Tutorium Physische Tutorium Physische GeographieGeographieim SS 2008im SS 20082. Sitzung am 30.04.20082. Sitzung am 30.04.2008Tutorin: Claudia WeitnauerTutorin: Claudia Weitnauer

Universität AugsburgUniversität AugsburgFakultät für Angewandte InformatikFakultät für Angewandte Informatik

Institut für Physische Geographie und Quantitative Institut für Physische Geographie und Quantitative MethodenMethoden

Prof. Dr. Jucundus JacobeitProf. Dr. Jucundus Jacobeit

Unterschied Hydrolyse- HydratationUnterschied Hydrolyse- Hydratation Hydrolyse: Chemische Reaktion, bei der eine Hydrolyse: Chemische Reaktion, bei der eine

Verbindung durch die Reaktion mit Wasser Verbindung durch die Reaktion mit Wasser gespalten wird (d.h. Spaltung einer gespalten wird (d.h. Spaltung einer Atombindung). Atombindung).

Hydratation: Adsorption von Wassermolekülen an Hydratation: Adsorption von Wassermolekülen an die Mineral- bzw. Bodenteilchenoberfläche;die Mineral- bzw. Bodenteilchenoberfläche;Prozess der Hydratation bildet die Vorstufe zur Prozess der Hydratation bildet die Vorstufe zur Hydrolyse sowie zur sowie zur Lösungsverwitterung Lösungsverwitterung und und beeinflusst in geringerem Maße auch die beeinflusst in geringerem Maße auch die mechanische Verwitterung (z.B. thermische mechanische Verwitterung (z.B. thermische Verwitterung)Verwitterung)

Verbesserung Klausur WS 07/08Verbesserung Klausur WS 07/08

1.1. Welchen Sachverhalt beschreibt das Welchen Sachverhalt beschreibt das Wien´sche Verschiebungsgesetz?Wien´sche Verschiebungsgesetz?

2.2. Erläutern Sie potentielle klimatische Erläutern Sie potentielle klimatische Auswirkungen großflächiger Auswirkungen großflächiger Waldrodungen.Waldrodungen.

3.3. Was versteht man unter Inversion- Was versteht man unter Inversion- welche Entstehungsmechanismen welche Entstehungsmechanismen lassen sich unterscheiden?lassen sich unterscheiden?

Verbesserung Klausur WS 07/08Verbesserung Klausur WS 07/08

Zu 1.:Zu 1.: Zusammenhang zwischen der Temperatur Zusammenhang zwischen der Temperatur

und der Lage des Strahlungsmaximumsund der Lage des Strahlungsmaximums ΛΛmax max * T=const.* T=const.ΛΛmaxmax=Wellenlänge max. Energie=Wellenlänge max. EnergieT= TemperaturT= Temperatur Je höher die Temperatur eines Körpers ist, Je höher die Temperatur eines Körpers ist,

desto kürzer ist die Wellenlänge, bei der desto kürzer ist die Wellenlänge, bei der das Intensitätsmaximum ausgesandt wird.das Intensitätsmaximum ausgesandt wird.

Verbesserung Klausur WS 07/08Verbesserung Klausur WS 07/08

Zu 2.: Reflexion/Albedo der EOF ändert sich Terrestrische Ausstrahlung erhöht Fühlbarer Wärmestrom W wird größer Latente Wärme V wird kleiner Niedrigere Sauerstoffproduktion,

dafür mehr CO2

Verbesserung Klausur WS 07/08Verbesserung Klausur WS 07/08

Zu 3.:Zu 3.: Inversion= besonders stabile Inversion= besonders stabile

Schichtung, d.h. keine vertikale Schichtung, d.h. keine vertikale Durchmischung; Durchmischung; Temperaturzunahme mit der HöheTemperaturzunahme mit der Höhe

Ausstrahlungsinversion, Ausstrahlungsinversion, Aufgleitinversion, dynamische Aufgleitinversion, dynamische AbsinkinversionAbsinkinversion

Mineralisierung und HumusbildungMineralisierung und Humusbildung Humus im Boden: im organischen Humus im Boden: im organischen

Auflagehorizont, im humosen Auflagehorizont, im humosen MineralbodenhorizontMineralbodenhorizont

Eigenschaften von Humus:Eigenschaften von Humus:1.1. Wichtiger GefügebildnerWichtiger Gefügebildner2.2. Verursacht charakteristische Verursacht charakteristische

BraunfärbungBraunfärbung3.3. Steuert entscheidend Wasser-, Wärme- Steuert entscheidend Wasser-, Wärme-

und Lufthaushalt des Bodensund Lufthaushalt des Bodens4.4. Beeinflusst Wasserspeichervermögen, Beeinflusst Wasserspeichervermögen,

Puffer- und Filterfunktion der BödenPuffer- und Filterfunktion der Böden5.5. Lieferant vieler PflanzennährstoffeLieferant vieler Pflanzennährstoffe6.6. Nur ca.5% Humus nehmen am jährl. Nur ca.5% Humus nehmen am jährl.

Umsatz der organ. Substanzen teilUmsatz der organ. Substanzen teil

Mineralisierung und HumusbildungMineralisierung und Humusbildung

Zersetzung organischer Ausgangssubstanzen:

1. Verwesung/Mineralisierung: Alle Prozesse, bei denen es zu Umwandlung organ. Materials in einfache anorgan. (mineralische) Substanzen (z.B. CO2, H2O, Nährstoffe) kommt.

2. Humifizierung: Prozesse, durch die organ. Material unter Verlust der ursprünglichen Zell- oder Gewebestruktur in braun- bis schwarzgefärbte, stickstoffenthaltende Humussubstanzen (Huminstoffe) umgewandelt wird.

VerwesungVerwesung

1.1. Biochemische Initialphase:Biochemische Initialphase: Hydrolyse und Oxidation zerlegen Hydrolyse und Oxidation zerlegen

hochpolymere Verbindungen des hochpolymere Verbindungen des Tier- und Pflanzenmaterials in ihre Tier- und Pflanzenmaterials in ihre EinzelbausteineEinzelbausteine

Z.B. Stärke Z.B. Stärke Eiweiß Eiweiß Eiweiß Eiweiß Aminosäuren Aminosäuren

Streu wird biegsam und weichStreu wird biegsam und weich Braunfärbung äußeres ZeichenBraunfärbung äußeres Zeichen

VerwesungVerwesung2. Mechanische Zerteilungs- und 2. Mechanische Zerteilungs- und

VermischungsphaseVermischungsphase Substanzen sind aufgelockert und weichSubstanzen sind aufgelockert und weich Makrofauna (Regenwürmer, Schnecken) Makrofauna (Regenwürmer, Schnecken)

frisst und zerbeisst Substanzen und frisst und zerbeisst Substanzen und scheidet sie modifiziert wieder ausscheidet sie modifiziert wieder aus

Mikrobodenfauna (Einzeller, Fadenwürmer) Mikrobodenfauna (Einzeller, Fadenwürmer) vermischen Substanzen mit dem Bodenvermischen Substanzen mit dem Boden

Weiterverwertung durch Mesofauna Weiterverwertung durch Mesofauna (Milben, etc.)(Milben, etc.)

VerwesungVerwesung3. Mikrobielle Umbauphase3. Mikrobielle Umbauphase Bodenorganismen spalten enzymatisch Bodenorganismen spalten enzymatisch

organ. Verbindungen in deren organ. Verbindungen in deren Grundbausteine, die für Bau- und Grundbausteine, die für Bau- und Betriebsstoffwechsel benötigt werdenBetriebsstoffwechsel benötigt werden

Mikrobielle Oxidation (Veratmung) der Mikrobielle Oxidation (Veratmung) der organ. Verbindungen unter Freisetzung organ. Verbindungen unter Freisetzung von CO2, H2O und Energie= von CO2, H2O und Energie= MineralisierungMineralisierung

Dabei Freisetzung von Stickstoff, Dabei Freisetzung von Stickstoff, Mineralstoffen, SpurenelementenMineralstoffen, Spurenelementen

BodenfaunaBodenfauna

http://www.xfaweb.baden-wuerttemberg.de/bofaweb/berichte/tbb03b/abb42.gif

HumusformenHumusformen

1.1. Terrestrische HumusformenTerrestrische Humusformen2.2. Semiterrestrische HumusformenSemiterrestrische Humusformen3.3. Subhydrische HumusformenSubhydrische Humusformen

HumusformenHumusformen

1.1. Terrestrische Humusformen:Terrestrische Humusformen:Entstehungsbedingungen: unter Wald-Entstehungsbedingungen: unter Wald-oder Steppenvegetation undoder Steppenvegetation undSauerstoffeinwirkungSauerstoffeinwirkung Rohhumus, TangelhumusRohhumus, Tangelhumus ModerModer MullMull

HumusformenHumusformen

2. Semiterrestrische Humusformen2. Semiterrestrische HumusformenEntstehungsbedingungen: bei zeitweisem Entstehungsbedingungen: bei zeitweisem

oder dauerhaftem Grund-, Stau- oder oder dauerhaftem Grund-, Stau- oder Regenwassereinfluss und LuftabschlussRegenwassereinfluss und Luftabschluss

Jahreszeitl. Vernässung: Jahreszeitl. Vernässung: Feuchthumusformen: Feuchtmoder, -mull, Feuchthumusformen: Feuchtmoder, -mull, -rohhumus-rohhumus

Ganzjährige Vernässung: Anmoor, TorfGanzjährige Vernässung: Anmoor, Torf

HumusformenHumusformen

3. Subhydrische (aquatische) Humusformen3. Subhydrische (aquatische) HumusformenEntstehungsbedingungen: unter Entstehungsbedingungen: unter

Luftabschluss und unter Wasser in Luftabschluss und unter Wasser in Gewässern unterschiedlicher Trophie Gewässern unterschiedlicher Trophie (Nährstoff- und Sauerstoffgehalt)(Nährstoff- und Sauerstoffgehalt)

Gyttja (Grauschlamm)Gyttja (Grauschlamm) Dy (Braunschlamm)Dy (Braunschlamm) Sapropel (Faulschlamm)Sapropel (Faulschlamm)

BodengasphaseBodengasphaseBedeutung:Bedeutung: Bodenluft wichtig für Atmung von Pflanzen Bodenluft wichtig für Atmung von Pflanzen

und Bodenorganismenund Bodenorganismen Bedeutsam für BodenbildungBedeutsam für Bodenbildung Gehalt von Bodenluft und Bodenwasser Gehalt von Bodenluft und Bodenwasser

bedingen sich gegenseitigbedingen sich gegenseitigZusammensetzung:Zusammensetzung: Unterschiedlich zur atmosphärischen LuftUnterschiedlich zur atmosphärischen Luft Gewisser Gasaustausch (Bodenatmung) Gewisser Gasaustausch (Bodenatmung)

zwischen Boden und Atmosphäre durch zwischen Boden und Atmosphäre durch Diffusion, Luftbewegung, NiederschlagDiffusion, Luftbewegung, Niederschlag

BodengasphaseBodengasphase Poren: sind Hohlräume zwischen der Poren: sind Hohlräume zwischen der

Bodenfestsubstanz, die entweder Luft- oder Bodenfestsubstanz, die entweder Luft- oder Wassergefüllt sindWassergefüllt sind

Poren unterscheiden sich nach Größe, Gestalt, Poren unterscheiden sich nach Größe, Gestalt, Entstehung, Funktion:Entstehung, Funktion:

Grobporen ( (>10 >10 μμm): besiedelt durch Nematoden, m): besiedelt durch Nematoden, Milben, Wurzeln u.a.Milben, Wurzeln u.a.

Funktion: Wasserabzug, Luftzufuhr, Infiltration, Funktion: Wasserabzug, Luftzufuhr, Infiltration, Durchwurzelung usw.Durchwurzelung usw.

MittelporenMittelporen (0,2- 10 (0,2- 10μμm): besiedelt durch Pilze, m): besiedelt durch Pilze, Algen, Bakterien, Wurzelhaare u.a.Algen, Bakterien, Wurzelhaare u.a.

Funktion: Speicherung von Pflanzenverfügbarem Funktion: Speicherung von Pflanzenverfügbarem WasserWasser

FeinporenFeinporen ( (< 0,2 < 0,2 μμm): unbesiedeltm): unbesiedeltFunktion: Speicherung von TotwasserFunktion: Speicherung von Totwasser

BodenwasserBodenwasser

BodenwasserBodenwasser Adsorptionswasser: an Oberflächen Adsorptionswasser: an Oberflächen

fester Bodenpartikel gebunden fester Bodenpartikel gebunden (hydroskopisches Wasser)(hydroskopisches Wasser)

Kapillarwasser: in Kapillaren und Kapillarwasser: in Kapillaren und Poren festgehaltenes WasserPoren festgehaltenes Wasser

WasserbindungWasserbindung Bodenwasserspannung (Saugspannung): Bodenwasserspannung (Saugspannung):

elektrostatische Anziehungskräfteelektrostatische Anziehungskräfte Adhäsionskräfte: zwischen H2O undAdhäsionskräfte: zwischen H2O und

FestkörpergrenzflächenFestkörpergrenzflächen Kohäsionskräfte: zwischenKohäsionskräfte: zwischen

H2O und H2OH2O und H2O Wasser wird von diesen Kräften nur in Wasser wird von diesen Kräften nur in

Poren bis 10 Poren bis 10 μμm durchschnittlich m durchschnittlich gehalten. Bei größeren Poren versickert gehalten. Bei größeren Poren versickert das Wasser.das Wasser.

WasserspannungWasserspannung Wird in cm Wassersäule (WS) oder den pF- Wird in cm Wassersäule (WS) oder den pF-

Werten gemessenWerten gemessen pF= log pF= log [cm WS], z.B. Wasserspannung 1 [cm WS], z.B. Wasserspannung 1

bar= 10bar= 1033 cmWS= pF 3 cmWS= pF 3 gleiche Wassergehalte stehen bei gleiche Wassergehalte stehen bei

verschiedenen Böden unter verschiedenen Böden unter unterschiedlichen Spannungen, abhängig unterschiedlichen Spannungen, abhängig von Körnung (Textur), Humusgehalt, von Körnung (Textur), Humusgehalt, GefügeGefüge

WasserspannungskurvenWasserspannungskurven

http://hypersoil.uni-muenster.de/0/03/04.htm

WasserbewegungWasserbewegung Flüssiges Bodenwasser bewegt sich u.a. Flüssiges Bodenwasser bewegt sich u.a.

als Sickerwasser (schwerkraftbedingt), als Sickerwasser (schwerkraftbedingt), aber auch als Haftwasser aber auch als Haftwasser (bodenwasserkraftbedingt).(bodenwasserkraftbedingt).

Wasser fließt immer vom Feuchten zum Wasser fließt immer vom Feuchten zum Trockenen, vom Warmen zum KaltenTrockenen, vom Warmen zum Kalten

Bewegung abhängig vom Bewegung abhängig vom Sättigungsgrad, von der Sättigungsgrad, von der Wasserspannung und dem Wasserspannung und dem Leitungsquerschnitt der GroßporenLeitungsquerschnitt der Großporen

WasserbewegungWasserbewegung Bewegungsrichtungen:Bewegungsrichtungen:1.1. Permeabilität: allgemeine Permeabilität: allgemeine

WasserdurchlässigkeitWasserdurchlässigkeit2.2. Infiltrieren: Wassereintritt von oben in den Infiltrieren: Wassereintritt von oben in den

BodenBoden3.3. Perkolieren: Wasserversickerung bis zum Perkolieren: Wasserversickerung bis zum

Grundwasser/StauwasserGrundwasser/Stauwasser4.4. Kapillarer Aufstieg: Wasseraufstieg von Kapillarer Aufstieg: Wasseraufstieg von

Grund- und Stauwasser gegen die Grund- und Stauwasser gegen die Schwerkraft aufgrund von Schwerkraft aufgrund von Spannungsdifferenzen.Spannungsdifferenzen.

WasserbewegungWasserbewegung Gesättigte WasserbewegungGesättigte Wasserbewegung: Alle Poren sind : Alle Poren sind

mit Wasser gefüllt (z.B. im Grundwasser, mit Wasser gefüllt (z.B. im Grundwasser, hygroskopische Böden). Permeabilität abhängig hygroskopische Böden). Permeabilität abhängig von Körnung, Gefüge und vorwiegend der von Körnung, Gefüge und vorwiegend der Porensituation. Bewegung erfolgt in Grobporen Porensituation. Bewegung erfolgt in Grobporen durch Gravitation und Druckdifferenz.durch Gravitation und Druckdifferenz.

Ungesättigte WasserbewegungUngesättigte Wasserbewegung: Poren sind : Poren sind nur teilweise mit Wasser gefüllt (z.B. terrestrische nur teilweise mit Wasser gefüllt (z.B. terrestrische Böden). Permeabilität ist abhängig von Böden). Permeabilität ist abhängig von Porengrößenverteilung und aktuellem Porengrößenverteilung und aktuellem Wassergehalt, insgesamt deutlich geringer als bei Wassergehalt, insgesamt deutlich geringer als bei gesättigter Bewegung. Bewegung als gesättigter Bewegung. Bewegung als Wasserdampf.Wasserdampf.

Vielen Dank für die Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!!Aufmerksamkeit!!