Klimawandel - Benutzerbeiträge [de-formal]

ENSO (einfach)

2010-02-28T15:00:52Z

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Die El Niño Southern Oscillation kurz [[ENSO]] ist ein Zirkulationssystem von [[Ozean im Klimasystem|Ozean]] und [[Atmosphäre]] im Pazifik. [[El Niño]] ist dabei der Teil, der im Ozean stattfindet und die Southern Oscillation der Teil, der in der Atmosphäre abläuft. Lange Zeit war nicht klar, dass diese beiden Phänomene zusammen gehören. Erst in den letzten Jahrzehnten hat man diesen Zusammenhang entdeckt.

ENSO besteht aus insgesamt drei Phasen: der sogenannten neutralen Phase, dem El Niño und seinem Gegenstück dem La Niña.

Obwohl ENSO im tropischen Pazifik stattfindet wirkt es sich auf weite Teile der Erde aus. ENSO scheint Auswirkungen auf den [[Monsun|indischen Monsun]] und die Anzahl der Hurricanes in Mittel- und Nordamerika zu haben.

== Neutrale Phase: ==

[[Bild:ENSO-wetterlage.jpg|thumb|420px|Die Zirkulationsverhältnisse bei "normaler" und El-Niño-Wetterlage. Bei "normaler" Wetterlage liegt der aufsteigende Ast der Walker-Zelle über dem Westpazifik und sorgt hier für reichlich Niederschläge, bei El-Niño-Wetterlage liegt er über dem Ostpazifik.]]
Während einer neutralen Phase ist der [[Luftdruck]] über dem Pazifik südlich des Äquators nicht überall gleich. Vor der Küste Südamerikas, also im östlichen Pazifik, ist der Luftdruck höher als vor der Küste Australiens und Indonesiens im westlichen Pazifik. Die [[Passat|Passatwinde]] versuchen diesen Luftdruckunterschied auszugleichen und wehen im Bereich südlich es Äquators von Südost nach Nordwest. Sie treiben somit das warme Oberflächenwasser nach Westen vor die Küste Australiens und Indonesiens. Um den Wasserverlust im östlichen Pazifik wieder auszugleichen, steigt vor der Küste Südamerikas kaltes Wasser im Ozean auf, das sogenannte Upwelling. Dadurch entsteht ein Temperaturunterschied in der Wasseroberflächentemperatur zwischen dem westlichen und dem östlichen Pazifik von bis zu 10°C. Über dem warmen Pazifik kann das Wasser leichter verdunsten und die Luft wird feuchter. Steigt diese Luft auf, bilden sich Wolken und es kommt zu Regen über Indonesien. Die aufgestiegene Luft wird nach Osten zur Küste von Südamerika transportiert. Dort sinkt sie wieder ab. Es bildet sich die sogannte Walker-Zirkulation. Wolken und somit auch Regen bilden sich aber nur, wenn Luft aufsteigt. Deshalb gibt es an der Küste Südamerikas während einer neutralen ENSO-Phase kaum Regen und es bilden sich Wüsten.

== El Niño: ==

Bei einem El Niño-Ereignis ist die Luftdruckverteilung über dem Pazifik südlich des Äuqators anders. Der Unterschied zwischen dem östlichen und westlichen Pazifik wird deutlich kleiner oder dreht sich sogar um, so dass der Luftdruck vor der Küste Südamerikas niedriger ist als vor der Küste Australiens und Indonesiens. Die Passatwinde müssen also keinen Luftdruckunterschied mehr ausgleichen. Sie werden schwächer oder hören ganz auf. Wenn keine Passatwinde mehr vorhanden sind, wird auch das warme Oberflächenwasser nicht mehr vom östlichen in den westlichen Pazifik transportiert und die Temperaturunterschiede im Oberflächenwasser werden kleiner.
Dadurch, dass das Wasser vor der Küste Südamerikas nun deutlich wärmer ist, steigt der Meeresspiegel. Es ist also nicht mehr notwendig, dass kaltes nährstoffreiches Tiefenwasser aufsteigt. Durch diesen Nährstoffmangel geht auch die Zahl der Fische vor der Küste Chiles und Perus zurück. Die ersten, die das El Niño-Phänomen entdeckten, waren demzufolge auch die Fischer in Chile und Peru, die in einigen Jahren zur Weihnachtszeit weniger Fische fingen. Sie nannten dieses Phänomen „El Niño“, was soviel wie Christkind bedeutet.
Die wärmeren Wasseroberflächentemperaturen im östlichen Pazifik haben aber nicht nur Auswirkunge auf die Zirkulation im Ozean, sondern auch auf die Zirkulation in der Atmosphäre. Nun kommt es hier zum Aufsteigen feuchter Luft und damit Wolkenbildung. Die aufgestiegene Luft wird während eines El Niño Ereignisse im Gegensatz zur neutralen Phase von Ost nach West transportiert und sinkt über Australien und Indonesien wieder ab. Die Walker Zikulation verläuft also genau anders herum und es kommt zu Trockenheit und Dürren in Australien und Indonesien und starken Regenfälle in Peru und Chile.

== La Niña: ==

Ein La Niña Ereignis ist im Grunde eine Verstärkung des neutralen Zustand. Die Luftdruckunterschiede zwischen dem östlichen und dem westlichen Pazifik werden noch größer und die Passatwinde wehen stärker. Dadurch kommt zu noch mehr Abkühlung im östlichen Pazifik vor der Küste Südamerikas. In Australien und Indonesien fällt besonders viel Regen und Peru und Chile ist es besonders trocken.

== Siehe auch ==
* [[El Niño und La Niña]]
* [[El Niño,La Niña und der anthropogene Treibhauseffekt]]
* [[El Niño 1997/98]]
* [[ENSO Erklärungsversuche|Erklärungsversuche]]
* [[ENSO Folgen|Folgen]]
* [[ENSO]]

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[[Kategorie:Einfache Artikel]]
[[Kategorie:Ozean]]

Globales Förderband (einfach)

2010-01-03T16:26:43Z

Katharina: Die Seite wurde neu angelegt: Skizze es globalen Förderbands: Tiefenströmung in blau und Oberflächenströmung in rot Als '''globales Förde...

[[Bild:400px-Thermohaline circulation.png|thumb|400px|Skizze es globalen Förderbands: Tiefenströmung in blau und Oberflächenströmung in rot]]
Als '''globales Förderband''' bezeichnet man eine Meeresströmung, die sich über vier der fünf Ozeanen (Atlantik, Pazifik, Indischer und Antarktischer Ozean) erstreckt. Manchmal wird diese Ströumg auch als [[thermohaline Zirkulation]] bezeichnet, weil sie durch [[Temperatur]]- und Salzgehaltunterschiede angetrieben wird, die durch die unterschiedliche [[Strahlung|solare Einstrahlung]] entstehen. Da aber auch der Wind und die [[Corioliskraft]] eine wichtige Rolle in dieser Meeresströmung spielen, ist heute der Begriff „globales Förderband“ gebräuchlicher.

== Globale Zirkulation ==
Der Wind treibt die Oberflächenzirkulation der Ozeane an. Durch die [[Passat|Passatwinde]] wird ähnliche wie bei der [[Atmosphärische Zirkulation|atmosphärischen Zirkulation]] warmes Wasser vom Äquator wegtransportiert und kaltes zum Äquator hin. So entstehen nördlich es Äquators Wirbel, die sich um Uhrzeigersinn drehen und südlich des Äquator Wirbel, die sich gegen den Uhrzeigersinn drehen.
Diese Oberflächenströmung ist verbunden mit Tiefenströmungen, die außer durch den Wind hauptsächlich durch Temperatur- und Salzgehaltsgehaltsunterschiede entstehen. Kaltes salzreiches Wasser sinkt im Nordatlantik ab und wird in der Nähe des Meeresgrund als Nordatlantisches Tiefenwasser bis in den Südatlantik transportiert. Von hier aus wird das Tiefenwasser mit dem Zirkumpolarstrom in den Indisches Ozean und den Pazifik befördert, wo es wieder nach Norden transportiert wird. Dabei erwärmt sich das Wasser, kommt schließlich wieder an die Oberfläche und gelangt als Oberflächenströmung wieder zurück in den Nordatlantik.

== Nordatlantikstrom ==
[[Bild:Nordatlantikzirkulation.jpg|thumb|620px|Skizze des Golfstroms und Nordatlantikstroms, sowie der relevanten Absinkregionen]]
Der Nordatlantikstrom ist Teil des globalen Förderbandes. Warmes Oberflächenwasser wird in Äquatornähe durch die Passatwinde von Westafrika in den Golf von Mexiko vor der amerikanisches Ostküste transportiert. Dieses warme Wasser fließt an der Ostküste Amerikas als [[Golfstrom]] nach Norden und wird schließlich von den Westwinden als Nordatlantikstrom nach Europa getrieben. Dort sorgt das warme Wasser für die vergleichsweise warmen Temperaturen in Westeuropa. Auf diesem Weg wird das Wasser durch [[Verdunstung]] immer salziger, weil zwar das Wasser, nicht aber das Salz verdunstet. Im Europäischen Nordmeer ist das Wasser dann so kalt und salzig, dass es absinkt. Durch Meereisbildung wird der Salzgehalt noch weiter erhöht und das Absinken verstärkt. Dieses kalte salzige Wasser strömt dann in der Tiefe wieder nach Süden zurück. Diese Tiefenströmung wird als Nordatlantisches Tiefenwasser bezeichnet.

== Siehe auch ==
* [[globales Förderband]]
* [[Golfstrom]]
* [[Abschwächung der thermohalinen Zirkulation]]

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Verdunstung

2010-01-03T11:31:07Z

Katharina:

[[Bild:Feuchte Luft.png|thumb|420px|Die Dichte von Wasserdampf in Luft bei Sättigung als Funktion der Temperatur]]
Bei '''Verdunstung''' geht Wasser bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand (Wasserdampf) über.
Das Verdunsten von Wasser resultiert daraus, dass die Wassermoleküle alle eine verschiedene Geschwindigkeit haben. Viele Wassermoleküle sind eher langsam, wenige bewegen sich sehr schnell umher. Man spricht hier von der "Boltzmannschen Geschwindigkeitsverteilung". Manche Moleküle sind so schnell, dass sie es schaffen, die Anziehungskraft durch die anderen Wassermoleküle zu überwinden und in die Luft einzutreten. Da so nur die langsameren Moleküle im Wasser zurückbleiben, haben diese eine geringere Bewegungsenergie, also sinkt die [[Lufttemperatur|Temperatur]] (denn diese ist ein Maß dafür, welche Bewegungsenergie die Moleküle haben). Deshalb verringert die Verdunstung von Schweiß z.B. auch die Temperatur unserer Haut, was der Grund für das Schwitzen bei hohen Temperaturen ist.
Da immer ein gewisser Teil der Wassermoleküle entkommen kann, befindet sich auch immer etwas Wasserdampf in der Luft.

Auch feste Stoffe wie [[Schnee]] und Eis zeigen übrigens solches Verhalten, man spricht dann von Sublimation. Deshalb trocknet sogar die (dann gefrorene) Wäsche, wenn man sie im Winter bei trockenen Bedingungen im Freien aufhängt.
In Eiskristallen sind die Moleküle aber noch viel fester gebunden als in Wasser, daher geschieht die Sublimation langsamer als die Verdunstung.
Wenn die Temperatur von Wasser jedoch so hoch wird, dass der durch die Wassermoleküle verursachte Druck den [[Luftdruck]] übersteigt, siedet das Wasser und wird letztlich ganz zu Wasserdampf. Der Siedepunkt von Wasser liegt bei den Druckverhältnissen auf Meeresniveau bei 100°C. Wird der Siedepunkt erreicht und überschritten verkocht die Flüssigkeit. Dabei gehen nicht nur Teilchen an der Oberfläche in den gasförmigen Zustand über wie beim Verdunsten, sondern aus dem ganzen Wasserkörper. Der Siedepunkt ist genau dann erreicht, wenn der Druck des Wasserdampfes allein so groß geworden ist wie der Luftdruck (also was Gewicht der Luft über dem Wasser). Darüber ist der Dampfdruck des Wassers also so groß, dass der Luftdruck es nicht mehr zusammenpressen kann. Somit hängt der Siedepunkt vom Luftdruck und damit von der Höhe ab, in der man sich befindet. Dass nicht sofort alles Wasser auf einen Schlag verdunstet liegt daran, dass dafür sehr viel Energie zugeführt werden muss (welche dann als latente Wärme im Wasserdampf gespeichert ist).

Die Verdunstung ist hauptsächlich abhängig von der Temperatur der Luft und dem Vorhandensein von Wasser am Boden. Bei Erwärmung nimmt die Verdunstung (ohne andere Einflüsse zu berücksichtigen) zu, da mehr Moleküle genügend Energie haben, um das Wasser zu verlassen. Sobald sich ein neues Gleichgewicht zwischen den austretenden und wieder eintretenden Molekülen eingestellt hat, ist der Wasserdampf-Partialdruck (der Anteil des Luftdrucks, der durch den Wasserdampf verursacht wird) höher als vorher. Dieser Zusammenhang ist nicht-linear, wie man an der gekrümmten Kurve oben sehen kann. Jede Erwärmung um zusätzliche 10 Grad führt ungefähr zu einer Verdopplung des Wasserdampfs in der Luft.

Der Wasserdampf- bzw. Feuchtegehalt der Luft kann solange zunehmen, bis der Sättigungspunkt erreicht ist. Dann ist eine relative Feuchte von 100% erreicht. Nur bei Vorhandensein von Wasser kommt es zu einer tatsächlichen Verdunstung. Ist kein Wasser vorhanden, kann man eine potentielle Verdunstung (also die theoretisch mögliche Verdunstung) definieren, die sich aus der Lufttemperatur und dem Wasserdampfgehalt der Luft ableitet. In ariden Landgebieten ist die potentielle Verdunstung deutlich höher als die tatsächliche Verdunstung, über Ozeanen sind beide nahezu gleich. Da die tatsächliche Feuchte in der Atmosphäre davon abhängt, wie der Wasserdampf in der Luft verteilt wird, haben auch die Beschaffenheit der Erdoberfläche und die Eigenschaften der Luft (z.B. die Temperaturänderung mit der Höhe) einen Einfluss auf die Verdunstungsrate. Man könnte z.B. denken, dass die Verdunstung bei gleicher Temperatur über dem Ozean immer stärker wäre als über Land, da dort immer ausreichend Wasser zur Verfügung steht. Weil die Verdunstung aber auch davon abhängt, wie leicht das verdunstete Wasser durch Luftwirbel nach oben abgeführt werden kann, stimmt dies so allgemein nicht. Insbesondere über rauen Oberflächen wie Bergen oder Waldgebieten werden effektivere Wirbel erzeugt als über dem relativ glatten Wasser.

Die Verdunstung erfolgt in der Natur an Oberflächen von Wasserkörpern, Böden oder Pflanzen. Dabei wird zwischen Evaporation (Verdunstung von offenen Wasserflächen oder der Landoberfläche) und Transpiration (Abgabe von Wasserdampf durch die Spaltöffnungen der Pflanzen) unterschieden. Beide Vorgänge zusammen werden auch als Evapotranspiration bezeichnet.

Die Verdunstung hat zum einen eine große Bedeutung für den globalen und den regionalen Wasserkreislauf. So hält die vor allem in den Subtropen gewaltige Verdunstung von Ozeanwasser den [[Wasserkreislauf]] zwischen Land und Meer aufrecht. Der Kreislauf von Verdunstung, Kondensation und Wolkenbildung und anschließendem [[Niederschlag]] kann sich aber auch regional und über dem Land abspielen, z.B. über einem größeren Waldgebiet. Zum anderen spielt die Verdunstung eine wichtige Rolle für den Energietransport in der Atmosphäre. Die bei der Verdunstung der Umgebung entzogene Energie verbleibt im Wasserdampf als latente ("verborgene") Energie. Steigt Luft auf, kühlt sie sich ab, wodurch der Wasserdampf teilweise kondensiert. Dabei wird die latente Energie wieder frei gesetzt und erwärmt die Umgebung. Das spielt z.B. bei der Entwicklung von [[Hurrikane|Hurrikanen]] eine wichtige Rolle.

== Anmerkungen ==
<references/>

==Siehe auch==
* [[Verdunstung (einfach)]]
* [[Kondensation]]

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Grundbegriffe]]
[[Kategorie:Wasserkreislauf]]

Verdunstung (einfach)

2010-01-03T11:30:16Z

Katharina:

Wasser kommt in unserer [[Atmosphäre]] in allen drei Zuständen (fest, flüssig und gasförmig) vor. Als Verdunstung bezeichnet man den Übergang von Wasser vom flüssigen in den gasförmigen Zustand bei Temperaturen unter dem Siedepunkt. Der Grund dafür, dass Wasser ohne zu kochen in den gasförmigen Zustand übergehen kann, liegt in der unterschiedlichen Geschwindigkeit der Wassermoleküle. Die meisten Moleküle bewegen sich eher langsam. Einige wenige sind aber so schnell, dass sie die Anziehungskraft der anderen Wassermoleküle überwinden und durch die Wasseroberfläche in die Luft eintreten können. Dadurch dass die schnelleren Moleküle das Wasser verlassen sinkt die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle und damit ihre Bewegungsenergie. Das Wasser wird kälter. Wir Menschen können diese Abkühlung beim Schwitzen beobachten. Hierbei verdunstet Wasser auf unserer Haut und kühlt sie dadurch ab.

[[Bild:Feuchte Luft.png|thumb|420px|Die Dichte von Wasserdampf in Luft bei Sättigung als Funktion der Temperatur]]

Die Verdunstung hängt neben dem Vorhandensein von Wasser hauptsächlich von folgenden Faktoren:

*[[Temperatur]]: Wenn es wärmer wird, haben die Wassermoleküle mehr Energie. Es gibt dann also mehr Moleküle die schnell genug sind um das Wasser zu verlassen. Allerdings wächst die Verdunstungsrate nicht gleichermaßen (linear) mit der Temperatur, wie man an der gekrümmten Kurve in der Abbildung rechts erkennen kann. Pro 10°C Erwärmung verdoppelt sich ungefähr der Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre. Sind 100°C erreicht, siedet das Wasser und wird vollständig zu Wasserdampf.
*[[Strahlung|Sonnenstrahlung]]: Die Sonnenstrahlung hat einen direkten Einfluss auf die Temperatur und somit auf die Verdunstung. An einem sonnigen Tag trocknet Wäsche beispielsweise viel schneller als an einem bewölkten Tag ohne Sonnenschein.
*Luftfeuchtigkeit: Wenn die Luft über der Wasseroberfläche feuchter ist, ist es schwerer für Moleküle das Wasser zu verlassen. Ist die Luft bereits gesättigt, beträgt die relative Feuchte also 100%, kann keine Verdunstung mehr stattfinden.
*Windgeschwindigkeit: Durch Luftbewegung wird immer wieder neue trockenere Luft zur Wasseroberfläche gebracht. Bei stärkerem Wind vollzieht sich der Wechsel der Luftmassen schneller, so dass mehr Wasser verdunsten kann.

Verdunstung kann an der Oberfläche von Wasserkörpern und Böden stattfinden; man spricht dann von Evaporation. Sie kann aber auch an der Oberfläche von Pflanzen auftreten hierbei spricht man von Transpiration. Beides zusammengefasst wird Evapotranspiration genannt. Der Übergang von Eis oder Schnee zu Wasserdampf wird als Sublimation bezeichnet.

Im [[Wasserkreislauf]] spielt die Verdunstung eine wichtige Rolle. Außerdem ist die Verdunstung für den [[Energietransport]] in unserer Atmosphäre wichtig. Damit Wasser verdunsten kann, muss eine gewisse Menge an Energie aufgebracht werden. Diese Energie wird in den verdunsteten Molekülen gespeichert und bei deren Kondensation wieder freigesetzt.

==Siehe auch==
* [[Verdunstung]]
* [[Kondensation]]

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Atmosphärische Zirkulation (einfach)

2009-11-13T15:27:14Z

Katharina: Die Seite wurde neu angelegt: Atmosphärische Zirkluation bezeichnet das Zirkulationssystem unseres Planeten. Allerdings ist diese atmosphärische Zirkulation nur eine vereinfachte Modellvorstellung...

Atmosphärische Zirkluation bezeichnet das Zirkulationssystem unseres Planeten. Allerdings ist diese atmosphärische Zirkulation nur eine vereinfachte Modellvorstellung. In Wirklichkeit ist sie viel komplizierter und bis heute noch nicht komplett erforscht.

[[Bild:Globale_zirkulation.jpg|thumb|420 px|Zirkulationszellen und Windsysteme der atmosphärischen Zirkulation]]

== Vereinfachung: Eine Zelle ==

Die atmosphärische Zirkulation entsteht im Wesentlichen durch die unterschiedlich starke Erwärmung der Erde am Äquator und an den Polen. Der Äquator liegt näher an der Sonne und wird daher stärker erwärmt als die Polregionen. Dadurch entsteht ein Temperaturgefälle von den niedrigen Breiten zu den Polen. Die warme Luft am Äquator steigt auf und die kalte Luft an den Polen sinkt ab. So bildet sich am Boden ein [[Tiefdruckgebiet]] am Äquator und ein [[Hochdruckgebiet]] an den Polen. In der Höhe ist es genau umgekehrt. Dort bildet sich ein Hochdruckgebiet am Äquator und ein Tiefdruckgebiet an den Polen. Diese Druckunterschieden müssen ausgeglichen werden. Deshalb strömt die bodennahe Luft von den Polen in Richtung Äquator und die Luft in der Höhe vom Äquator in Richtung der Pole. Wenn die Erde sich nicht drehen würde und nicht über den Polen viel weniger Platz für die Luft wäre als über dem Äquator, würde nur diese eine große Zirkulation vom Äquator bis zu den Polen entstehen.

== Drei Zellen ==

[[Bild:Atmosphaerische zirkulationszellen.jpg|thumb|520 px|Die wichtigsten Zirkulationszellen der Atmosphäre]]

=== Hadley-Zelle ===

Weil sich die Erde aber dreht und die Fläche der Erde zum Pol hin kleiner wird sinken die Luftmassen, die sich vom Äquator polwärts bewegen bereits bei einer Breite von ca. 30° wieder ab. So entsteht eine Zirkulation zwischen dem Äquator und 30° Breite. Diese Zirkulation wir [[Hadley-Zelle]] genannt. Durch die [[Corioliskraft|Erdrotation]] wird die Luftströmung auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt und auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt. So entstehen in Bodennähe die [[Passat|Passatwinde]]: der Nordostpassat auf der Nordhalbkugel und der Südostpassat auf der Südhalbkugel. Diese beide Strömungen treffen in der Nähe des Äquators in der sogenannten [[Innertropische Konvergenzzone|Innertropischen Konvergenzzone]] aufeinander, wo die Luft aufsteigt. Dadurch kommt es in diesem Gebiet zu viel [[Wolken|Wolkenbildung]].

=== Polarzelle ===

Die Luft, die vom Pol in Bodennähe Richtung Äquator strömt, erwärmt sich und steigt deshalb bei ca. 60° Breite auf, so dass sich eine zweite Zirkulation bildet: die sogenannte Polarzelle. Auch hierbei wird die Strömung durch die Erddrehung abgelenkt und es entstehen die polaren Ostwinde.

=== Ferrel-Zelle ===

Weil nun bei 60° Breite Luft aufsteigt und bei 30° Breite Luft absinkt, bildet sich in dem Gebiet dazwischen eine weitere Zelle, die Luft in Bodennähe polwärts und in der Höhe in Richtung Äquator transportiert. Die Zirkulation wird [[Ferrel-Zelle]] genannt. Die bodennahe Strömung wird wieder auf der Nordhalbkugel nach rechts auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt, so dass eine westliche Strömung entsteht, die sogenannte Westwinddrift. An der Grenze zwischen den kalten polaren Ostwinden und den warmen Westwinden in den mittleren Breiten befindet sich die Polarfront. Sie liegt meist zwischen 60 und 70° Breite. Hier entstehen die Tiefdruckgebiete, die größtenteils unser [[Wetter]] bestimmen.

== siehe auch ==

* [[Innertropische Konvergenzzone]]
* [[Hadley-Zelle]]
* [[Ferrel-Zelle]]
* [[Atmosphäre (einfach)]]
* [[Aufbau der Atmosphäre]]

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[[Kategorie:Einfache Artikel]]
[[Kategorie:Atmosphärische Zirkulation]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]

Atmosphäre (einfach)

2009-11-12T16:35:59Z

Katharina:

Das Wort Atmosphäre kommt vom Griechischen ἀτμός (atmós) für Dampf, Dunst, Hauch und σφαῖρα (sphaira) für Kugel. Als Atmosphäre der Erde bezeichnet man die gasförmiger Schicht oberhalb der Erdoberfläche, die unseren Planeten umhüllt.

== Funktion ==
Die Erdatmosphäre schützt uns vor der schädlichen UV-und Röntgenstrahlung der Sonne, sorgt aber gleichzeitig dafür, dass das lebenswichtige Sonnenlicht zur Erdoberfläche durchkommt. Ohne die Atmosphäre wäre es auf der Erde wesentlich kälter. Die Durchschnittstemperatur würde statt 15°C nur -18°C betragen ([[Treibhauseffekt]]). In der Atmosphäre spielt sich ein Großteil des [[Wasserkreislauf|Wasserkreislaufes]] ab: das verdunstete Wasser kondensiert, bildet [[Wolken]] und fällt als [[Niederschlag]] wieder zur Erde.

== Zusammensetzung ==

Der untere Teil der Erdatmosphäre bis ca. 90 km Höhe ist gut durchmischt und hat in etwa die gleiche Zusammensetzung. Deshalb wird dieser Teil als Homosphäre bezeichnet. In diesem Teil befindet sich auch der Großteil der Masse der Erdatmosphäre (über 100.000 mal soviel wie im darüber liegenden Teil). Die Homosphäre besteht zu 78,084% aus Stickstoff, zu 20.942% aus Sauerstoff, zu 0.934% aus Argon und aus weiteren Edelgasen. Der [[Kohlendioxid]]-Gehalt beträgt nur 0.038%, trotzdem ist Kohlendioxid neben dem Wasserdampf das wichtigste Treibhausgas. Oberhalb der Homosphäre schichten sich die Moleküle und Atome nach ihrem Gewicht. Das bedeutet, dass die schwersten Moleküle unten und die leichtesten oben sind. Dieser Teil wird Heterosphäre genannt. Sie reicht bis ca. 700 km Höhe.

== Aufbau ==

[[Bild:Aufbau der Atmosphäre.gif|thumb|420 px|Abb. 1: Der Stockwerkaufbau der Atmosphäre]]

Eine detailliertere Einteilung der Erdatmosphäre in verschiedene Schichten ergibt sich aus ihrem Temperaturprofil.

=== Troposphäre: ===
Die unterste Schicht der Erdatmosphäre wird [[Troposphäre]] genannt. Sie reicht vom Erdboden bis 8 km an den Polen und bis 18 km am Äquator. Die Obergrenze dieser Schicht heißt Tropopause. Die Troposphäre ist durch eine stetige Abnahme der Temperatur mit der Höhe gekennzeichnet. Das heißt, am Erdboden ist es am wärmsten und die Temperatur nimmt bis hin zur Tropopause immer weiter bis zu -60°C ab. Die Troposphäre enthält 80% der gesamten Masse der Atmosphäre und auch fast den gesamten Wasserdampf. Daher spielen sich fast alle [[Wetter|Wetterphänomene]], wie zum Beispiel Wolkenbildung, in der Troposphäre ab.

=== Stratosphäre: ===
Oberhalb der Tropopause liegt die [[Stratosphäre]]. Sie reicht bis etwa 50 km Höhe und gekennzeichnet durch einen besonders hohen Ozonanteil. Das Maximum der Ozonkonzentration liegt bei etwa 30 km Höhe. Das Ozon absorbiert einen Großteil der gefährlichen kurzwelligen Sonnenstrahlung und deshalb von größter Wichtigkeit für das Leben auf der Erde. Die Temperatur in der Stratosphäre ist bis in eine Höhe von etwa 20 km nahezu konstant bei ca. - 60°C. Darüber steigt sie an bis auf 0°C am Oberrand der Stratosphäre, der sogenannten Stratopause. Wasserdampf gibt es in der Stratosphäre kaum. Daher gibt es hier auch fast keine Wetterphänomene.

=== Mesosphäre: ===
Über der Stratopause liegt die Mesosphäre. Sie erstreckt sich von 50 km bis 85 km Höhe. In der Mesosphäre nimmt die Temperatur bis auf -100°C ab. Diese Minimum wird in ca. 80 km Höhe erreicht. Darüber liegt die Mesopause.

=== Thermosphäre: ===
Die Thermosphäre reicht von 85 bis 500 km Höhe. Allerdings sind in dieser Schicht so wenig Teilchen vorhanden, dass keine eine Temperaturmessung mehr möglich ist, sondern nur die Messung von Strahlungsenergien.

=== Exosphäre: ===
Oberhalb der Thermosphäre liegt die Exosphäre. Sie ist die äußerste Schicht der Erdatmosphäre und geht fließend ins Weltall über. Der Druck ist hier so gering, dass man schon von Vakuum sprechen kann.

== Siehe auch ==
* [[Atmosphäre]]
* [[Atmosphäre im Klimasystem]]
* [[Atmosphärische Zirkulation]]
* [[Geschichte der Erdatmosphäre]]
* [[Stratosphäre]]
* [[Troposphäre]]

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[[Kategorie:Einfache Artikel]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]

Atmosphäre (einfach)

2009-11-12T16:33:40Z

Katharina: Die Seite wurde neu angelegt: Das Wort Atmosphäre kommt vom Griechischen ἀτμός (atmós) für Dampf, Dunst, Hauch und σφαῖρα (sphaira) für Kugel. Als Atmosphäre der Erde bezeichnet ma...

Aufbau der Atmosphäre

2009-11-12T12:10:55Z

Katharina:

[[Bild:Aufbau der Atmosphäre.gif|thumb|420 px|Abb. 1: Der Stockwerkaufbau der Atmosphäre]]
== Die Stockwerke der Atmosphäre ==

Die Atmosphäre ist die dünne Gas-Hülle der Erdkugel. Die Schichtdicke der Atmosphäre bis zur Obergrenze der Stratosphäre (50 km) beträgt weniger als 1 % des Erdradius (6 378 km). Die Gesamt-Luftmasse der Erdatmosphäre beträgt 5,13 × 1015 t (das ist ca. ein Dreihundertstel der [[Wasserressourcen|Wassermasse der Ozeane]] bzw. ca. ein Millionstel der Erdmasse).<ref name="Gericke"> K. Gericke (TU Braunschweig): Physikalische Chemie V, Kapitel II. Atmosphärenchemie - [http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC5/Kap_II/Atmosphaere.htm Die Atmosphäre als Hülle der Erde]</ref>

Charakteristisch ist der vertikale Aufbau, der einen wesentlichen Einfluss darauf hat, wie Wetter- und Klimaprozesse ablaufen. Man kann den Aufbau der Atmosphäre natürlich je nach der Art der Klassifikation verschieden darstellen, je nachdem ob man die chemischen, dynamischen, thermischen, optischen oder andere Eigenschaften betrachtet. In der [[Meteorologie]] macht es aber am meisten Sinn, den Temperaturverlauf mit der Höhe als entscheidendes Kriterium heranzuziehen, weil dadurch auch die Wetterphänomene bestimmt sind.

Von unten nach oben gliedert sich die Atmosphäre demnach in die "Stockwerke" [[Troposphäre]], Stratosphäre, Mesosphäre, Ionosphäre und Exosphäre. Klimatisch bedeutsam sind allerdings nur die beiden unteren Stockwerke, da sich hier 99 % der Masse der Luft befinden. Ein wichtiger Grund ist die rasche Abnahme der Luftdichte nach oben. Sie beträgt am Boden 1,225 kg pro m3, an der Tropopause, der Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre, nur noch 0,36 kg pro m3. Entsprechend nimmt der [[Luftdruck]] von 1013 hPa am Boden auf etwa 200 hPa an der Tropopause und 1 hPa an der Stratopause, der Obergrenze der Stratospäre, ab. Allerdings ist hierbei zu beachten, dass diese Genzen eben über den Temperaturverlauf definiert sind und sich daher je nach Wetterlage Druck und Dichte dort stark ändern können. In extremen Ausnahmefällen kann die Tropopause in mittleren und höheren Breiten durchaus schon bei 500 hPa liegen. (Die genannten Zahlen sind nicht etwa Konstanten, sondern vielmehr als "typische" Werte zu betrachten.)

== Chemische Zusammensetzung ==
{| border="2" cellspacing="0" align="right" width="400" cellpadding="4" rules="all" style="border-collapse:collapse; empty-cells:show; margin: 1em 0em 1em 1em; border: solid 1px #aaaaaa;"
|+ '''Zusammensetzung der Luft'''<ref name="Luft">Amt für Umweltschutz: [http://www.stadtklima.de/stuttgart/s-luft/zusammensetzung.htm Natürliche Zusammensetzung der Luft]</ref><ref>Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Luft Luft]</ref>
|- style="background-color:#E0EEEE;" align="center"
! Gas
! Formel || Volumenanteil<ref>'''''Beachte:''' Volumenanteil '''≠''' Massenanteil! *) ppm = parts per million (Anteile pro Million) 
Umrechnung (ppm in Prozent): 1 ppm = 0,0001 %</ref><ref name="Ruess">''Die Anteilsgrößen (Massenanteil; Volumenanteil; Stoffmengenanteil) sind dimensionslos, das heißt sie haben keine Einheit. Zur Angabe aller Anteile sind Kürzel wie % , ‰, ppm, ppb usw. erlaubt bzw. üblich, wobei in diesem Fall die Bezeichnung der jeweiligen '''Anteilsgröße zwingend erforderlich''' ist. Zur Vermeidung von Missverständnissen (resp. Berechnungsfehlern) ist es sinnvoll, Einheits-Quotienten z.B. µg/g , µmol/mol , ml/m3 zu verwenden.'' - Vgl.: Klaus-Peter Rueß (Institut für Analytische Chemie, Uni Regensburg, Oktober 2006): [http://www-analytik.chemie.uni-regensburg.de/ruess/ruess1-Dateien/0_Stoech-SB-Gesamt-Vorlesung.pdf Stöchiometrisches Rechnen mit Größengleichungen, Seite 34 ff. von 112(PDF-Datei)]</ref>
! Massenanteil
|- style="background-color:#E4F4B3;" align="center"
| colspan="4" | '''''Hauptbestandteile der trockenen Luft bei Normalnull'''''
|-
| Stickstoff || N2 ||align="right"| 78,084 % ||align="right"| 75,518 %
|-
| Sauerstoff || O2 ||align="right"| 20,942 % ||align="right"| 23,135 %
|-
| Argon || Ar ||align="right"| 0,934 % ||align="right"| 1,288 %
|-
|colspan="2" align="center" | Zwischensummen ||align="right"| 99,960 % ||align="right"| 98,941 %

|- style="background-color:#E4F4B3;" align="center"
| colspan="4" | '''''Gehalt an Spurengasen'''''
|-
| Wasserdampf || H2O ||align="right"| 0,4 % ||align="right"| 0,4 %
|-
| Kohlenstoffdioxid || CO2 ||align="right"| 0,038 % ||align="right"| 0,058 %
|-
| Neon || Ne ||align="right"| 18,180 ppm ||align="right"| 12,67 ppm
|-
| Helium || He ||align="right"| 5,240 ppm ||align="right"| 0,72 ppm
|-
| Methan || CH4 ||align="right"| 1,760 ppm ||align="right"| 0,97 ppm
|-
| Krypton || Kr ||align="right"| 1,140 ppm ||align="right"| 3,30 ppm
|-
| Wasserstoff || H2 ||align="right"| ~500 ppb ||align="right"| 36 ppb
|-
| Distickstoffoxid || N2O ||align="right"| 317 ppb ||align="right"| 480 ppb
|-
| Kohlenstoffmonoxid || CO ||align="right"| 50–200 ppb ||align="right"| 50–200 ppb
|-
| Xenon || Xe ||align="right"| 87 ppb||align="right"| 400 ppb
|-
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Die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre ist ein weiterer wichtiger Klimafaktor, da sie einen entscheidenden Einfluss auf den [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre]] besitzt. Die Atmosphäre setzt sich hauptsächlich aus Stickstoff (Volumenanteil = 78,1 %), Sauerstoff (Volumenanteil = 20,9 %) und Argon (Volumenanteil = 0,93 %) zusammen. Klimawirksam sind allerdings nur die sogenannten Spurengase wie Wasserdampf (H2O), [[Kohlendioxid]] (CO2), [[Methan]] (CH4), [[Lachgas | Distickstoffoxid]] (N2O) und [[Troposphärisches Ozon | Ozon]] (O3), deren Anteil zusammen unter 1 % liegt. Der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre ist regional und zeitlich aber sehr verschieden und liegt im Mittel bei etwa 1 %.

Die Spurengase [[Absorption|absorbieren]] zum Teil die kurzwellige Solarstrahlung und vor allem die [[Terrestrisch|terrestrische]] Infrarotstrahlung und tragen damit über den natürlichen [[Treibhauseffekt]] entscheidend zur Erwärmung der Atmosphäre bei. Ohne die Wirksamkeit dieser Spurengase wäre es in Bodennähe um 33 °C kälter; d.h. wir hätten auf der Erde statt der gegenwärtigen +15 °C eine globale Durchschnittstemperatur von -18 °C. Mit Ausnahme des Ozons befinden sich diese Spurengase vor allem in der unteren Troposphäre, da ja dort die Luftdichte am größten ist. Da die untere Atmosphäre so gut durchmischt ist, ist die Zusammensetzung mit Ausnahme von Wasserdampf und Ozon dort etwa gleich. Erst in Höhen von ca. 100 km beginnen die Gase sich gemäß ihrem Gewicht zu schichten, d.h. leichte Gase sind in großen Höhen stärker konzentriert als schwere. Außerdem herrscht in solchen Höhen eine starke UV-[[Strahlung]], die Moleküle spalten kann und so die Zusammensetzung der Luft mit prägt.

Zu den klimawirksamen Bestandteilen der Atmosphäre gehören auch die [[Aerosole]], kleine, in der Luft schwebende feste und flüssige Partikel, die aus verschiedensten Ausgangsprozessen (Vulkanausbrüchen, Verbrennungen, Staub, Eiskristallen) entstehen oder von der Erdoberfläche aufgewirbelt werden. Sie wirken im wesentlichen abkühlend, da sie Sonnenstrahlen zurückstreuen. Außerdem spielen Aerosole als Kondensationskerne bei der Wolkenbildung eine wichtige Rolle, und einige Aerosole absorbieren auch Strahlung. Klimatisch von besonderer Bedeutung sind die bei Vulkanausbrüchen bis in die untere Stratosphäre geschleuderten Sulfat-Aerosole, die über einige Jahre durch [[Absorption]] von Solarstrahlung die Temperatur in der unteren Stratosphäre erhöhen und am Erdboden absenken können. Anthropogene Aerosole, die durch Verbrennung fossiler Energieträger entstehen, haben insgesamt einen abkühlenden Effekt, da sie Sonnenstrahlen in der [[Troposphäre]] reflektieren. Ähnlich wirken sich [[anthropogen]]e Aerosole durch ihre Rolle bei der Wolkenbildung aus, auch wenn die Mechanismen hier noch weitgehend ungeklärt sind.

== Temperaturprofil der Atmosphäre ==

Die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmt teilweise das charakteristische vertikale Temperaturprofil der Atmosphäre. In der Troposphäre nimmt die Temperatur vom Erdboden bis zur Tropopause, der Obergrenze der Troposphäre, von im Mittel 15 °C auf -50 °C ab (s. Abb. 1). Der Grund liegt einerseits darin, dass die Troposphäre durch die Absorption der Solarstrahlung durch die Erdoberfläche primär von unten erwärmt wird. Andererseits werden die von der Erdoberfläche ausgesandten Wärmestrahlen in der unteren Troposphäre von den hier besonders stark konzentrierten [[Treibhausgase]]n absorbiert. In der darüber liegenden Stratosphäre nimmt die Temperatur wieder zu, da ein Teil der Sonnenstrahlen in der Stratosphäre von dem hier konzentrierten [[Stratosphärisches Ozon|(stratosphärischen) Ozon]] absorbiert wird. Das Ozon wird hier aus der Photolyse (d.h. Spaltung durch UV-Strahlung) von Sauerstoffmolekülen erzeugt. Die gegenüber der oberen Troposphäre höheren Temperaturen in der Stratosphäre begrenzen vertikale Luftbewegungen und schränken damit das Wettergeschehen auf die Troposphäre ein.

== Wasserdampf ==

Wesentliche Prozesse des Wettergeschehens sind [[Verdunstung]] und [[Kondensation]] und die durch Temperaturunterschiede bedingte atmosphärische Dynamik. Bei Erwärmung von feuchten Oberflächen entsteht durch Verdunstung Wasserdampf, der mit der erwärmten Luft aufsteigt und bei Abkühlung durch Kondensation in flüssiges Wasser übergeht, wodurch es zur Bildung von [[Wolken]] und [[Niederschlag]] kommt. Bei der Verdunstung wird Energie verbraucht, die in dem entstehenden Wasserdampf gespeichert wird, als [[latente Wärme]] mit der Luft aufsteigt und bei Kondensation wieder frei wird. Wolken spielen eine wichtige Rolle im Energiehaushalt und sind hochgradig klimawirksam. Sie absorbieren und reflektieren sowohl die kurzwellige Sonnenstrahlung wie die langwellige Wärmestrahlung. Ihr Nettoeffekt auf den Energiehaushalt der Erde ist eine leichte Abkühlung. Dabei wirken die niedrigen Wolken deutlich abkühlend, da bei ihnen die Reflexion der Solarstrahlung überwiegt, während die hohen Eiswolken (Cirren) einen erwärmenden Effekt haben, da sie wie [[Treibhausgase]] die Sonnenstrahlung eher durchlassen, die Wärmestrahlung aber absorbieren.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Unterricht ==
* [http://www.lehrer-online.de/stratosphaere.php?sid=76046581756024410023428172820370 Aufbau der Atmosphäre] Unterrichtseinheit bei Lehrer Online
* ESPERE Klimaenzyklopädie: [http://www.atmosphere.mpg.de/enid/9c0ca987e42688ad5f91d8072835c98e,0/1__Aufbau___Zusammensetzung/__Arbeitsblatt_1_2sa.html Arbeitsblatt 1: Luft und Temperatur]

== Siehe auch ==
* [[Atmosphäre im Klimasystem]]
* [[Atmosphärische Zirkulation]]
* [[Geschichte der Erdatmosphäre]]
* [[Stratosphäre]]
* [[Troposphäre]]

== Weblinks ==
* K. Gericke (TU Braunschweig): Physikalische Chemie V, Kapitel [http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC5/#II II. Atmosphärenchemie]

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[[Kategorie:Atmosphäre]]

Niederschlag (einfach)

2009-11-11T16:05:28Z

Katharina: Die Seite wurde neu angelegt: == Definition == Als '''Niederschlag''' bezeichnet man alles Wasser, dass in flüssiger oder fester Form aus Wolken auf die Erde fällt, also Regen, Schnee...

== Definition ==

Als '''Niederschlag''' bezeichnet man alles Wasser, dass in flüssiger oder fester Form aus [[Wolken]] auf die Erde fällt, also [[Regen]], [[Schnee]], [[Hagel]] und Graupel. Außerdem zählt noch das Wasser, dass sich auf Oberflächen absetzt (Tau oder Reif) zum Niederschlag.

== Enstehung ==

Der Niederschlag bildet einen wichtigen Bestandteil des [[Wasserkreislauf|Wasserkreislaufes]], denn alles Wasser, dass aus den Ozeanen, Seen, Flüssen und vom Land [[Verdunstung|verdunstet]], muss irgendwann wieder als Niederschlag zurück zur Erdoberfläche fallen. Niederschlag entsteht also indem das verdunstete Wasser wieder zu kleinen Tröpfchen [[Kondensation|kondensiert]]. Diese Tröpfchen bilden Wolken. Damit aus diesen Wolken überhaupt Niederschlag fallen kann, müssen einige Tropfen eine Mindestgröße und ein Mindestgewicht erreichen, damit sie zu Boden fallen können. Die größeren Tropfen entstehen indem sich kleinere Tropfen zusammenschließen. Sie fallen schneller in Richtung Erdboden, weil sie schwerer sind als die kleineren Tröpfchen, und fangen auf ihrem Weg durch die Wolke immer mehr kleinere Tröpfchen ein. Wenn sie groß genug sind, fallen sie als Regen zu Boden. Handelt es sich um Eiskristalle anstatt Tropfen fällt Schnee, Hagel oder Graupel.

== Arten ==

[[Bild:BrockenSnowedTrees.jpg|thumb|Schnee auf dem Brocken]]
[[Bild:Hail_Hagel.jpg|thumb|Hagelkörner]]

Man unterscheidet je nach Größe und Entstehung des Niederschlag verschiedene Formen:

* '''Regen''': Die Tropfen die einen Durchmesser von 0.5 mm oder mehr haben, bezeichnet man als Regen. Je nach Entstehung, Dauer und Wirkung wird noch zwischen verschiedenen Arten von Regen, wie Dauerregen, Konvektionsregen oder Frontregen, unterschieden.
* '''Nieselregen''': Bei Nieselregen sind die Tropfen kleiner als bei normalen Regen. Sie haben Durchmesser kleiner als 0.5 mm.
* '''Schnee''': Kondensiert der Wasserdampf nicht zu Wasser sondern zu Eis, bilden sich Schneeflocken, die dann als Schnee zu Boden fallen. Diese sogennante Resublimation kann nur bei Temperaturen unter -12°C stattfinden
* '''Graupel''': Graupel besteht aus kleinen, unregelmäßig geformten, gefrorenen Körnchen. Sie sind zwischen 2 und 5 mm groß.
* '''Hagel''': Wenn Regentropfen gefrieren und sich immer Wasser an ihnen absetzt, dass dann ebenfalls gefriert, entstehen Hagelkörner. Sie haben verschiedenen gefrorene Schichten und sind mindestens 5 mm groß.
* '''Tau''': Wenn Wasserdampf an Pflanzen oder anderen Oberflächen kondensiert, entstehen kleine Tröpfchen, die Tau genannt werden
* '''Reif''': Gefriert der Tau oder der Wasserdampf wird gleich zu Eis, nennt man das Reif.

== Messung ==

[[Bild:90px-Regenmesser_Prof_Hellmann.JPG‎|thumb|420px|Hellmann Regenmesser]]
Gemessen wird der Niederschlag auf verschiedene Arten. Die einfachste ist das Sammeln des Niederschlags in einem Messgefäß. Anhand der Wasserstandshöhe in diesem Gefäß kann man ablesen wieviel Millimeter Niederschlag gefallen ist. 1 mm entspricht 1 l/m^2 Wasser. Schnee, Graupel oder Hagel muss erst in diesem Gefäß schmilzen, um die Wassermenge anzugeben. Diese Messungen sind allerdings nur auf einen bestimmten Punkt begrenzt. Um flächendeckende Niederschlagsmessungen machen zu können werden Regenradare eingesetzt.

== siehe auch ==

* [[Niederschlag]]
* [[Wasserkreislauf]]
* [[Regen]]
* [[Schnee]]
* [[Hagel]]

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[[Kategorie:einfache Artikel]]

Datei:Hail Hagel.jpg

2009-11-11T15:56:56Z

Katharina: Hagelkörner

Hagelkörner

Datei:BrockenSnowedTrees.jpg

2009-11-11T15:54:24Z

Katharina: Schnee auf dem Brocken

Schnee auf dem Brocken

Datei:90px-Regenmesser Prof Hellmann.JPG

2009-11-11T15:49:37Z

Katharina: Hellmann Regenmesser

Hellmann Regenmesser

Regen

2009-11-11T12:06:01Z

Katharina:

Unter Regen versteht man die am häufigsten auftretende Form des flüssigen [[Niederschlag|Niederschlags]] mit einer Tropfengröße von meist 0,6 bis 3 mm. Regen entsteht, wenn durch Abkühlung der Luft der Taupunkt unterschritten wird und ein Teil des Wasserdampfs mit Hilfe von Kondensationskeimen zu kleinen Wassertröpfchen (Wolkentröpfchen) kondensiert. Durch das Zusammenfließen dieser Wassertröpfchen zu größeren und schwereren, entsteht der uns bekannt Regen.

== Entstehung ==
Ausgangspunkt jedes Regens sind [[Wolken]], die aus feinen Eiskristallen oder Wolkentropfen, das sind Wassertropfen mit 5 bis 10 μm Durchmesser, bestehen. Je nach Höhe und dort herrschender Temperatur bilden sich die Eiskristalle oder Wolkentropfen mit Hilfe von Kondensationskeimen, die ihrerseits Wasserdampf nahe der Sättigung an sich binden. Diese Primärkörper können, in Abhängigkeit von der Aufenthaltsdauer in der Wolke, weiteren Wasserdampf und andere Wolkentropfen oder Eiskristallen an sich binden und wachsen dadurch an. Erreichen Eiskristalle eine wärmere Umgebung, so schmelzen auch sie zu Tropfen. Wird das Gewicht der Tropfen so groß, dass sie von den in einer Wolke vorherrschenden Luftströmungen (Aufwinde) nicht mehr in Schwebe gehalten werden können, so beginnen sie auf Grund der Schwerkraft zu Boden zu sinken und Regen setzt ein.

== Formen ==
Abhängig von meteorologischen und geographischen Bedingungen gibt es unterschiedliche Formen von Regen. Grundsätzlich erfolgt die Definition von Regenformen wie folgt:
* nach der Entstehung
* nach der Dauer
* nach der Wirkung, beziehungsweise dem Empfinden am Boden

Man kann ein und dasselbe Regenereignis somit mehrmals und unterschiedlich definieren, meist liegt es an der Auslegung des Beobachters. Wenn der Meteorologe von einem länger anhaltenden Frontregen spricht, so betrachtet die Allgemeinbevölkerung dies eher als Dauerregen.

Abhängig von der Jahreszeit lassen sich alle folgenden Formen nur in den gemäßigten Breiten, andere wiederum auch in den Subtropen, in den Tropen und selten in den subpolaren Zonen beobachten.

=== Steigungsregen ===
* ''Definition:'' nach der Entstehung
* ''Vorkommen:'' Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone
* ''Dauer:'' Stunden bis Tage (selten mehrere Wochen)

Steigungsregen oder auch Stauregen genannt entsteht, wenn Wind feuchte Luft vom Meer oder Flachland an Gebirgszügen oder anderen orografischen Erhebungen (Luv-Seite) aufsteigen lässt.

Die Luft wird mit zunehmender Höhe immer weiter abgekühlt, dabei sinkt jedoch auch ihre Wasserdampfkapazität und die Lufttemperatur nähert sich immer weiter dem Taupunkt. Zunächst kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der trockenadiabatischen Abkühlung um ein Grad Celsius pro 100 Höhenmeter ab. Sobald eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 Prozent erreicht ist, kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der feuchtadiabatischen Abkühlung nur noch um ungefähr 0,6 °C pro 100 Meter ab. Bei dem Prozess kondensiert der Wasserdampf der Luftmasse unter Freisetzung [[latente Wärme|latenter Wärme]] zu Wasser (Wolkentröpfchen), was zur Wolkenbildung führt. Je nach Intensität der Aufwärtsströmung kommt es in Folge oft zu heftigen Niederschlägen. Diese konzentrieren sich an den jeweilig orografischen Hindernissen und man erreicht dort oft hohe Niederschlagsmengen.

Auf der Lee-Seite erwärmt sich die Luft (falls sie komplett ausgeregnet ist) wieder trockenadiabatisch um ein Grad Celsius pro 100 Meter. Die unterschiedlichen Temperaturgradienten beim Auf- und Abstieg ermöglichen der (getrockneten) Luft, sich beim Abstieg mit der Höhe schneller zu erwärmen als die Abkühlung beim Aufstieg erfolgte. Dies führt zu einer wärmeren Luftströmung auf der Lee-Seite die auch als Föhn bekannt ist.

Gebirge haben auf Grund dieser Vorgänge und allgemein vorherrschender Hauptwindrichtungen meist eine Regen- bzw. Wetterseite mit erhöhter Niederschlagsintensität

=== Konvektionsregen ===
* ''Definition:'' nach der Entstehung
* ''Vorkommen:'' Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone
* ''Dauer:'' Minuten bis wenige Stunden

Konvektionsregen ist Regen aus Wolken die sich auf Grund von Konvektionsströmungen bilden.

Durch Aufheizen der Erdoberfläche über eine gewisse Temperatur verdunstet das im Boden oder auch auf Wasserflächen vorhandene Wasser schneller als gewöhnlich. Die dabei entstehenden, bodennahen feuchten Luftmassen werden, auf Grund von ebenfalls durch die Wärme am Boden verursachten Luftströmungen (Wärmeströmungen), in die Höhe transportiert. Erreichen sie ihre Sättigung so bilden sich Wolken. Die Größe und Art der gebildeten Wolken hängt von der Intensität der Strömungen, der Luftmasse und deren Feuchtigkeit, der Temperatur und Bodenbeschaffenheiten (Geographie) ab. Bei optimalen Bedingungen bilden sich so in nur wenigen Stunden oftmals sehr starke Konvektionsgewitter. Diese sind vor allem in tropischen, aber auch vielen anderen Gebieten der Erde (speziell zur warmen Jahreszeit) häufig am frühen bis späteren Nachmittag beobachtbar. Je nach Intensität, Anzahl der Kondensationskeime in der Luft und vorhandener feuchter Luftmassen können sich kleine Wolken, aber auch äußerst große Gewittterwolken bilden.

=== Frontregen ===
* ''Definition:'' nach der Entstehung
* ''Vorkommen:'' Subtropen, Gemäßigte Zone
* ''Dauer:'' Stunden bis Tage

Frontregen ist eine nach ihrer Entstehung in einer Front benannte Regenart. Er tritt auf wenn warme und feuchte Luftmassen, oft aus tropischen Gebieten, auf kalte (polare) Luftmassen treffen. Die leichtere Warmluft schiebt sich über die schwere Kaltluft. Beim Aufsteigen kühlt sich die warme Luft ab, der gespeicherte Wasserdampf kondensiert, Wolken bilden sich und es regnet. Das Entstehungsprinzip ist ähnlich dem des Steigungsregens, mit dem Unterschied, dass es sich hierbei um eben eine Luftmasse und kein feste Hindernis handelt, die den Transport der feuchten Luftmassen in die Höhe bewirkt. Diese Art von Regen ist in Europa häufig, nur von kurzer Dauer (einige Stunden bis rund zwei Tage) und auch örtlich begrenzt. Frontregen wandert mit der ihn bildenden Front mit.

=== Dauerregen ===
* Definition: nach der Dauer
* Vorkommen: Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone
* Dauer - Frontregen: Stunden bis Tage
* Dauer - Steigungsregen: Stunden bis Tage (selten mehrere Wochen)

Als Dauerregen oder Landregen bezeichnet man ein Niederschlagsereignis mit einer langen Niederschlagsdauer. In den gemäßigten Breiten treten diese meistens im Zusammenhang mit einer Warmfrontpassage auf. Die genaue Definition eines Dauerregens ist abhängig vom jeweiligen Klimagebiet, wobei man in Mitteleuropa meistens dann von einem Dauerregen spricht, wenn dieser mit unterbrochenen Regenfällen und einer Heftigkeit von über 0,5 Millimeter pro Stunde über einen Zeitraum von mindestens sechs Stunden verbunden ist.

=== Sprühregen ===
* Definition: nach der Entstehung
* Vorkommen: Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone
* Dauer: abhängig vom Hauptereignis, Stunden bis Tage

Sprühregen oder Nieselregen besteht aus kleinen Tröpfchen, die üblicherweise aus Stratuswolken fallen. Die Tröpfchen haben einen Durchmesser, der kleiner als 0,5 Millimeter ist. Die Sicht ist bei Sprühregen oft eingeschränkt. Sprühregenschauer kommen nur über der See vor und fallen aus Stratocumuluswolken und werden auch als Miniaturschauer bezeichnet. Bei einer Niederschlagsintensität von bis zu 0,2 Millimeter je Stunde spricht man von einem leichten, bei 0,2 bis 0,5 Millimeter je Stunde von einem mäßigen und bei über 0,5 Millimeter je Stunde von einem starken Sprühregen.

===Gefrierender Regen===
* Definition: nach der Wirkung am Boden
* Vorkommen: Gemäßigte Zone, Subpolargebiete (Subtropen und Tropen nur im Gebirge)
* Dauer: Stunden

Gefrierender Regen ist Regen mit einer Temperatur von über 0°C der auf eine wesentlich kältere Oberfläche prallt und dort gefriert. Oftmals wird gefrierender Regen und Eisregen in einem Zusammenhang genannt, dies ist aber nicht korrekt.

===Eisregen===
* Definition: nach der Wirkung am Boden und Entstehung
* Vorkommen: Gemäßigte Zone, Subpolargebiete (Subtropen und Tropen nur im Gebirge)
* Dauer: Stunden

Unterkühlter Regen; ugs.: Eisregen), besteht aus unterkühlten Regentropfen die wesentlich kälter als 0 °C, aber trotzdem noch flüssig sind.

Unterkühlte Tropfen entstehen, wenn Regentropfen durch kalte Luftschichten fallen. Da auf diese Art auch Eiskörner entstehen, treten Eisregen und Niederschlag mit Eiskörnern oft zusammen auf. Treffen unterkühlte Tropfen auf eine Oberfläche, so gefrieren sie schlagartig und bilden eine bis zu mehreren Zentimetern dicke, sehr harte und klare Eisschicht. Auf Fahrbahnen führt dies zu starker Straßenglätte, auf der selbst Autos mit Winterreifen kaum Halt finden. Gefährlich ist gefrierender Regen auch für Flugzeuge, da die Eisschicht ein zusätzliches Gewicht am Flugzeug verursacht. Schwerwiegender ist jedoch, dass das Tragflächenprofil verändert und dadurch der Auftrieb deutlich vermindern wird.

Im Gegensatz zu Eis- oder gefrierenden Regen stehen bereits gefrorene Niederschläge wie Hagel, Graupel und Griesel oder Schnee. Diese entstehen bereit in den Wolken und fallen als fester Niederschlag zu Boden.

===Warmer Regen (Tropenregen)===
* Definition: nach der Wirkung am Boden und/oder Entstehung
* Vorkommen: Tropen, Subtropen und seltener Gemäßigte Zone
* Dauer: Stunden, Tage bis Wochen (mit Unterbrechungen)

„Warmer Regen“ entsteht hingegen nur dann, wenn sehr tief liegende, warme und feuchte Luftmassen nur gering angehoben werden müssen um ihre Sättigung zu erreichen. Dieses Phänomen kann am ehesten in den Tropen, in den Sommermonaten aber auch fallweise in gemäßigten Breiten, beobachtet werden. Dieses Ereignis tritt in gemäßigten Breiten meist in Abhängigkeit mit einem anderen, wie etwa Front- oder Steigungsregen auf. In den Tropen hingegen kann es auch als unabhängiges Ereignis auftreten, insbesondere dann, wenn warme, bodennahe und feuchte Luftmassen nach vorherigen Regenereignissen oder durch übermäßige schnelle Verdunstung durch geringe lokale Strömungen (oder eben Konvektion) erneut angehoben werden. Man spricht dann auch vom Tropenregen.

===Messung===
Die Menge gefallenen Regens wird in „mm Niederschlagshöhe“ angegeben. Ein Millimeter Niederschlag entspricht einem Liter pro Quadratmeter (siehe dazu auch: Niederschlag).

===Fallgeschwindigkeit===
Der kondensierende Wasserdampf bildet zunächst Feinsttröpfchen, die mit zunehmender Größe immer schwerer werden. Wenn die Gewichtskraft der Tropfen größer als die Auftriebskraft (durch Luftströmungen in der Wolke) und die Reibung im Fluid nach Stokes (in unserem Fall Luft) ist, beginnen die Regentropfen zur Erde zu sinken.

Das Gesetz von Stokes kann für kleine Tropfen bis 1 mm in gute Näherung verwendet werden. Größere Tropfen verändern ihre Form auf Grund des Luftwiderstands und werden flachgedrückt, sie fallen turbulent. In diesem Fall ist der CW-Wert geschwindigkeitsabhängig, er verändert sich somit permanent wo eine Geschwindigkeitsänderung auftritt. Der Luftwiderstand der Tropfen nimmt mit dem Quadrat der Fallgeschwindigkeit so lange zu, bis die Gewichts- und Widerstandskräfte gleich groß geworden sind, dann fällt der Regentropfen mit (fast) konstanter Geschwindigkeit.

===Tropfenform===
Tropfen bis ~1 mm Durchmesser behalten ihre sphärische Form (Kugel), dann beginnen sie sich allerdings immer stärker zu verformen. Dadurch nimmt ebenfalls der Luftwiderstand weiter zu, und die Fallgeschwindigkeit bleibt nahezu konstant. Die Tropfengröße ist variabel, der größte bisher fotografierte Tropfen hatte einen Durchmesser von 9 mm, in der Regel jedoch zerplatzten Tropfen bereits ab 6 mm zu Kleineren. Die Tropfenform ist anfangs kugelförmig, mit zunehmender Größe und dadurch resultierender Fallgeschwindigkeit verändert sie sich zu einem hohlkugelförmigen (fallschirmartigen) Körper. Diese Form kann solange beibehalten werden, bis der Druck (hervorgerufen durch den Luftwiderstand) an der Innenseite (das ist die der Fallrichtung zugewandten Seite) so groß wird, dass er die Oberflächenspannung des Wassers überwindet. Die maximal erreichbare Größe eines Tropfens ist somit auch von der Zusammensetzung und Temperatur des ihn bildenden Wassers abhängig.

== Unterricht ==
* [http://www.uni-oldenburg.de/roesa/regen/index.htm Regen] Kleine Experimente rund um den Regen für den Sachunterricht

{{Vorlage:Lizenzhinweis}}
[[Kategorie:Grundbegriffe]]
[[Kategorie:Wasserkreislauf]]

Regen

2009-11-11T11:58:46Z

Katharina:

Unter Regen versteht man die am häufigsten auftretende Form des flüssigen [[Niederschlag|Niederschlags]] mit einer Tropfengröße von meist 0,6 bis 3 mm. Regen entsteht, wenn durch Abkühlung der Luft der [[Taupunkt]] unterschritten wird und ein Teil des Wasserdampfs mit Hilfe von Kondensationskeimen zu kleinen Wassertröpfchen (Wolkentröpfchen) kondensiert. Durch das Zusammenfließen dieser Wassertröpfchen zu größeren und schwereren, entsteht der uns bekannt Regen.

== Entstehung ==
Ausgangspunkt jedes Regens sind [[Wolken]], die aus feinen Eiskristallen oder Wolkentropfen, das sind Wassertropfen mit 5 bis 10 μm Durchmesser, bestehen. Je nach Höhe und dort herrschender Temperatur bilden sich die Eiskristalle oder Wolkentropfen mit Hilfe von Kondensationskeimen, die ihrerseits Wasserdampf nahe der Sättigung an sich binden. Diese Primärkörper können, in Abhängigkeit von der Aufenthaltsdauer in der Wolke, weiteren Wasserdampf und andere Wolkentropfen oder Eiskristallen an sich binden und wachsen dadurch an. Erreichen Eiskristalle eine wärmere Umgebung, so schmelzen auch sie zu Tropfen. Wird das Gewicht der Tropfen so groß, dass sie von den in einer Wolke vorherrschenden Luftströmungen (Aufwinde) nicht mehr in Schwebe gehalten werden können, so beginnen sie auf Grund der Schwerkraft zu Boden zu sinken und Regen setzt ein.

== Formen ==
Abhängig von meteorologischen und geographischen Bedingungen gibt es unterschiedliche Formen von Regen. Grundsätzlich erfolgt die Definition von Regenformen wie folgt:
* nach der Entstehung
* nach der Dauer
* nach der Wirkung, beziehungsweise dem Empfinden am Boden

Man kann ein und dasselbe Regenereignis somit mehrmals und unterschiedlich definieren, meist liegt es an der Auslegung des Beobachters. Wenn der Meteorologe von einem länger anhaltenden Frontregen spricht, so betrachtet die Allgemeinbevölkerung dies eher als Dauerregen.

Abhängig von der Jahreszeit lassen sich alle folgenden Formen nur in den gemäßigten Breiten, andere wiederum auch in den Subtropen, in den Tropen und selten in den subpolaren Zonen beobachten.

=== Steigungsregen ===
* ''Definition:'' nach der Entstehung
* ''Vorkommen:'' Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone
* ''Dauer:'' Stunden bis Tage (selten mehrere Wochen)

Steigungsregen oder auch Stauregen genannt entsteht, wenn Wind feuchte Luft vom Meer oder Flachland an Gebirgszügen oder anderen orografischen Erhebungen (Luv-Seite) aufsteigen lässt.

Die Luft wird mit zunehmender Höhe immer weiter abgekühlt, dabei sinkt jedoch auch ihre Wasserdampfkapazität und die Lufttemperatur nähert sich immer weiter dem Taupunkt. Zunächst kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der trockenadiabatischen Abkühlung um ein Grad Celsius pro 100 Höhenmeter ab. Sobald eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 Prozent erreicht ist, kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der feuchtadiabatischen Abkühlung nur noch um ungefähr 0,6 °C pro 100 Meter ab. Bei dem Prozess kondensiert der Wasserdampf der Luftmasse unter Freisetzung [[latente Wärme|latenter Wärme]] zu Wasser (Wolkentröpfchen), was zur Wolkenbildung führt. Je nach Intensität der Aufwärtsströmung kommt es in Folge oft zu heftigen Niederschlägen. Diese konzentrieren sich an den jeweilig orografischen Hindernissen und man erreicht dort oft hohe Niederschlagsmengen.

Auf der Lee-Seite erwärmt sich die Luft (falls sie komplett ausgeregnet ist) wieder trockenadiabatisch um ein Grad Celsius pro 100 Meter. Die unterschiedlichen Temperaturgradienten beim Auf- und Abstieg ermöglichen der (getrockneten) Luft, sich beim Abstieg mit der Höhe schneller zu erwärmen als die Abkühlung beim Aufstieg erfolgte. Dies führt zu einer wärmeren Luftströmung auf der Lee-Seite die auch als Föhn bekannt ist.

Gebirge haben auf Grund dieser Vorgänge und allgemein vorherrschender Hauptwindrichtungen meist eine Regen- bzw. Wetterseite mit erhöhter Niederschlagsintensität

=== Konvektionsregen ===
* ''Definition:'' nach der Entstehung
* ''Vorkommen:'' Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone
* ''Dauer:'' Minuten bis wenige Stunden

Konvektionsregen ist Regen aus Wolken die sich auf Grund von Konvektionsströmungen bilden.

Durch Aufheizen der Erdoberfläche über eine gewisse Temperatur verdunstet das im Boden oder auch auf Wasserflächen vorhandene Wasser schneller als gewöhnlich. Die dabei entstehenden, bodennahen feuchten Luftmassen werden, auf Grund von ebenfalls durch die Wärme am Boden verursachten Luftströmungen (Wärmeströmungen), in die Höhe transportiert. Erreichen sie ihre Sättigung so bilden sich Wolken. Die Größe und Art der gebildeten Wolken hängt von der Intensität der Strömungen, der Luftmasse und deren Feuchtigkeit, der Temperatur und Bodenbeschaffenheiten (Geographie) ab. Bei optimalen Bedingungen bilden sich so in nur wenigen Stunden oftmals sehr starke Konvektionsgewitter. Diese sind vor allem in tropischen, aber auch vielen anderen Gebieten der Erde (speziell zur warmen Jahreszeit) häufig am frühen bis späteren Nachmittag beobachtbar. Je nach Intensität, Anzahl der Kondensationskeime in der Luft und vorhandener feuchter Luftmassen können sich kleine Wolken, aber auch äußerst große Gewittterwolken bilden.

=== Frontregen ===
* ''Definition:'' nach der Entstehung
* ''Vorkommen:'' Subtropen, Gemäßigte Zone
* ''Dauer:'' Stunden bis Tage

Frontregen ist eine nach ihrer Entstehung in einer Front benannte Regenart. Er tritt auf wenn warme und feuchte Luftmassen, oft aus tropischen Gebieten, auf kalte (polare) Luftmassen treffen. Die leichtere Warmluft schiebt sich über die schwere Kaltluft. Beim Aufsteigen kühlt sich die warme Luft ab, der gespeicherte Wasserdampf kondensiert, Wolken bilden sich und es regnet. Das Entstehungsprinzip ist ähnlich dem des Steigungsregens, mit dem Unterschied, dass es sich hierbei um eben eine Luftmasse und kein feste Hindernis handelt, die den Transport der feuchten Luftmassen in die Höhe bewirkt. Diese Art von Regen ist in Europa häufig, nur von kurzer Dauer (einige Stunden bis rund zwei Tage) und auch örtlich begrenzt. Frontregen wandert mit der ihn bildenden Front mit.

=== Dauerregen ===
* Definition: nach der Dauer
* Vorkommen: Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone
* Dauer - Frontregen: Stunden bis Tage
* Dauer - Steigungsregen: Stunden bis Tage (selten mehrere Wochen)

Als Dauerregen oder Landregen bezeichnet man ein Niederschlagsereignis mit einer langen Niederschlagsdauer. In den gemäßigten Breiten treten diese meistens im Zusammenhang mit einer Warmfrontpassage auf. Die genaue Definition eines Dauerregens ist abhängig vom jeweiligen Klimagebiet, wobei man in Mitteleuropa meistens dann von einem Dauerregen spricht, wenn dieser mit unterbrochenen Regenfällen und einer Heftigkeit von über 0,5 Millimeter pro Stunde über einen Zeitraum von mindestens sechs Stunden verbunden ist.

=== Sprühregen ===
* Definition: nach der Entstehung
* Vorkommen: Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone
* Dauer: abhängig vom Hauptereignis, Stunden bis Tage

Sprühregen oder Nieselregen besteht aus kleinen Tröpfchen, die üblicherweise aus Stratuswolken fallen. Die Tröpfchen haben einen Durchmesser, der kleiner als 0,5 Millimeter ist. Die Sicht ist bei Sprühregen oft eingeschränkt. Sprühregenschauer kommen nur über der See vor und fallen aus Stratocumuluswolken und werden auch als Miniaturschauer bezeichnet. Bei einer Niederschlagsintensität von bis zu 0,2 Millimeter je Stunde spricht man von einem leichten, bei 0,2 bis 0,5 Millimeter je Stunde von einem mäßigen und bei über 0,5 Millimeter je Stunde von einem starken Sprühregen.

===Gefrierender Regen===
* Definition: nach der Wirkung am Boden
* Vorkommen: Gemäßigte Zone, Subpolargebiete (Subtropen und Tropen nur im Gebirge)
* Dauer: Stunden

Gefrierender Regen ist Regen mit einer Temperatur von über 0°C der auf eine wesentlich kältere Oberfläche prallt und dort gefriert. Oftmals wird gefrierender Regen und Eisregen in einem Zusammenhang genannt, dies ist aber nicht korrekt.

===Eisregen===
* Definition: nach der Wirkung am Boden und Entstehung
* Vorkommen: Gemäßigte Zone, Subpolargebiete (Subtropen und Tropen nur im Gebirge)
* Dauer: Stunden

Unterkühlter Regen; ugs.: Eisregen), besteht aus unterkühlten Regentropfen die wesentlich kälter als 0 °C, aber trotzdem noch flüssig sind.

Unterkühlte Tropfen entstehen, wenn Regentropfen durch kalte Luftschichten fallen. Da auf diese Art auch Eiskörner entstehen, treten Eisregen und Niederschlag mit Eiskörnern oft zusammen auf. Treffen unterkühlte Tropfen auf eine Oberfläche, so gefrieren sie schlagartig und bilden eine bis zu mehreren Zentimetern dicke, sehr harte und klare Eisschicht. Auf Fahrbahnen führt dies zu starker Straßenglätte, auf der selbst Autos mit Winterreifen kaum Halt finden. Gefährlich ist gefrierender Regen auch für Flugzeuge, da die Eisschicht ein zusätzliches Gewicht am Flugzeug verursacht. Schwerwiegender ist jedoch, dass das Tragflächenprofil verändert und dadurch der Auftrieb deutlich vermindern wird.

Im Gegensatz zu Eis- oder gefrierenden Regen stehen bereits gefrorene Niederschläge wie Hagel, Graupel und Griesel oder Schnee. Diese entstehen bereit in den Wolken und fallen als fester Niederschlag zu Boden.

===Warmer Regen (Tropenregen)===
* Definition: nach der Wirkung am Boden und/oder Entstehung
* Vorkommen: Tropen, Subtropen und seltener Gemäßigte Zone
* Dauer: Stunden, Tage bis Wochen (mit Unterbrechungen)

„Warmer Regen“ entsteht hingegen nur dann, wenn sehr tief liegende, warme und feuchte Luftmassen nur gering angehoben werden müssen um ihre Sättigung zu erreichen. Dieses Phänomen kann am ehesten in den Tropen, in den Sommermonaten aber auch fallweise in gemäßigten Breiten, beobachtet werden. Dieses Ereignis tritt in gemäßigten Breiten meist in Abhängigkeit mit einem anderen, wie etwa Front- oder Steigungsregen auf. In den Tropen hingegen kann es auch als unabhängiges Ereignis auftreten, insbesondere dann, wenn warme, bodennahe und feuchte Luftmassen nach vorherigen Regenereignissen oder durch übermäßige schnelle Verdunstung durch geringe lokale Strömungen (oder eben Konvektion) erneut angehoben werden. Man spricht dann auch vom Tropenregen.

===Messung===
Die Menge gefallenen Regens wird in „mm Niederschlagshöhe“ angegeben. Ein Millimeter Niederschlag entspricht einem Liter pro Quadratmeter (siehe dazu auch: Niederschlag).

===Fallgeschwindigkeit===
Der kondensierende Wasserdampf bildet zunächst Feinsttröpfchen, die mit zunehmender Größe immer schwerer werden. Wenn die Gewichtskraft der Tropfen größer als die Auftriebskraft (durch Luftströmungen in der Wolke) und die Reibung im Fluid nach Stokes (in unserem Fall Luft) ist, beginnen die Regentropfen zur Erde zu sinken.

Das Gesetz von Stokes kann für kleine Tropfen bis 1 mm in gute Näherung verwendet werden. Größere Tropfen verändern ihre Form auf Grund des Luftwiderstands und werden flachgedrückt, sie fallen turbulent. In diesem Fall ist der CW-Wert geschwindigkeitsabhängig, er verändert sich somit permanent wo eine Geschwindigkeitsänderung auftritt. Der Luftwiderstand der Tropfen nimmt mit dem Quadrat der Fallgeschwindigkeit so lange zu, bis die Gewichts- und Widerstandskräfte gleich groß geworden sind, dann fällt der Regentropfen mit (fast) konstanter Geschwindigkeit.

===Tropfenform===
Tropfen bis ~1 mm Durchmesser behalten ihre sphärische Form (Kugel), dann beginnen sie sich allerdings immer stärker zu verformen. Dadurch nimmt ebenfalls der Luftwiderstand weiter zu, und die Fallgeschwindigkeit bleibt nahezu konstant. Die Tropfengröße ist variabel, der größte bisher fotografierte Tropfen hatte einen Durchmesser von 9 mm, in der Regel jedoch zerplatzten Tropfen bereits ab 6 mm zu Kleineren. Die Tropfenform ist anfangs kugelförmig, mit zunehmender Größe und dadurch resultierender Fallgeschwindigkeit verändert sie sich zu einem hohlkugelförmigen (fallschirmartigen) Körper. Diese Form kann solange beibehalten werden, bis der Druck (hervorgerufen durch den Luftwiderstand) an der Innenseite (das ist die der Fallrichtung zugewandten Seite) so groß wird, dass er die Oberflächenspannung des Wassers überwindet. Die maximal erreichbare Größe eines Tropfens ist somit auch von der Zusammensetzung und Temperatur des ihn bildenden Wassers abhängig.

== Unterricht ==
* [http://www.uni-oldenburg.de/roesa/regen/index.htm Regen] Kleine Experimente rund um den Regen für den Sachunterricht

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Niederschlag

2009-11-11T11:43:00Z

Katharina:

Der Begriff '''Niederschlag''' bezeichnet in der Meteorologie Wasser, das in flüssiger oder fester Form ([[Hagel]], [[Schnee]], Graupel) aus Wolken auf die Erde fällt. Der Niederschlag bildet sich also in den Wolken.

Diese entstehen durch [[Kondensation]] der Feuchtigkeit in der Luft. Um wieder als Niederschlag auf die Erdoberfläche fallen zu können, muss die Größe der kondensierten Teilchen einen bestimmten Wert überschreiten. Durch den Niederschlag wird der [[Wasserkreislauf]] geschlossen.

Die Häufigkeit und die durchschnittliche Menge des Niederschlages sind charakteristisch für die entsprechenden geographischen Gebiete. Der Niederschlag ist dabei ein Faktor, der das lokale Klima bestimmt. Besonders für die Landwirtschaft ist dies relevant, da erst ab einer bestimmten Niederschlagsmenge erfolgreicher Regenfeldbau möglich ist und verschiedene Niederschlagsmengen bestimmten Ökozonen zugeordnet werden können.

== Niederschlagsmessung ==

Die meisten Niederschlagsmesser sammeln den Niederschlag als punktuelle Niederschlagsmessung in einem Messgefäß. Ein Millimeter (Messeinheit) entspricht der Wasserhöhe von 1 mm, die sich ergäbe, wenn kein Wasser abflösse. Alternativ wird oft auch die Wassermenge in l/m² (ebene Fläche) angegeben. 1 mm entspricht dabei genau 1 Liter pro Quadratmeter.

Über Niederschlagsradare können die gefallenen Mengen inzwischen auch flächendeckend geschätzt werden. Vor allem im Bereich des Hochwassermanagements ist dies von Bedeutung (punktuelle Messwerte verifizieren bzw. kalibrieren). Neben der reinen Niederschlagsmenge sind dabei vor allem die Niederschlagsintensität und die Niederschlagsdauer wichtig.

Langfristige ([[Klimaforschung|klimatologische]]) Niederschlagsmessungen lassen statistische Berechnungen zu, um die mittlere Häufigkeit von unterschiedlichen Niederschlagsereignissen (v. a. [[Starkniederschläge und Hochwasser|Starkregenereignisse]]) anzugeben, welche Intensität und Dauer zueinander in Bezug setzen.

== Niederschlagsformen ==
{| style="background-color:#E0EEEE;" border=1; width="100%" align="center"|
!Art !! Beschreibung
|-
|'''Regen''' || Tropfen mit einem Durchmesser von > 0,5 mm
|-
|'''Nieselregen''' || Tropfen mit einem Durchmesser < 0,5 mm, ab etwa 0,01 mm langsam fallend
|-
|'''Schnee''' || ab etwa -12 °C kondensiert der Wasserdampf direkt zu kleinen Eiskristallen (sog. Resublimation), die sich dann zu Schneeflocken zusammenballen
|-
|'''Graupel''' || Unregelmäßig geformte, lufthaltige und gefrorene Körnchen von 2 – 5 mm Größe, die durch kräftige Aufwinde etwa an Kaltfronten entstehen könnten
|-
|'''Hagel''' || gefrorene Regentropfen, >5 mm Durchmesser, die aus einem Eiskristallkern und mehreren gefrorenen Schalen bestehen und die bei Gewitterwolken mit starken Aufwinden durch mehrmaliges Anlagern eines Wasserfilmes und wiederholtes Gefrieren entstehen können
|-
|'''Tau''' || Wasserdampf, der nachts und tags an Pflanzen oder Gegenständen zu feinen Wassertröpfchen kondensiert
|-
|'''Reif''' || Wasserdampf, der an Pflanzen, Gegenständen und Menschen Resublimieren|resublimiert
|}

== Niederschlagsmenge ==

Die Niederschlagsmenge ist die Höhe der Wasserschicht, die sich bei Niederschlag ([[Regen]], Schnee, Hagel, Nebel usw.) auf einer ebenen Fläche gebildet hätte. Dabei werden Faktoren wie Verdunstung, Bodenversickerung oder Abfluss nicht berücksichtigt.

Sie wird in Millimeter angegeben. 1 Millimeter entspricht dabei 1 Liter pro Quadratmeter. Wenn die Niederschlagsmenge nicht messbar ist, wird sie mit „kleiner 0,1 mm“ bezeichnet. Bei Schnee, Hagel etc. muss der Niederschlag erst in eine flüssige Form gebracht werden, um ihn messen zu können (Wasseräquivalent). Die in Wetterberichten üblichen Angaben "Liter pro Quadratmeter" bedeuten Liter pro Quadratmeter in der vergangenen Stunde, woraus man auf die Heftigkeit und Stärke der Niederschläge schließen kann.

Gemessen wird mit zwei verschiedenen Arten von Messgeräten:
* Nichtregistrierende Niederschlagsmesser (Regenmesser)
* Registrierende Niederschlagsmesser (Niederschlagsschreiber, Pluviographen)

Die Niederschlagsmenge kann auch von einem Niederschlagsradar angezeigt werden. Dabei nutzt man die Streuung von Mikrowellenstrahlung an Wolkentropfen.

== Wasserdampfgehalt in der Luft ==

Durch eine wärmere [[Atmosphäre]] erhöht sich deren Fähigkeit, Wasserdampf zu halten, so dass in einer wärmeren Welt im Durchschnitt mehr Wasser in der Luft sein wird und damit auch mehr Niederschlag fallen wird.
Eine Faustformel besagt, dass sich alle 10 Grad der maximal mögliche Wasserdampfgehalt verdoppelt, der Zusammenhang ist also ungefähr exponentiell. Die weit verbreitete Erklärung, die Luft könne nur eine bestimmte Menge Wasser aufnehmen und habe dann keinen Platz mehr, ist allerdings falsch. Schließlich ist die Luft extrem dünn, was sich schon an dem Gewichtsunterschied zwischen flüssigem Wasser und Luft zeigt. Die Begrenzung des Wasserdampfanteils in der Luft ist nämlich keine Eigenschaft der Luft selbst, sondern schlicht das Resultat aus Verdunstung und Kondensation. Bei höheren Temperaturen bewegen sich Moleküle schneller und so haben mehr Wassermoleküle eine genügend hohe Energie, um aus dem flüssigen Wasser auszutreten und in die Gasphase überzugehen. Auch die Rate der Moleküle, die ins flüssige Wasser zurückkehren, ändert sich. Erst die Gesamtbilanz führt schließlich zum maximal möglichen Wasserdampfgehalt der Luft.

== Niederschlagsintensität ==

Als Niederschlagsintensität bezeichnet man den Quotienten aus Niederschlagsmenge und Zeit, und wird in Millimeter pro Minute oder pro Stunde angegeben. Sie bildet zusammen mit der Niederschlagsmenge die Charakteristik eines Niederschlags.

Ein mittelstarker Regenschauer in Mitteleuropa hat eine Intensität um 5 mm/h (entsprechend 5 Liter/m² pro Stunde), ein Starkregen um 30 mm/h. Bei einem heftigen Unwetter kann die Regenmenge auf 50 mm/h und mehr zunehmen. Tropenstürme erreichen Werte von 130 mm/h und weit darüber.

Neben der direkten Berechnung vor Ort können Niederschlagsintensitäten auch durch Radar erschlossen werden. Dazu zieht man die von der Stärke des Regens abhängige Radarreflektivität heran.

== Niederschlagsdauer ==

Der Begriff Niederschlagsdauer steht für die Zeitdauer eines Niederschlagsereignisses. Auf Basis der Niederschlagsdauer unterscheidet man zwischen Dauerniederschlägen und Schauerniederschlägen. Zudem ist sie für die Festlegung von Wiederkehrsintervallen von [[Starkniederschläge und Hochwasser|Starkregenereignissen]] und Überschwemmungsszenarien notwendig.

== Siehe auch ==
* [[Regen]]
* [[Schnee]]
* [[Hagel]]

== Unterricht ==
Experiment:

Setzt eine mit Luft und wenig Wasser gefüllte Flasche unter Druck, zum Beispiel, indem ihr ein Fahrradventil durch einen gekürzten Korken bohrt. Den Korken auf die Flasche stecken und mit einer Pumpe etwas zusätzliche Luft reinfüllen (Vorsicht: Nicht übertreiben, sonst kommt euch der Korken entgegen). Kurz warten, dann den Korken ziehen. Mit etwas Glück sollte sich eine Wolke bilden.

Erklärung: Da sich die entweichende Luft ausdehnt, muss sie den äußeren [[Luftdruck]] überwinden. Dadurch wird sie gebremst und kühlt sich ab. Die kühlere Luft kann aber nicht mehr so viel Wasserdampf beinhalten, deshalb kondensiert er zu kleinen Tröpfchen.

== Weblinks ==
* Thomas Hauf, Michael Theusner (Uni Hannover): [http://www.uni-hannover.de/imperia/md/content/pressestelle/unimagazin/02_3-4/04_hauf.pdf Doch der Segen kommt von oben • DIE ATMOSPHÄRE ALS WASSERSPENDER (PDF-Datei, 4 Seiten)]

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Albedo (einfach)

2009-11-10T15:43:29Z

Katharina:

Das Wort Albedo kommt aus dem Lateinischen und bedeutet soviel wie Helligkeit oder Weißheit.

== Definition ==

Die Albedo ist ein Maß für die Helligkeit eines Körpers. Je heller der Körper desto größer ist die Albedo. Das bedeutet, dass mehr von der einfallenden Strahlung wieder reflektiert wird je heller der Körper ist. An einem heißem Sommertag ist zum Beispiel der dunkle Asphalt auf der Straße wesentlich wärmer als die grauen Gehwegplatten, weil die helleren Platten mehr [[Strahlung]] reflektieren. Außerdem hängt die Albedo sehr stark von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes ab. Schnee hat bei kurzwelliger Sonnenstrahlung eine hohe Albedo, reflektiert also einen Großteil der einfallenden Strahlung. Bei infrarotem Licht hat Schnee allerdings eine sehr geringe Albedo. In der Tabelle sind die Albedowerte für verschiedene Oberflächen bei Sonnenstrahlung aufgeführt.

{| class="prettytable float-right"
! bgcolor="#9FB6CD" colspan="3" | Albedowerte verschiedener Oberflächen
|-----
| bgcolor="#B9D3EE" | '''Material'''
| bgcolor="#B9D3EE" colspan="2" | '''Albedo'''
|-----
| Frischer Schnee
| colspan="2" |0,80–0,90
|-
| Alter Schnee
| colspan="2" |0,45–0,90
|-
| Wolken
| colspan="2" |0,60–0,90
|-
| Wüste
| colspan="2" |0,30
|-
| Savanne
| colspan="2" |0,20–0,25
|-
| Felder (unbestellt)
| colspan="2" |0,26
|-
| Rasen
| colspan="2" |0,18–0,23
|-
| Wald
| colspan="2" |0,05–0,18
|-
| Asphalt
| colspan="2" |0,15
|-
| Wasserfläche (Neigungswinkel > 45°)
| colspan="2" |0,05
|-
| Wasserfläche (Neigungswinkel > 30°)
| colspan="2" |0,08
|-
| Wasserfläche (Neigungswinkel > 20°)
| colspan="2" |0,12
|-
| Wasserfläche (Neigungswinkel > 10°)
| colspan="2" |0,22
|-
|}

== Albedo der Erde ==

[[Bild:Albedo_erde.jpg|thumb|420px|Die Albedo der Erde vom Weltraum aus gesehen. Gut zu erkennen sind die hellen Eisschilde in der Nähe der Pole und die Wolken am Äquator.]]

Unsere Erde hat eine mittlere Albedo von ca. 0.3. Allerdings ist sie nicht auf der ganze Erde gleich. An den Polen, wo viel Schnee liegt ist sie deutlich höher als über Land und Wasserflächen. Auch die [[Wolken]] beeinflussen die Albedo der Erde. Dort wo es viele Wolken gibt, wie zum Beispiel am Äquator und in den mittleren Breiten, ist die Albedo höher als über wolkenfreien Gebieten in den Subtropen.

== Einfluss der Albeo auf das Klima ==

Veränderungen in der Landoberfläche oder der Bewölkung können also zu einer Veränderung der Albedo führen. Diese Veränderungen können dann zu Erwärmung oder Abkühlung der Atmosphäre führen, weil sie sich auf den [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre|Strahlungshaushalt]] auswirken.
Besonders stark beeinflusst das Abschmelzen der Eisgebiete am Nordpol die Albedo unseres Planeten. Dadurch, dass Eis mit hoher Albedo schmilzt und durch Ozean mit deutlich geringerer Albedo ersetzt wird, wird die globale Erwärmung in diesen Bereichen deutlich stärker sein als in anderen. Diesen Vorgang nennt man [[Eis-Albedo-Rückkopplung]].

== Siehe auch ==
* [[Eis-Albedo-Rückkopplung]]
* [[Albedo]]

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[[Kategorie:einfache Artikel]]

Kondensation

2009-11-09T15:42:32Z

Katharina:

== Definition ==
Als Kondensation bezeichnet man den Übergang von Wasser von der gasförmigen in die flüssige Phase, also von Wasserdampf zu flüssigem Wasser. Das bei diesem Prozess entstandene Produkt wird als Kondensat bezeichnet.

== Ursachen ==
Kondensation entsteht immer dann, wenn der Sättigungsgrad für Wasserdampf in der [[Atmosphäre]] überschritten wird. Dies kann auf zwei Arten erreicht werden:
*Erhöhung der absoluten Luftfeuchtigkeit
*Verringerung der Lufttemperatur

Es gibt zwei Arten von Kondensation. Bei der homogenen Kondensation erfolgt diese frei, das heißt durch statistisches Zusammentreffen von Gasteilchen. Dieser Prozess kommt in der Natur allerdings nur sehr selten vor, weil hierfür ein Übersättigung von mehreren 100% nötig ist. Nur unter solchen Bedingungen gibt es genügend Gasteilchen, die sich ohne weitere Einwirkung zu größeren Gebilden zusammenschließen können.

Weitaus häufiger kommt es zur sogenannten heterogenen Kondensation. Hierbei wird nur eine geringe Übersättigung von teilweise sogar weniger als ein Prozent vorausgesetzt. Die Gasteilchen kondensieren an in der Luft schwebenden Partikeln, den sogenannten [[Aerosole|Aerosolen]]. Wie gut sich ein Aerosol als Kondensationskern eignet hängt von seiner Größe und chemischen Zusammensetzung ab. Je größer die Oberfläche eines Partikels ist, desto mehr Wasserdampf kann an ihm kondensieren. Kondensationskerne aus Meersalzen können schon ab 70% Luftfeuchtigkeit Tropfen bilden, Rußpartikel hingegen nur bei Luftfeuchtigkeiten über 100%.

== Einfluss auf das Klima ==
Kondensation spielt eine bedeutende Rolle im [[Wasserkreislauf]] als Grundprozess zur Bildung von [[Niederschlag]], Nebel und [[Wolken]]. Wasser verdunstet über den Ozeanen, Seen, Flüssen und zu geringen Teilen auch über Landflächen. Es wird zu Wasserdampf und steigt auf. Die Umgebungstemperatur verringert sich und der Wasserdampf kondensiert wieder an den Aerosolen in der Atmosphäre. Es kommt zu Wolkenbildung und schließlich zu Niederschlag.

Außerdem wirkt die Kondensation entscheidend im Energie- und Wärmehaushalt der Erde mit. Bei der [[Verdunstung]] von Wasser wird Energie aufgewandt. Diese Energie wird bei der Kondensation wieder freigesetzt. Diese freigesetzte Energie spielt eine wichtige Rolle in den dynamischen Prozessen in der Atmosphäre, wie zum Beispiel bei der Bildung von tropischen Wirbelstürmen.

== Siehe auch ==
* [[Wasserkreislauf (einfach)]]
* [[Verdunstung]]
* [[Wasserkreislauf und Klima]]

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Verdunstung

2009-11-09T15:42:25Z

Katharina:

[[Bild:Feuchte Luft.png|thumb|420px|Die Dichte von Wasserdampf in Luft bei Sättigung als Funktion der Temperatur]]
Bei '''Verdunstung''' geht Wasser bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand (Wasserdampf) über.
Das Verdunsten von Wasser resultiert daraus, dass die Wassermoleküle alle eine verschiedene Geschwindigkeit haben. Viele Wassermoleküle sind eher langsam, wenige bewegen sich sehr schnell umher. Man spricht hier von der "Boltzmannschen Geschwindigkeitsverteilung". Manche Moleküle sind so schnell, dass sie es schaffen, die Anziehungskraft durch die anderen Wassermoleküle zu überwinden und in die Luft einzutreten. Da so nur die langsameren Moleküle im Wasser zurückbleiben, haben diese eine geringere Bewegungsenergie, also sinkt die [[Lufttemperatur|Temperatur]] (denn diese ist ein Maß dafür, welche Bewegungsenergie die Moleküle haben). Deshalb verringert die Verdunstung von Schweiß z.B. auch die Temperatur unserer Haut, was der Grund für das Schwitzen bei hohen Temperaturen ist.
Da immer ein gewisser Teil der Wassermoleküle entkommen kann, befindet sich auch immer etwas Wasserdampf in der Luft.

Auch feste Stoffe wie [[Schnee]] und Eis zeigen übrigens solches Verhalten, man spricht dann von Sublimation. Deshalb trocknet sogar die (dann gefrorene) Wäsche, wenn man sie im Winter bei trockenen Bedingungen im Freien aufhängt.
In Eiskristallen sind die Moleküle aber noch viel fester gebunden als in Wasser, daher geschieht die Sublimation langsamer als die Verdunstung.
Wenn die Temperatur von Wasser jedoch so hoch wird, dass der durch die Wassermoleküle verursachte Druck den [[Luftdruck]] übersteigt, siedet das Wasser und wird letztlich ganz zu Wasserdampf. Der Siedepunkt von Wasser liegt bei den Druckverhältnissen auf Meeresniveau bei 100°C. Wird der Siedepunkt erreicht und überschritten verkocht die Flüssigkeit. Dabei gehen nicht nur Teilchen an der Oberfläche in den gasförmigen Zustand über wie beim Verdunsten, sondern aus dem ganzen Wasserkörper. Der Siedepunkt ist genau dann erreicht, wenn der Druck des Wasserdampfes allein so groß geworden ist wie der Luftdruck (also was Gewicht der Luft über dem Wasser). Darüber ist der Dampfdruck des Wassers also so groß, dass der Luftdruck es nicht mehr zusammenpressen kann. Somit hängt der Siedepunkt vom Luftdruck und damit von der Höhe ab, in der man sich befindet. Dass nicht sofort alles Wasser auf einen Schlag verdunstet liegt daran, dass dafür sehr viel Energie zugeführt werden muss (welche dann als latente Wärme im Wasserdampf gespeichert ist).

Die Verdunstung ist hauptsächlich abhängig von der Temperatur der Luft und dem Vorhandensein von Wasser am Boden. Bei Erwärmung nimmt die Verdunstung (ohne andere Einflüsse zu berücksichtigen) zu, da mehr Moleküle genügend Energie haben, um das Wasser zu verlassen. Sobald sich ein neues Gleichgewicht zwischen den austretenden und wieder eintretenden Molekülen eingestellt hat, ist der Wasserdampf-Partialdruck (der Anteil des Luftdrucks, der durch den Wasserdampf verursacht wird) höher als vorher. Dieser Zusammenhang ist nicht-linear, wie man an der gekrümmten Kurve oben sehen kann. Jede Erwärmung um zusätzliche 10 Grad führt ungefähr zu einer Verdopplung des Wasserdampfs in der Luft.

Der Wasserdampf- bzw. Feuchtegehalt der Luft kann solange zunehmen, bis der Sättigungspunkt erreicht ist. Dann ist eine relative Feuchte von 100% erreicht. Nur bei Vorhandensein von Wasser kommt es zu einer tatsächlichen Verdunstung. Ist kein Wasser vorhanden, kann man eine potentielle Verdunstung (also die theoretisch mögliche Verdunstung) definieren, die sich aus der Lufttemperatur und dem Wasserdampfgehalt der Luft ableitet. In ariden Landgebieten ist die potentielle Verdunstung deutlich höher als die tatsächliche Verdunstung, über Ozeanen sind beide nahezu gleich. Da die tatsächliche Feuchte in der Atmosphäre davon abhängt, wie der Wasserdampf in der Luft verteilt wird, haben auch die Beschaffenheit der Erdoberfläche und die Eigenschaften der Luft (z.B. die Temperaturänderung mit der Höhe) einen Einfluss auf die Verdunstungsrate. Man könnte z.B. denken, dass die Verdunstung bei gleicher Temperatur über dem Ozean immer stärker wäre als über Land, da dort immer ausreichend Wasser zur Verfügung steht. Weil die Verdunstung aber auch davon abhängt, wie leicht das verdunstete Wasser durch Luftwirbel nach oben abgeführt werden kann, stimmt dies so allgemein nicht. Insbesondere über rauen Oberflächen wie Bergen oder Waldgebieten werden effektivere Wirbel erzeugt als über dem relativ glatten Wasser.

Die Verdunstung erfolgt in der Natur an Oberflächen von Wasserkörpern, Böden oder Pflanzen. Dabei wird zwischen Evaporation (Verdunstung von offenen Wasserflächen oder der Landoberfläche) und Transpiration (Abgabe von Wasserdampf durch die Spaltöffnungen der Pflanzen) unterschieden. Beide Vorgänge zusammen werden auch als Evapotranspiration bezeichnet.

Die Verdunstung hat zum einen eine große Bedeutung für den globalen und den regionalen Wasserkreislauf. So hält die vor allem in den Subtropen gewaltige Verdunstung von Ozeanwasser den [[Wasserkreislauf]] zwischen Land und Meer aufrecht. Der Kreislauf von Verdunstung, Kondensation und Wolkenbildung und anschließendem [[Niederschlag]] kann sich aber auch regional und über dem Land abspielen, z.B. über einem größeren Waldgebiet. Zum anderen spielt die Verdunstung eine wichtige Rolle für den Energietransport in der Atmosphäre. Die bei der Verdunstung der Umgebung entzogene Energie verbleibt im Wasserdampf als latente ("verborgene") Energie. Steigt Luft auf, kühlt sie sich ab, wodurch der Wasserdampf teilweise kondensiert. Dabei wird die latente Energie wieder frei gesetzt und erwärmt die Umgebung. Das spielt z.B. bei der Entwicklung von [[Hurrikane|Hurrikanen]] eine wichtige Rolle.

== Anmerkungen ==
<references/>

== Lizenzhinweis ==
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Kondensation

2009-11-09T15:40:27Z

Katharina: Die Seite wurde neu angelegt: == Definition == Als Kondensation bezeichnet man den Übergang von Wasser von der gasförmigen in die flüssige Phase, also von Wasserdampf zu flüssigem Wasser. Das be...

Wasserkreislauf

2009-11-09T15:32:41Z

Katharina:

[[Bild:Wasserkreislauf.jpg|thumb|520px|Der globale Wasserkreislauf: Reservoire (blaue Ziffern) in 1.000 km3, Flüsse in 1.000 km3/Jahr (schwarze Ziffern)]]

== Überblick ==

Das Wasser auf der Erde befindet sich in einem ständigen Kreislauf und durchläuft dabei auf verschiedenen Zeitskalen alle Wasserreservoire. Aufrechterhalten wird der Wasserkreislauf letztlich durch die Sonne und die Schwerkraft der Erde. Die Prozesse, die dadurch direkt angetrieben werden, sind [[Niederschlag]], [[Verdunstung]] und Abfluss. Vereinfacht gesehen sieht der Gesamtvorgang so aus: Aus dem Ozean und über dem Land verdunstet Wasser und gelangt so als Wasserdampf in die Atmosphäre. Hier kondensiert der Wasserdampf und fällt als [[Regen]], [[Hagel]] oder [[Schnee]] wieder auf die Landoberflächen oder das Meer zurück. Durch Verdunstung und [[Kondensation]], Tauen und Gefrieren wandelt sich das Wasser in diesem Kreislauf ständig in verschiedene Aggregatzustände um, von flüssig zu gasförmig, von fest zu flüssig oder umgekehrt. Umwandlung und Transport des Wassers geschehen am schnellsten in der Atmosphäre. Der Ozean und besonders das Eis reagieren wesentlich langsamer.

Die [[Atmosphäre]] enthält zwar nur 0,001% des auf der [[Wasserressourcen#Wassermengen_auf_der_Erde|Erde vorhandenen Wassers]]. Sie spielt aber bei der Umverteilung des Wassers zwischen den Reservoiren die zentrale Rolle. Die bei weitem größten Wassermengen werden über [[Verdunstung]] und [[Niederschlag]] zwischen Ozean und Atmosphäre und dann zwischen Atmosphäre und Land ausgetauscht. Der dritte wichtige Austausch ist der zwischen Land und Ozean über den Transport der Flüsse. Das Eis spielt bei den Austauschprozessen des Wassers in kurzen Zeiträumen nur eine untergeordnete Rolle, was an den langsamen Reaktionszeiten der großen [[Eisschilde]] liegt.

== Der Ozean als Wasserlieferant ==

Der größte Wasserlieferant der Atmosphäre ist der Ozean. Aus ihm verdunstet ca. siebenmal so viel Wasser wie über dem Land. Ein großer Teil davon wird durch die [[atmosphärische Zirkulation]] über die Kontinente transportiert und fällt dort als Niederschlag. Daher fällt über dem Ozean etwa 50 000 km3 im Jahr weniger Niederschlag als an Wasser verdunstet. Das Defizit wird ausgeglichen durch Zuflüsse vom Land und durch Abschmelzen von Eis.

Niederschlag und Verdunstung sind über dem Ozean sehr ungleichmäßig verteilt. Die maximalen Verdunstungsgebiete liegen in den Subtropen, die in Anlehnung an die Terminologie bei Gletschern deshalb auch als Nährgebiete des Wasserkreislaufs bezeichnet werden.<ref> P. Hupfer und A. Helbig (2004): Ozean und Kryosphäre in ihren Wirkungen auf Weltwasserbilanz und Klima, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 42-48</ref> Die Zehrgebiete mit einem hohen Überschuss an Niederschlag findet man in den Tropen und den mittleren Breien. Die Stärke der Verdunstung ist abhängig von der Wasseraufnahmefähigkeit der Atmosphäre, die wiederum von der Temperatur abhängt. In den warmen [[Tropen]] und [[Subtropen]] verdunsten daher maximal über 200 cm/Jahr, in den kalten Polargebieten nur 60 cm und weniger. Die Niederschläge fallen über den Ozeanen vor allem dort, wo es in der Atmosphäre größere aufsteigende und sich abkühlende feuchte Luftmassen gibt. Das ist vor allem in den feuchten [[Tropen]] sowie in den mittleren Breiten der Fall.
[[Bild:Salzgehalt_jahresmittel.jpg|thumb|420px|Abb. 2: Der Salzgehalt im Oberflächenwasser der Weltmeere im Jahresmittel in ‰]]
Betrachtet man das Verhältnis von Verdunstung und Niederschlag bei den einzelnen Ozeanen, so ist der Atlantik ein Wasserdefizitgebiet. Das liegt zum einen daran, dass im Atlantik die subtropischen Gebiete mit ihren hohen Verdunstungsraten im Verhältnis zu den Gebieten der tropischen und gemäßigten Zone relativ groß sind. In Abb. 2 ist das ablesbar am Salzgehalt des Oberflächenwassers, der das Verhältnis von Niederschlag und Verdunstung widerspiegelt. Höhere Salzgehaltwerte finden sich dort, wo die Verdunstung höher als der Niederschlag ist, niedrigere im umgekehrten Fall. Daneben spielen für die Salzgehaltsverteilung auch Transportvorgänge durch Meeresströmungen eine Rolle.

Hinzu kommt, dass der Atlantik ein großer Exporteur von verdunstetem Wasser sowohl Richtung Kontinente wie Richtung Pazifik ist. Einerseits kann der Wasserdampf mit den Luftströmungen relativ ungehindert weit in die angrenzenden eher niedrigen Landmassen eindringen und sich dort ausregnen. Und andererseits exportiert der Atlantik über die schmale mittelamerikanische Landbrücke mehr Wasserdampf, als er über die ausgedehnten Kontinentalmassen Eurasiens, Nordamerikas und Afrikas zurück erhält. Der Ausgleich mit den Kontinenten geschieht über die großen Flüsse, die in den Atlantik und seine Nebenmeere münden: Amazonas, Kongo, Mississippi, Nil u.a. Den Ausgleich mit dem Pazifik bewirkt langfristig die [[Globales Förderband|thermohaline Zirkulation]] über den antarktischen Zirkumpolarstrom. Sie ist selbst ein Produkt des Wasserdampfexports des Atlantiks Richtung Pazifik. Denn durch die hohe Verdunstung über dem Atlantik steigt mit dem Salzgehalt auch die Wasserdichte. Der Dichteunterschied zwischen dem Atlantik und den anderen Ozeanen ist letztlich der Antriebsmotor der [[Thermohaline Zirkulation|thermohalinen Zirkulation]].

Im Gegensatz zum Atlantik ist der Pazifik ein Wasserüberschussgebiet. Die ausgedehnten tropischen Areale sorgen für hohe Niederschlagsmengen. Und die angrenzenden Kontinente sind zu einem großen Teil durch hohe Randgebirge (Rocky Mountains, Anden) gegen den Ozean abgegrenzt, so dass verhältnismäßig wenig Wasserdampf vom Meer in das Innere der Kontinente transportiert werden kann.

== Die Atmosphäre als Umverteiler von Wasser ==

Die Atmosphäre spielt bei der Umverteilung des Wassers zwischen den Reservoiren Ozean und Land die zentrale Rolle. Sie nimmt das von den beiden anderen Reservoiren verdunstete Wasser auf, wandelt es in Wassertröpfchen oder Eiskristalle um und transportiert es über weite Strecken vom Ozean aufs Land oder umgekehrt. Dort fällt es dann in fester oder flüssiger Form aus der Atmosphäre wieder heraus. Während über dem Ozean die Verdunstung den Niederschlag übertrifft, ist es über dem Land umgekehrt. Netto transportiert die Atmosphäre also Wasser vom Ozean Richtung Land, und zwar etwa 9% des über dem Ozean verdunsteten Wassers. Das hat zur Folge, dass etwa 35% des über Land fallenden Niederschlags verdunstetes Ozeanwasser ist, das über die Atmosphäre herantransportiert wurde. Die Gesamtmenge des Wassers in der Atmosphäre von etwa 13 000 km3 wird durch diese Prozesse ca. 36. Mal im Jahr ausgetauscht.
[[Bild:Vatervapor_jan2003.jpg|thumb|420px|Der globale Wasserdampf der Atmosphäre im Januar 2003 in mm kondensiertes Wasser]]

In der Atmosphäre kommt Wasser in allen drei Aggregatzuständen vor, als Wasserdampf, als Wassertröpfchen und als Eiskristalle. Durch Verdunstung gelangt das Wasser gasförmig in die Atmosphäre. Dort kann es dann zu flüssigem Wasser kondensieren oder zu Eiskristallen gefrieren. Dabei werden erhebliche Energiebeträge gebunden oder freigesetzt. So wird bei der Verdunstung Energie verbraucht, die dann bei der Kondensation wieder freigesetzt wird. Diese Energiefreisetzung spielt für dynamische Prozesse in der Atmosphäre eine erhebliche Rolle. So wird z.B. die Energie von tropischen Zyklonen (Hurrikanen, Taifunen) wesentlich aus der Kondensation von Wasserdampf gewonnen, der zuvor aus der Verdunstung von warmem Meerwasser entstanden ist.

Fast das gesamte Wasser in der Atmosphäre existiert in der Form von Wasserdampf. Nur 0,25-0,3% des atmosphärischen Wassergehalts sind in [[Wolken]] als flüssiges Wasser oder Eis gebunden. Bei Kondensation würde der gesamte Wasserdampf der Atmosphäre im Mittel eine Schicht von 2,5 cm rund um die Erde bilden. Allerdings ist der Wasserdampf nicht gleichmäßig um den Erdball verteilt. Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kältere. In den Tropen würde daher eine Schicht von 50 cm Wasserhöhe entstehen, an den Polen nur von 5 mm. Nur sehr wenig Wasserdampf befindet sich trotz hoher Lufttemperaturen auch über den subtropischen Wüstengebieten, da es hier kaum Wasser gibt, das verdunsten könnte. Auch die vertikale Verteilung von Wasserdampf ist sehr unterschiedlich. Fast die Hälfte befindet sich unterhalb von 1,5 km Höhe, weniger als 5% oberhalb von 5 km und unter 1% in der Stratosphäre.<ref> Diese und andere Angaben nach M. Quante (2004): Verteilung und Transport des Wassers in der Atmosphäre, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 49-56</ref>

Weniger als 1% des atmosphärischen Wassers ist in flüssiger oder fester Form in Wolken gebunden, obwohl diese die Erde zu mehr als 60% bedecken. Für den Wasserkreislauf spielen die Wolken dennoch eine entscheidende Rolle. Denn die Wolken sind das sichtbare Zeihen für kondensierten Wasserdampf, und ohne Wolken würde es keinen Niederschlag geben. Zur Kondensation kann es kommen, wenn der Sättigungsgrad für Wasserdampf in der Luft überschritten wird. Das geschieht in der Regel durch Abkühlung. Während die Luft bei 40 °C 50 g/m3 Wasser aufnehmen kann, sind es bei 1 °C nur 5 g/m3. Die zweite wichtige Voraussetzung ist das Vorhandensein von Kondensationskernen in der Atmosphäre. Diese können aus festen oder flüssigen Aerosolen wie Staubkörnern, Sulphataerosolen etc. bestehen, um die herum der Wasserdampf kondensiert.
[[Bild:Precipitation1990-2005.jpg|thumb|420px|Mittlere Niederschläge 1990-2005 in mm/Tag]]
Auch die Wolkenbedeckung ist über den Globus sehr ungleichmäßig verteilt. Wo es zur Anhebung von Luftmassen und damit verbundener Abkühlung kommt, gibt es viele Wolken, wo Luftmassen absinken und sich erwärmen, wenige. Luftmassen können durch Erwärmung aufsteigen, was besonders in den Tropen der Fall ist, oder auf andere Luftmassen aufgleiten wie in den Tiefdrucksystemen der mittleren Breiten oder an Gebirgen zum Aufsteigen gezwungen werden. Wolken werden außerdem durch die [[atmosphärische Zirkulation]] über weite Strecken horizontal verfrachtet, so vom Atlantik bis weit in den europäischen Kontinent hinein. In den subtropischen Absinkgebieten der [[Hadley-Zelle|Hadley-Zirkulation]] gibt es dagegen kaum Wolken.

Die Verbreitung der Wolken bestimmt auch die Verbreitung des Niederschlags. Der meiste Niederschlag fällt über den Ozeanen, wo auch die Verdunstung am höchsten ist. Global zeichnet sich eine zonale Gliederung wie bei den Wolken ab. Die Tropen sind die Gebiete mit den deutlich höchsten Niederschlägen. Zwischen 30° N und 30° S fallen zwei Drittel des gesamten globalen Niederschlags. Während das globale Mittel bei 990 mm/Jahr liegt, fallen in den Tropen über 2000 und in manchen Regionen sogar über 3000 mm/Jahr. Ein sekundäres Maximum liegt infolge der Tiefdruckzugbahnen in den mittleren Breiten mit um die 1000 mm/Jahr. Die Gebiete mit geringem Niederschlag sind die Trockengebiete der Subtropen und die polaren Regionen, wo weniger als 200 mm/Jahr fallen.<ref>M. Quante: Verteilung und Transport des Wassers in der Atmosphäre, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 49-56</ref>

Ob es in einer enger begrenzten Region (z.B. 500x500 km) viel, wenig oder gar nicht regnet, hängt allerdings nur zu einem geringen Teil von Temperatur und Verdunstung in diesem Gebiet ab. Die Wassermenge bestimmter Niederschlagsereignisse stammt im globalen Mittel zu ca. 90% aus Wasserdampf, der aus mehr oder weniger größerer Entfernung herantransportiert wurde.<ref>Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217</ref> Der Anteil des herantransportierten Wasserdampfes an dem gesamten Wasserdampf, der sich über einem bestimmten Gebiet in Niederschlag umwandelt, ist über dem Land höher als über den Ozeanen und im Winter höher als im Sommer. Für den Wasserdampftransport sind [[atmosphärische Zirkulation|atmosphärische Zirkulationssysteme]] von entscheidender Bedeutung, z.B. die tropischen Monsune und subtropischen Passate in den niederen Breiten und in den mittleren und höheren Breiten die durch den Jetstream gesteuerten Zugbahnen der Tiefdruckgebiete.

== Landoberflächen und Wasserkreislauf ==

Das Land steht einerseits mit dem Kreislauf des Ozeans in enger Verbindung, besitzt andererseits aber auch einen eigenen Wasserkreislauf. Es empfängt von den Weltmeeren erhebliche Mengen an Niederschlag und gibt diese durch den Abfluss von Flüssen und Grundwasser z.T. wieder an das Meer ab. So werden etwa 35% des über Land fallenden Niederschlags ursprünglich über den Ozeanen verdunstet.

Das bedeutet aber auch, dass 65% des terrestrischen Niederschlags über den Landflächen selbst verdunstet werden. Anders als beim Ozean hängt die Verdunstung über dem Land nicht nur von der Wasserdampfaufnahme der Atmosphäre ab, sondern wird entscheidend durch das zur Verfügung stehende Wasser bestimmt. Die differenzierte Gestaltung der Landoberfläche von Wüsten über Wälder und Ackerland bis zu Schnee bedeckten Flächen und offenen Gewässern hat die unterschiedlichsten Verdunstungsformen und -leistungen zur Folge.

Die direkte Verdunstung von Wasser auf den verschiedenen Oberflächen wird als Evaporation bezeichnet. Bei Pflanzenoberflächen spricht man allerdings von Interzeption. Hinzu kommt bei Pflanzen noch die Transpiration, die Verdunstung des von den Pflanzen bereits aufgenommenen Wassers durch die Spaltöffnungen der Blätter, die Stomata. Eine besondere Rolle im terrestrischen Wasserkreislauf kommt den Wäldern zu.<ref>Vgl. V. Goldberg und C. Bernhofer: Wasserhaushalt bewaldeter Einzugsgebiete, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 74-78</ref> Sie verdunsten deutlich mehr Wasser als z.B. Ackerland, bei dem ein großer Teil des Niederschlags versickert oder abfließt. In den mittleren Breiten führen so die Wälder der Atmosphäre 70% des Niederschlags durch Verdunstung wieder zu, bei Ackerland sind es weniger als 50%. In den Tropen sind Wälder ein wichtiger Stabilisator regionaler Wasserkreisläufe.

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Siehe auch ==
* [[Wasserkreislauf (einfach)]]
* [[Wasserressourcen]]
* [[Wassernutzung]]
* [[Wasserkreislauf und Klima]]
* [[Wasserressourcen und Klima]]

== Literatur ==
* Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg 2004
* Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderung (WBGU): Welt im Wandel: Wege zu einem nachhaltigen Umgang mit Süßwasser. Jahresgutachten 1997, Berlin 1997 - auch als [http://www.wbgu.de/wbgu_jg1997.html Download]

== Weblinks ==

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[[Kategorie:Wasserkreislauf]]

Wasserkreislauf

2009-11-09T15:31:21Z

Katharina:

[[Bild:Wasserkreislauf.jpg|thumb|520px|Der globale Wasserkreislauf: Reservoire (blaue Ziffern) in 1.000 km3, Flüsse in 1.000 km3/Jahr (schwarze Ziffern)]]

== Überblick ==

Das Wasser auf der Erde befindet sich in einem ständigen Kreislauf und durchläuft dabei auf verschiedenen Zeitskalen alle Wasserreservoire. Aufrechterhalten wird der Wasserkreislauf letztlich durch die Sonne und die Schwerkraft der Erde. Die Prozesse, die dadurch direkt angetrieben werden, sind [[Niederschlag]], [[Verdunstung]] und Abfluss. Vereinfacht gesehen sieht der Gesamtvorgang so aus: Aus dem Ozean und über dem Land verdunstet Wasser und gelangt so als Wasserdampf in die Atmosphäre. Hier kondensiert der Wasserdampf und fällt als [[Regen]], [[Hagel]] oder [[Schnee]] wieder auf die Landoberflächen oder das Meer zurück. Durch Verdunstung und Kondensation, Tauen und Gefrieren wandelt sich das Wasser in diesem Kreislauf ständig in verschiedene Aggregatzustände um, von flüssig zu gasförmig, von fest zu flüssig oder umgekehrt. Umwandlung und Transport des Wassers geschehen am schnellsten in der Atmosphäre. Der Ozean und besonders das Eis reagieren wesentlich langsamer.

Die [[Atmosphäre]] enthält zwar nur 0,001% des auf der [[Wasserressourcen#Wassermengen_auf_der_Erde|Erde vorhandenen Wassers]]. Sie spielt aber bei der Umverteilung des Wassers zwischen den Reservoiren die zentrale Rolle. Die bei weitem größten Wassermengen werden über [[Verdunstung]] und [[Niederschlag]] zwischen Ozean und Atmosphäre und dann zwischen Atmosphäre und Land ausgetauscht. Der dritte wichtige Austausch ist der zwischen Land und Ozean über den Transport der Flüsse. Das Eis spielt bei den Austauschprozessen des Wassers in kurzen Zeiträumen nur eine untergeordnete Rolle, was an den langsamen Reaktionszeiten der großen [[Eisschilde]] liegt.

== Der Ozean als Wasserlieferant ==

Der größte Wasserlieferant der Atmosphäre ist der Ozean. Aus ihm verdunstet ca. siebenmal so viel Wasser wie über dem Land. Ein großer Teil davon wird durch die [[atmosphärische Zirkulation]] über die Kontinente transportiert und fällt dort als Niederschlag. Daher fällt über dem Ozean etwa 50 000 km3 im Jahr weniger Niederschlag als an Wasser verdunstet. Das Defizit wird ausgeglichen durch Zuflüsse vom Land und durch Abschmelzen von Eis.

Niederschlag und Verdunstung sind über dem Ozean sehr ungleichmäßig verteilt. Die maximalen Verdunstungsgebiete liegen in den Subtropen, die in Anlehnung an die Terminologie bei Gletschern deshalb auch als Nährgebiete des Wasserkreislaufs bezeichnet werden.<ref> P. Hupfer und A. Helbig (2004): Ozean und Kryosphäre in ihren Wirkungen auf Weltwasserbilanz und Klima, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 42-48</ref> Die Zehrgebiete mit einem hohen Überschuss an Niederschlag findet man in den Tropen und den mittleren Breien. Die Stärke der Verdunstung ist abhängig von der Wasseraufnahmefähigkeit der Atmosphäre, die wiederum von der Temperatur abhängt. In den warmen [[Tropen]] und [[Subtropen]] verdunsten daher maximal über 200 cm/Jahr, in den kalten Polargebieten nur 60 cm und weniger. Die Niederschläge fallen über den Ozeanen vor allem dort, wo es in der Atmosphäre größere aufsteigende und sich abkühlende feuchte Luftmassen gibt. Das ist vor allem in den feuchten [[Tropen]] sowie in den mittleren Breiten der Fall.
[[Bild:Salzgehalt_jahresmittel.jpg|thumb|420px|Abb. 2: Der Salzgehalt im Oberflächenwasser der Weltmeere im Jahresmittel in ‰]]
Betrachtet man das Verhältnis von Verdunstung und Niederschlag bei den einzelnen Ozeanen, so ist der Atlantik ein Wasserdefizitgebiet. Das liegt zum einen daran, dass im Atlantik die subtropischen Gebiete mit ihren hohen Verdunstungsraten im Verhältnis zu den Gebieten der tropischen und gemäßigten Zone relativ groß sind. In Abb. 2 ist das ablesbar am Salzgehalt des Oberflächenwassers, der das Verhältnis von Niederschlag und Verdunstung widerspiegelt. Höhere Salzgehaltwerte finden sich dort, wo die Verdunstung höher als der Niederschlag ist, niedrigere im umgekehrten Fall. Daneben spielen für die Salzgehaltsverteilung auch Transportvorgänge durch Meeresströmungen eine Rolle.

Hinzu kommt, dass der Atlantik ein großer Exporteur von verdunstetem Wasser sowohl Richtung Kontinente wie Richtung Pazifik ist. Einerseits kann der Wasserdampf mit den Luftströmungen relativ ungehindert weit in die angrenzenden eher niedrigen Landmassen eindringen und sich dort ausregnen. Und andererseits exportiert der Atlantik über die schmale mittelamerikanische Landbrücke mehr Wasserdampf, als er über die ausgedehnten Kontinentalmassen Eurasiens, Nordamerikas und Afrikas zurück erhält. Der Ausgleich mit den Kontinenten geschieht über die großen Flüsse, die in den Atlantik und seine Nebenmeere münden: Amazonas, Kongo, Mississippi, Nil u.a. Den Ausgleich mit dem Pazifik bewirkt langfristig die [[Globales Förderband|thermohaline Zirkulation]] über den antarktischen Zirkumpolarstrom. Sie ist selbst ein Produkt des Wasserdampfexports des Atlantiks Richtung Pazifik. Denn durch die hohe Verdunstung über dem Atlantik steigt mit dem Salzgehalt auch die Wasserdichte. Der Dichteunterschied zwischen dem Atlantik und den anderen Ozeanen ist letztlich der Antriebsmotor der [[Thermohaline Zirkulation|thermohalinen Zirkulation]].

Im Gegensatz zum Atlantik ist der Pazifik ein Wasserüberschussgebiet. Die ausgedehnten tropischen Areale sorgen für hohe Niederschlagsmengen. Und die angrenzenden Kontinente sind zu einem großen Teil durch hohe Randgebirge (Rocky Mountains, Anden) gegen den Ozean abgegrenzt, so dass verhältnismäßig wenig Wasserdampf vom Meer in das Innere der Kontinente transportiert werden kann.

== Die Atmosphäre als Umverteiler von Wasser ==

Die Atmosphäre spielt bei der Umverteilung des Wassers zwischen den Reservoiren Ozean und Land die zentrale Rolle. Sie nimmt das von den beiden anderen Reservoiren verdunstete Wasser auf, wandelt es in Wassertröpfchen oder Eiskristalle um und transportiert es über weite Strecken vom Ozean aufs Land oder umgekehrt. Dort fällt es dann in fester oder flüssiger Form aus der Atmosphäre wieder heraus. Während über dem Ozean die Verdunstung den Niederschlag übertrifft, ist es über dem Land umgekehrt. Netto transportiert die Atmosphäre also Wasser vom Ozean Richtung Land, und zwar etwa 9% des über dem Ozean verdunsteten Wassers. Das hat zur Folge, dass etwa 35% des über Land fallenden Niederschlags verdunstetes Ozeanwasser ist, das über die Atmosphäre herantransportiert wurde. Die Gesamtmenge des Wassers in der Atmosphäre von etwa 13 000 km3 wird durch diese Prozesse ca. 36. Mal im Jahr ausgetauscht.
[[Bild:Vatervapor_jan2003.jpg|thumb|420px|Der globale Wasserdampf der Atmosphäre im Januar 2003 in mm kondensiertes Wasser]]

In der Atmosphäre kommt Wasser in allen drei Aggregatzuständen vor, als Wasserdampf, als Wassertröpfchen und als Eiskristalle. Durch Verdunstung gelangt das Wasser gasförmig in die Atmosphäre. Dort kann es dann zu flüssigem Wasser kondensieren oder zu Eiskristallen gefrieren. Dabei werden erhebliche Energiebeträge gebunden oder freigesetzt. So wird bei der Verdunstung Energie verbraucht, die dann bei der Kondensation wieder freigesetzt wird. Diese Energiefreisetzung spielt für dynamische Prozesse in der Atmosphäre eine erhebliche Rolle. So wird z.B. die Energie von tropischen Zyklonen (Hurrikanen, Taifunen) wesentlich aus der Kondensation von Wasserdampf gewonnen, der zuvor aus der Verdunstung von warmem Meerwasser entstanden ist.

Fast das gesamte Wasser in der Atmosphäre existiert in der Form von Wasserdampf. Nur 0,25-0,3% des atmosphärischen Wassergehalts sind in [[Wolken]] als flüssiges Wasser oder Eis gebunden. Bei Kondensation würde der gesamte Wasserdampf der Atmosphäre im Mittel eine Schicht von 2,5 cm rund um die Erde bilden. Allerdings ist der Wasserdampf nicht gleichmäßig um den Erdball verteilt. Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kältere. In den Tropen würde daher eine Schicht von 50 cm Wasserhöhe entstehen, an den Polen nur von 5 mm. Nur sehr wenig Wasserdampf befindet sich trotz hoher Lufttemperaturen auch über den subtropischen Wüstengebieten, da es hier kaum Wasser gibt, das verdunsten könnte. Auch die vertikale Verteilung von Wasserdampf ist sehr unterschiedlich. Fast die Hälfte befindet sich unterhalb von 1,5 km Höhe, weniger als 5% oberhalb von 5 km und unter 1% in der Stratosphäre.<ref> Diese und andere Angaben nach M. Quante (2004): Verteilung und Transport des Wassers in der Atmosphäre, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 49-56</ref>

Weniger als 1% des atmosphärischen Wassers ist in flüssiger oder fester Form in Wolken gebunden, obwohl diese die Erde zu mehr als 60% bedecken. Für den Wasserkreislauf spielen die Wolken dennoch eine entscheidende Rolle. Denn die Wolken sind das sichtbare Zeihen für kondensierten Wasserdampf, und ohne Wolken würde es keinen Niederschlag geben. Zur Kondensation kann es kommen, wenn der Sättigungsgrad für Wasserdampf in der Luft überschritten wird. Das geschieht in der Regel durch Abkühlung. Während die Luft bei 40 °C 50 g/m3 Wasser aufnehmen kann, sind es bei 1 °C nur 5 g/m3. Die zweite wichtige Voraussetzung ist das Vorhandensein von Kondensationskernen in der Atmosphäre. Diese können aus festen oder flüssigen Aerosolen wie Staubkörnern, Sulphataerosolen etc. bestehen, um die herum der Wasserdampf kondensiert.
[[Bild:Precipitation1990-2005.jpg|thumb|420px|Mittlere Niederschläge 1990-2005 in mm/Tag]]
Auch die Wolkenbedeckung ist über den Globus sehr ungleichmäßig verteilt. Wo es zur Anhebung von Luftmassen und damit verbundener Abkühlung kommt, gibt es viele Wolken, wo Luftmassen absinken und sich erwärmen, wenige. Luftmassen können durch Erwärmung aufsteigen, was besonders in den Tropen der Fall ist, oder auf andere Luftmassen aufgleiten wie in den Tiefdrucksystemen der mittleren Breiten oder an Gebirgen zum Aufsteigen gezwungen werden. Wolken werden außerdem durch die [[atmosphärische Zirkulation]] über weite Strecken horizontal verfrachtet, so vom Atlantik bis weit in den europäischen Kontinent hinein. In den subtropischen Absinkgebieten der [[Hadley-Zelle|Hadley-Zirkulation]] gibt es dagegen kaum Wolken.

Die Verbreitung der Wolken bestimmt auch die Verbreitung des Niederschlags. Der meiste Niederschlag fällt über den Ozeanen, wo auch die Verdunstung am höchsten ist. Global zeichnet sich eine zonale Gliederung wie bei den Wolken ab. Die Tropen sind die Gebiete mit den deutlich höchsten Niederschlägen. Zwischen 30° N und 30° S fallen zwei Drittel des gesamten globalen Niederschlags. Während das globale Mittel bei 990 mm/Jahr liegt, fallen in den Tropen über 2000 und in manchen Regionen sogar über 3000 mm/Jahr. Ein sekundäres Maximum liegt infolge der Tiefdruckzugbahnen in den mittleren Breiten mit um die 1000 mm/Jahr. Die Gebiete mit geringem Niederschlag sind die Trockengebiete der Subtropen und die polaren Regionen, wo weniger als 200 mm/Jahr fallen.<ref>M. Quante: Verteilung und Transport des Wassers in der Atmosphäre, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 49-56</ref>

Ob es in einer enger begrenzten Region (z.B. 500x500 km) viel, wenig oder gar nicht regnet, hängt allerdings nur zu einem geringen Teil von Temperatur und Verdunstung in diesem Gebiet ab. Die Wassermenge bestimmter Niederschlagsereignisse stammt im globalen Mittel zu ca. 90% aus Wasserdampf, der aus mehr oder weniger größerer Entfernung herantransportiert wurde.<ref>Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217</ref> Der Anteil des herantransportierten Wasserdampfes an dem gesamten Wasserdampf, der sich über einem bestimmten Gebiet in Niederschlag umwandelt, ist über dem Land höher als über den Ozeanen und im Winter höher als im Sommer. Für den Wasserdampftransport sind [[atmosphärische Zirkulation|atmosphärische Zirkulationssysteme]] von entscheidender Bedeutung, z.B. die tropischen Monsune und subtropischen Passate in den niederen Breiten und in den mittleren und höheren Breiten die durch den Jetstream gesteuerten Zugbahnen der Tiefdruckgebiete.

== Landoberflächen und Wasserkreislauf ==

Das Land steht einerseits mit dem Kreislauf des Ozeans in enger Verbindung, besitzt andererseits aber auch einen eigenen Wasserkreislauf. Es empfängt von den Weltmeeren erhebliche Mengen an Niederschlag und gibt diese durch den Abfluss von Flüssen und Grundwasser z.T. wieder an das Meer ab. So werden etwa 35% des über Land fallenden Niederschlags ursprünglich über den Ozeanen verdunstet.

Das bedeutet aber auch, dass 65% des terrestrischen Niederschlags über den Landflächen selbst verdunstet werden. Anders als beim Ozean hängt die Verdunstung über dem Land nicht nur von der Wasserdampfaufnahme der Atmosphäre ab, sondern wird entscheidend durch das zur Verfügung stehende Wasser bestimmt. Die differenzierte Gestaltung der Landoberfläche von Wüsten über Wälder und Ackerland bis zu Schnee bedeckten Flächen und offenen Gewässern hat die unterschiedlichsten Verdunstungsformen und -leistungen zur Folge.

Die direkte Verdunstung von Wasser auf den verschiedenen Oberflächen wird als Evaporation bezeichnet. Bei Pflanzenoberflächen spricht man allerdings von Interzeption. Hinzu kommt bei Pflanzen noch die Transpiration, die Verdunstung des von den Pflanzen bereits aufgenommenen Wassers durch die Spaltöffnungen der Blätter, die Stomata. Eine besondere Rolle im terrestrischen Wasserkreislauf kommt den Wäldern zu.<ref>Vgl. V. Goldberg und C. Bernhofer: Wasserhaushalt bewaldeter Einzugsgebiete, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 74-78</ref> Sie verdunsten deutlich mehr Wasser als z.B. Ackerland, bei dem ein großer Teil des Niederschlags versickert oder abfließt. In den mittleren Breiten führen so die Wälder der Atmosphäre 70% des Niederschlags durch Verdunstung wieder zu, bei Ackerland sind es weniger als 50%. In den Tropen sind Wälder ein wichtiger Stabilisator regionaler Wasserkreisläufe.

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Siehe auch ==
* [[Wasserkreislauf (einfach)]]
* [[Wasserressourcen]]
* [[Wassernutzung]]
* [[Wasserkreislauf und Klima]]
* [[Wasserressourcen und Klima]]

== Literatur ==
* Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg 2004
* Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderung (WBGU): Welt im Wandel: Wege zu einem nachhaltigen Umgang mit Süßwasser. Jahresgutachten 1997, Berlin 1997 - auch als [http://www.wbgu.de/wbgu_jg1997.html Download]

== Weblinks ==

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[[Kategorie:Wasserkreislauf]]

Verdunstung (einfach)

2009-10-16T14:45:25Z

Katharina: Die Seite wurde neu angelegt: Wasser kommt in unserer Atmosphäre in allen drei Zuständen (fest, flüssig und gasförmig) vor. Als Verdunstung bezeichnet man den Übergang von Wasser vom flüss...

Verdunstung

2009-10-16T09:38:16Z

Katharina:

[[Bild:Feuchte Luft.png|thumb|420px|Die Dichte von Wasserdampf in Luft bei Sättigung als Funktion der Temperatur]]
Bei '''Verdunstung''' geht Wasser bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand (Wasserdampf) über.
Das Verdunsten von Wasser resultiert daraus, dass die Wassermoleküle alle eine verschiedene Geschwindigkeit haben. Viele Wassermoleküle sind eher langsam, wenige bewegen sich sehr schnell umher. Man spricht hier von der "Boltzmannschen Geschwindigkeitsverteilung". Manche Moleküle sind so schnell, dass sie es schaffen, die Anziehungskraft durch die anderen Wassermoleküle zu überwinden und in die Luft einzutreten. Da so nur die langsameren Moleküle im Wasser zurückbleiben, haben diese eine geringere Bewegungsenergie, also sinkt die [[Lufttemperatur|Temperatur]] (denn diese ist ein Maß dafür, welche Bewegungsenergie die Moleküle haben). Deshalb verringert die Verdunstung von Schweiß z.B. auch die Temperatur unserer Haut, was der Grund für das Schwitzen bei hohen Temperaturen ist.
Da immer ein gewisser Teil der Wassermoleküle entkommen kann, befindet sich auch immer etwas Wasserdampf in der Luft.

Auch feste Stoffe wie [[Schnee]] und Eis zeigen übrigens solches Verhalten, man spricht dann von Sublimation. Deshalb trocknet sogar die (dann gefrorene) Wäsche, wenn man sie im Winter bei trockenen Bedingungen im Freien aufhängt.
In Eiskristallen sind die Moleküle aber noch viel fester gebunden als in Wasser, daher geschieht die Sublimation langsamer als die Verdunstung.
Wenn die Temperatur von Wasser jedoch so hoch wird, dass der durch die Wassermoleküle verursachte Druck den [[Luftdruck]] übersteigt, siedet das Wasser und wird letztlich ganz zu Wasserdampf. Der Siedepunkt von Wasser liegt bei den Druckverhältnissen auf Meeresniveau bei 100°C. Wird der Siedepunkt erreicht und überschritten verkocht die Flüssigkeit. Dabei gehen nicht nur Teilchen an der Oberfläche in den gasförmigen Zustand über wie beim Verdunsten, sondern aus dem ganzen Wasserkörper. Der Siedepunkt ist genau dann erreicht, wenn der Druck des Wasserdampfes allein so groß geworden ist wie der Luftdruck (also was Gewicht der Luft über dem Wasser). Darüber ist der Dampfdruck des Wassers also so groß, dass der Luftdruck es nicht mehr zusammenpressen kann. Somit hängt der Siedepunkt vom Luftdruck und damit von der Höhe ab, in der man sich befindet. Dass nicht sofort alles Wasser auf einen Schlag verdunstet liegt daran, dass dafür sehr viel Energie zugeführt werden muss (welche dann als latente Wärme im Wasserdampf gespeichert ist).

Die Verdunstung ist hauptsächlich abhängig von der Temperatur der Luft und dem Vorhandensein von Wasser am Boden. Bei Erwärmung nimmt die Verdunstung (ohne andere Einflüsse zu berücksichtigen) zu, da mehr Moleküle genügend Energie haben, um das Wasser zu verlassen. Sobald sich ein neues Gleichgewicht zwischen den austretenden und wieder eintretenden Molekülen eingestellt hat, ist der Wasserdampf-Partialdruck (der Anteil des Luftdrucks, der durch den Wasserdampf verursacht wird) höher als vorher. Dieser Zusammenhang ist nicht-linear, wie man an der gekrümmten Kurve oben sehen kann. Jede Erwärmung um zusätzliche 10 Grad führt ungefähr zu einer Verdopplung des Wasserdampfs in der Luft.

Der Wasserdampf- bzw. Feuchtegehalt der Luft kann solange zunehmen, bis der Sättigungspunkt erreicht ist. Dann ist eine relative Feuchte von 100% erreicht. Nur bei Vorhandensein von Wasser kommt es zu einer tatsächlichen Verdunstung. Ist kein Wasser vorhanden, kann man eine potentielle Verdunstung (also die theoretisch mögliche Verdunstung) definieren, die sich aus der Lufttemperatur und dem Wasserdampfgehalt der Luft ableitet. In ariden Landgebieten ist die potentielle Verdunstung deutlich höher als die tatsächliche Verdunstung, über Ozeanen sind beide nahezu gleich. Da die tatsächliche Feuchte in der Atmosphäre davon abhängt, wie der Wasserdampf in der Luft verteilt wird, haben auch die Beschaffenheit der Erdoberfläche und die Eigenschaften der Luft (z.B. die Temperaturänderung mit der Höhe) einen Einfluss auf die Verdunstungsrate. Man könnte z.B. denken, dass die Verdunstung bei gleicher Temperatur über dem Ozean immer stärker wäre als über Land, da dort immer ausreichend Wasser zur Verfügung steht. Weil die Verdunstung aber auch davon abhängt, wie leicht das verdunstete Wasser durch Luftwirbel nach oben abgeführt werden kann, stimmt dies so allgemein nicht. Insbesondere über rauen Oberflächen wie Bergen oder Waldgebieten werden effektivere Wirbel erzeugt als über dem relativ glatten Wasser.

Die Verdunstung erfolgt in der Natur an Oberflächen von Wasserkörpern, Böden oder Pflanzen. Dabei wird zwischen Evaporation (Verdunstung von offenen Wasserflächen oder der Landoberfläche) und Transpiration (Abgabe von Wasserdampf durch die Spaltöffnungen der Pflanzen) unterschieden. Beide Vorgänge zusammen werden auch als Evapotranspiration bezeichnet.

Die Verdunstung hat zum einen eine große Bedeutung für den globalen und den regionalen Wasserkreislauf. So hält die vor allem in den Subtropen gewaltige Verdunstung von Ozeanwasser den [[Wasserkreislauf]] zwischen Land und Meer aufrecht. Der Kreislauf von Verdunstung, Kondensation und Wolkenbildung und anschließendem [[Niederschlag]] kann sich aber auch regional und über dem Land abspielen, z.B. über einem größeren Waldgebiet. Zum anderen spielt die Verdunstung eine wichtige Rolle für den Energietransport in der Atmosphäre. Die bei der Verdunstung der Umgebung entzogene Energie verbleibt im Wasserdampf als latente ("verborgene") Energie. Steigt Luft auf, kühlt sie sich ab, wodurch der Wasserdampf teilweise kondensiert. Dabei wird die latente Energie wieder frei gesetzt und erwärmt die Umgebung. Das spielt z.B. bei der Entwicklung von [[Hurrikane|Hurrikanen]] eine wichtige Rolle.

== Anmerkungen ==
<references/>

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Grundbegriffe]]

Wolken (einfach)

2009-09-27T16:48:12Z

Katharina: Die Seite wurde neu angelegt: Wolken sind eins der faszinierendsten Phänomene unseres Klimasystem. Sie haben großen Einfluss auf die Strahlung und somit die Temperatur und sie ändern stä...

Wolken sind eins der faszinierendsten Phänomene unseres Klimasystem. Sie haben großen Einfluss auf die [[Strahlung]] und somit die [[Temperatur]] und sie ändern ständig ihre Gestalt. Deshalb sind Wolken der größte Unsicherheitsfaktor in heutigen Klimamodellen.

Wolken sind eine Ansammlung von Wassertröpchen und/oder Eiskristallen, die über der Erdoberfläche schwebt. Berührt eine Wolke den Boden spricht man von Nebel.

==Entstehung==
Wolken können immer dann entstehen, wenn sich die Lufttemperatur und damit die Dichte und die Luftfeuchtigkeit einer Luftmasse verändern. Wenn sich eine Luftmasse abkühlt kann Kondensation auftreten, das heißt, dass der vorhandene Wasserdampf zu Wassertröpfchen wird. Das kann beim Aufsteigen von Luftmassen an einem orographischen Hindernis (zum Beispiel an einem Gebirge) oder bei Durchzug von Warm- oder Kaltfronten sein. Eine andere Möglichkeit ist die Vermischung mit kälteren und feuchteren Luftmassen. Für die Wolkenbildung ist außerdem wichtig, dass genügend Kondensationskerne in der Luftmasse enthalten sind, die sogenannten [[Aerosole]], an denen sich die Wassermoleküle absetzen können und so Tropfen bilden.

==Kategorisierung==
Hohe Wolken (ab 5 km Höhe) bestehen meist ausschließlich aus Eiskristallen, weil die [[Atmosphäre]] dort kälter ist als in den unteren Stockwerken. Dort überwiegt der Anteil an Wassertröpfchen in den Wolken.
Es werden drei Gattungen von Wolken unterschieden:
#Cirrus
#Stratus
#Cumulus
Cirrus oder Faserwolken sind hohe, dünne, lichtdurchlässige Wolken. Stratus oder Schichtwolken bilden meist eine geschlossene Wolkendecke, die den ganze Himmel bedeckt. Cumulus oder Haufenwolken sind dicke Wolken, die man leicht an der blumenkohlartigen Struktur erkennen kann.

==Einfluss auf das Klimasystem==
Wolken können sowohl erwärmend als auch abkühlend auf unser Klimasystem wirken. Wenn an einem schönen sonnigen Sommertag Wolken aufziehen, schirmen diese die Sonne ab und lassen die kurzwellige Strahlung nicht mehr durch. Es wird fühlbar kühler. Andererseits kühlt es nachts weniger stark aus, wenn Wolken am Himmel sind, weil sie die langwellige Strahlung, die von der Erde abgestrahlt wird absorbiert und wieder an die Erdoberfläche zurück gibt. Ob eine Wolke nun erwärmend oder abkühlend wirkt, hängt von ihrer Art ab. Hohe, dünne Wolken (Cirrus) erwärmen die Atmosphäre, weil sie die Sonnenstrahlung durchlassen. Tiefe, dicke Wolken dagegen wirken abkühlend. Messungen der NASA haben gezeigt, dass der abkühlende Effekt global überwiegt.

==Siehe auch==
* [[Wolken]]
* [[Aerosole]]
* [[Strahlung]]

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[[Kategorie:Grundbegriffe]]
[[Kategorie:Wasserkreislauf]]
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