ImmProg2000: Weltweit das beste Ausbreitungsmodell auf dem ...
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Nicht nur “alte” Leute…
Wetter und Klima
Ablauf
! 11.01.2013: Klimaelemente, Wiederholung
! 18.01.2013: Auswertung von Wetterkarten; aussertropische Zirkulation
! 25.01.2013: Wetterfrontenablauf und Wetter und Grosswetterlagen in der Schweiz; Luftschadstoffe
! 01.02.2013: Klimawandel und deren Auswirkungen
! 08.02.2013: Klimaschutz und Fallbeispiel
! Ferien
! 15.02.2013: Probe (ganz oder halbe?)
Diese Woche
! Wiederholung des Stoffs aus der Quarta:
! Klimaelemente
! Strahlung
! Luftdruck und Winde
! Luftfeuchtigkeit
! Wolken
Klimaelemente Wetter und Klima
Unterschiedliche Zeiteinheiten
! Wetter: momentaner Zustant (Stunden, Tag)
! Witterung: einige Tage bis Jahreszeiten
! Klima: mittlere Zustand der Atmosphäre (ca. 30 Jahre)
Klimaelemente
! Mit welchen Elemente kann man das Klima beschreiben?
Aufgabe
! Ein tägliches Fall wo der Zustand der Atmosphäre beschrieben wird sind Wetterprognosen
! Suchen Sie im angegebenen Bericht die Klimaelemente
! Unterstreichen und
! notieren Sie diese auf dem Blatt
! 7’ Zeit
! Z.B.
Strahlung
Fachdidak(k)Kurzvortrag)
Kurzwellige Strahlung
LangwelligeStrahlung
! Die Energie des absorbierten Lichts wird am Boden in Wärme umgewandelt und wieder nach oben ausgestrahlt.
! Ohne die Atmosphäre würde diese Wärme einfach wieder im Weltraum gestreut.
! Die Gase der Atmosphäre absorbieren aber diese Wärme und strahlen sie wieder in alle Richtungen ab
! Ohne die Wirkung der sogenannten Treibhausgase läge die mittlere Temperatur der Erde bei -18°C statt bei gegenwärtig etwa 15°C
! Wann wird es kälter?
Aufgabe
! Text im Buch Geografie Wissen und Verstehen, Ss. 141,-142 lesen und Bild studieren
! Lücken auf Bild in den Unterlagen füllen
! 7’ Zeit
Luftdruck und Winde
Auf$Talfahrt$nach$einer$Bergtour$
Corvatschbahn,$Engadin$
$
Der$Lu;druck$
Rückfahrt$vom$Corvatsch:$
Je$Befer$wir$in$die$Atmosphäre$eintauchen,$desto$grösser$wird$die$über$uns$lastende$Lu;säule.$$
In$anderen$Worten:$Über$Bef$liegenden$Lu;schichten$lastet$eine$grössere$Lu;säule$als$über$höher$gelegenen$–$der$Lu;druck$steigt.$
$
Corvatsch)Bergsta(on)
Talsta(on)Surlej)
Der$Lu;druck$&$die$PetNFlasche$! Wir$trinken$Sie$auf$dem$Corvatsch$leer$und$verschliessen$danach.$Der$Lu;druck$in$der$Flasche$entspricht$demjenigen$auf$dem$Corvatsch.$
! Unten$bei$der$TalstaBon$ist$unsere$Flasche$eingedrückt:$Der$Lu;druck$ausserhalb$der$Flasche$ist$grösser$als$derjenige$in$der$Flasche$–$er$drückt$sie$zusammen.$
Der$Lu;druck$in$Zahlen$
Der$Lu;druck$an$einem$besBmmten$Ort$entspricht$dem$$Gewicht$der$Lu;säule$über$diesem$Ort.$$
Er$wird$in$der$Regel$in$hPa$gemessen.$
1$hPa$entspricht$ein$Druck$von$1$N$auf$1$m2$Oberfläche$$
$
$
Der$mi[lere$Lu;druck$der$Atmosphäre$auf$Meereshöhe$bei$0$°C$beträgt$1013$hPa.$$$$$
Abnahme$des$Lu;drucks$mit$zunehmender$Höhe$(m.ü.M.)$
Der)Lu=druck)nimmt)mit)der)Höhe)ab:)Als)Faustregel)))kann)man)annehmen,)dass)der)Lu=druck)um)1hPa)pro)8m)Höhenzunahme)abnimmt.))
p)=)1013)–)h/8 )(nur$bis$5500$m.ü.M.)$
„Die Luft wird dünner…“
Reduktion des Luftdrucks
! So wird aber z.B. die Station in Meiringen (589 m.ü.M) immer ein tieferen Wert als die Station in Mühleberg (480 m.ü.M.)
! Damit die zwei Stationen verglichen werden können, muss der tatsächlich gemessene Luftdruck mit dem umgekehrten Vorgang auf Meeresniveau reduziert werden.
! Bsp: Druck in Meiringen (8.1.2013, 00:00) 960.2 hPa
! Reduzierter Wert: 960.2+ (589/8) = 1034 hPa
Aufgabe
! Berechnen Sie der Luftdruck der Stationen Grimsel Hospiz, La Chaux-de-Fonds, Mühleberg und Magadino mit der angegebenen Formel.
! Reduzieren Sie dann die Werte für Magadino und Mühleberg, um den Luftdruck der zwei Stationen am 9.1.2013 vergleichen zu können
! 5’ Zeit
Was$ist$Wind…?$
Wind)ist)nichts)anderes)als)bewegte)Lu=.))
Aber:)Was)bewegt)die)Lu=?)
Bewegte$Lu;massen$
Lu;$strömt$von$Orten$mit$hohem$Lu;druck$(viele$Lu;moleküle)$zu$solchen$mit$Befem$Lu;druck$(wenige$Lu;moleküle)$
H$$"$$$T$$
Wie$entstehen$Hoch$und$Tief?$
! Grundwissen:$Erwärmte$Lu;$steigt$auf$
! In$der$Natur$wird$Lu;$i.d.R.$als$Folge$des$Strahlungsprozesses$erwärmt$
Das$LandNSeeNWindsystem$
! Fügen Sie die Bezeichnungen ‘H’ und ‘T’ sowie die Richtungen der Pfeile in der Abbilung in den Unterlagen ein.
! Zeit 2’
Luftfeuchtigkeit
! So wie Salz bis zu einer gewissen Menge im Wasser gelöst werden kann, kann auch Wasserdampf in der Luft gelöst werden.
! Der Prozess durch denen Wasserdampf in die Atmosphäre gelingt heisst Verdunstung
! Die in einem Kubikmeter Luft enthaltene Wasserdampfmenge wird als absolute Luftfeuchtigkeit bezeichnet und in g/m3 angegeben
! Die Luft kann aber nicht beliebig viel Wasserdampf aufnehemen. Die maximale Menge ist abhängig von der Temperatur und wird als Sättigungsmenge bezeichnet.
! Der Punkt wo die maximale Menge erreicht wird, wird mit Taupunkt bezeichnet
39,6 g
2,3 g
! Aus der tatsächlichen Menge von Wasserdampf, die in der Luft gelöst ist und der maximalen Wasserdampfmenge beim Taupunkt, lässt sich die relative Feuchte berechnen
10 g
17.3 g = 57.8 %
Aufgabe ! Lesen Sie aus der Grafik der Sättigungskurve die Werte ab, die Sie
benötigen, um die Fragen auf Seite 4 der Unterlagen zu beantworten.
! Entweder Fragegruppe A oder B nach folgendem Schema beantworten
! 5’ Zeit
A A A B B B
Wolkenbildung
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Kondensation
! Wenn (meistens durch Abkühlung) der Taupunkt erreicht wird, kann nicht mehr Wasser in die Luft gespeichert werden.
! Kondensation tritt ein, die Luft muss Wasserdampf abgeben und es bilden sich sichtbare Wassertröpfchen in die Luft.
! Erst wenn diese Tröpfchen zu grössere Einheiten zusammengetragen haben stellt sich Regen ein.
40
Kondensation
Und in der Atmosphäre?
Bildquelle: Mathias Fercher.
Zwischenfazit Kondensation
! Die Brille beschlägt, wenn deren Träger im Winter einen geheizten Raum betritt, weil ein Teil der in der Luft gespeicherten Feuchte kondensiert.
! Ähnliches passiert bei der Wolkenbildung, wo sich das kondensierte Wasser an Aerosolen und nicht an festen Gegenständen anlagert.
Wolkenbildung
! Wolken bilden sich als Wasserdampf, bei erreichung des Taupunkts nicht mehr in die Luft gespeichert werden darf und deswegen sichtbar wird.
! Der Taupunkt wird in der Regel durch die Abkühlung der Luftmasse
! Das kann in vier verschiedene Art und Weisen geschehen
Wolkenbildung
43
Aufsteigen erhitzter Luft
Wolkenbildung
44
Aufsteigende Luftmassen bei Gebirgen
Wolkenbildung
45
Aufsteigen / Aufgleiten warme Luft auf kalte Luft (Front)
Wolkenbildung
Abkühlung von unten
Wolken
! Je nach Entstehung weisen Wolken unterschiedlichen Formen auf.
! Wolken werden Grundsätzlich in zehn Gattungen unterteilt: ! Man kann sie nach der Höhe der Wolkenbasis und
! nach der Form unterschieden
Aufgabe
! Lesen Sie den Text auf Seite 4 und versuchen Sie dann mit Ihren Sitznachbarn die Zehn Wolken nach Form zu sortieren
! Kreuzen Sie die entsprechenden Kästchen auf Seite 5
! 5’ Zeit
Nächste Woche
! Auswertung von Wetterkarten; aussertropische Zirkulation
Atmosphärische Zirkulation
Aufgabe ! Befassen Sie sich mit den vier Fragen A-D auf den Unterlagen
! Diskutieren Sie die Antwort in 4er oder 5er Gruppen
! 9’ Zeit
! Stellen Sie dann die Resultate der ganzen Klasse vor
A C
B D
ITC und tropische Zirkulation
Isobaren
! Isobaren: Linien gleichen Luftdrucks
Luftdruckgebiete
Ohne Erdrotation
Mit Erdrotation
Quelle: www.klimedia.ch
(Ferellzelle)
Kräfte, die auf Luft wirken
T T T T T T T T T T T T T T T T
H H H H H H H H H H H H H H H H
Kräfte, die auf Luft wirken
Polarfront-Jet
T
H T
H
Wetterkarten
Bodenisobarenkarten
Höhenisobarenkarten
Auswertung einer Wetterkarte
! Art der Karte (Boden- oder Höhenwetterkarte? Effektive Situation oder Prognose?)
! Datum und Uhrzeit
! Quelle bzw. Urheber der Karte
2. Schritt: Wetterdaten auswerten
! Stellen Sie Angaben zu Temperatur, Bewölkung und Windverhältnissen an verschiedenen Orten fest.
! Bestimmen Sie die Lage der Hoch- und Tiefdruckgebiete. (in der Karte eintragen)
! Beschreiben Sie die Bewegung der Hauptluftmassen. (ebenfalls einzeichnen)
Aufgabe: Wetterkarte auswerten
! In der Quarta haben Sie das Phänomen Föhn und deren Eigenschaften kennegelernt.
! Es stehen zwei Tageswetterberichte von Meteoschweiz für zwei Föhntage zur Verfügung
! Versuchen Sie, in 4er- oder 5er-Gruppen, so viele Föhnmerkmale wie möglich in der Wetterkarte zu erkennen
! 10‘ Zeit
! Anschliessend stellen Sie die Resultate der Rest der Klassen vor
Aufgabe: Wetterkarte auswerten
Wie erkennt man Hoch- und Tiefdruckgebiete?
Reibungseinfluss auf Luft
Reibungseinfluss auf Luft
! Ab einer gewissen Höhe spielt die Reibung keinen Einfluss mehr.
! Es enstehen Winde, die isobarenparallel verlaufen
! Sie werden geostrophische Winde genannt
! Der Jet-Stream ist ein geostrophischer Wind
Unterschiedliche Windrichtungen
! Unterschiedliche Windrichtungen können sogar beobachtet werden
2 Arten von Druckgebiete
! Thermische (Hitzetief und Kältehoch)
! Dynamische
Dynamische Druckgebiete
Aufgabe
! Luft fliesst in der Nord-Hemisphäre ! Im Uhrzeigersinn um
Hochdruckgebiete
! Im Gegenuhrzeigersinn um Tiefdruckgebiete
! Zeichnen Sie die Windrichtungen auf den Karten in den Unterlagen ein
! 3’ Zeit
Durchzug eines Frontalsystems
Anfangszustand
! Warmluft von Süden trifft auf Kaltluft von Norden
! Beide Luftströmungen werden nach rechts abgelenkt
Wellenstörung
! Luftmassen geraten in Schwingungen
! Luftdruck an der Grenze fällt gegenüber der Umgebung
Entwicklung
! Warme Luft strömt nach Norden " Warmfront
! Kalte Luft strömt nach Süden " Kaltfront
Reifestedium
! Tiefdruckgebiet entwickelt sich zu einem Wirbel
! Wandert nach Osten aufgrund der Westströmung
! Kalte Luft schiebt sich unter die warme Luft
! Warme Luft wird angehoben
Okklusion
! Warme Luft muss sich gegen schwere, kalte Luft vordrängen
! Kalte Luft muss hingegen gegen leichte, warme Luft stossen
! Die Kaltfront bewegt sich also schneller als die Warmfront und holt diese ein
! Es bildet sich einne Mischfront (oder Okklusion)
! Warme Luft strömt in die Höhe weiter und kühlt sich ab
Endzustand
! Mischfront löst sich auf
! Tiefdrukgebiet auch
! Wir haben kein Zyklon mehr
! Zyklonenfriedhöfe zwischen dem Osten Polens und Russland
Zusammenfassung
Beispiel auf einer Wetterkarte
Entwicklung einer Zyklone über Europa
Durchzug eines Frontalsystem
25
! Aus der ersten Woche: „warme Luft steigt bei Fronten auf“ ! Sowohl bei einer Warm- als auch bei einer Kaltfront
Wolken des Warmfronts
Wolken des Klatfronts
Zusammenfassung
Fronten auf Satellitenbilder
Fronten auf Satellitenbilder
! Versuchen Sie, Kalt- und Warmfront auf dem Satellitenbild auf S.11 der Unterlagen zu zeichnen.
! Verbinden Sie anschliessend die Wetterbeobachtungen mit der entsprechenden Position an der Zyklone auf S. 12
! Insgesamt 5’
Fronten auf Satellitenbilder
Grosswetterlagen
“Sturmtief Johanna zieht vom Atlantik zu den
Britischen Inseln und steuert am Nachmittag eine
Kaltfront zur Schweiz. In der Folge stellt sich eine
lebhafte Westwindlage ein.”
Aufbau einer ausgesprochen stabilen herbstlichen Hochdrucklage
Hauptluftmassen in Mitteleuropa
! P = Polarluft
! T = Tropikluft
! m = maritim
! c = kontinental
! t = erwärmt
! p = abgekühlt
Gruppenbildung
Westwindlage
Bisenlage
(Süd-)Föhnlage
Hochdrucklage
Gewitterlage
Westwindlage
Bisenlage
(Süd-)Föhnlage
Hochdrucklage
Gewitterlage
Westwindlage
Bisenlage
(Süd-)Föhnlage
Hochdrucklage
Gewitterlage
Westwindlage
Bisenlage
(Süd-)Föhnlage
Hochdrucklage
Gewitterlage
Aufgabe
! Bodendruckverteilung und Höhenströmung bestimmen den Wettercharakter im Alpenraum.
! Man unterscheidet in der Regel fünf wichtige Grosswetterlagen, die den Wetter in der Schweiz beeinflussen.
! Lesen Sie den Ihnen zugewiesenen Abschnitt der Beilagen („Typische Wetterlagen im Alpenraum”)
! Erklären Sie Ihren Kollegen, was Sie gelesen haben.
! Lösen Sie die Aufgabe auf S.13-14 innerhalb der Gruppe
Bisenlage
Westwindlage
(Süd-)Föhnlage
Hochdrucklage
Gewitterlage
Hausaufgabe
! Buch Geografie, wissen und verstehen, Seiten 148-149 (ohne planetarische Zirkulation) und 154-156 lesen
Südostschweiz.ch, 15.01.2013
SMOG Definition
SMOG = SMOKE + FOG
Schadstoffemissionen
windschwache Lagen, Nebelbildung
SMOG = hohe Luftschadstoffkonzentration über dicht besiedelten oder industriell genutzten Gebieten
Luftschadstoffe
(nach Kt. Schwyz:2011)
CO, NOx, SOx PM10, VOC
O3 = Ozon NOx = Stickoxide PM10 = Staubpartikel CO = Kohlenmonoxid SOx = Schwefeloxide VOC = flüchtige organische Substanzen
NOx, VOC O3
Wintersmog
(meteo.schweiz:2011)
Nebelobergrenze ca. 600m Höhe
Pilatus
Wintersmog
(klett.de:2011)
Wintersmog
(stadt-zuerich.ch:2011)
Sommersmog
(flickr.com:2011)
NO2 + Sonnenlicht � NO• + •O•
•O• + O2 � O3
NOx, VOC, CO
! Bild Santiago?
Messstationen in Biel
http://www.vol.be.ch # Luft & Immissionen # Luftmesswerte
Wintersmog
Sommersmog
(flickr.com:2011)
NO2 + Sonnenlicht � NO• + •O•
•O• + O2 � O3
NOx, VOC, CO
! Bild Santiago?
Lufdruck und Wind Beim Durchzug eines Zyklons
Luftdruck bei Zyklonen
Klimawandel
! Einstiegsbild Gletscher / Skistation im Grünen
Klimawandel Anthropogener Treibhauseffekt
! Zeitungstitel zum Thema “viel wärmer (oder CO2) als früher”
! " Wie kann man das wissen?
Klimaarchive
Eisbohrkerne
Baumringe
Seesedimente Historische Aufzeichnungen
Unterschiedliche Informationen
! Unterschiedliche Archive für unterschiedliche Zwecke
! Z.B. marine Sedimente und Korallen für Meeresspiegelschwankungen
! Baumringe und Eisbohrkerne für Temperatur
! …
CO2 und Temperatur
Blau: CO2-Konzentration Rot: Temperatur GL: Glazial IG: Interglazial
CO2- und Temperaturrekonstruktion für die Antarktis
Früheres Klima
! Sahara vor 8500 Jahren: 3730 mm Niederschlag mehr als heute (45.5; Tot 3775 mm/Jahr)
! Z.B. mehr als auf dem Säntis (Ostschweiz)
Früheres Klima
Periodische Schwankungen
! Wie kann es zu solchen extremen Schwankungen kommen
! Die Strahlungsintensität der Sonne ist nicht immer konstant ! Die Sonne selber gibt nicht immer gleichviel Energie ab und
! Die Stellung der Erde gegenüber der Sonne verändert sich
Periodische Schwankungen ! Exzentrizität (100’000 Jahre)
! Schrägstellung (Nutation; 41’000 Jahre)
! Präzession (26’000 J.)
! Die gezeigten Faktoren beeinflüssen nur die saisonale und geografische Verteilung der Sonneneinstrahlung auf der Erde
! Die CO2-Konzentration war in den letzten 650’000 nie so hoch
! Kein Computermodell für die Berechnung des Klimas hat die heutige Situation nur mit natürlichen Faktoren erklären können
Vorsicht
Anthropogener Treibhauseffekt ! Menschliche Aktivitäten "
Erhöhung der Konzektration von klimawirksame Gase
! Neben CO2 auch Methan (CH4), Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW)
! Verstärkung des natürlichen Treibhauseffekts
Aufgabe
! Frage 1: Wo in der ersten Grafik befinden wir uns heute? Befinden wir uns in einem Interglazial oder in einem Glazial?
Aufgabe
! Frage 2: Wie hoch war die CO2-Konzentration 1850 und 2007 (ungefähr). Um wie viele Prozent hat die CO2-Konzentration von 1850 bis 2007 zugenommen (1850 = 100%)?
Aufgabe
! Frage 3: Wann war der CO2-Gehalt der Atmosphäre in den vergangenen 800‘000 Jahren gleich hoch wie heute?
Aufgabe
! Frage 4:
«Den Klimawandel gibt es gar nicht. Zur Römerzeit war es ja auch viel wärmer als heute. Kalt- und Warmzeiten sind doch völlig normal!»
Mehr CO2 = ?
IPCC
! Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen
! Fasst den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Forschung zusammen
! Von der UNO 1988 ins Leben gerufen
! Ziel: wissenschaftliche Unterstützung der Klimakonvention
Ergebnisse aus dem 2007 IPCC Bericht
! Mittlere globale Temperatur: + 0.75° / 100 Jahren
Ergebnisse aus dem 2007 IPCC Bericht
! Wasserdampfgehalt in der Luft seit den 1980er gestiegen
Ergebnisse aus dem 2007 IPCC Bericht
! Der Anstieg des Meeresspiegels hat sich in den letzten 10 Jahren beschleunigt.
Ergebnisse aus dem 2007 IPCC Bericht
! Die beobachtete Entwicklung der Temperatur entspricht dem Muster der Klimamodelle
Und die Zukunft?
! Zukunft?
Klimawandel IPCC Szenarien
Die Zukunft berechnen
! Mit den modernsten Rechnern lassen sich komplexe Prozesse simulieren
! Immer mehr Faktoren können berücksichtigt werden
Annahmen
! Wie entwickelt sich die Weltbevölkerung weiter?
! Wie entwickelt sich die Weltwirtschaft weiter?
! Wird die Globalisierung weiter gehen oder nicht?
! Welche Energiequellen werden benutzt?
! Werden moderne Technologien immer weniger Material verbrauchen?
Vier Szenariengruppen
! Im 2007 Bericht der IPCC werden unterschiedlichen Szenarien präsentiert
! Können in 4 Gruppen zusammengefasst werden
Aufgabe
! Text auf S. 17 – 18 lesen
! Sich überlegen, welche Kurve zu welchem Szenario gehören könnte
! 3’
Lösung
Globale Erwärmung
Globale Erwärmung
Aufgabe
! CO2- Konzentration und Temperaturanstieg
! 4 hypothetische Zeitungstiteln
! Zu den richtigen Szenarien zuweisen
! 2’
Klimawandel Auswirkungen global und im Alpenraum
Was heisst das konkret?
Hausaufgabe
! Text auf S. 19-20 zu den Auswirkungen lesen
! Tabelle auf S. 21 mit den Informationen aus dem Text ergänzen
! Bis am 8.2.2013
Konsequenzen des Klimawandels
Szenarien
Severn Suzuki, Rio, 1992
Stockholm, 1972
1988: Gründung der IPCC
1992: Unterzeichnung der Klimakonvention
1997: Kyoto Protokoll
http://de.wikipedia.org/wiki/Kyoto-Protokoll
Reduktionsverpflichtungen
http://de.wikipedia.org/wiki/Kyoto-Protokoll
Nach 2012
Aufgabe
! 3er-Gruppen
! Jede Gruppe erhält die Beschreibung eines Landes (Industrieland, Entwicklungsland, Schwellenland)
! Beschreibung lesen und sich Gedanken machen, wie man die Tabelle (S.23) ausfüllen könnte
! Ca. 5’ Zeit
! Anschliessend wird die Tabelle mit einer Klassendiskussion ausgefüllt
CO2- Emissionen 2000
Die Rechnung
Was können wir tun?
Auftrag 2. Stunde
! Einführungstext (S. 24) lesen (ca. 5’)
! Sprechblasen (S. 25) einschätzen (ca. 5’)
! Text zur Ökobilanzierung (S. 25-26) lesen (ca 10’)
! Infoblätter (Anhang) lesen (ca. 10’)
! Sich nochmals Gedanken zu den Sprechblasen machen (ca. 5’)
! Wer früher fertig ist, kann Einkauf- und Verhaltenstipps formulieren
Was macht die Schweiz?
Was macht die Schweiz?
Was macht die Schweiz?
Was macht die Schweiz?