Metrologie


Nadine Noser
Diese Lernkarten bieten einen grundlegenden Einblick in die Metrologie und behandelt Themen wie die Atmosphäre, Wetterphänomene und Klimazonen. Sie beleuchtet die Rolle von Luft, Temperatur, Wind, Wolken und Niederschlag sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen Elementen. Die Karteikarten eignen sich für Schüler, die die Grundlagen der Meteorologie und Klimatologie verstehen möchten, indem sie die verschiedenen Schichten der Atmosphäre, die Auswirkungen von CO2 und die Bedeutung von Wasserdampf und Strahlung erkunden.
Flashcards
277
Students
7
Language
German
Category
Nature Studies
Created / Updated
30.05.2013 / 25.06.2015

Flashcards

Klimatologische Aussichten für die Schweiz

bis 2100 muss mit Zunahme der

Sommertemp um 3.5 - 7°C gegenüber

1990 gerechnet werden, sofern

Emmisionen nicht sofort eingeschränkt

werden; Mittlere Sommerniederschlag

könnte 30% zurückgehen

Folgen der Erwärmung in der Schweiz

(Schnee, Eis & Permafrost; Landschaft, Forst

& Landwirtschaft)

Schnee etc: Rückgang der Schnee &

Eisbedeckung, frühere Schneeschmelze,

Gletscherschwund, Erwärmung Permafrost

in Steilflanken, red. Schmelzwasserfluss im

Sommer; "Wanderungen" vieler Pfl. und

Tiere, veränderung des Landschaftbildes

Folgen der Erwärmung in der Schweiz

(Menschliche Gesundheit)

zunehmende Unterernährung, Mangel an

sauberem Trinkwasser, zunahme an

Hitzeschlägen, veränderung in der

Verbreitung krankheitsübertragender

Lebewesen (Mücken, Zecken)

Klimawandel & Lebensräume bsp:

Korallenriffe

Belastung durch: ansteigende

Temperaturen, Gewässerverschmutzung,

Überfischung

Ausbeutung, Änderung des pH-Wertes;

bereits bei 1nem Grad wärmer bleichen

viele Korallenarten aus oder sterben ganz

=> Fischen fehlt Nahrung;

Anpassungsfähigkeit begrenzt

Haupt Quellen (3) & Senken (1) von CH4

Quellen: a)Reisfelder, b)Erdgas, Öl- und

Kohleförderung, c)Wiederkäuer; Senken:

Reaktion mit OH zu CH3 und H2O (85%);

Abbauzeit: 8.4 Jahre

Definition Klima

im engsten Sinn durchschnittliches Wetter oder

statistische Beschreibung relevanter Grössen über

eine bestimmte Zeit, die sich von Monaten bis

Tausende oder Millionen Jahre erstreckt; Klassische

WMO def: 30 Jahre, aktuelle Normperiode:

1961-1990; Statistische Beschreib: Mittel, Variabilität,

Extreme; Grössen: meistens Temp, Niederschlag,

Wind; im weitesten Sinn: Zustand (inkl. Stat.

Beschreibung)des Klimasystems; WMO: World

Meteorological Organization

System definition

gesamtheit von Elementen, die so

aufeinander bezogen sind und in einer

Weise wechselwirken, dass sie als eine

aufgaben- sinn- oder zweckgebundene

Einheit angesehen werden können uns sich

in dieser Hinsicht gegenüber der sie

umgebenden Umwelt abgrenzen; System in

unserem Fall=Erde + Atmosphäre,

Sonne=Energiequelle=Forcing=Antrieb des

Systems

Was ist ein System? Was

Systemkomponenten + Wechselwirkungen

a) eine Portion Universum mit festen oder

beweglichen Grenzen welche Materie und

oder Energie enthält; b) besteht aus 2

Teilen: System und die Umgebung; c)

Systemkomp: Teile eines Systems, die

abgrenzbar sind und eine eigene Dynamik

aufweisen; d) Wechselwirkungen:zwischen

Komp. und versch. Systemen werden Masse

u.

o. Energie ausgetauscht

Feedback bei Systemwechselwirkungen

(positiv)

=Rückkoppelung; positive: der output des

Prozesses wirkt auf den Input zurück, der

Input wird verstärkt; Bsp: Eisflächen haben

hohen Albedo, Eisflächen red. die

einkommende Strahlung => Ausdehnung

der Eisflächen

Feedback negativ

(Systemwechselwirkungen)

der Input in den Prozess wird reduziert;

Bsp: chem. Verwitterung baut CO2 ab,

Verwitterung wird aktiver bei erhöhten

Temp. => CO2 wird abgebaut

Atmosphäre (Reaktionszeit = R,

Wärmekapazität=WK, Albedo=A)

R: starker Tagesgang, Reakt. auf Störung(kürzeste

aller komponenten wegen tiefe WK und Dichte): Tage

bis Wochen, Glob. Durchmisch: in Monaten bis Jahre;

WK: tief (weil zusammengedrückt), leicht geheizt und

in Bewegung gesetzt, starke vertikale und horizont.

Gradienten; A: Wolkenlos (-5%), Wolken (10-90%, je

nach Tropfgr, Wasser- u. Eisgehalt, Dicke der Wolke,

Einstrahlungswinkel; je kleiner die Tropfen je grösser

der Wassergehalt); ist mit allen Komponenten

verbunden

Hydrosphäre: Ozeane (97.3% des Wassers),

(Reaktionszeit = R, Wärmekapazität=WK,

Albedo=A)

R: obere 100m (monate bis Jahre), tiefer

Ozeam (100~1000 J.), tiefeabhängig; WK: s.

hoch, Speichert Wärme und dämpft

Änderungen im System; A: 6-12% wegen

dunkler Oberfl

Kryosphäre: deckt ~6% der Erde

(Reaktionszeit = R, Wärmekapazität=WK,

Albedo=A)

R: schnelle saisonale Variationen (jährliches

Zurückschmelzen), Gletscher 10~100 j,

Eisschildwachstum 10000~100000j,

Eisschildzerfall 1000~10000; WK: rel. hoch,

schmelzen benötigt viel Energie; A: alter

Schnee (40~70%), Neuschnee (75%~90%)

=>darum s. wichtige Rolle in

Rückstrahlung und als Isolation zw.

Atmosphäre und Land

Meer

Kryosphäre

grosse Massen an Schnee und Eis auf der

Erdoberfläche; inkl. Eisfelder von Grönland

und Antarktis, Schelfeis und Meereis, sowie

kontinentale Gletscher und Schneefelder

und PERMAFROST

Lithosphäre (Reaktionszeit = R,

Wärmekapazität=WK, Albedo=A)

Kontinente+Meeresboden; R: Tektonische

Vorgänge (~1cm/J), Verwitterung (6cm/

1000J), Vulkanausbruch=sofort, obere

aktive Schicht (Tage ~Monate); WK: klein,

ausser oberste Schicht, wo es von der

Bodenfeuchtigkeit abhängt; A: zw. 5% und

35%; allgemien träge;

Biosphäre (Reaktionszeit = R,

Wärmekapazität=WK, Albedo=A) auch

Mensch

R: Individuen (1 jahreszeit oder Jahr),

Gesellschaft (Jahrhunderte); WK: abhängig

von Land und Raumnutzung; A: Wald

(10-20%); Regenwald hat tiefste Albedo

Wechselwirkungen: Atmosphäre -

Hydrosphäre

Stark gekoppelt; Austausch von Masse (H2O, Salzpartikel,

CO2, O2 und weitere Spurengase), Niederschlag und

Verdunst. beeinflussen die Salinität der obersten Schichten

des Meeres => Einfluss auf die Stabilität der

Wasserschichten, weil Wasserdichte von Salinität abhängt;

Energie (Sensible, Latente Wärme, Albedo), Abkühlung des

Ozeans durch Verdunstung H2O => die Energie, die dabei

gebraucht wird, wird mit H2O (g) Windverfrachtet und beim

kondensieren frei gegeben=>Aufwärmung der Atmosphäre;

Impuls (Winde: durch sie entsteht Schubspannung an

Meeresoberfl., d.h. Wasser wird in Richtung Wind gezogen)

sensible Wärme

= fühlbare Wärme = mittlere kinetische

Energie (der Luftmoleküle)

latente Wärme

= versteckte Wärme; die im Wasserdampf

enthaltene Kondensationsenergie, die beim

Verdunsten z.B. dem Meer entzogen wird

und nachher dort freigegeben und zu

sensibler Wärme wird, wo die Kondensation

statt findet

Wechselwirkungen: Atmosph-

LITHOSPHÄRE-Hydrospäre

gibt die RANDBEDINGUNGEN vor:

Kontinentverteilung (Zirkulation der

Atmosphäre), Effekt der Topografie auf das

Wetter(Berge), Meeresbecken (form+grösse

beeinflusst Strömung durch u.a. Reibung);

Austausch Materie≈Masse (Verwitterung,

Vulkanausbrüche); Energie (Albedo,

Bodenfeuchtigkeit: Verdunstung,

thermische Leitfähigkeit)

Wechselwirkungen: Atmosphäre -

KRYOSPHÄRE - Hydrosphäre

Energiebilanz: Albedo, Isolation der

Oberfläche (kaum Wärmeaustausch); an der

Oberfläche entsteht eine starke Kühlung

der Atmosphäre, welche diese stabilisiert+

zu kälterem lokalem Klima beiträgt

Wechselwirkungen: BIOSPHÄRE -

Atmosphäre

Austausch von: Materie (H2O, CO2, O2,

Methan...)durch Photosynthese,

Evapotranspiration: Transpiration (H2O

abgabe)und Verdunstung; Energie: Albedo

(beeinfl. d. Vegetation)und Verdunstung;

Impuls: Wind

Reibung (abhängig von Vegetationstyp=>

auswirkung auf turbulente

Luftbewegungen)= Impulsaustausch

Strahlungsgleichgewicht und

Wärmetransport

Energie d. Sonne wird nicht gleichm.

verteilt, die langwellige Strahlung jedoch

gleichm. abgegeben; => Energie muss in

die hohen Breiten transportiert werden

(zum Defizit); Wärmetransport

hauptsächlich durch die Atmosphäre

(Hardley- und Ferrelzelle), in den Tropen

hauptsächlich durch Ozean;

Ozean einige Fakten

71% der Erde; durchschn. Tiefe: 3.7km;

Relief sehr zackig, weil Erosion schwächer

wie auf Erdoberfläche

Ozeane Vs. Atmosphäre

beide geschichtete Fluide auf der rotierenden Erde;

nicht gleich: a) physikalisch H2O: nicht

komprimierbar, grosse Wärmekapazität, in Ozean

keine Möglichkeit für austausch

entstehung von latenter Wärme, alle Wärme kommt

von oben; b)seitlich begrenzt, ausser schmales Band

in Südhemisphäre (zw. Südamerika + Antarktis); c)

Zirkulation durch Wechselwirkungen mit der

Atmosphäre: Windreibung ->windgetrieben,

Konvektion ->Dichtegetrieben

Meereswasser: Dichte

abhängig von Salinität, Temp. und Druck; Grafik: beziehung

von Dichte zu Temp. und Salinität an

Meeresoberfläche=Atmosphärendruck

SST (Sea Surface Temperature)

Wasser hat Albedo von 10% => absorbiert

viel Sonnenstrahlung => wärmer in den

Tropen und kälter gegen Pole; Ost-West

und mittlere

hohe Breiten Unterschiede sind auf

Ozeanströmung zurückzuführen

SSS (Sea Surface Salinity)

Salzgehalt ist in den Subtropen am

höchsten, weil dort die Verdunstungsraten

höher sind wie die des Niederschlags; wo

der Niederschlag überwiegt tiefer

Salzgehalt: Äquator und in den hohen

Breiten

Temperatur u. Salinität in der vertikalen

Struktur

Temp. hoch in Tropen, tief in hohen

Breiten, in der Nähe der Pole ist gibt es nur

eine geringe Schichtung auf Grund der

Temp.; Salinität: hoch in den Tropen, tief in

hohen Breiten, in mittleren Breiten bis

Tropen hat es obendrauf eine s. dünne

Schicht mit s. salzigem Wasser

Thermokline

bei der vertikalen Temp.-Struktur; Schicht,

wo die Temp. schnell variert, etwa 600m

tief in den mittleren Breiten und 100-200m

tieg in tieferen Breiten; Wort kommt vom

Griechischen und bedeutet neigen

Dichte in der vertikalen Struktur

stark geschichtet in den Tropen und in den

mittleren Breiten, Konvektion

(Durchmischung, weil praktisch keine

Schichtung) in hohen Breiten; warme,

salzige, leichte "Linse" schwimmt auf kalter

"süsserer" Zone; Dichte konstant über

tausende von Metern unter der stark

geschichteten 100-600m tiefen Schicht;

Grenzschicht (Mixed Layer) & Thermokline

Grenzsch:rel. schnelle Reaktion auf Änderungen (tägl,

saisonale und interannuelle Variationen); Tiefe

Schichten: langsame Zirkulation + hohe

Wärmekapazität =>s.langsame Reaktion

(interannuelle, zehn-, hundertjährlich), Temp. +

Salinität varieren schnell über die tiefe der

Thermokline und sind nacher fast konstant;

turbulente Bewegung der Mixed Layer können auch

kaltes Wasser von unten hochziehen

(entrainment="Mitnahme"); unter Grenze der Grenzs.

nicht flach => Austausch durch horizontale

Strömungen;

Wärmeverlust in der Grenzschicht durch (3)

Wärmeverlust in den obersten mm durch

folgende Prozesse: a)Abstrahlung, b)

Sensibler Wärmeverlust, c)Verdunstung

(latenter Wärmeverlust); Abkühlen +

Verdunstung =>Versalzung des Wassers -

> Dichte erhöht => Konvektion ->

homogene Temp.verteilung

Meeresströmungen (5 Arten)

klare Muster; Subtropenwirbel: s. starke Strömungen

an westlichem Rand (über 100cm /s, polwärts),

Uhrzeigersinn in der Nordhemisphäre (Gegenuhrz. in

Süd-), ø kleiner als 10 cm

s, abdrehung Richtung Ost bei 40°N; Subpolarwirbel:

gegen Uhrzeigersinn, z.B. Labrador Strom; zwischen

den westwärts fliessenden Äquatorialströmungen hat

es in den Tropen eine ostwärtsfliessende Strömung

(gegen den Wind); südlicher Ast der Antarktischen

ZIRKUMPOLARSTRÖMUNG dominant gegenüber

Subtropenwirbel

windgetriebene Zirkulation, beteiligte

Winde

Ursache der Meeresströmungen;

Passatwinde zw. 5. und 30°N

S (ostwärts), Aussertropische Winde:

westwärts, zw. 30 u. 60° N

S

Subtropenwirbel (in der Nordhemisphäre)

entstehung durch 1. Quertransport in der Ekmann

Schicht durch Reibung, die abgelenkt wird nach

rechts=> quer zur Windrichtung von Passat- und

Westwinde; 2. Konvergenz weil Winde in unt. Richtung

wehen=> Wölbung-> Strömungen an der Oberfl.,

Thermokline wird nach unten gedrückt; 3.

Thermokline zwingt darunterliegende

Wasserkolonnen nach Süden zu wandern => müssen

irgendwo nach Norden zurückfliessen; 4. Längs des

linken Randes des Meeresbeckens bringt starke

Strömung Wasser zurück nach Norden; Umlaufzeit: 5

J. im Atlantik

Konvergenz beim Subtropenwirbel (NH)

2. Schrit der Entstehung v. Subtropenwirbel (NH);

Passat- und Westwind verursachen eine Strömung

("Kreis"), di nach rechts abgelenkt wird (Coriolis) =>

Wölbung (bis 1.2m=>Druckgradient: tiefe

Meereshöhe = tiefer Druck) => zw. Druckgradient u.

Corioliskraft ein Gleichgewicht -> wegen Rotation

bewegt sich Wasser entlang der Meereshöhenlinien

=> Strömung auf der nördlichen (nach Ost) und

südlichen (nach west) Seite des Subtropenwirbels;

Ekmann Downwelling im Mittelpunkt

Ekman Downwelling

Wenn Wasser in der Mitte konvergiert

(=Wölbung) (z.B. bei Subtropenwirbel),

muss das Wasser wieder irgendwohin und

wird in die Tiefe gepumpt

Ekmann Upwelling

bei Subpolarwirbel, bei dem das Wasser

nach aussen transportiert wird, wird Wasser

aus der Tiefe heraufgesaugt

Transport Richtung Äquator beim

Subtropenwirbel (NH)

weil im innern des Ozeans die Bedingungen

s. stark von der Erdrotation abhängen,

können sich die Wasserkolonnen, die

parallel zur Erdachse sind, nur parallel

senkrecht dazu bewegen = SVERDRUP

TRANSPORT; geschwindigkeit 1 cm

s (10000 mal schneller als Ekman

Downwelling); ANGETRIEBEN durch Ekman

Downwelling

Study