149

Klimatologie (Fach) / Klimatologie (Lektion)

Diese Lektion wurde von Neuntoeter erstellt.

Lektion lernen

Diese Lektion ist leider nicht zum lernen freigegeben.

zurück  |  weiter 2 / 3

• Föhn Der Föhn oder Föhnwind ist ein warmer, trockener Fallwind, der häufig auf der der Windrichtung abgewendeten Leeseite von größeren Gebirgen auftritt. Er entsteht meist großräumig als Wetterlage und kann stetig wehen, aber auch böig sein.
• Luv und Lee Luv: dem Wind zugewandte Seite Lee: dem Wind abgewandte Seite 
• Adiabatische Prozesse In der Meterologie stellt man sich ein Luftpaket vor, welches keine Wärme mit seiner Umgebung austauscht und nicht durch äußere Energiequellen wie Sonnen- oder Wärmestrahlung erwärmt wird
• Trockenadiabatischer Temperaturgradient Als Gradient einer Messgröße versteht man den Unterschied der Messungen pro Meter Abstand. Er gibt also die räumliche Zu- oder Abnahme der Messgröße an. Nimmt die Temperatur mit der Höhe trockenadiabatisch ab, so reduziert sie sich alle 100 m um 1 °C. Der Temperaturgradient beträgt also 1°C/100m. Kennt man die Bodentemperatur, lässt sich nun einfach die Temperatur in verschiedenen Höhen berechnen. Dies funktioniert allerdings nur, solange kein Wasserdampf kondensiert und sich keine Wolken bilden.
• Feuchtadiabatischer Temperaturgradient Setzt während des Luftaufstieges Kondensation ein, so wird die bei der Verdunstung von Wasser verbrauchte Energie wieder freigesetzt, die sogenannte latente Wärme. Diese ist so stark, dass sie den adiabatischen Abkühlungsprozess verlangsamt und der Temperaturgradient je nach Wasserdampfgehalt zwischen 0,6°C/100m und 0,5°C/100m beträgt.
• kurzwellige Strahlung =solares Spektrum  0,2-4 μm 
• langwellige Strahlung Erd-Spektrum  4-50 μm 
• sichtbares Licht 380-780 μm  violett, blau, grün, gelb, orange, rot 
• UV-Licht Ultraviolettes Licht  100-380 nm 
• Infrarot Wärmestrahlung  4-100 μm 
• Anzeige
• Infrarot Wärmestrahlung  780nm-1mm
• saurer Regen - Welche Gase sind für die Entstehung Sauren Niederschlags in erster Linie verantwortlich zu machen? - Schwefelsäure (Verbrennung von schwefelhaltigen fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdöl) - Stickoxide (Verbrennungsmotoren – Umwandlung des Luftstickstoffs)
• pH saurer Regen vs. normaler Regen Saurer Rgen: pH=4-4,5 Normal: pH=4,8-5,0
• • Welche Vorläufersubstanzen (Luftschadstoffe) führen zur Ausbildung sauren Regens?  SO2 Schwefeldioxid NOx Stickstoffoxid NH3 Ammoniak
• Wo tritt saurer Regen besonders auf? Industrienationen Aber: Saurer Regen tritt in einigen km bis einige Hundert km Abstand zu den Emittenten der Vorläufersubstanzen auf. -> länderübergreifend 
• Warum liegt der natürliche pH des Regenwassers nicht bei pH=5,6? wenn nur CO2 (ca 400ppm) in der Atmosphäre vorhanden wäre, dann würde sich ein pH von 5,6 einstellen, alerdings sind folgende auch vorhanden: SO2‐Emissionen NOx‐Emissionen organische Säuren: Essigsäure, Ameisensäure 
• Koagulation Anwachsen von Aerosolen nach Kollision, hervorgerufen u.a. durch Brownsche Bewegung, Turbulenz und untersch. Fallgeschwindigkeiten   -> Wolkenbildung 
• wie entsteht aus einer Wolke Regen? - Eisphase muss durchschritten werden: - Reines Anwachsen durch Kondensation führt in Mitteleuropa nicht zu Regentropfen (Niederschlagstropfen ist viel größer als Wolkentropfen) - Koagulation nötig: Anwachsen von Aerosolen nach Kollision, hervorgerufen u.a. durch Brownsche Bewegung, Turbulenz und untersch. Fallgeschwindigkeiten - Voraussetzung für großtropfigen Regen ist ein Gemisch von Wassertropfen und Eis in einer Wolke - Über Eis herrscht ein geringerer Sättigungsdampfdruck - Während über Eis die Luft schon gesättigt ist und zu kondensieren beginnt, kann über dem Wassertropfen noch Wasser verdunsten - Der Wasserdampf geht also von den Tröpfchen zum Eis -> Eiskristalle wachsen - Wenn sie groß genug sind, beginnen sie zu fallen, kommen in wärmere Luftschichten und schmelzen zu Tropfen - Beim ausfallen durch die Wolke werden in darunter liegenden Wolken weitere Tröpfchen aufgenommen, die die Größe und Fallgeschwindigkeit erhöhen
• Messaufbau Strahlung mind. 2m über Grund, horizontal ausgerichtet und nicht beschattet werden
• Messaufbau Wind Der Wind wird auf einer Höhe von 10 m gemessen. Hierbei ist besonders darauf zu achten, dass die Anemometer nicht durch Hindernisse abgeschirmt werden. Ist ein hindernisfreier Aufbau nicht möglich, müssen am Ende bestimmte Windrichtungen aus der Auswertung herausgenom-men werden.
• Messaufbau Luftfeuchte Die Feuchte wird einheitlich in 2 m Höhe über Grund gemessen. Der Untergrund sollte im Um-feld von ca. 3 m eben, hindernisfrei und mit kurz zu haltendem Gras bewachsen sein. Gegenstände in der Umgebung sollten mindestens so weit entfernt sein, wie sie hoch sind. Bei der Messung in der Nähe von Wasserflächen muss ein Abstand von 50 m eingehalten werden.
• absolute Luftfeuchtigkeit die Masse des Wasserdampfs in einem bestimmten Luftvolumen, also dessen Dichte bzw. Konzentration. Sie wird üblicherweise in g Wasser pro Kubikmeter Luft angegeben Die absolute Luftfeuchtigkeit ist ein direktes Maß für die in einem gegebenen Luftvolumen enthaltene Wasserdampfmenge. Sie lässt unmittelbar erkennen, wie viel Kondensat maximal ausfallen kann oder wie viel Wasser verdunstet werden muss, um eine gewünschte Luftfeuchtigkeit zu erhalten
• relative Luftfeuchtigkeit das prozentuale Verhältnis zwischen dem momentanen Dampfdruck des Wassers und dem Sättigungsdampfdruck desselben (bei der Lufttemperatur) über einer reinen und ebenen Wasseroberfläche Die relative Feuchtigkeit lässt unmittelbar erkennen, in welchem Grade die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist: Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % enthält die Luft nur die Hälfte der Wasserdampfmenge, die bei der entsprechenden Temperatur maximal enthalten sein könnte.
• Treibhausgase Mischungsverhältnis CO2: 407 ppm (1GWP) CH4: 1,8 ppm (28 GWP) N2O: 324 ppb (265 GWP) O3: 30 ppb (4000 GWP)  CFC-11: 240 ppt (4660 GWP) -> stellvertretend für viele FCKWs SF6: 8 ppt (22800 GWP)  ppm: parts per million (10^-6) ppb: parts per billion (10^-9) ppt: parts per trillion (10^-12)
• direkt wirksame Treibhausgase H2O, CO2, CH4, N2O, O3 
• Treibhausgase - direkt wirksam H2O, CO2, CH4, N2O, O3
• Treibhausgase - indirekt wirksam CO, NMVOC, NOx 
• Treibhausgase - direkt und indirekt wirksam Halogenkohlenwasserstoffe (FCKW's, CH4)
• Halogenkohlenwasserstoffe -> FCKW's rein anthropogene Stoffe, die seit 1987 im Montreal-Protokoll verboten wurden  - greifen in einem katalytischem Prozess die stratosphärische Ozonschicht an  - extrem langlebig und effiziente Treibhausgase
• Methan - Treibhausgas -führt zu Anstieg des Wasserdampfgehalts in der sehr trockenen Stratosphäre -NO2 entsteht -> ist direkter Vorläufer für die Bildung von O3 in der Troposphäre  - CH3O3 entsteht -> bildet CO2 
• Anzeige
• Kohlenmonoxid (CO) - Treibhausgas -entsteht bei unvollständiger Verbrennung (mangelnde Sauerstoffzufuhr)  -> in Atmosphäre stets vorhanden  Senken:  Senkenreaktion konkurriert in sauberer Luft mit CH4 um OH-Radikale -> Hohe CO-Konzentration erhöht CH4-Konzentration Insgesamt anstieg von CO2, CH4 und O3
• NMVOC - Treibhausgas -Non-Methane Volatile Organic Compounds (flüchtige org. Verb. ohne Methan)  -Reaktivität mit OH-Radikalen -Toxizität -> je größer die Moleküle, desto größer die Reaktivität -> Isopren macht 40% der BVOC-Emissionen aus  Abbau: Reaktion der NMVOC (wie auch CO) mit OH konkurrieren insauberer Luft mit CH4 -> indirekt erhöhte CH4-Konzentration 
• Stickoxide - Treibhausgase -werden in erster Linie bei Verbrennungprozessen produziert  -Emission in Atmosphäre erfolgt in erster Linie über NO  - es betseht ein photochemisches Gleichgewicht zw. NO, NO2 und O3 (Achtung Anstieg O3) Negativer Strahlungsanteil:  1. Bildung OH: mehr zur Verfügung für Methanabbau (spielt in sauberer Luft Rolle) 2. Bildung HNO3 (Salpetersäure): sehr gut wasserlöslich + bildet Partikelmaterial -> nitrithaltige Partikel führenn zum Anstieg der Albedo 
• Aerosolpartikel - Treibhausgase -streuen die einkommende kurzwellige Strahlung teilweise zurück -> Partikel führen zu einem Anstieg der Albedo  -> negativer Strahlungsantrieb (v.a. größere Partikel)  Achtung: kurze Lebensdauer! Ausnahme: Rußpartikel absorbieren kurzwellige Strahlung gut  -> erwärmen sich und umgebende Luft  -> entstehen bei Verbrennungsprozessen (z.B. Dieselabgase)
• Aerosolpartikel in Wolken - Treibhausgase -verschmutzte Luft führt zu kleineren Wassertropfen in Wolke (andere Kondensationskeime)  -> größere Reflexion kurzwelliger Strahlung = höhere Albedo -> weinger Niederschlag  -> weniger langwellige Abstrahlung Insgesamt: negativer Strahlungsantrieb 
• "Treibhausgase" - negativer Strahlungsantrieb Aerosolpartikel Aerosolpartikel in Wolken  Stickoxide (NOx)
• 4 wichtigsten anthropogenen Treibhausgase CO2 CH4 N2OHalogenkohlenwasserstoffe (FCKW's) 
• Welche Inhaltsstoffe der Atmosphäre wirken dem aktuellen Klimawandel entgegen? Aerosolpartikel in Wolken haben negativen Strahlungseffekt (Ausnahme sind Rußpartikel) Stickoxide (bilden OH -> mehr für den Abbau von CH4 vorhanden + bilden Salpetersäure -> bildet wiederum nitrithaltige Partikel, die die Albedo vergrößern) Halogenkohlenwasserstoffe bilden O3
• Wasserdampf-Rückkopplung 1. Temperatur steigt 2. Vedunstung nimmt zu 3. Atmosphärischer Wasserdampfgehalt nimmt zu 4. Treibhauseffekt verstärkt sich  5. Temperatur steigt weiter
• Eis-Albedo-Rückkopplung 1. Temperatur steigt 2. Eis- und Schneebedeckung nimmt ab 3. Albedo nimmt ab 4. Absorption solarer Strahlung steigt 5. Temperatur steigt weiter 
• Geo-Engineering bezeichnet vorsätzliche und großräumige Eingriffe mit technischen Mitteln in geochemische oder biogeochemische Kreisläufe der Erde. Als Ziele derartiger Eingriffe werden hauptsächlich das Abbremsen der anthropogenen globalen Erwärmung, etwa durch den Abbau der CO2-Konzentration in der Atmosphäre, oder die Verringerung der Versauerung der Meere genannt. IPCC: Unter Geo-Engineering sind technologische Maßnahmen zu verstehen, die darauf abzielen, das  Klimasystem zu stabilisieren, indem sie direkt in die Energiebilanz der Erde eingreifen. Das Ziel  bestht darin, die globale Erwärmung zu verringern  Unterscheidung: Solar Radiation Managment und Carbon Dioxide Removal
• Solar Radiation Management - Beispiele 1. Wolken-Albedo -> Cloud Seeding  2. Aerosol-Albedo -> Einbringen von Schwefel in die Stratosphäre 3. Aerosol-Albedo -> Einbringen von Nanopartikeln in die Mesosphäre
• Carbon Dioxide Removal (CDR) Düngung der Ozeane: Einbringung des Mangelnährstoffs Eisen im Südpolarmeer Ziel: Anregung des Wachstums von  Kieselalgen und Phytoplankton und  damit eine Netto‐Aufnahme von CO2 aus der Atmosphäre in den Ozean,  Anregung der „biologischen Pumpe“ Ergebnis: Kurzfristig wurden große  Effekte beobachtet (Aufbau von  Biomasse), allerdings wird diese  Biomasse auch wieder schnell  abgebaut, so dass kein Netto‐Effekt  auftrat
• Carbon Capture and Storage (CCS) gehört zu Carbon Dioxide Removal 1.Extraktion von CO2 direkt aus den Abgasen und Lagerung in ehemaligen Kohlelagern, Erdgasfeldern etc.
• Globale Strahlungsbilanz kurzwellige Einstrahlung: 342 W/m^2 reflektierte Kurzwellige Strahlung: 107 W/m^2 absorbed by surface (kurzwellig): 168 W/m^2 langwellige terrestrische Strahlung: 390 W/m^2  outgoing longwave Radiation: 235 W/m^2 Gegenstrahlung (Langwellig): 324 W/m^2
• Strahlungswerte Klimaübung gemessene Höchstwerte (als Orientierung) shortwave-up: 179 W/m^2   -> eintreffende Solarstrahlung shortwave-down: 50 W/m^2  -> reflektierte Solarstrahlung longwave-down: 420 W/m^2  -> terrestrische Strahlung longwave-up: 367 W/m^2 -> langwellige Gegenstrahlung
• PM 10 particulate matter (μg/m3): Massenkonzentration aller aerodynamischen Partikel mit Durchmesser <10 μm  analog: PM2.5 und PM1 Für O3 und NO2 gilt: 2μg entspricht ca. 1 ppb
• EU-Grenzwerte PM10 und NO2 PM10: 1 Tag limit value 50 μg/m3 -> darf nicht mehr als an 35 Tagen überschritten werden  Kalendarjahr limit value 40 μg/m3 NO2: Kalendarjahr limit value 40 μg/m3
• Quellen von Stickstoffdioxid -Energie einschließlich Verkehr 82% -Industrie 7% -Landwirtschaft 11%
• Von Emission zu Immission 1. Emission: Stoffe werden in die Atmosphäre emittiert -> Verantwortung Fahrzeughersteller, Anlagenbetreiber etc. 2. Transport: Advektion -> Transport mit dem vorherrschenden Wind  3. Deposition: trockene Deposition (turbulenter Prozess) Deposition durch Niederschlag (nach Auswaschung) 4. Immission: Konzentration von Luftschadstoffen in der Luft  -> Verantwortung: Umweltbehörden

zurück  |  weiter 2 / 3