele:
Kunstdünger, Verbrennung fossiler Brennstoffe, etc.
LZ 2: Sie verstehen Ursachen und Ausmass der menschlichen Veränderungen des globalen Stickstoffkreislaufs.
- Stickstoff: Hauptbestandteil der Luft, kann in mehreren Oxidationsstufen an der Erdoberfläche vorkommen --> der molekulare Stickstoff (N2) kann von den meisten Pflanzen nicht direkt aufgenommen werden
- Speicher: Sedimentgesteine, kleiner Anteil in Ozeanen, Pflanzen und Böden
- Um Stickstoff pflanzenverfügbar zu machen (wichtig für Wachstum), muss es in eine andere Bindungsform überführt (fixiert) werden --> Nitrat --> Stickstoff
- anthropogene Stickstoffproduktion (Verbrennung von fossilen Brennstoffen) --> grösser als natürliche Fixierung
--> Natürliche Stickstoff-Fixierung: Symbiose zwischen natürlicher Vegetation und Bodenbakterien (biotisch) & Blitze während Gewittern (abiotisch)
--> Anthropogene Stickstoff-Fixierung: Umwandlung des atmosphärischen Stickstoff bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoff (Haber-Bosch-Verfahren), industrielle Produktion von Kunstdünger und agrarische Nutzung von Reis, Sojabohnen und Alfalfa, die in Symbiose mit Bodenbakterien atmosphärischen N2 in biologisch verwertbaren Stickstoff umwandeln können
--> Herstellung von Dünger & Energieeinsatz aus fossilen Quellen Mensch produziert und nutzt seit 1980 mehr Stickstoff als der gesamte natürliche Stickstoffkreislauf der Erde!
- Denitrifikation durch Mikroorganismen und bei Verbrennungsprozessen
- Zusammenhang zwischen Stickstoffeintrag und Intensivierung der Landwirtschaft und kultureller sowie wirtschaftlicher Entwicklung
--> Veränderung der Artenzusammensetzung (Reduzieren der Artenvielfalt, dafür Steigerung der Produktion)
In der Schweiz: insbesondere im Tessin und im Mittelland ist die Stickstoff-Deposition besonders gross durch lokale Landwirtschaftsproduktion, Westwindlage und Stickstoffübertragungen aus Mailand und Umgebung
Was sind die grössten Problemherde unseres Planten.
LZ 3: Sie verstehen Ursachen und Ausmass der menschlichen Veränderungen des globalen Kohlenstoffkreislaufs.
• Kohlenstoffspeicher: Sedimentgesteine und Ozeane
• Menschliche Veränderung: Verbrennen fossiler Energieträger, Brandrodung von Wäldern, andere intensivierte Landnutzung --> durchschnittliche Menge von 7,1 Gt CO2 pro Jahr wurde freigesetzt (im letzten Jahrzehnt)
• Lediglich 44 % verbleibt in der Atmosphäre; der Rest wurde je zur Hälfte von Ozeanen und Landoberflächen aufgenommen --> Speicher können jedoch bald gesättigt sein und warme Ozeane speichern weniger CO2
Erklären Sie den Kohlenstoffkreislauf.
Zahlen in Gigatonnen
C-Emission:
- Ozean (90)
- Pflanzenatmung (60)
- Bodenatmung (60)
- Anthropogene Atmung (fossile Brennstoffe) (10)
- Vulkanismus (0.5)
C-Speicherung/Aufnahme:
- Photosynthese (120)
- Ozean (90)
--> Mensch stört natürliches Gleichgewicht --> Pro Jahr wird ca. 50 % des vom Mensch emittierten CO2 in der Atmosphäre frei und ist Treiber der Klimaerwärmung.
LZ 4: Sie kennen die wichtigsten Prozesse, durch die Kohlenstoff zwischen Reservoirs ausgetauscht wird.
• Photosynthese / Bodenatmung
• Vulkanismus
• Anthropogene Prozesse
• Ozeane
• Schmelzen von Permafrost (Methan)
LZ 5: Sie können die Ursachen für den zeitlichen Verlauf der atmosphärischen Kohlendioxid-Werte erläutern.
Winter:
NH: mittlere CO2 Konzentration - keine Biomasse
SH: viel Biomasse
Frühling:
NH: hohe CO2 Konzentration - mittlere Biomasse
SH: viel Biomasse
Sommer:
NH: mittlere CO2 Konzentration - viel Biomasse
SH: viel Biomasse - südlicher Subpolarraum --> CO2 Konzentration steigt
Herbst:
NH: mittlere Biomasse - wenig CO2
SH: wenig CO2 - mittlere Biomasse
LZ 6: Sie kennen die Quellen, Mengen und den Verbleib der anthropogenen CO2-Emissionen im System Erde.
• Quellen: Verbrennung fossiler Brennstoffe, Waldrodung, intensivierte Landnutzung
• Total Emissionen: 39.4 ± 3.4 Gt CO2 in 2013, 42% over 1990
• Prozentanteil Verbrennung: 92 %
• Prozentanteil Landnutzungswandel: 36% in 1960, 19% in 1990, 8% in 2013
• Verbleib: Atmosphäre (44%), Land (29%) und Ozeane (26%)
LZ 7: Sie können die Komponenten, Prozesse und Interaktionen des globalen Klimasystems beschreiben und Beispiel für Rückkoppelungen geben.
Positive Rückkopplungen:
- weniger Vegetation durch Waldrodung --> weniger Transpiration (Pflanzen) --> weniger lokaler Niederschlag -> weniger Bodenwasser --> weniger Vegetation
- Temp. Anstieg --> Abschmelzen von Inlandeis --> Reduzierter Albedo --> lokaler Temp. Anstieg
- Mehr Treibhausgase in der Atmosphäre --> Temp. Anstieg --> durch Auftauen des arktischen Permafrosts --> mehr CO2 und Methan freigesetzt --> Mehr Treibhausgase in der Atmosphäre
Negative Rückkopplungen
- Mehr CO2 in der Atmosphäre --> mehr Pflanzenwachstum --> mehr CO2 - Fixierung der Biomasse --> weniger CO2 in der Atmosphäre
- Temp. Anstieg --> Tundraboden taut auf --> mehr Büsche --> geben Schatten --> Verlangsamung des Auftauens.
