149

Klimatologie (Fach) / Klimatologie (Lektion)

Diese Lektion wurde von Neuntoeter erstellt.

Lektion lernen

Diese Lektion ist leider nicht zum lernen freigegeben.

zurück  |  weiter 3 / 3

• TA Luft und BImSchG TA Luft: Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft  BImSchG: Bundes-Immissionsschutzgesetz 
• UTCI Universal Thermal Climate Index gebräuchlicher Index in der Biometeorologie um die gefühlte Temperatur zu bestimmen -> Berücksichtigung von Lufttemperatur, Strahlung, Wind und Luftfeuchte sowie clothing model
• Warum interessieren wir uns für troposphärisches Ozon? 1. weil es toxisch ist 2. weil es ein Treibhausgas ist -> Absorptionsbande bei 9μm  3. weil es die weitaus stärkste Quelle für OH-Radikale ist 
• EU-Grenzwerte Ozon Maximum daily 8 hour mean: 120 μg/m3 -> darf nicht an mehr als 25 Tagen überschritten werden, gemittelt über 3 Jahre
• AOT40 Accumulated ozone exposure over a threshhold over 40 ppb  -> Zielwert der die Dosis angibt, der die Vegetation maximal ausgesetzt werden soll  -> Im 5 Jahres-Mittel soll AOT40 den Wert 18000 μg/m3 nicht überschreiten  -> AOT40 berechnet sich als Summe der Differenz zwischen Einstundenmittlewerten über 80 und 80 μg/m3 während Tagesstunden (8-20 Uhr) der Hauptvegetationszeit von Mai bis Juli 
• Ozon: Quellen -Transport aus der Stratosphäre (gering) -Photolyse des NO2  NO2 + hv + O2 -> NO + O3
• Ozon: Senken -Deposition zu den Oberflächen -Photolyse:   O3 + hv -> O + O2 O + H2O -> 2 OH  -Reaktion mit VOC -Reaktion mit NO: NO + O3 -> NO2 + O2  -> Quelle reversibel 
• Ozon in der Stadt Da viel NO (Autoabgase) vorhanden ist wird Ozon abgebaut NO + O3 -> NO2 + O2 
• Ozon auf dem Land Weniger Vorläufersubstanzen, aber trotzdem höhere O3-Konzentration -> Beim Transport der schadstoffbelasteten Luftmassen von der Stadt aufs Land haben die Reaktionspartner Zeit, unter dem Einfluss der UV-Strahlung Ozon weiter aufzubauen NO2 + hv + O2 -> NO + O3  -> Durch biogene VOC (Pflanzen) aus dem ländlichen Bereich verschiebt sich das photochemische Gleichgewicht weiter in Richtung Ozonbildung und NO wird immer mehr zu NO2 umgewandelt  RO2 + NO -> RO + NO2 --> NO-bedingter Ozonabbau verringert sich und NO2-bedingte Ozonbildung nimmt zu
• Warum interessieren wir uns für Aerosolpartikel? 1. weil sie toxisch sind 2. weil sie in den Strahlungshaushalt eingreifen 3. weil sie an der wolkenbildung entscheidend beteiligt sind 4. weil sie an biogeochemischen Zyklen bedeutend beteiligt sind 
• Anzeige
• Aerosolpartikel: Quellen Direkte Emissionen:  1. natürlichen Quellen (Vulkane) 2. Biogene Quellen (Pflanzen) 3. Anthropogene Quellen (Verbrennungsprozesse, Industrie) -Winderosion von terrestrischen und marinen Oberflächen  -> primäre Partikel (>2μm) -Bildung von Partikeln in der Atmosphäre aus Vorläufersubstanzen (Gase -> aus Vulkanen, vegetation und anthropogenen Quellen) -> sekundäre Partikel (<2μm)
• Aerosolpartikel: Senken -Deposition zur Oberfläche hin (Sedimentation ist nur für große Partikel relevant)  - Scavening: Auswaschen innerhalb von Wolken (washout) oder unterhalb von Wolken (rainout) - turbulente Deposition zur Oberfläche 
• Prozesse der Partikeldynamik 1. Sedimentation 2. Koagulation: Partikel im random walk treffen zufällig aufeinander -> Partikel können nur wachsen und Koagulationskoeffizienten sind am kleinsten für Partikel gleicher Größe 3. Impaktion: Kleinere Partikel können aufgrund ihrer höheren DIchte der Ablenkung der Stromlinien nicht 100% folgen und treffen mit dem Regentropfen zusammen  4. Nukleation:  -homogene Nukleation: Bildung von Partikeln aus der Gasphase eines oder mehrer Stoffe  -> kann frühestens dann eintreffen, wenn der Sättigungsdampfdruck eines Gases in der Luft überschritten wird -heterogene Nukleation: Anlagerung auf einer bereits bestehenden Oberfläche 
• Nukleation (Aerosolpartikel) Extrem effizient ist die Nukleation von H2SO4, das aus der Gasphasen-Oxidation von SO2 entsteht (-> saurer Regen?) Aber auch HNO3 und viele weitere Stoffe führen zu Partikelbildung- und wachstum 
• Saurer Regen - Schwefeldioxid - in der wässrigen Phase wird gelöstes SO2 vor allem von H2O2 oxidiert -> In jedem Fall entsteht H2SO4 (Schwefelsäure) oder H2SO3- (Schweflige Säure) - In der Gasphase wird SO2 auch oxidiert: SO2 + OH + O2 -> H2SO4 + HO2  --> Schwefelsäure ist effektiv darin Partikel zu bilden (siehe Aerosolpartikel) und löst sich sehr gut z.B in Wolkenwasser
• Saurer Regen - Stickoxide NO2 + OH -> HNO3 (Salpetersäure) 
• Saurer Regen - Ammoniak Mittlerweile liegt der pH bei 5,3 (höher als natürlich) -> Eintrag von NH3 (Ammoniak) durch Landwirtschaft und Reduzierung der SO2-Emission sorgen für pH-Anstieg  -> neues Problem 
• Saurer nebel höhere Konzentrationen an gelösten Inhaltsstoffen im Nebel im Vergleich zu Niederschlag  -> Nebeltropfen sind kleiner als Regentropfen -> höher konzentriert -> Nebel repräsentativ für atmosphärische Grenzschicht (näher an bodennahen Quellen) 
• UNFCC United Nations Framework Convention on Climate Change 
• Solares Spektrum und Erdspektrum Solares Spektrum: 02,-4 μm Erdspektrum: 4 μm  -> Grenze bei 4 μm 
• Beaufort Windskala Windskala die nach optischen Anzeichen bestimmt ist -> Einteilung in 12 Stufen 
• Hochdruckgebiet Antizyklon -> Luft strömt entgegen dem Uhrzeigersinn  -> Luftmassen sinken großräumig ab  -> Luft erwärmt sich adiabatisch (keine Wolkenbildung) -> keine Frontenbildung
• Tiefdruckgebiet Zyklon -> Bewegung gegen den Uhrzeigersinn -> Ein Bodentief entsteht, wenn die Dichte der Luft in Bodennähe durch Erwärmung (Sonneneinstrahlung) abnimmt. Umgebende und darüberliegende kältere und damit dichtere Luft erzeugt aufgrund des hydrostatischen Drucks einen Auftrieb der erwärmten, leichteren Luft. Die einströmende kältere Luft wird fortwährend vom sonnenbeschienenen Boden erwärmt und aufgetrieben, so dass sich eine fortgesetzte Strömung wamer Luft nach oben einstellt (Thermik). Mit zunehmender Höhe kühlt die aufgetriebene Luft ab. Je nach Feuchtigkeitsgehalt wird dabei der Taupunkt erreicht und enthaltener Wasserdampf kondensiert aus. Die dadurch freiwerdende Wärme führt auch hier zur Dichteverringerung, so dass auch in der Höhe durch den hydrostatischen Druck der kälteren Umgebungsluft weiterer Auftrieb entsteht. Es entsteht in diesem Bereich allmählich eine Säule weniger dichter Luft mit entsprechend geringerer Gewichtskraft, ein Tiefdruckgebiet mit einem großräumigen Zuströmen fremder Luft (Winde, Stürme).
• Höhentief Ein Höhentief beschreibt die Situation über einem (Boden-)Hochdruckgebiet. Es entsteht durch kalte Luft, die aus großer Höhe absinkt, wodurch der Luftdruck in den höheren Schichten der Luft vermindert und am Boden erhöht wird.
• Höhenhoch Ein Höhenhoch ist ein Hochdruckgebiet, das in großen Höhen auftritt und daher in Höhenwetterkarten dargestellt wird. Es ist immer mit einem Bodentief verbunden, da bei der Erwärmung von Oberflächen der vertikale Druckgradient abgesenkt wird und sich die relative Luftdruckverringerung am Boden mit zunehmender Höhe in einem relativ zur horizontalen Umgebung höheren Druck widerspiegelt. Man kann daher im umgekehrten Fall aus einem Bodenhoch (auch thermisches Hoch) auch ein Höhentief ableiten.
• Immissionen, zum Schutz der menschlichen Gesundheit (nach TA Luft) Benzol Blei (im PM10) Feinstaub (im PM10) SO2 NO2 O3  PAK Arsen etc.
• Immission, zum Schutz der Vegetation und von Ökosystemen (nach TA Luft) SO2 NOx (als NO2) HF NH3
• AQI Luftqualitätsindex (Air quality index) Luftqualitätsindizes sind Versuche, Messwerte unterschiedlicher Luftschadstoffe (z.B. SO2, NOx, CO, O3, PM10)  zu einer einzigen Maßzahl zusammenzufassen. So soll für Personen ohne Vorkenntnisse eine einfache und klare  Angabe zur Luftqualität gegeben werden.  Probleme:  1. Es gibt eine Vielzahl von Luftqualitätsindizes 2. Der Bewertungsrahmen verschiedener Luftqualitätsindizes ist unterschiedlich 3. Die unterschiedlichsten Luftschadstoffe werden miteinander verrechnet 4. Die Logik verschiedener Luftqualitätsindizes ist unterschiedlich ‐der Schadstoff mit dem höchsten Subindexwird für die Bewertung herangezogen ‐unterschiedliche Subindizes werden aggregiert, z.B. zu einem Mittelwert
• Lebensdauer direkt wirksamer Treibhausgase CO2: 4-120 a CH4: 10 a N2O: 120 a O3: 22 d CFC: 45 a SF6: 3200 a 
• RCP 2.6 Temperaturanstieg: 0,3-1,7°C (mittelwert 1°C) Meeresspiegelanstieg: 0,26-0,56 m (Mittelwert 0,4)
• Anzeige
• RCP 4.5 Temperaturanstieg: 1,1-2,6 °C (Mittelwert 1,8)  Meeresspiegelanstieg: 0,32-0,63 m (Mittelwert 0,47)
• RCP 6.0 Temperaturanstieg: 1,4-3,1 °C (Mittelwert 2,2°C) Meeresspiegelanstieg: 0,33-0,63 m (Mittelwert 0,48 m) 
• RCP 8.5 Temperaturanstieg: 2,6-4,8 °C (Mittelwert 3,7 °C) Meeresspiegelanstieg: 0,45-0,82 m (Mittelwert 0,63 m) 
• Stadtklima- Besonderheiten Wärmeleitfähigkeit: Am Endeder Skala für natürliche Oberflächen, 30 % der strahlungsbilanz wird in Form von fühlbararer Wärme gespeichert Fluss latetenter Wärme ist verringert, weil weil ein Großteil des Niederschlagswassers unterirdisch abgeführt wird und weil ein Großteil der städtischen Flächen nur kleine Wasserspeicherkapazitäten aufweisen Emission von "anthropogener Wärme" durch Heizung und andere Verbrennungsprozesse Rauigkeit der Oberfläche ist erhöht -> starke Modifikation des Windfeldes Emission von Gasen und Partikeln führt zu starker veränderung der lufthygienischen Situation 
• smog smoke+fog
• CO-Konzentration 40-300 μg/m3
• Aktueller Treibhauseffekt in Vergleich zu 1750 in W/m2 2,29 W/m2
• Windstärke (Angabe) halber Balken 5 kn ganzer Balken 10 kn Wimpel 50 kn
• Halogenkohlenwasserstoffe (Halocarbons) - Treibhauseffekt -Stratosphärisches Ozon wird abgebaut -> Da es in der Stratosphäre zur Erwärmung führt, führt der Abbau von Ozon zu einem Kühlungseffekt  Es kommt zwar mehr kurzwellige Strahlung in die Troposphäre (-> Erwärmung), aber der Kühlungseffekt überwiegt 
• Atmosphärische Grenzschicht Die Grenzschicht ist der Teil der Atmosphäre, der direkt durch den Einfluss des Erdbodens beeinflusst ist  und auf Einflüsse des Bodens innerhalb eines Zeitraums von ca. 1 Stunde reagiert.  Der Einfluss des Erdbodens auf die Atmosphäre wirkt durch:  •Austausch von Wärmeenergie zwischen Oberfläche und Atmosphäre •Einfluss  der Bodenreibung auf das Windfeld •vertikaler  Fluss von Wasserdampf, anderen Gasen, Partikeln
• stabile Schichtung -Luftpaket steigt auf und kühlt sich trockenadiabtisch oder feuchtadiabatisch ab -Kühlt sich die Umgebungsluft langsamer ab, so ist das Luftpaket kälter als die Umgebungsluft -> kältere Luft hat eine höhere Dichte  -> Luftpaket steigt nicht weiter auf oder sinkt sogar  -> kein Vertikalaustausch = Stabil Wolkenbildung bei stabiler Schichtung gehemmt, beim Sinken des Luftpakets kann es auch zur Auflösung von Wolken kommen 
• labile Schichtung Im Gegensatz zur stabilen Schichtung kühlt die Umgegebungsluft bei der labilen Schichtung schneller ab  -> das Luftpaket ist wärmer als die Umgebungsluft -> warme Luft hat eine geringere Dicht und steigt deswegen auf  Wolkenbildung: duch Konvektion (Strömungstransport) begünstigt
• 2 Gründe für Meeresspiegelanstieg -Festlandeis schmilzt (Achtung: wenn Nordpolareis schmilzt hat diesen keinen Effekt auf den Meeresspiegel!)  Temperaturanstieg des Ozeans: Wasser dehnt sich aus -> expandiert 
• Tipping Points Kippelemente sind als Bestandteile  des Erdsystems zu verstehen, die schon durch  geringe Störungen grundsätzlich  verändert werden können.  Das Kippen eines oder mehrerer  dieser Elemente –insbesondere im  Laufe fortschreitender  Erderwärmung –könnte  die  bemerkenswert stabilen  Umweltbedingungen der  Nacheiszeit  unwiderruflich beenden
• Tipping Point- Beispiele -Verlust des Sommereises in der Arktis (Eis-Albedo-Rückkopplung )-> 10 a -Thermohaline Zirkulation im Atlantik (u.a. Golfstrom) -> Verhinderung der Tiefenwasserbildung durch Eintrag von Süßwasser, weil Süßwasser eine geringere Dichte hat und somit eine stabilere Schichtung im Ozean erzeugt -> 100 a -> Schwellenwert: 0.1 –0.5 ∙ 106m3/s zusätzlicherSüßwassereintrag in den Nordatlantik  -El Nino Southern Oscillation: El-NinoEreignisse nehmen zu -> 100a 
• Globalstrahlung Kurzwellige Einstrahlung -> Mittlere Globalstrahlung: 342 W/m2
• Ablenkung Ost-West / West-Ost-Bewegungen Ein Körper in einem rotierendem System wird von der Zentrifugalkraft von der Rotationsachse weggeschleudert, die Gravitationskraft wirkt aber dagegen, daher bleibt der Körper im System - Bei West-Ost-Bewegung gibt es zusätzlich zur Bahngeschwindigkeit einen Antrieb -> Zentrifugalkraft wird größer und der Körper wird Richtung Süden (nach rechts) abgelenkt - Bei Ost-West-Bewegungen gibt es entgegengesetzt zur Bahngeschwindigkeit einen Antrieb -> die Zentrifugalkraft wird kleiner und der Körper wird Richtung Norden (nach rechts) abgelenkt -> gleicher Effekt wie durch die corioliskraft, aber anderer Ursprung! -> gilt alles für die Nordhalbkugel, Südhalbkugel genau andersherum!
• Luftdruckgradient 8m -> 1 hPa Luftdruckerniedrigung
• Ereignisse im Zuge des Klimawandels und ihre Wahrscheinlichkeit Bis spätes 21. Jahrhundert: 1. Tage und Nächte werden wärmer: so gut wie sicher (99%) 2. Hitzewellen nehmen zu: sehr wahrscheinlich (90%) 3. Starkniedderschlagsereignisse nehmen zu: sehr sicher (90%) -> Mittlere Breiten und Feuchte Tropen 4. Dürre nimmt  zu: Wahrscheinlich für manche Regionen (66%) 5. Tropische Wirbelstürme nehmen zu: Wahrscheinlich (66%) 6. Überschwemmungen in Küstennähe nehmen zu: Sehr wahrscheinlich (90%)

zurück  |  weiter 3 / 3