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.
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Langue
Allemand
Catégorie
Histoire naturelle
Créé / Mis à jour
30.05.2013 / 25.06.2015

Flashcards

Dichte getriebene Zirkulation Definition

und Synonyme

Konvektion= Wasserpaket, das schwerer ist

wie Umgebung sinkt, bis es Schicht mit gl.

Dichte gefunden hat; oft thermohaline

Zirkulation genannt (altgr. halas=Salz)=

Meridional Overturning Circulation =

meridionale Umwälz Zirkulation; führt zu

Wassertransport längs den Längengeraden

(=meridional);

Sauerstoff als Indikator

je weniger O2 das Wasser enthält, umso

älter ist es

Dichte getriebene Zirkulation, Prozesse an

der Oberfläche

Kühlung: a)langwellige Abstrahlung, b)

Erwärmung der Atmosphäre (sensibler

Wärmeverlust)durch turbulenten Austausch,

c) Verdunstung (latente Wärme); Änderung

der Salinität: a) Niederschlag

Verdunstung, b)Brine rejection (bei

Seeeisbildung werden Salzkristalle aus dem

Eis ausgestossen ->Entstehung

Süsswassereis)

Dichte getriebene Zirkulation, Tiefe

Konvektion - Wo findet sie statt?

an den Polen wegen schwacher Stratifizierung

(=Schichtung); eigentlich findet die tiefe Konvektion für die

Dichtegetriebene Zirkulation nur an 4 Stellen statt:

Labrador Meer, Grönlandsee, Rossmeer, Weddell Meer

Meridionale Umwälz-Zirkulation = Dichte

getriebene Zirkulation, vereinfacht

dargestellt (v=Geschwindigkeit)

Im Ozean Innern: Umwälzzeit (~700J), v nicht messbar

(Aufquellv: 4m/J, horizontale v. 1mm/s); Tiefenw. u.

Golfstrom hat messbare v

Wasser-Senke für die Atmosphäre

Niederschlag: am höchsten in der ITC-Zone

(Intertropikale Konvergenzzone)

=aufsteigender Ast der Hadleyzelle, wo viel

Konvektion statt findet; Subtropische

Gebiete s. trocken

Bilanz für die Atmosphäre (Niederschlag-

Verdunstung)

Subtropen sind die Wasser- und

Feuchtequellen für den globalen

Wasserzyklus, Zugeführt wird es in den

tropischen Regionen und in den höheren

Breiten

Wie viel Wasser kann die Atmosphäre

aufnehmen?

hängt von Lufttemp. ab =>erkennbar an

der geografischen Verteilung der Feuchte

(Tropen: 18g/kg, Arktis: 0g/kg) und an der

Höhe (auf 850hPa hat Feuchte keine

Bedeutung=> Topografie hat

konsequenzen für das lokale Klima);

maximal aufnehmbare Menge nimmt

exponentiell mit sinkender Temp. ab;

jährliches Mittel der Luftfeuchtigkeit am

Boden ~70%

Rolle des Wasserzyklus für das Klima (3)

a) Transport von Energie in Form von

latenter Wärme, b)Niederschlag-

Verdunstungsbilanz (Salinität von

Ozeanen,...), c)Wasserdampf und Wolken

ändern Strahlungsbilanz

Wasserdampf als Treibhausgas

absorbiert im Infrarotbereich (Erde

emmitiert auch im Infrarotb.), Beitrag zum

Treibhauseffekt=60%

Wolken: wärmend oder kühlend?

beides, weil: a) können Sonnenstrahlen

stark reflektieren ->Kühleffekt, b) können

langwellige Strahlung von der Erde

absorbieren und z.T. Richtung Erde

rückstrahlen ->wärmeffekt; Nettoeffekt

hängt vom Wolkentyp ab

Hohe Wolken - wärmend oder kühlend

praktisch durchsichtig zur Sonnenstrahlung, absorbiert

langwellige Strahlung (von der Erde; weil sie sehr kalt sind,

strahlen sie weniger als die Erde), => Wärmeffekt (wenn

langwellige Strahlung absorbiert wird); Cirren

Niedrige Wolken (z.B. Stratocumulus) -

wärmend oder kühlend?

lassen wenig Stahlung durch, absorbiert langwellige

Strahlung, nah an der Erdoberfläche =>rel. warm =>

strahlen etwa gleich wie Erde-> die in Richtung Erde

emittierte langwellige Strahlung wärmt die Erdoberfläche,

aber weil sie die Erdoberfl. praktisch abschirmen ist der

Nettoeffekt KÜHLEND

Konvektivwolken (z.B. Cumulonimbus)

lassen fast keine Sonnenstrahlung durch => Erde strahlt

wenig ab, absorbieren langwellige Strahlung; Temp. der

Wolkenoberfl. ist sehr kalt, weil sie hoch hinaufreichen =>

emittierte Energie viel kleiner als die von der langwelligen

Strahlung der Erde=> KEIN Effekt

Klimazonen

Tropical, Dry, Moderate, Continental, Polar

Wasser - Atmosphäre als Vehikel und

Speicher

gehalt ist nur 0.001% des Wassers vom ges.

Klimasystem (3% Kryo-, Bio-, Lithosphäre

und süsse Oberfl.gewässer), aber

Atmosphäre transportiert übers Jahr 40 mal

so viel, wie der Gehalt

Globaler Wasserzyklus

Verdunstung->transport in der

Atmosphäre-> Kondensation-

>Niederschlag->transport in hydro-,

Litho-, Bio-, und Kryosphäre; BETRAG: 1012

m3

Jahr

Wasser-Quelle für die Atmosphäre

Verdunstung (kann in latenter Wärme

ausgedrückt werden), am höchsten in den

Subtropen (absinkender Ast der

Hadleyzelle) und klein in den hohen Breiten

quasi-periodische Prozesse

nicht perfekt periodisch: sie kombinieren

mehrere Frequenzen; z.B. Sonnenzyklus

(aktivitätszylus schwankt zw. 7 u. 17

Jahren)

Aperiodische Prozesse

haben gar keine Periode: sie können nicht

mit einer wiederkehrenden Eigenschaft

(Zyklus) erklärt werden. Die angegebene

Frequenz kann in diesem Fall eher als Mass

für ihre „Lebenserwartung“ verstanden

werden.

Externe Forcing (Antrieb Mechanismen) (4)

Klimasystem hat keinen Einfluss auf die

Quelle der Änderung; a) Laufbahn der Erde

(saisoniale und langjährige Zeitskala), b)

Sonnenaktivität (Sonnenflecken), c)

vulkanische Aktivität, d)anthropogene

Einflüsse (Co2-ausstoss, Abholzung, Ozon,

Aerosol,...)

Interne (stochastische) Mechanismen

Klimasystem wirkt auf die Quelle der

Änderung zurück; =Klimavariationen, die

nur auf den Wechselwirkungen der

unterschiedlichen Systemkomponenten

beruhen (Athmosphäre, Litho-, Hydro-,...)

Sonnenflecken

=magnetische Stellen auf der Sonnenoberfläche; etwa

10000km breit; dunkle Flecken, weil kühler als der

Rest der Oberfläche + weniger sichtbares Licht

abstrahlen; Zahl u. Grösse ist einfachste Mass für die

Sonnenaktivität; Ursache: periodische Änderung im

Magnetfeld der Sonne; bei hoher Sonnenaktivität:

auch Fackeln (=helle, magnetisch bedingte

Strukturen); Leuchtkraft +Energieabgabe grösser bei

hoher Sonnenaktivität; Wegen Fackeln erscheint die

Sonne 0.1% heller bei max. als bei Min.; 11-jähriger

Zyklus; vor 8000 J gleiche aktivität

Erdbahn Parameter (Milankovitch Zyklen)

a) Erdschiefe: Neigung der Erdachse

gegenüber der Laufbahn der Erde

(22.1°-24.5°), b) Exzentrität: Form der

Laufbahn (Ellipse); c) Präzession: die

Orientierung der Erdachse bezüglich der

Vertikalen (Achse, die senkrecht auf

Laufbahn ist)

Erdschiefe

Jahreszeiten; im Frühling und Herbst am meisten Energie

am Äquator;

Exzentrizität

Mass dafür, wie stark eine Ellipse von Kreis abweicht; 2

Hauptperioden von 100 und 400ky; Wegen Exzentrizität

der Erdbahn ist heute die Strahlungsintensität der Sonne im

Wi in der Nordhalbkugel (So im Süden) um 7% stärker als im

So in der Nordhalbkugel (Wi im Süden),bei max. 23% mehr

(klimatische) Präzession

Periphel=nächster Punkt zur Erde, Aphitel=weitester; =

Kreiselbewegung der Rotationsachse der Erde;

zyklus=26000 Jahre; verändert Ausrichtung der Erdachse

(sonnennächster Tag verändert sich)

Vulkanausbruch

injiziert grosse Mengen an

Schwebstoffteilchen und Gase in die

Atmosphäre ->messbarer Effekt auf die

Temp.; wichtigste: Wasserdampf, CO2 und

SO2 (Wasserstoffchlorid

(HCl),Wasserstofffluorid (HF) und Asche =

grosse); Effekt auf die Strahlungsbilanz

hängt davon ab, wie hoch der Ausbruch

reicht

Vulkanausbruch, Effekte von Sulfurdioxid

(SO2)

grösster kurzfristige Effekt Ausbruchs: SO2

kombiniert mit H2O (g) in der Atmosphäre ergibt

Schwefelsäure, die schnell kondensiert und feine

Sulfat-Aerosole erzeugt. Diese reflektieren die

Sonnenstrahlung (erhöhen Albedo) => Abkühlung der

Troposphären und absorbieren die langwellige

Strahlung der Erde => erwärmen Stratosphäre, Effekt

kann 2-3 J. n. Ausbruch andauern; Sulfat-Aerosole:

indirekt für Zerstörung von Ozon; mit der Zeit:

Partikel kleben aneinander und fördern Bildung

Cirrenwolken=> wärmender Effekt

CO2 vs Vereisung

CO2- Konzentration war viel höher vor

500My (erste Lebewesen mit Zellkerne

=>wohl nicht geeignet für menschliches

Dasein :-) ), Eiszeiten entsprechen Perioden

mit tiefen CO2-gehalten (warme Zeiten -

hohe gehalte);

Hat die Erde einen Thermostat?, Was

reguliert CO2, was Temp.?

Vor 5-6 Gj war die Sonne 30% schwächer

und doch hatte es Leben auf der Erde;

Wechselspiel mit CO2 und Temp.?; was

reguliert Temp.?: Konfiguration der Ozeane

(Gateways), Wärmetransport der Ozeane;

was reguliert CO2?=> chem. Verwitterung,

See Floor Spreading, Continental Uplifting,

Gaia Hypothese

Chemische Verwitterung

abhängig von: Temp. (je wärmer, desto

mehr), Niederschlag, Vegetation, Höhe und

Neigung; H2O und CO2 bilden Kohlensäure

H2CO3 => greift Gestein an + zerteilt, so

dass die Komponenten als Ionen vom

Wasser weiter zu Meer transportiert

werden; Je mehr CO2 desto mehr wird

verwittert

Continental Uplifting

beruht sich darauf, dass die chemische

Verwitterung zunehmen sollte, wenn die

exponierte Fläche wächst. Ein solcher Fall

wäre das Zusammenprallen von

Kontinenten als sich die Himalayas gebildet

haben.

Gaia Hypothese

nimmt an, dass die Organismen und ihre

nichtorganische Umwelt eng in ein

komplexes System gebunden sind, das die

nötigen Bedingungen für Leben auf der

Erde aufrechterhalten.

Gateways

Öffnungen zwischen Meeresbecken.

Seefloor Spreading Hypothese

Chemischer Verwitterungszykluss: Vulkane

bringen CO2 in Atmosphäre, Atmosphäre

wärmt sich auf ->nimmt mehr H2O auf =>

chem. Verwitterung nimmt zu (CO2 wird

der Atmosphäre entzogen), C wird durch

Subduktion wieder dort hin gebracht, wo es

durch schmelzen wieder dem Vulkan zur

Verfügung steht. ( :-) Ergänzte Hypothese:

wir geben nun viel CO2 frei, darum haben

wir zur Zeit weniger Vulkanausbrüche :-) )

orbitale Parameter

= Exzentrität, Erdschiefe, Präzession;

wichtig für die Strahlungsverteilung in

Winter und Sommer. Insbesondere

beeinflussen sie das Schmelzen von

Eisschilder oder Gletscher.;

Study