Klimawandel - Benutzerbeiträge [de-formal]

Hochdruckgebiet

2009-03-31T20:18:58Z

Peter H.:

[[Bild:Wetterkarte_genau.jpg|thumb|420px|Wetterkarte mit Hoch- und Tiefdruckgebieten]]
Ein '''Hochdruckgebiet''' auch als ''Hoch'' oder ''Antizyklone'' bezeichnet, ist ein Gebiet mit im Vergleich zur Umgebung relativ hohen [[Luftdruck|Luftdrucks]], dessen Zentrum den höchsten Druckwert dieses Gebietes kennzeichnet und in der Wetterkarte mit dem Buchstaben "H" gekennzeichnet wird.

== Entstehung von Hochdruckgebieten ==

Man unterscheidet ''dynamisch'' und ''thermisch'' bedingte Hochdruckgebiete.

'''Dynamisch bedingte Hochdruckgebiete'''
In diesem Fall führt großräumiges Absinken von Luftmassen zu Druckanstieg am Boden und zur Ausbildung von Hochdruckgebieten. Durch die Absinkprozesse erwärmt sich die Luft und trocknet aus. Daher lösen sich im Bereich eines Hochs meistens die Wolken auf und es herrscht sonniges Wetter. Im Winter entsteht jedoch vielfach eine Absinkinversion, unter der sich Stratusbewölkung und Hochnebel bilden. Dynamisch bedingte Hochdruckgebiete sind vertikal hochreichend und bestimmen den Wetterverlauf größerer Gebiete über einen längeren Zeitraum.

'''Thermisch bedingte Hochdruckgebiete'''
Thermisch bedingte Hochdruckgebiete bestehen aus Kaltluftmassen mit geringer vertikaler Mächtigkeit. Sie bilden sich durch Kaltluftanreicherung bei negativer Strahlungsbilanz am Erdboden. Beständige Kältehochs findet man im Winter über Sibirien, Kanada und über der Antarktis.

== Modifikationen von Hochdruckgebieten ==

Ein Ausläufer eines Hochdruckgebietes wird "Hochdruckkeil" genannt und eine Verbindung zwischen zwei Hochs wird als "Hochdruckbrücke" bezeichnet. Die Luftmassen bewegen sich mit antizyklonalem Drehsinn um ein Hochdruckgebiet (und seine Ausläufer) herum.

== Strömungen im Hochdruckgebiet ==

Der Wind umströmt ein Hochdruckgebiet immer antizyklonal, d.h. auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn. Der Drehsinn wird durch die auftretende Corioliskraft bestimmt, die eine sich bewegende Luftmasse auf der Nordhalbkugel in Bewegungsrichtung nach rechts ablenkt und auf der Südhalbkugel entsprechend in Bewegungsrichtung nach links, wobei die Stärke dieser Ablenkung vom Äquator zu den Polen zunimmt und von der Windgeschwindigkeit abhängt.
Der Bodenwind weht als Folge der Bodenreibung in Spiralbahnen gegen den tiefen Druck hin. Die Luft fließt also aus dem Hochdruckkern hinnaus.

== Siehe auch ==
* [[Tiefdruckgebiet]]

== Literatur ==
* G.D. Roth (2002): Wetterkunde für alle, BLV Verlagsgesellschaft mbH München, Wien, Zürich; ISBN 3-405-16271-8

== Weblinks ==
* [http://www.wetterpate.de Informationen über die Vergabe der Namen von Hochdruckgebieten]

== Lizenzhinweis ==

{{CC-Lizenz}}
[[Kategorie:Grundbegriffe]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]

Treibhausgase

2009-03-31T20:13:52Z

Peter H.:

== Strahlung und Treibhausgase ==

Das globale [[Klima und Wetter|Klima]] wird grundlegend bestimmt durch die [[Sonnenenergie|Einstrahlungsenergie der Sonne]] und durch die Eigenschaften der Erdoberfläche und der [[Atmosphäre]]. Die Schwankungen der Sonneneinstrahlung können über größere Zeiträume von mehreren Jahrtausenden einen starken Einfluss auf das Klima haben, vor allem weil sie Rückkopplungsprozesse bei der Eisbedeckung der Erde und der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre anstoßen. So werden die Unterschiede zwischen Warm- und Kaltzeiten im gegenwärtigen Eiszeitalter durch die Unterschiede in der Einstrahlung erklärt, die durch die Veränderung der [[Erdbahnparameter]] verursacht werden (Milankovitch-Theorie). In Zeiträumen von Jahrzehnten und Jahrhunderten spielt die Sonneneinstrahlung dagegen eine geringere Rolle. Die Eigenschaften der Erdoberfläche, wozu die Bedeckung mit Eis, Wasser oder Vegetation gehören, besitzen einen direkten Einfluss auf den Energiehaushalt der Atmosphäre, vor allem über ihre Fähigkeit, [[Strahlung]] zu reflektieren oder zu absorbieren.

In der Atmosphäre selbst wird der [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre | Strahlungshaushalt]] stark durch die chemische Zusammensetzung geregelt. Dabei sind die Hauptbestandteile der Atmosphäre, Sauerstoff und Stickstoff, kaum von Bedeutung, obwohl sie etwa 99% der Masse der Atmosphäre ausmachen. Die nur in Spuren vorhandenen Treibhausgase dagegen absorbieren die langwellige Wärmestrahlung. Sie verändern damit stark den Energiehaushalt und die mittlere Temperatur der irdischen Atmosphäre. Die wichtigsten natürlichen Treibhausgase sind Wasserdampf, [[Kohlendioxid]], [[Ozon]], [[Methan]] und [[Lachgas|Distickstoffoxid]].

== Quellen und Senken ==
[[Bild:quellen_senken.jpg|thumb|420px|Quellen und Senken von Treibhausgasen und [[Aerosole]]n. Rote Schrift: anthropogen beeinflusste bzw. erzeugte Treibhausgase, rote Pfeile: anthropogene Quellen; blaue Pfeile: natürliche Quellen; gestrichelte Pfeile: Senken]]
Eine Eigenschaft, nach der sich die Treibhausgase unterscheiden lassen, sind ihre Quellen und Senken. Alle Treibhausgase mit Ausnahme der Fluorchlokohlenwasserstoffe ([[FCKW]]) und ihrer Nachfolgestoffe besitzen neben den anthropogenen auch natürliche Quellen. Die meisten dieser Gase werden von den Quellen an der Erdoberfläche direkt emittiert. Eine Ausnahme ist das troposphärische Ozon (O3), das aus einer Reihe von Vorläuferstoffen wie Methan (CH4), Stickstoffoxiden (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und VOC <ref>VOC=Volatile Organic Compounds (flüchtige organische Verbindungen)</ref> durch chemische Reaktion unter Einfluss der [[Sonnenenergie|Sonnenstrahlung]] in der Atmosphäre entsteht. Eine zusätzliche Quelle für O3 ist der Transport von stratosphärischem Ozon in die [[Troposphäre]].

Mit Ausnahme von CO2 und H2O werden die Treibhausgase aus der Atmosphäre durch chemische Reaktion entfernt. Dabei spielt für einige Gase wie besonders für das troposphärische Ozon, aber auch für Methan das Hydroxylradikal OH eine entscheidende Rolle, das auch als "Waschmittel" der Atmosphäre bezeichnet wird. Für die Entstehung wie die Entfernung von Treibhausgasen sind teilweise komplexe chemische Interaktionen und photochemische Prozesse verantwortlich. CO2 ist dagegen in der Atmosphäre chemisch inert und wird durch Lösung im Wasser und die Photosynthese der Pflanzen aus der Atmosphäre entfernt. Auch die FCKWs gehen in der Troposphäre keine chemische Reaktion ein, werden aber in der Stratosphäre unter Einfluss der [[Sonnenenergie|Sonnenstrahlung]] chemisch umgewandelt. Vorwiegend in der Stratosphäre wird auch N2O abgebaut.

== Verweilzeit und Konzentration ==
[[Bild:treibhausgase2005.jpg|thumb|420px|Die atmosphärische Konzentration wichtiger langlebiger Treibhausgase in den letzten 2000 Jahren.]]
Aus dem Verhalten in der Atmosphäre resultiert die atmosphärische Verweilzeit (lifetime): Zusammen mit CO2 gehören einige dieser Gase wie Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O) und die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) zu den langlebigen Treibhausgasen, d.h. ihre Verweilzeit in der Atmosphäre dauert mindestens ein Jahr, so dass sie rund um den Globus in der Atmosphäre gut durchmischt vorkommen. Dagegen ist ein so wichtiges Treibhausgas wie das troposphärische Ozon (O3) nur sehr kurzlebig, so dass seine atmosphärische Konzentration in der Nähe des Entstehungsortes wesentlich höher ist als in größerer Entfernung davon.

Neben den direkten spielen für den [[Treibhauseffekt]] auch die sogenannten indirekten Treibhausgase wie CO, VOC und NOx, die selbst keine Treibhauswirkung besitzen, aber die chemische Reaktion anderer Treibhausgase beeinflussen, eine gewisse Rolle. Hinzu kommen als weiterer strahlungsaktiver Spurenstoff noch die anthropogenen [[Aerosole]], die wie das Ozon nur eine kurze Verweilzeit besitzen, daher in sehr unterschiedlicher Konzentration vorkommen, und die allerdings im Gegensatz zu den Treibhausgasen eine abkühlende Funktion besitzen, da sie Sonnenstrahlen primär reflektieren.
Die Konzentration der langlebigen Treibhausgase ist in den letzten Jahrtausenden relativ konstant geblieben. Da sie relative lange in der Atmosphäre verweilen, ist auch ihre Konzentration rund um den Globus nahezu gleich. Erst seit Beginn der [[Industrielle Revolution|Industrialisierung]] hat sie sich durch den Einfluss des Menschen deutlich erhöht. Hinzu kommt, dass der Mensch auch ein neues Treibhausgas erfunden hat, die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Außerdem verändert der Mensch auch die Konzentration des kurzlebigen Treibhausgases Ozon in der Troposphäre. Und er verändert auch die Zusammensetzung und die Konzentration von Aerosolen, kleinsten in der Atmosphäre schwebenden Partikeln, die anders als die Treibhausgase insgesamt eine abkühlende Wirkung haben.

{| cellpadding=10 border=1 width="520"|
|+ '''Übersicht über wichtige anthropogene Treibhausgase <ref>nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I, Technical Summary, Table TS.2 und anderen IPCC-2007-Quellen</ref>'''
|- style="background-color:#E0EEEE;"
! Spurengas
! [[Industrielle Revolution|vorindustrielle]] Konzentration
! Konzentration 2005
! Verweilzeit in Jahren
! Treibhaus- potential <ref>"Treibhauspotential" = Global Warming Potential, siehe [[Strahlungsantrieb]]; Zeithorizont: 100 Jahre</ref>
! RF<ref>RF = Radiative Forcing = [[Strahlungsantrieb]] (Veränderung der Strahlungsbilanz seit 1750), ein Maß für den Anteil am anthropogenen Treibhauseffekt</ref> in W/m2
|-
| CO2 || 279 ppm || 385 ppm<ref>2007</ref> || 30 - 1000 || 1 || +1,66 (± 0.17)
|-
| CH4 || 730 ppb || 1774 ppb || 12 || 25 || +0,48 (±0.05)
|-
| N2O || 270 ppb || 319 ppb || 114 || 298 || +0.16 (±0.02)
|-
| FCKW-12 || 0 || 538 ppt || 100 || 5200 || +0.17
|-
| O3(troposph.)
| regional unterschiedlich
|  
|  
|  
| 0.35 (0.25 bis 0.65)
|}

== Einzelnachweise ==
<references />

== Siehe auch ==
* [[Treibhauseffekt (einfach)]]
* [[Kohlendioxid]]
* [[Methan]]
* [[Lachgas]]
* [[FCKW]]
* [[Troposphärisches Ozon]]

== Weblinks ==
* [http://www.hamburger-bildungsserver.de/index.phtml?site=themen.klima.treibhausgase Treibhausgase und Aerosole] Informationen auf dem Hamburger Bildungsserver
* [http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/trends.htm Trends online] Graphiken und Daten
* [http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ Trends in Atmospheric Carbon Dioxide] aktuelle Mauna-Loa-Daten und -Graphiken
* [http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/iadv/ Interactive Atmospheric Data Visualization] Hier können Graphiken zu verschiedenen Treibhausgasen erzeugt werden.

{{CC-Lizenz}}
[[Kategorie:Treibhausgase]]

Treibhausgase

2009-03-31T20:10:03Z

Peter H.: /* Siehe auch */

== Strahlung und Treibhausgase ==

Das globale Klima wird grundlegend bestimmt durch die [[Sonnenenergie|Einstrahlungsenergie der Sonne]] und durch die Eigenschaften der Erdoberfläche und der Atmosphäre. Die Schwankungen der Sonneneinstrahlung können über größere Zeiträume von mehreren Jahrtausenden einen starken Einfluss auf das Klima haben, vor allem weil sie Rückkopplungsprozesse bei der Eisbedeckung der Erde und der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre anstoßen. So werden die Unterschiede zwischen Warm- und Kaltzeiten im gegenwärtigen Eiszeitalter durch die Unterschiede in der Einstrahlung erklärt, die durch die Veränderung der [[Erdbahnparameter]] verursacht werden (Milankovitch-Theorie). In Zeiträumen von Jahrzehnten und Jahrhunderten spielt die Sonneneinstrahlung dagegen eine geringere Rolle. Die Eigenschaften der Erdoberfläche, wozu die Bedeckung mit Eis, Wasser oder Vegetation gehören, besitzen einen direkten Einfluss auf den Energiehaushalt der Atmosphäre, vor allem über ihre Fähigkeit, [[Strahlung]] zu reflektieren oder zu absorbieren.

In der Atmosphäre selbst wird der [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre | Strahlungshaushalt]] stark durch die chemische Zusammensetzung geregelt. Dabei sind die Hauptbestandteile der Atmosphäre, Sauerstoff und Stickstoff, kaum von Bedeutung, obwohl sie etwa 99% der Masse der Atmosphäre ausmachen. Die nur in Spuren vorhandenen Treibhausgase dagegen absorbieren die langwellige Wärmestrahlung. Sie verändern damit stark den Energiehaushalt und die mittlere Temperatur der irdischen Atmosphäre. Die wichtigsten natürlichen Treibhausgase sind Wasserdampf, [[Kohlendioxid]], [[Ozon]], [[Methan]] und [[Lachgas|Distickstoffoxid]].

== Quellen und Senken ==
[[Bild:quellen_senken.jpg|thumb|420px|Quellen und Senken von Treibhausgasen und [[Aerosole]]n. Rote Schrift: anthropogen beeinflusste bzw. erzeugte Treibhausgase, rote Pfeile: anthropogene Quellen; blaue Pfeile: natürliche Quellen; gestrichelte Pfeile: Senken]]
Eine Eigenschaft, nach der sich die Treibhausgase unterscheiden lassen, sind ihre Quellen und Senken. Alle Treibhausgase mit Ausnahme der Fluorchlokohlenwasserstoffe ([[FCKW]]) und ihrer Nachfolgestoffe besitzen neben den anthropogenen auch natürliche Quellen. Die meisten dieser Gase werden von den Quellen an der Erdoberfläche direkt emittiert. Eine Ausnahme ist das troposphärische Ozon (O3), das aus einer Reihe von Vorläuferstoffen wie Methan (CH4), Stickstoffoxiden (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und VOC <ref>VOC=Volatile Organic Compounds (flüchtige organische Verbindungen)</ref> durch chemische Reaktion unter Einfluss der [[Sonnenenergie|Sonnenstrahlung]] in der Atmosphäre entsteht. Eine zusätzliche Quelle für O3 ist der Transport von stratosphärischem Ozon in die [[Troposphäre]].

Mit Ausnahme von CO2 und H2O werden die Treibhausgase aus der Atmosphäre durch chemische Reaktion entfernt. Dabei spielt für einige Gase wie besonders für das troposphärische Ozon, aber auch für Methan das Hydroxylradikal OH eine entscheidende Rolle, das auch als "Waschmittel" der Atmosphäre bezeichnet wird. Für die Entstehung wie die Entfernung von Treibhausgasen sind teilweise komplexe chemische Interaktionen und photochemische Prozesse verantwortlich. CO2 ist dagegen in der Atmosphäre chemisch inert und wird durch Lösung im Wasser und die Photosynthese der Pflanzen aus der Atmosphäre entfernt. Auch die FCKWs gehen in der Troposphäre keine chemische Reaktion ein, werden aber in der Stratosphäre unter Einfluss der [[Sonnenenergie|Sonnenstrahlung]] chemisch umgewandelt. Vorwiegend in der Stratosphäre wird auch N2O abgebaut.

== Verweilzeit und Konzentration ==
[[Bild:treibhausgase2005.jpg|thumb|420px|Die atmosphärische Konzentration wichtiger langlebiger Treibhausgase in den letzten 2000 Jahren.]]
Aus dem Verhalten in der Atmosphäre resultiert die atmosphärische Verweilzeit (lifetime): Zusammen mit CO2 gehören einige dieser Gase wie Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O) und die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) zu den langlebigen Treibhausgasen, d.h. ihre Verweilzeit in der Atmosphäre dauert mindestens ein Jahr, so dass sie rund um den Globus in der Atmosphäre gut durchmischt vorkommen. Dagegen ist ein so wichtiges Treibhausgas wie das troposphärische Ozon (O3) nur sehr kurzlebig, so dass seine atmosphärische Konzentration in der Nähe des Entstehungsortes wesentlich höher ist als in größerer Entfernung davon.

Neben den direkten spielen für den [[Treibhauseffekt]] auch die sogenannten indirekten Treibhausgase wie CO, VOC und NOx, die selbst keine Treibhauswirkung besitzen, aber die chemische Reaktion anderer Treibhausgase beeinflussen, eine gewisse Rolle. Hinzu kommen als weiterer strahlungsaktiver Spurenstoff noch die anthropogenen [[Aerosole]], die wie das Ozon nur eine kurze Verweilzeit besitzen, daher in sehr unterschiedlicher Konzentration vorkommen, und die allerdings im Gegensatz zu den Treibhausgasen eine abkühlende Funktion besitzen, da sie Sonnenstrahlen primär reflektieren.
Die Konzentration der langlebigen Treibhausgase ist in den letzten Jahrtausenden relativ konstant geblieben. Da sie relative lange in der Atmosphäre verweilen, ist auch ihre Konzentration rund um den Globus nahezu gleich. Erst seit Beginn der [[Industrielle Revolution|Industrialisierung]] hat sie sich durch den Einfluss des Menschen deutlich erhöht. Hinzu kommt, dass der Mensch auch ein neues Treibhausgas erfunden hat, die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Außerdem verändert der Mensch auch die Konzentration des kurzlebigen Treibhausgases Ozon in der Troposphäre. Und er verändert auch die Zusammensetzung und die Konzentration von Aerosolen, kleinsten in der Atmosphäre schwebenden Partikeln, die anders als die Treibhausgase insgesamt eine abkühlende Wirkung haben.

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|+ '''Übersicht über wichtige anthropogene Treibhausgase <ref>nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I, Technical Summary, Table TS.2 und anderen IPCC-2007-Quellen</ref>'''
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! Spurengas
! [[Industrielle Revolution|vorindustrielle]] Konzentration
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| O3(troposph.)
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| 0.35 (0.25 bis 0.65)
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== Einzelnachweise ==
<references />

== Siehe auch ==
* [[Treibhauseffekt (einfach)]]
* [[Kohlendioxid]]
* [[Methan]]
* [[Lachgas]]
* [[FCKW]]
* [[Troposphärisches Ozon]]

== Weblinks ==
* [http://www.hamburger-bildungsserver.de/index.phtml?site=themen.klima.treibhausgase Treibhausgase und Aerosole] Informationen auf dem Hamburger Bildungsserver
* [http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/trends.htm Trends online] Graphiken und Daten
* [http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ Trends in Atmospheric Carbon Dioxide] aktuelle Mauna-Loa-Daten und -Graphiken
* [http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/iadv/ Interactive Atmospheric Data Visualization] Hier können Graphiken zu verschiedenen Treibhausgasen erzeugt werden.

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[[Kategorie:Treibhausgase]]

Tornados

2009-03-05T22:12:52Z

Peter H.: /* Mesozyklonale Tornados */

[[Bild:Tornado.jpg|thumb|420px|Tornado in Channing, Texas]]

'''Tornados''' (spanisch tornar „umkehren, wenden“, Partizip tornado; tornear „wirbeln, drechseln“) sind sehr schnell rotierende Luftwirbel, welche den Boden berühren. Sie befinden sich entweder unter einer [[Konvektion|konvektiven]] Wolke (Cumuluswolke) oder sind mit ihr verbunden. Manchmal, aber nicht immer, sind sie als Rüssel sichtbar. Dies geschieht, wenn der [[Luftdruck|Luftdruck]] im Inneren so niedrig ist, dass Wasserdampf kondensiert. Ist die Luft zu trocken, ist ein Tornado nur durch rotierenden Staub oder Trümmer sichtbar. Die Verweildauer liegt zwischen einigen Sekunden bis zu einer Stunde und länger, wobei die meisten Tornados ca. 10 Minuten andauern. Der durchschnittliche Durchmesser ist meistens 200 m, kann aber zwischen ca. 10 m und ca. 2 km variieren. Durch ihre hohen Windgeschwindigkeiten von 70 km/h bis 500 km/h können sie sehr großen Schaden anrichten. Diese Geschwindigkeiten verursachen auch einen sehr großen Druckgradient, welcher mehr als 100 hPa auf einigen Metern betragen kann. Damit sind Tornados die stärksten Tiefdruckgebiete auf der Welt. Ihre Rotationsrichtung ist allerdings nicht ausschließlich entgegen dem Uhrzeigersinn (zyklonal), sonder in seltenen Fällen auch im Uhrzeigersinn (antizyklonal), da die [[Corioliskraft]] anders als bei [[Tiefdruckgebiet|Tiefdruckgebieten]] und [[Hurrikane|Hurrikanen]] für die Enstehung von Tornados keine Rolle spielt. Tornados können über jedem Gelände auftreten.<ref>Bluestein, H.B. (2007): Advances of physics of fluids to severe weather, Reports on Progress in Physics, 1259-1323</ref> Über Wasser werden sie als Wasserhosen bezeichnet.

== Entstehung ==

Damit Tornados entstehen können, wird [[Konvektion|Feuchtekonvektion]] benötigt. Ideal Bedingungen hierfür sind eine starke Temperaturabnahme mit der Höhen (instabile Schichtung) und eine hohe Luftfeuchtigkeit in den unteren 1-2 km der Atmosphäre. Als Auslöser für die Konvektion dienen Prozesse, die zur Hebung führen. Dies können z.B. Fronten, Hindernisse (Berge) oder einfach nur die Erwärmung des Bodens aufgrund der Sonneneinstrahlung sein. Steigt die Luft dann auf, kühlt sie so lange ab bis sie den Wasserdampf nicht mehr aufnehmen kann. Dieser kondensiert dann zu Wolkentropfen. Beim Kondensieren wird Energie frei (latente Wärme), welche die Luft erwärmt. Somit wird die Luft leichter als die Umgebungsluft und kann weiter aufsteigen. Je mehr Wasser kondensieren kann, umso stärker sind die Aufwinde. Auch Tornados beziehen ihre Energie aus der Umwandlung von Wasserdampf zu flüssigen Wasser. Bei den weiteren Entstehungsprozessen können Tornados in verschieden Typen unterteilt werden.

=== Mesozyklonale Tornados ===

Dies sind Tornados, die in Verbindung mit einer Mesozyklone eingebettet in einer Superzelle auftreten. Eine Superzelle ist ein Gewitter mit rotierenden Aufwinden. Damit Superzellen entstehen, muss zusätzlich zur instabil geschichteten Atmosphäre und auch vertikale Windscherung vorherrschen. Das heißt die Windgeschwindigkeit oder auch die Windrichtung ändern sich mit der Höhe. Durch die Windscherung bilden sich vertikal rotierende Luftwirbel, die dann durch Aufwinde aufgerichtet werden. Aufgrund der Rotation des Gewitters wird immer neue Feuchtigkeit herantransportiert, die dann die Lebensdauer der Superzelle verlängert. Superzellen sind zusätzlich zur Rotation auch durch starke Auf- und Abwinde gekennzeichnet, welche zu [[Hagel]], [[Starkniederschläge und Hochwasser|Starkniederschlag]] und starken Gewitterböen (Downbursts) führen. Der genaue Mechanismus, der zur Bildung eines Tornados aus einer Superzelle führt, ist immer noch nicht vollkommen verstanden und noch Gegenstand der aktuellen Forschung. Ein Ansatz ist, dass der Tornado aus der in der Superzelle vorhandenen Rotation entsteht, welche sich zum Boden hin fortesetzt. Viele Beobachtungen zeigen auch, dass Tornados in der nähe der starken Fallböen bilden. Durch die hohe Windscherung bilden sich starke Wirbel, die in die Aufwindzone der Superzelle gesogen werden und sich zu einem Tornado aufrichten.

=== Nicht-mesozyklonale Tornados ===

Nicht-mesozyklonale Tornados entstehen, wie der Name schon sagt, nicht im Zusammenhang mit Mesozyklonen. Sie bilden sich meist an Konvergenzlinien. Dies sind Gebiete in denen der Wind aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander trifft. An der Grenzfläche bilden sich in einigen Fällen vertikale Wirbel, welche sich dann zu Tornados entwickeln können.

== Klassifizierung ==

Für die Klassifizierung wird in den meisten Ländern die 1971 entwickelte Fujita-Skala verwendet. Da die Windgeschwindigkeiten in einem Tornado schwer messbar sind, wird bei dieser Skala ein Tornado anhand seines angerichteten Schadens klassifiziert. Dem Schaden kann dann eine ungefähre Windgeschwindigkeit zugeordnet werden. Die Skala geht eigentlich von F0 bis F12 (Schallgeschwindigekeit). Allerdings sind die Werte von F6 bis F12 nur theoretisch. In Europa wird zusätzlich zur Fujita-Skala auch die 1972 entwickelte Torro-Skala verwendet. Diese ist feiner aufgeteilt und steigt anders als die Fujita-Skala linear mit der Windgeschwindigkeit.

{| style="background-color:#E0EEEE;" border=1; width="40%" align="center"|
|- style="background-color:#EEE9E9;"
! width="10%" valign="middle"| Kategorie
! width="90%" valign="middle"| Windgeschwindigkeit in km/h
|-
| align="center" | F0
| align="center" | 64–116
|-
| align="center" | F1
| align="center" | 117–180
|-
| align="center" | F2
| align="center" | 181–253
|-
| align="center" | F3
| align="center" | 254–332
|-
| align="center" | F4
| align="center" | 333–418
|-
| align="center" | F5
| align="center" | 419–512
|-
|}

== Tornados und Klimawandel ==

Ein Tornado ist ein kleinräumiges Phänomen, besitzt meist nur eine kurze Lebensdauer und ist somit nicht leicht zu beobachten. Auch neuerer Techniken (z.B. Dopplerradar) können nicht alle Tornados detektieren. Aus diesem Grund gibt es keine vollständigen Datenreihen. Auch werden Tornados erst seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts systematisch aufgezeichnet. Eine Ab- oder Zunahme aufgrund des [[Klimawandel|Klimawandels]] kann deshalb schwer bestimmt werden. Generell wurden in Europa in den letzten Jahrzehnten immer mehr Tornados beobachtet. In Deutschland wurde zum Beispiel eine Zunahme von meist schwachen Tornados beobachtet, doch ist dies vor allem auf den Anstieg der Bevölkerungsdichte, auf das größere öffentliche Interesse und auf neue Beobachtungstechniken zurück zu führen. In den USA hingegen hat die Häufigkeit von schweren Tornados gegenüber den 50er, 60er und 70er Jahren abgenommen. Der Grund hierfür ist allerdings eine veränderte Schadensbeurteilung der schweren Tornados seit diesem Zeitraum. Es gibt allerdings Ansätze die Auswirkungen des Klimawandels auf die Häufigkeit und Stärke von Tornados zu bestimmen, ohne auf die Beobachtungen zurück zu greifen. Hierfür werden meteorologische Parameter untersucht, welche für die Entstehung für Tornados wichtig sind. Dies sind vor allem vertikale Windscherung und Labilität der Atmosphäre, welche durch die "zur Konvektion verfügbare potentielle Energie" (CAPE) ausgedrückt wird. Aktuelle Untersuchungen von Beobachtungsdaten zeigen eine Zunahme von CAPE in einigen Regionen der Erde in den letzten Jahren.<ref>Riemann-Campe K., Fraedrich K. and Lunkeit F. (2008): Global climatology of Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition (CIN) in ERA-40 reanalysis, Atmospheric Research, doi:10.1016/j.atmosres.2008.09.037 </ref> Simulationen mit Klimamodellen zeigen außerdem, dass in den USA die Tage mit Unwettern und damit auch Tage mit Tornados zunehmen werden. Grundlage für die Rechnungen war ein Anstieg der [[Treibhausgase]] nach dem A1B Szenario des [[IPCC|IPCC's]].<ref>Trapp R.J., Diffenbaugh N.S. and Gluhovsky A. (2009): Transient response of sever thunderstorms forcing to elevated greenhous gas concentrations. Geophysikal Research Letters, 36, L01703 </ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* IPCC 2007: The Physical Science Basis, Chapter 3:Observations: Surfaces and Atmospheric Climate Change; auch als [http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter3.pdf Download]

== Weblinks ==
* [http://www.naturgewalten.de/tornado.htm Tornados Weltweit] Thomas Sävert

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}
[[Kategorie:Extremereignisse]]

Wasserkreislauf

2009-03-05T22:12:08Z

Peter H.:

* [[Wasserkreislauf (einfach)]]

[[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 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]]

Tornados

2009-03-05T22:06:42Z

Peter H.:

[[Bild:Tornado.jpg|thumb|420px|Tornado in Channing, Texas]]

'''Tornados''' (spanisch tornar „umkehren, wenden“, Partizip tornado; tornear „wirbeln, drechseln“) sind sehr schnell rotierende Luftwirbel, welche den Boden berühren. Sie befinden sich entweder unter einer [[Konvektion|konvektiven]] Wolke (Cumuluswolke) oder sind mit ihr verbunden. Manchmal, aber nicht immer, sind sie als Rüssel sichtbar. Dies geschieht, wenn der [[Luftdruck|Luftdruck]] im Inneren so niedrig ist, dass Wasserdampf kondensiert. Ist die Luft zu trocken, ist ein Tornado nur durch rotierenden Staub oder Trümmer sichtbar. Die Verweildauer liegt zwischen einigen Sekunden bis zu einer Stunde und länger, wobei die meisten Tornados ca. 10 Minuten andauern. Der durchschnittliche Durchmesser ist meistens 200 m, kann aber zwischen ca. 10 m und ca. 2 km variieren. Durch ihre hohen Windgeschwindigkeiten von 70 km/h bis 500 km/h können sie sehr großen Schaden anrichten. Diese Geschwindigkeiten verursachen auch einen sehr großen Druckgradient, welcher mehr als 100 hPa auf einigen Metern betragen kann. Damit sind Tornados die stärksten Tiefdruckgebiete auf der Welt. Ihre Rotationsrichtung ist allerdings nicht ausschließlich entgegen dem Uhrzeigersinn (zyklonal), sonder in seltenen Fällen auch im Uhrzeigersinn (antizyklonal), da die [[Corioliskraft]] anders als bei [[Tiefdruckgebiet|Tiefdruckgebieten]] und [[Hurrikane|Hurrikanen]] für die Enstehung von Tornados keine Rolle spielt. Tornados können über jedem Gelände auftreten.<ref>Bluestein, H.B. (2007): Advances of physics of fluids to severe weather, Reports on Progress in Physics, 1259-1323</ref> Über Wasser werden sie als Wasserhosen bezeichnet.

== Entstehung ==

Damit Tornados entstehen können, wird [[Konvektion|Feuchtekonvektion]] benötigt. Ideal Bedingungen hierfür sind eine starke Temperaturabnahme mit der Höhen (instabile Schichtung) und eine hohe Luftfeuchtigkeit in den unteren 1-2 km der Atmosphäre. Als Auslöser für die Konvektion dienen Prozesse, die zur Hebung führen. Dies können z.B. Fronten, Hindernisse (Berge) oder einfach nur die Erwärmung des Bodens aufgrund der Sonneneinstrahlung sein. Steigt die Luft dann auf, kühlt sie so lange ab bis sie den Wasserdampf nicht mehr aufnehmen kann. Dieser kondensiert dann zu Wolkentropfen. Beim Kondensieren wird Energie frei (latente Wärme), welche die Luft erwärmt. Somit wird die Luft leichter als die Umgebungsluft und kann weiter aufsteigen. Je mehr Wasser kondensieren kann, umso stärker sind die Aufwinde. Auch Tornados beziehen ihre Energie aus der Umwandlung von Wasserdampf zu flüssigen Wasser. Bei den weiteren Entstehungsprozessen können Tornados in verschieden Typen unterteilt werden.

=== Mesozyklonale Tornados ===

Dies sind Tornados, die in Verbindung mit einer Mesozyklone eingebettet in einer Superzelle auftreten. Eine Superzelle ist ein Gewitter mit rotierenden Aufwinden. Damit Superzellen entstehen, muss zusätzlich zur instabil geschichteten Atmosphäre und auch vertikale Windscherung vorherrschen. Das heißt die Windgeschwindigkeit oder auch die Windrichtung ändern sich mit der Höhe. Durch die Windscherung bilden sich vertikal rotierende Luftwirbel, die dann durch Aufwinde aufgerichtet werden. Aufgrund der Rotation des Gewitters wird immer neue Feuchtigkeit herantransportiert, die dann die Lebensdauer der Superzelle verlängert. Superzellen sind zusätzlich zur Rotation auch durch starke Auf- und Abwinde gekennzeichnet, welche zu Hagel, [[Starkniederschläge und Hochwasser|Starkniederschlag]] und starken Gewitterböen (Downbursts) führen. Der genaue Mechanismus, der zur Bildung eines Tornados aus einer Superzelle führt, ist immer noch nicht vollkommen verstanden und noch Gegenstand der aktuellen Forschung. Ein Ansatz ist, dass der Tornado aus der in der Superzelle vorhandenen Rotation entsteht, welche sich zum Boden hin fortesetzt. Viele Beobachtungen zeigen auch, dass Tornados in der nähe der starken Fallböen bilden. Durch die hohe Windscherung bilden sich starke Wirbel, die in die Aufwindzone der Superzelle gesogen werden und sich zu einem Tornado aufrichten.

=== Nicht-mesozyklonale Tornados ===

Nicht-mesozyklonale Tornados entstehen, wie der Name schon sagt, nicht im Zusammenhang mit Mesozyklonen. Sie bilden sich meist an Konvergenzlinien. Dies sind Gebiete in denen der Wind aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander trifft. An der Grenzfläche bilden sich in einigen Fällen vertikale Wirbel, welche sich dann zu Tornados entwickeln können.

== Klassifizierung ==

Für die Klassifizierung wird in den meisten Ländern die 1971 entwickelte Fujita-Skala verwendet. Da die Windgeschwindigkeiten in einem Tornado schwer messbar sind, wird bei dieser Skala ein Tornado anhand seines angerichteten Schadens klassifiziert. Dem Schaden kann dann eine ungefähre Windgeschwindigkeit zugeordnet werden. Die Skala geht eigentlich von F0 bis F12 (Schallgeschwindigekeit). Allerdings sind die Werte von F6 bis F12 nur theoretisch. In Europa wird zusätzlich zur Fujita-Skala auch die 1972 entwickelte Torro-Skala verwendet. Diese ist feiner aufgeteilt und steigt anders als die Fujita-Skala linear mit der Windgeschwindigkeit.

{| style="background-color:#E0EEEE;" border=1; width="40%" align="center"|
|- style="background-color:#EEE9E9;"
! width="10%" valign="middle"| Kategorie
! width="90%" valign="middle"| Windgeschwindigkeit in km/h
|-
| align="center" | F0
| align="center" | 64–116
|-
| align="center" | F1
| align="center" | 117–180
|-
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|-
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|-
| align="center" | F4
| align="center" | 333–418
|-
| align="center" | F5
| align="center" | 419–512
|-
|}

== Tornados und Klimawandel ==

Ein Tornado ist ein kleinräumiges Phänomen, besitzt meist nur eine kurze Lebensdauer und ist somit nicht leicht zu beobachten. Auch neuerer Techniken (z.B. Dopplerradar) können nicht alle Tornados detektieren. Aus diesem Grund gibt es keine vollständigen Datenreihen. Auch werden Tornados erst seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts systematisch aufgezeichnet. Eine Ab- oder Zunahme aufgrund des [[Klimawandel|Klimawandels]] kann deshalb schwer bestimmt werden. Generell wurden in Europa in den letzten Jahrzehnten immer mehr Tornados beobachtet. In Deutschland wurde zum Beispiel eine Zunahme von meist schwachen Tornados beobachtet, doch ist dies vor allem auf den Anstieg der Bevölkerungsdichte, auf das größere öffentliche Interesse und auf neue Beobachtungstechniken zurück zu führen. In den USA hingegen hat die Häufigkeit von schweren Tornados gegenüber den 50er, 60er und 70er Jahren abgenommen. Der Grund hierfür ist allerdings eine veränderte Schadensbeurteilung der schweren Tornados seit diesem Zeitraum. Es gibt allerdings Ansätze die Auswirkungen des Klimawandels auf die Häufigkeit und Stärke von Tornados zu bestimmen, ohne auf die Beobachtungen zurück zu greifen. Hierfür werden meteorologische Parameter untersucht, welche für die Entstehung für Tornados wichtig sind. Dies sind vor allem vertikale Windscherung und Labilität der Atmosphäre, welche durch die "zur Konvektion verfügbare potentielle Energie" (CAPE) ausgedrückt wird. Aktuelle Untersuchungen von Beobachtungsdaten zeigen eine Zunahme von CAPE in einigen Regionen der Erde in den letzten Jahren.<ref>Riemann-Campe K., Fraedrich K. and Lunkeit F. (2008): Global climatology of Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition (CIN) in ERA-40 reanalysis, Atmospheric Research, doi:10.1016/j.atmosres.2008.09.037 </ref> Simulationen mit Klimamodellen zeigen außerdem, dass in den USA die Tage mit Unwettern und damit auch Tage mit Tornados zunehmen werden. Grundlage für die Rechnungen war ein Anstieg der [[Treibhausgase]] nach dem A1B Szenario des [[IPCC|IPCC's]].<ref>Trapp R.J., Diffenbaugh N.S. and Gluhovsky A. (2009): Transient response of sever thunderstorms forcing to elevated greenhous gas concentrations. Geophysikal Research Letters, 36, L01703 </ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* IPCC 2007: The Physical Science Basis, Chapter 3:Observations: Surfaces and Atmospheric Climate Change; auch als [http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter3.pdf Download]

== Weblinks ==
* [http://www.naturgewalten.de/tornado.htm Tornados Weltweit] Thomas Sävert

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Extremereignisse]]

Klima und Wetter

2009-03-05T21:55:51Z

Peter H.: /* Wetter */

Um zu verstehen, wie der Mensch das Klima beeinflussen kann, muss man das System verstehen, das das Klima der Erde bestimmt, und die Prozesse, die zu seiner Veränderung führen können. Was aber ist das Klimasystem und was meint überhaupt der Begriff "Klima"? In der alltäglichen Rede wird oft kein scharfer Unterschied zwischen "Klima" und "Wetter" gemacht. Beide Begriffe klar zu unterscheiden ist aber für das Verständnis des Klimasystems unerlässlich.

== Wetter ==
* Hauptartikel: [[Wetter]]
"Wetter" ist der stets wechselnde atmosphärische Zustand, den wir tagtäglich erfahren. Er ist charakterisiert durch [[Lufttemperatur|Temperatur]], Wind, [[Niederschlag]], Luftfeuchtigkeit, Wolkenbedeckung und andere Merkmale. Das aktuelle Wetter ist das Resultat von schnell entstehenden und wieder vergehenden Wetterlagen wie einem durchziehenden Tiefdruckgebiet oder einer etwas länger anhaltenden Hochdruckzone. Wetter ist nur begrenzt, d.h. nicht über einige Tage hinaus, vorhersagbar.

== Klima ==
Unter "Klima" versteht man dagegen das durchschnittliche Wetter einschließlich seiner Extremwerte über einen längeren Zeitraum an einem bestimmten Ort. "Klima" ist also nirgendwo direkt messbar, sondern eine Statistik aus vielen Messungen. Das Gebiet kann klein oder groß sein, eine Stadt oder ein Kontinent oder der ganze Globus. Der Zeitraum muss groß genug für die Bildung eines statistischen Mittelwertes sein. Als Referenzzeitraum für die Bestimmung des Klimas der Gegenwart werden 30 Jahre zugrundegelegt, z.B. die Jahre 1961-1990. Falls die Klimavariablen, d.h. Temperatur, Niederschlag, Wind, Verdunstung usw., um einen langjährigen Mittelwert schwanken, bleibt das Klima stabil. Wenn sich der Mittelwert und die Variabilität der Extreme erkennbar verändern, liegt eine Klimaänderung vor. Im Gegensatz zum Wetter lassen sich die statistischen Mittelwerte des Klimas theoretisch längerfristig vorhersagen, insbesondere für größere Räume wie Kontinente oder den Globus, z.B. die globale Mitteltemperatur.

Im Gegensatz zur kurzfristigen Entwicklung des Wetters, welche von festen Randbedingungen wie Meeresoberflächentemperaturen und solarer Einstrahlung abhängt, erfordert ein Verständnis des ganzen Klimasystems jedoch weit mehr als nur atmosphärische Kenntnisse. Luft, Ozean, die Eisschilde in den Polargebieten und das [[Meereis]], Pflanzen, Böden und letztlich auch der Mensch stehen untereinander in ständiger Wechselwirkung. Bei einer Klimavorhersage müssen solche Wechselwirkungen zwischen den Komponenten mit berücksichtigt werden; es handelt sich also um ein Forschungsgebiet, welches verschiedene Disziplinen beinhaltet.

== Siehe auch ==
* [[Wetter (einfach)]]

== Unterricht ==
* [http://www.physikfuerkids.de/lab1/wetter/index.html Was ist Wetter?] Einfache Antworten auf einfache Fragen von [http://www.physikfuerkids.de/home.html Physik für Kids]
* [http://vs-material.wegerer.at/sachkunde/su_wetter.htm Wetter im Sachunterricht] Informations-Karteien, Texte, Arbeitsblätter und Spielideen zum Thema "Wetter"
* [http://www.abpaed.tu-darmstadt.de/arbeitsbereiche/bt/icum/material/projekte/klima/ Klima im Wandel der Zeit] Unterrichtsprojekt für die Jahrgangsstufen 10 (TU Darmstadt, FB 3: Allgemeine Pädagogik und Berufspädagogik)

== Weblinks ==
* Heinz Wanner: [http://www.klimedia.ch/skript/loek-skript.pdf Meteorologie und Klimatologie (PDF-Datei; ca. 68 MB)] - Ein einführender Lehrgang mit dem [http://www.klimedia.ch/ multimedialen Lernsystem KLIMEDIA.]
* Jörg F. W. Negendank (GFZ Potsdam): [http://bib.gfz-potsdam.de/pub/schule/neg_kiw_0209.pdf Klima im Wandel: Die Geschichte des Klimas aus geobiowissenschaftlichen Archiven (PDF-Datei; 8 Seiten)]

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

Synoptik

2009-03-05T21:54:00Z

Peter H.: /* Wettervorhersage */

Die '''Synoptik''' oder '''synoptische Meteorologie''' ist ein Teilgebiet der [[Meteorologie]] und bedeutet soviel wie Zusammenschau (griech. syn=zusammen, opt=sehen). Sie beschäftigt sich mit der Untersuchung des [[Wetter|Wetters]] und seinen Änderungen, mit dessen Darstellung sowie mit dessen Vorhersage.

== Voraussetzungen ==
Um diese „Zusammenschau“ zu ermöglichen, ist ein System aus Beobachtungsstationen nötig, die gleichzeitig Wetterbeobachtungen nach einem einheitlichen Verfahren durchführen. Die für die Beobachtungen vorgesehenen Termine sind weltweit einheitlich. Die Hauptbeobachtungstermine sind 06, 12, 18, 00 Uhr UTC.

Die Stationen unterscheidet man nach Bodenbeobachtungsstationen (weltweit ca. 10.500), die Daten von der Erdoberfläche sammeln und aerologische Beobachtungsstationen (weltweit ca. 1000), die Daten aus bis zu 30 km Höhe für die dreidimensionale Betrachtung des Wetters liefern. Zusätzlich werden Daten von mobilen Messstationen wie Schiffen, Bojen oder Flugzeugen gesammelt.

== Welche Kenngrößen werden benötigt? ==
Die von den Stationen gemessenen Kenngrößen sind unter anderem: [[Luftdruck]], Luftdruckänderung während der letzten drei Stunden, [[Lufttemperatur|Temperatur]], Windrichtung, Windstärke, Taupunkt, Wolkenart, Höhe der Wolkenuntergrenze, Bedeckungsgrad, Sichtweite, [[Niederschlag|Niederschlagsmenge]] und Niederschlagsart.

Die gesammelten Daten, also der Wetterzustand zu einem gegebenen Zeitpunkt wird in Wetterkarten eingetragen. In z.B. der Bodenwetterkarte werden dann Linien gleichen Druckes ([[Isobare|Isobaren]]), und [[Front|Fronten]], evtl. Linien gleicher Druckänderung (Isallobaren) eingezeichnet. Früher geschah dies von Hand, heute wird diese Aufgabe vom Computer erledigt.

Zusätzliche Datenquellen sind Wettersatelliten und Fernerkundungssysteme (wie Wetterradar, Blitzortungssysteme, LIDAR, SODAR). Mit Hilfe des Computers können sämtliche Daten zielgruppengerecht aufbereitet und visualisiert werden.

== Wettervorhersage ==

Ziel des Synoptikers ist es, aufbauend auf der Analyse der gegenwärtigen Wetterlage und der zurückliegenden Entwicklung eine Wettervorhersage zu erstellen oder aber automatisch generierte Wettermodell-Prognosen zu bewerten und gegebenenfalls zu modifizieren. Ein klassischer Arbeitsplatz für einen Synoptiker ist daher zum Beispiel die Zentrale Vorhersage beim Deutschen Wetterdienst.

Da die Synoptik das physikalische Verständnis der [[Atmosphäre|Erdatmosphäre]] fordert, sind synoptische Grundkenntnisse auch bei den Entwicklern numerischen [[Klimamodelle|Vorhersagemodellen]] von großem Vorteil.

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

Regionale Produktion

2009-03-05T21:51:53Z

Peter H.: /* Asien */

== Afrika ==

In Afrika wird die Argarproduktion in vielen Ländern zurückgehen. Zudem ist Afrika der Kontinent mit der geringsten Bewässerungslandwirtschaft. Der Regenfeldbau ist besonders verletzlich [[Klima und Wetter|klimatischen]] Schwankungen gegenüber - gerade in den von Trockenheit geprägten Gebieten oder denen, die bisher an der Grenze lagen und nun im Zuge der globalen Erwärmung mit weniger Niederschlag oder mehr Hitze rechnen müssen, werden die Erträge zurückgehen. Für manche Länder Afrikas prognostiziert der [[IPCC]] bis 2020 einen Ertragsrückgang bis 50 %. Zusätzlich wird der bereits jetzt problematische Zugang zu Wasser sich verschärfen, die Zahl der Menschen die durch den [[Klimawandel]] erschwerten Zugang zu Wasser haben, beläuft sich auf Schätzungen zwischen 75 und 250 Millionen Menschen.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Vgl. [http://www.de-ipcc.de/download/IPCC-SynRep_d_final_20081001.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 12 f. (20 f. von 117 der PDF-Datei),] Tabelle SPM.2. Beispiele einiger projizierter regionaler Auswirkungen (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

Auch die lokale Ernährungssituation um die großen Süßwasserseen Afrikas wird angespannter: durch steigende Wassertemperaturen kommt es zu abnehmenden Fischereierträgen. Afrika ist der vom Klimawandel am meisten betroffene Kontinent. Hier kommt eine Vielzahl von Faktoren zusammen. Gleichzeitig besitzt Afrika eine sehr geringe Anpassungskapazität.

== Asien ==

In Asien sind vor allem die Berg- u Küstengebiete betroffen. Im Himalaja kommt es durch die Gletscherschmelze zu Überflutungen und Bergstürzen - andererseits wird das aber auch die Verfügbarkeit von Wasser für die kommenden Generationen verändern. Für viele Flüsse ist das Schmelzwasser der Gletscher der wichtigste Wasserlieferant. Die Trinkwasserverfügbarkeit und auch die Bewässerungslandwirtschaft werden in den nächsten zwei bis drei Jahrzehnten stark beeinträchtigt werden. Zusätzlich liegt wegen der steigenden Urbanisierung sowieso schon ein steigender Wasserbedarf vor.

Neben den Berggebieten werden auch die Küstenregionen, vor allem die großen Flussdeltaregionen, vom [[Klimawandel]] betroffen sein. Diese Regionen sind vom [[Meeresspiegelanstieg in Asien|Meeresspiegelanstieg]] besonders betroffen, woraus auch eine Versalzung des Bodens folgt, die sich für die Landwirtschaft negativ auswirkt. Auch Überschwemmungen durch zunehmende [[Hurrikane|Wirbelstürme]] als auch durch [[Starkniederschläge und Hochwasser|Starkregenabflüssen]] aus den Bergen aufgrund von Abholzungen werden diesen dicht besiedelten Regionen zu schaffen machen. Die Überflutungen führen wiederum zu einer Erhöhung von Durchfallkrankheiten. Auch die höheren Küstenwassertemperaturen werden die Häufigkeit und Stärke von Cholera-Erkrankungen erhöhen.

In Ost- und Südostasien wird mit einer Zunahme der Ernteerträge um 20 % gerechnet, in Süd- und Zentralasien mit einer Abnahme von 30 %. Gerade in den letztgenannten beiden Regionen leben heute schon die meisten Unterernährten der Welt.

Die Anpassungskapazitäten sind in Asien deutlich größer als in Afrika. Aber in einigen Ländern sind so gravierende ökologische Veränderungen zu erwarten, dass es fast unmöglich ist, die Anpassungsleistungen überhaupt zu erbringen. Das betrifft Bangladesh und Nepal im Süden genauso wie auch Kambodscha, Laos oder Birma.

== Lateinamerika ==

In Lateinamerika ist davon auszugehen, dass die landwirtschaftlichen Erträge der gemäßigten Zone, hier beispielsweise der Sojabohne, steigen. In den trockeneren Regionen hingegen wird der Klimawandel zur Bodenversalzung beitragen. Damit wird die landwirtschaftliche Nutzfläche für Anbaupflanzen, aber auch die Graslandfläche für Nutztiere verringert.

Die Amazonasregion ist besonders gefährdet. Die Umwandlung des tropischen Regenwaldes in eine Savannenlandschaft würde einen dramatischen Verlust an Artenvielfalt und Bodenqualität bedeuten. Der Meeresspiegelanstieg wird auch hier tiefer liegende Regionen mit Überflutung bedrohen, dazu gehören Mexiko, die Karibischen Staaten und Zentralamerika.

Die Regionen, die durch Flüsse aus den Anden mit Wasser versorgt werden, sehen sich vor ähnlichen Problemen wie die durch Flüsse aus dem Himalaya versorgten Regionen in Asien. Durch den Rückgang der Gletscher und die veränderten Niederschlagsmengen wird es zu einer Reduktion des Frischwassers kommen.

Einige Länder Lateinamerikas haben mit Anpassungsmaßnahmen begonnen und auch Forschungsarbeiten initiiert. Diesen Maßnahmen, beispielsweise bei der Kontrolle von Überschwemmungen und beim Küstenmanagement, fehlt laut IPCC oft noch die Effektivität: es mangelt an ausreichenden finanziellen und wissenschaftlichen Ressourcen sowie dem politischen Willen und der administrativen Zuverlässigkeit.

== Anpassungsmaßnahmen in Entwicklungsländern ==

In Europa beginnen Regierungsstellen, wissenschaftliche Forschungsinstitutionen, Anbauvereinigungen bereits mit einer systematischen Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels. Einige Forschungsvorhaben haben begonnen, detailliert zu erheben, welche Auswirkungen der Klimawandel auf einzelne, kleingliedrige Regionen haben wird. Es gibt auch erste Empfehlungen an Landwirte,
wie sie auf Veränderungen am besten reagieren können. Die Anzeigen in landwirtschaftlich orientierten Zeitungen sind voll mit Informations- und Beratungsangeboten rund um den Klimawandel. Das sieht in den meisten Entwicklungsländern völlig anders aus, obwohl gerade tropische und subtropische Länder besonders betroffen sind. Die Regierungsinstitutionen nehmen das Problem Klimawandel kaum angemessen wahr, noch ist das derzeitige Regierungshandeln von Interesse für die ländlichen Räume geprägt. Viele Regierungen sind außerdem auch sehr finanzschwach und verschiedene afrikanische Länder sind auch durch Bürgerkriegssituationen geprägt. Vielerorts, auch gerade in Afrika, fehlt es an guten Forschungseinrichtungen. Daher sind mögliche Anpassungsmaßnahmen in Afrika wesentlich geringer als in Asien oder auch Lateinamerika.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}

[[Kategorie: Landwirtschaft]]

Regionale Produktion

2009-03-05T21:50:01Z

Peter H.: /* Asien */

== Afrika ==

In Afrika wird die Argarproduktion in vielen Ländern zurückgehen. Zudem ist Afrika der Kontinent mit der geringsten Bewässerungslandwirtschaft. Der Regenfeldbau ist besonders verletzlich [[Klima und Wetter|klimatischen]] Schwankungen gegenüber - gerade in den von Trockenheit geprägten Gebieten oder denen, die bisher an der Grenze lagen und nun im Zuge der globalen Erwärmung mit weniger Niederschlag oder mehr Hitze rechnen müssen, werden die Erträge zurückgehen. Für manche Länder Afrikas prognostiziert der [[IPCC]] bis 2020 einen Ertragsrückgang bis 50 %. Zusätzlich wird der bereits jetzt problematische Zugang zu Wasser sich verschärfen, die Zahl der Menschen die durch den [[Klimawandel]] erschwerten Zugang zu Wasser haben, beläuft sich auf Schätzungen zwischen 75 und 250 Millionen Menschen.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Vgl. [http://www.de-ipcc.de/download/IPCC-SynRep_d_final_20081001.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 12 f. (20 f. von 117 der PDF-Datei),] Tabelle SPM.2. Beispiele einiger projizierter regionaler Auswirkungen (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

Auch die lokale Ernährungssituation um die großen Süßwasserseen Afrikas wird angespannter: durch steigende Wassertemperaturen kommt es zu abnehmenden Fischereierträgen. Afrika ist der vom Klimawandel am meisten betroffene Kontinent. Hier kommt eine Vielzahl von Faktoren zusammen. Gleichzeitig besitzt Afrika eine sehr geringe Anpassungskapazität.

== Asien ==

In Asien sind vor allem die Berg- u Küstengebiete betroffen. Im Himalaja kommt es durch die Gletscherschmelze zu Überflutungen und Bergstürzen - andererseits wird das aber auch die Verfügbarkeit von Wasser für die kommenden Generationen verändern. Für viele Flüsse ist das Schmelzwasser der Gletscher der wichtigste Wasserlieferant. Die Trinkwasserverfügbarkeit und auch die Bewässerungslandwirtschaft werden in den nächsten zwei bis drei Jahrzehnten stark beeinträchtigt werden. Zusätzlich liegt wegen der steigenden Urbanisierung sowieso schon ein steigender Wasserbedarf vor.

Neben den Berggebieten werden auch die Küstenregionen, vor allem die großen Flussdeltaregionen, vom [[Klimawandel]] betroffen sein. Diese Regionen sind vom [[Meeresspiegelanstieg]] besonders betroffen, woraus auch eine Versalzung des Bodens folgt, die sich für die Landwirtschaft negativ auswirkt. Auch Überschwemmungen durch zunehmende [[Hurrikane|Wirbelstürme]] als auch durch [[Starkniederschläge und Hochwasser|Starkregenabflüssen]] aus den Bergen aufgrund von Abholzungen werden diesen dicht besiedelten Regionen zu schaffen machen. Die Überflutungen führen wiederum zu einer Erhöhung von Durchfallkrankheiten. Auch die höheren Küstenwassertemperaturen werden die Häufigkeit und Stärke von Cholera-Erkrankungen erhöhen.

In Ost- und Südostasien wird mit einer Zunahme der Ernteerträge um 20 % gerechnet, in Süd- und Zentralasien mit einer Abnahme von 30 %. Gerade in den letztgenannten beiden Regionen leben heute schon die meisten Unterernährten der Welt.

Die Anpassungskapazitäten sind in Asien deutlich größer als in Afrika. Aber in einigen Ländern sind so gravierende ökologische Veränderungen zu erwarten, dass es fast unmöglich ist, die Anpassungsleistungen überhaupt zu erbringen. Das betrifft Bangladesh und Nepal im Süden genauso wie auch Kambodscha, Laos oder Birma.

== Lateinamerika ==

In Lateinamerika ist davon auszugehen, dass die landwirtschaftlichen Erträge der gemäßigten Zone, hier beispielsweise der Sojabohne, steigen. In den trockeneren Regionen hingegen wird der Klimawandel zur Bodenversalzung beitragen. Damit wird die landwirtschaftliche Nutzfläche für Anbaupflanzen, aber auch die Graslandfläche für Nutztiere verringert.

Die Amazonasregion ist besonders gefährdet. Die Umwandlung des tropischen Regenwaldes in eine Savannenlandschaft würde einen dramatischen Verlust an Artenvielfalt und Bodenqualität bedeuten. Der Meeresspiegelanstieg wird auch hier tiefer liegende Regionen mit Überflutung bedrohen, dazu gehören Mexiko, die Karibischen Staaten und Zentralamerika.

Die Regionen, die durch Flüsse aus den Anden mit Wasser versorgt werden, sehen sich vor ähnlichen Problemen wie die durch Flüsse aus dem Himalaya versorgten Regionen in Asien. Durch den Rückgang der Gletscher und die veränderten Niederschlagsmengen wird es zu einer Reduktion des Frischwassers kommen.

Einige Länder Lateinamerikas haben mit Anpassungsmaßnahmen begonnen und auch Forschungsarbeiten initiiert. Diesen Maßnahmen, beispielsweise bei der Kontrolle von Überschwemmungen und beim Küstenmanagement, fehlt laut IPCC oft noch die Effektivität: es mangelt an ausreichenden finanziellen und wissenschaftlichen Ressourcen sowie dem politischen Willen und der administrativen Zuverlässigkeit.

== Anpassungsmaßnahmen in Entwicklungsländern ==

In Europa beginnen Regierungsstellen, wissenschaftliche Forschungsinstitutionen, Anbauvereinigungen bereits mit einer systematischen Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels. Einige Forschungsvorhaben haben begonnen, detailliert zu erheben, welche Auswirkungen der Klimawandel auf einzelne, kleingliedrige Regionen haben wird. Es gibt auch erste Empfehlungen an Landwirte,
wie sie auf Veränderungen am besten reagieren können. Die Anzeigen in landwirtschaftlich orientierten Zeitungen sind voll mit Informations- und Beratungsangeboten rund um den Klimawandel. Das sieht in den meisten Entwicklungsländern völlig anders aus, obwohl gerade tropische und subtropische Länder besonders betroffen sind. Die Regierungsinstitutionen nehmen das Problem Klimawandel kaum angemessen wahr, noch ist das derzeitige Regierungshandeln von Interesse für die ländlichen Räume geprägt. Viele Regierungen sind außerdem auch sehr finanzschwach und verschiedene afrikanische Länder sind auch durch Bürgerkriegssituationen geprägt. Vielerorts, auch gerade in Afrika, fehlt es an guten Forschungseinrichtungen. Daher sind mögliche Anpassungsmaßnahmen in Afrika wesentlich geringer als in Asien oder auch Lateinamerika.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie: Landwirtschaft]]

Regionale Produktion

2009-03-05T21:47:32Z

Peter H.: /* Afrika */

== Afrika ==

In Afrika wird die Argarproduktion in vielen Ländern zurückgehen. Zudem ist Afrika der Kontinent mit der geringsten Bewässerungslandwirtschaft. Der Regenfeldbau ist besonders verletzlich [[Klima und Wetter|klimatischen]] Schwankungen gegenüber - gerade in den von Trockenheit geprägten Gebieten oder denen, die bisher an der Grenze lagen und nun im Zuge der globalen Erwärmung mit weniger Niederschlag oder mehr Hitze rechnen müssen, werden die Erträge zurückgehen. Für manche Länder Afrikas prognostiziert der [[IPCC]] bis 2020 einen Ertragsrückgang bis 50 %. Zusätzlich wird der bereits jetzt problematische Zugang zu Wasser sich verschärfen, die Zahl der Menschen die durch den [[Klimawandel]] erschwerten Zugang zu Wasser haben, beläuft sich auf Schätzungen zwischen 75 und 250 Millionen Menschen.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Vgl. [http://www.de-ipcc.de/download/IPCC-SynRep_d_final_20081001.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 12 f. (20 f. von 117 der PDF-Datei),] Tabelle SPM.2. Beispiele einiger projizierter regionaler Auswirkungen (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

Auch die lokale Ernährungssituation um die großen Süßwasserseen Afrikas wird angespannter: durch steigende Wassertemperaturen kommt es zu abnehmenden Fischereierträgen. Afrika ist der vom Klimawandel am meisten betroffene Kontinent. Hier kommt eine Vielzahl von Faktoren zusammen. Gleichzeitig besitzt Afrika eine sehr geringe Anpassungskapazität.

== Asien ==

In Asien sind vor allem die Berg- u Küstengebiete betroffen. Im Himalaja kommt es durch die Gletscherschmelze zu Überflutungen und Bergstürzen - andererseits wird das aber auch die Verfügbarkeit von Wasser für die kommenden Generationen verändern. Für viele Flüsse ist das Schmelzwasser der Gletscher der wichtigste Wasserlieferant. Die Trinkwasserverfügbarkeit und auch die Bewässerungslandwirtschaft werden in den nächsten zwei bis drei Jahrzehnten stark beeinträchtigt werden. Zusätzlich liegt wegen der steigenden Urbanisierung sowieso schon ein steigender Wasserbedarf vor.

Neben den Berggebieten werden auch die Küstenregionen, vor allem die großen Flussdeltaregionen, vom Klimawandel betroffen sein. Diese Regionen sind vom Meeresspiegelanstieg besonders betroffen, woraus auch eine Versalzung des Bodens folgt, die sich für die Landwirtschaft negativ auswirkt. Auch Überschwemmungen durch zunehmende Wirbelstürme als auch durch Starkregenabflüssen aus den Bergen aufgrund von Abholzungen werden diesen dicht besiedelten Regionen zu schaffen machen. Die Überflutungen führen wiederum zu einer Erhöhung von Durchfallkrankheiten. Auch die höheren Küstenwassertemperaturen werden die Häufigkeit und Stärke von Cholera-Erkrankungen erhöhen.

In Ost- und Südostasien wird mit einer Zunahme der Ernteerträge um 20 % gerechnet, in Süd- und Zentralasien mit einer Abnahme von 30 %. Gerade in den letztgenannten beiden Regionen leben heute schon die meisten Unterernährten der Welt.

Die Anpassungskapazitäten sind in Asien deutlich größer als in Afrika. Aber in einigen Ländern sind so gravierende ökologische Veränderungen zu erwarten, dass es fast unmöglich ist, die Anpassungsleistungen überhaupt zu erbringen. Das betrifft Bangladesh und Nepal im Süden genauso wie auch Kambodscha, Laos oder Birma.

== Lateinamerika ==

In Lateinamerika ist davon auszugehen, dass die landwirtschaftlichen Erträge der gemäßigten Zone, hier beispielsweise der Sojabohne, steigen. In den trockeneren Regionen hingegen wird der Klimawandel zur Bodenversalzung beitragen. Damit wird die landwirtschaftliche Nutzfläche für Anbaupflanzen, aber auch die Graslandfläche für Nutztiere verringert.

Die Amazonasregion ist besonders gefährdet. Die Umwandlung des tropischen Regenwaldes in eine Savannenlandschaft würde einen dramatischen Verlust an Artenvielfalt und Bodenqualität bedeuten. Der Meeresspiegelanstieg wird auch hier tiefer liegende Regionen mit Überflutung bedrohen, dazu gehören Mexiko, die Karibischen Staaten und Zentralamerika.

Die Regionen, die durch Flüsse aus den Anden mit Wasser versorgt werden, sehen sich vor ähnlichen Problemen wie die durch Flüsse aus dem Himalaya versorgten Regionen in Asien. Durch den Rückgang der Gletscher und die veränderten Niederschlagsmengen wird es zu einer Reduktion des Frischwassers kommen.

Einige Länder Lateinamerikas haben mit Anpassungsmaßnahmen begonnen und auch Forschungsarbeiten initiiert. Diesen Maßnahmen, beispielsweise bei der Kontrolle von Überschwemmungen und beim Küstenmanagement, fehlt laut IPCC oft noch die Effektivität: es mangelt an ausreichenden finanziellen und wissenschaftlichen Ressourcen sowie dem politischen Willen und der administrativen Zuverlässigkeit.

== Anpassungsmaßnahmen in Entwicklungsländern ==

In Europa beginnen Regierungsstellen, wissenschaftliche Forschungsinstitutionen, Anbauvereinigungen bereits mit einer systematischen Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels. Einige Forschungsvorhaben haben begonnen, detailliert zu erheben, welche Auswirkungen der Klimawandel auf einzelne, kleingliedrige Regionen haben wird. Es gibt auch erste Empfehlungen an Landwirte,
wie sie auf Veränderungen am besten reagieren können. Die Anzeigen in landwirtschaftlich orientierten Zeitungen sind voll mit Informations- und Beratungsangeboten rund um den Klimawandel. Das sieht in den meisten Entwicklungsländern völlig anders aus, obwohl gerade tropische und subtropische Länder besonders betroffen sind. Die Regierungsinstitutionen nehmen das Problem Klimawandel kaum angemessen wahr, noch ist das derzeitige Regierungshandeln von Interesse für die ländlichen Räume geprägt. Viele Regierungen sind außerdem auch sehr finanzschwach und verschiedene afrikanische Länder sind auch durch Bürgerkriegssituationen geprägt. Vielerorts, auch gerade in Afrika, fehlt es an guten Forschungseinrichtungen. Daher sind mögliche Anpassungsmaßnahmen in Afrika wesentlich geringer als in Asien oder auch Lateinamerika.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie: Landwirtschaft]]

Regionale Produktion

2009-03-05T21:47:02Z

Peter H.: /* Afrika */

== Afrika ==

In Afrika wird die Argarproduktion in vielen Ländern zurückgehen. Zudem ist Afrika der Kontinent mit der geringsten Bewässerungslandwirtschaft. Der Regenfeldbau ist besonders verletzlich [[Klima|klimatischen]] Schwankungen gegenüber - gerade in den von Trockenheit geprägten Gebieten oder denen, die bisher an der Grenze lagen und nun im Zuge der globalen Erwärmung mit weniger Niederschlag oder mehr Hitze rechnen müssen, werden die Erträge zurückgehen. Für manche Länder Afrikas prognostiziert der [[IPCC]] bis 2020 einen Ertragsrückgang bis 50 %. Zusätzlich wird der bereits jetzt problematische Zugang zu Wasser sich verschärfen, die Zahl der Menschen die durch den [[Klimawandel]] erschwerten Zugang zu Wasser haben, beläuft sich auf Schätzungen zwischen 75 und 250 Millionen Menschen.<ref name="IPCC-AR4-SYR">Vgl. [http://www.de-ipcc.de/download/IPCC-SynRep_d_final_20081001.pdf Klimaänderung 2007: Synthesebericht, Seite 12 f. (20 f. von 117 der PDF-Datei),] Tabelle SPM.2. Beispiele einiger projizierter regionaler Auswirkungen (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

Auch die lokale Ernährungssituation um die großen Süßwasserseen Afrikas wird angespannter: durch steigende Wassertemperaturen kommt es zu abnehmenden Fischereierträgen. Afrika ist der vom Klimawandel am meisten betroffene Kontinent. Hier kommt eine Vielzahl von Faktoren zusammen. Gleichzeitig besitzt Afrika eine sehr geringe Anpassungskapazität.

== Asien ==

In Asien sind vor allem die Berg- u Küstengebiete betroffen. Im Himalaja kommt es durch die Gletscherschmelze zu Überflutungen und Bergstürzen - andererseits wird das aber auch die Verfügbarkeit von Wasser für die kommenden Generationen verändern. Für viele Flüsse ist das Schmelzwasser der Gletscher der wichtigste Wasserlieferant. Die Trinkwasserverfügbarkeit und auch die Bewässerungslandwirtschaft werden in den nächsten zwei bis drei Jahrzehnten stark beeinträchtigt werden. Zusätzlich liegt wegen der steigenden Urbanisierung sowieso schon ein steigender Wasserbedarf vor.

Neben den Berggebieten werden auch die Küstenregionen, vor allem die großen Flussdeltaregionen, vom Klimawandel betroffen sein. Diese Regionen sind vom Meeresspiegelanstieg besonders betroffen, woraus auch eine Versalzung des Bodens folgt, die sich für die Landwirtschaft negativ auswirkt. Auch Überschwemmungen durch zunehmende Wirbelstürme als auch durch Starkregenabflüssen aus den Bergen aufgrund von Abholzungen werden diesen dicht besiedelten Regionen zu schaffen machen. Die Überflutungen führen wiederum zu einer Erhöhung von Durchfallkrankheiten. Auch die höheren Küstenwassertemperaturen werden die Häufigkeit und Stärke von Cholera-Erkrankungen erhöhen.

In Ost- und Südostasien wird mit einer Zunahme der Ernteerträge um 20 % gerechnet, in Süd- und Zentralasien mit einer Abnahme von 30 %. Gerade in den letztgenannten beiden Regionen leben heute schon die meisten Unterernährten der Welt.

Die Anpassungskapazitäten sind in Asien deutlich größer als in Afrika. Aber in einigen Ländern sind so gravierende ökologische Veränderungen zu erwarten, dass es fast unmöglich ist, die Anpassungsleistungen überhaupt zu erbringen. Das betrifft Bangladesh und Nepal im Süden genauso wie auch Kambodscha, Laos oder Birma.

== Lateinamerika ==

In Lateinamerika ist davon auszugehen, dass die landwirtschaftlichen Erträge der gemäßigten Zone, hier beispielsweise der Sojabohne, steigen. In den trockeneren Regionen hingegen wird der Klimawandel zur Bodenversalzung beitragen. Damit wird die landwirtschaftliche Nutzfläche für Anbaupflanzen, aber auch die Graslandfläche für Nutztiere verringert.

Die Amazonasregion ist besonders gefährdet. Die Umwandlung des tropischen Regenwaldes in eine Savannenlandschaft würde einen dramatischen Verlust an Artenvielfalt und Bodenqualität bedeuten. Der Meeresspiegelanstieg wird auch hier tiefer liegende Regionen mit Überflutung bedrohen, dazu gehören Mexiko, die Karibischen Staaten und Zentralamerika.

Die Regionen, die durch Flüsse aus den Anden mit Wasser versorgt werden, sehen sich vor ähnlichen Problemen wie die durch Flüsse aus dem Himalaya versorgten Regionen in Asien. Durch den Rückgang der Gletscher und die veränderten Niederschlagsmengen wird es zu einer Reduktion des Frischwassers kommen.

Einige Länder Lateinamerikas haben mit Anpassungsmaßnahmen begonnen und auch Forschungsarbeiten initiiert. Diesen Maßnahmen, beispielsweise bei der Kontrolle von Überschwemmungen und beim Küstenmanagement, fehlt laut IPCC oft noch die Effektivität: es mangelt an ausreichenden finanziellen und wissenschaftlichen Ressourcen sowie dem politischen Willen und der administrativen Zuverlässigkeit.

== Anpassungsmaßnahmen in Entwicklungsländern ==

In Europa beginnen Regierungsstellen, wissenschaftliche Forschungsinstitutionen, Anbauvereinigungen bereits mit einer systematischen Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels. Einige Forschungsvorhaben haben begonnen, detailliert zu erheben, welche Auswirkungen der Klimawandel auf einzelne, kleingliedrige Regionen haben wird. Es gibt auch erste Empfehlungen an Landwirte,
wie sie auf Veränderungen am besten reagieren können. Die Anzeigen in landwirtschaftlich orientierten Zeitungen sind voll mit Informations- und Beratungsangeboten rund um den Klimawandel. Das sieht in den meisten Entwicklungsländern völlig anders aus, obwohl gerade tropische und subtropische Länder besonders betroffen sind. Die Regierungsinstitutionen nehmen das Problem Klimawandel kaum angemessen wahr, noch ist das derzeitige Regierungshandeln von Interesse für die ländlichen Räume geprägt. Viele Regierungen sind außerdem auch sehr finanzschwach und verschiedene afrikanische Länder sind auch durch Bürgerkriegssituationen geprägt. Vielerorts, auch gerade in Afrika, fehlt es an guten Forschungseinrichtungen. Daher sind mögliche Anpassungsmaßnahmen in Afrika wesentlich geringer als in Asien oder auch Lateinamerika.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie: Landwirtschaft]]

Hochdruckgebiet

2009-03-05T21:43:43Z

Peter H.: /* Entstehung von Hochdruckgebieten */

Stratosphärische Ozonabnahme und Gesundheit

2009-03-05T21:40:41Z

Peter H.:

== Einfluss der Ozonschicht auf die bodennahe UV-Strahlung ==

Ohne die Existenz der [[Stratosphäre|stratosphärischen]] [[Ozon]]schicht in der Höhe von 15 bis 30 km wäre das Leben auf der Erde stark gefährdet. Die Ozonmoleküle absorbieren in dieser Höhe weitgehend die für lebende Zellen schädliche UV-[[Strahlung]] der Sonne. Die ultraviolette Strahlung wird je nach ihrer biologischen Wirkung in drei Wellenlängenbereiche eingeteilt. Die biologisch relativ unkritische UV-A-Strahlung umfaßt den Bereich 320-400 nm (1 nm = 1 Nanometer = 1 Milliardstel m), die gefährliche und energiereichere UV-B-Strahlung den Bereich 280-320 nm und die sehr energiereiche UV-C-Strahlung den Bereich 100-280 nm. Die UV-C-Strahlung wird vollständig durch das Ozon der Stratosphäre und den in der höheren Atmopshäre vorhandenen Sauerstoff absorbiert und kommt in der Strahlung am Erdboden nicht vor. Die ungefährliche UV-A-Strahlung erreicht nur wenig geschwächt den Erdboden. Während die UV-C-Strahlung sowohl durch Sauerstoff- (besonders im unteren Wellenlängenbereich) wie durch Ozonmoleküle absorbiert wird, wird das UV-B zu 97-99% durch das Spurengas Ozon aus der Sonnenstrahlung herausgefiltert. Damit wird deutlich, daß eine Anbahme der Ozonschicht in der Stratosphäre weitreichende Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Strahlung am Erdboden hat.

== Schwankungen der UV-B-Strahlung am Erdboden ==

Auch ohne den Einfluß des Menschen kommt es je nach Jahreszeit und geographischer Lage zu starken Schwankungen der UV-B-Strahlung am Erdboden. Je kürzer der Weg der Sonnenstrahlung durch die Atmosphäre ist, desto höher ist auch der Anteil des UV-B. Bei hochstehender Sonne, in niederen Breiten und in hohen Gebirgen fällt daher die intensivste ultraviolette Strahlung an. An den Polen ist dagegen die mittlere UV-Bestrahlung mehr als tausendmal kleiner als am Äquator. Mit der Höhe nimmt die UV-Intensiät um etwa 6% pro km Höhe zu. In mittleren Breiten erreichen im Sommer 20-30% der gesamten täglichen UV-Einstrahlung den Erdboden um die Mittagszeit herum und 75% zwischen 9 und 15 Uhr. Wolken haben einen abschwächenden Einfluß auf die UV-B-Strahlung, da die Strahlen an den Wassertröpfchen gestreut werden. Das bodennahe Ozon des aus den Abgasen von Industrie und Autoverkehr erzeugten Sommersmogs absorbiert die ultraviolette Strahlung genauso wie in der Stratosphäre.

== Gesundheitsrisiken durch UV-B-Strahlung ==

Der UV-Schutz durch die Ozonschicht besteht zumindest seit dem Beginn der Entwicklung des Lebens auf dem Land, das sich an eine geringe UV-Belastung angepaßt hat. Insbesondere besitzt die DNA (Desoxyribonukleinsäure), die in jeder Zelle die Erbinformation enthält, eine hohe Empfindlichkeit gegenüber der solaren UV-Strahlung. Beim Menschen sind besonders die Haut und die Augen durch UV-B-Strahlen gefährdet. Die sichtbarste Reaktion der Haut auf UV-Bestrahlung ist die Pigmentierung, die als Schutzreaktion verstanden werden kann. Bei intensiverer und länger andauernder Bestrahlung rötet sich die Haut, im weiteren Verlauf entstehen Blasen, und das Gewebe stirbt ab. Ist die Haut häufig einer längeren UV-Bestrahlung ausgesetzt, sind irreversible Veränderungen und Spätfolgen wie Faltenbildung und bleibende Gefäßerweiterungen die Konsequenz. Die schwerwiegendste Spätfolge ist die Hautkrebserkrankung, der eine Veränderung des genetischen Materials in den Hautzellen zugrundeliegt. Die häufigsten Formen sind das besonders bösartige maligne Melanom der Haut (schwarzer Hautkrebs), das Basalzellkarzinom und das Plattenepithelkarzinom.

== Globale Verteilung und Folgen des stratosphärischen Ozonverlusts ==

Seit Mitte der 70er Jahre nimmt das stratosphärischen Ozon durch die Emission von Fluorchlorkohlenwasserstoffen ([[FCKW]]) ab und damit die UV-B-Strahlung am Erdboden zu. Über dem Südpol lag die UV-B-Zunahme zu Beginn der 1990er Jahre gegenüber 1979 bei 140%, in Deutschland hat die Strahlung in derselben Zeit um 7% zugenommen.<ref>Forster,R.M. und Paul Kestler (1998): Flora und Fauna unter einer verstärkten UV-B-Strahlung, in:Lozán, J.L., H. Graßl und P. Hupfer: Warnsignal Klima, Hamburg, 303-308</ref> Besonders gefährdet sind die bewohnten Gebiete der mittleren Breiten der südlichen Hemisphäre. Aufgrund der geringeren Entfernung zwischen Erde und Sonne im jeweiligen Sommerhalbjahr ist die UV-Strahlung in den südlichen mittleren Breiten ohnehin um 10-15% höher als in den entsprechenden Regionen der Nordhalbkugel. Hinzu kommt, dass hier auch das stratosphärische Ozon von den späten 1970er Jahren bis zum Sommer 1998/99 mit 10-15% deutlich stärker abgenommen und die UV-Strahlung mit 15-20% stärker zugenommen hat als auf der nördlichen Hemisphäre.<ref>McKenzie, R., B. Connor and G. Bodeker (1999): Increased Summertime UV Radiation in New Zealand in response to Ozone Loss, Science285, 1709-1711</ref>
Falls der durchschnittliche Ozon-Verlust von 10% pro Jahrzehnt, der in mittleren und höheren Breiten in den letzten 10 Jahren beobachtet wurde, sich in den nächsten Jahrzehnten fortsetzt, muß weltweit pro Jahr mit zusätzlichen 250 000 Fällen von Hautkrebs gerechnet werden <ref>McMichael, A.J. (1996): Human Population Health, in: R.T.Watson, M.C. Zinyowera, R.H. Moss and D.J. Dokken: Climate Change 1995. Impacts, Adaptions and Mitigations of Climate Change: Scientific-Technical Analyses, Cambridge, 561-584</ref>. Die Ausbreitung des malignen Melanoms würde sich in niederen Breiten (bis 5°) um 1-2%, bei 15-25° um 3-5%, bei 35-45° um 8-12% und bei 55-65° um 13-15% auf der nördlichen und um 20-30% auf der südlichen Halbkugel erhöhen <ref>McMichael, A.J. (1996): Human Population Health, in: R.T.Watson, M.C. Zinyowera, R.H. Moss and D.J. Dokken: Climate Change 1995. Impacts, Adaptions and Mitigations of Climate Change: Scientific-Technical Analyses, Cambridge, 561-584</ref>.
Weltweit nimmt die Zahl der Hautkrebserkrankungen schneller zu als die aller anderen Krebserkrankungen. Als Hauptursache dafür wird ein verändertes Schönheitsideal und Freizeitverhalten angenommen. Sonnengebräunte Haut gilt allgemein als schön und als Zeichen von Gesundheit. Entsprechend setzen sich viele Menschen übermäßig der direkten Sonnenstrahlung und z.T. sogar der UV-Bestrahlung in Solarien aus. Allerdings nimmt auch die verstärkte solare UV-B-Strahlung durch die anthropogene Ozonzerstörung als Ursache für Hautkrebserkrankungen an Bedeutung zu. Pro 100 000 Einwohner erkranken gegenwärtig in Deutschland pro Jahr 12 Menschen neu am malignen Melanom, mit steigender Tendenz. Etwa jeder 150. Einwohner wird demnach im Laufe seines Lebens am schwarzen Hautkrebs erkranken; in 20% der Fälle führt die Erkrankung zum Tod.<ref>Breitbart, E. W., R. Greinert und B. Volkmer (1998): Gefährdung durch verstärkte UV-Strahlung, in:Lozán, J.L., H. Graßl und P. Hupfer: Warnsignal Klima, Hamburg, 341-347</ref> Als Ursache der Erkrankung am malignen Melanom gilt eine kurzzeitig starke UV-Bestrahlung vornehmlich in der frühen Kindheit. Die Erkrankung selbst erfolgt meistens im 3. und 4. Lebensjahrzehnt. Demgegenüber werden die meisten Menschen vom Basazellkarzinom und Plattenepithelkarzinom erst im 6. und 7. Lebensjahrzehnt befallen. Die Sterblichkeitsrate liegt in den beiden letzte Fällen nur bei 1%.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* Köpke, P. u.a. (2007): Solare UV-Strahlung und ihre Wirkung auf den
Menschen, in: promet 33, Nr. 3/4, s. 95-108 - auch [http://www.dwd.de/bvbw/generator/Sites/DWDWWW/Content/Oeffentlichkeit/PB/PBFB/Periodika/Promet/PDF/promet__33__3-4,templateId=raw,property=publicationFile.pdf/promet_33_3-4.pdf Online]

== Siehe auch ==
* [[Klimawandel und Gesundheit]]
* [[Ozonveränderungen und Klimawandel]]
* [[Stratosphärisches Ozon]]

{{CC-Lizenz}}
[[Kategorie: Gesundheit]]

Biosphäre im Klimasystem

2009-02-26T18:58:16Z

Peter H.:

Die '''Biosphäre''' spielt als Gesamtheit der mit Lebewesen besiedelten Schichten der Erde eine wichtige Rolle im Klimasystem. Sie umfasst sowohl die oberste Schicht der Erdkruste (Lithosphäre) einschließlich des Wassers ([[Hydrosphäre]]) als auch die unterste Schicht der Atmosphäre (die sogenannte planetare Grenzschicht).

== Übersicht ==

Das aus dem Meer entstandene Leben auf der Erde hat vor allem in der geologischen Vergangenheit für die Zusammensetzung der [[Aufbau der Atmosphäre|Atmosphäre]] eine entscheidende Bedeutung gehabt. Ursprünglich bestand die Atmosphäre im wesentlichen aus Kohlendioxid und Stickstoff. Erst die primitiven Algen der Urmeere ersetzten mit Hilfe der Photosynthese das Kohlendioxid soweit durch Sauerstoff, daß höheres Leben möglich wurde. Auch heute liegt die klimatische Bedeutung der Biosphäre, zu der auch der Mensch gehört, vor allem in ihrem Einfluß auf die Chemie der Atmosphäre. Das Phytoplankton der Meere wie die Pflanzengemeinschaften auf dem Land steuern entscheidend den Kohlenstoffkreislauf. Bei der Photosynthese entziehen die Pflanzen der Atmosphäre bzw. dem Meereswasser ständig [[Kohlendioxid]], das bei der Atmung und der bakteriellen Zersetzung der Pflanzen sowie durch Brände wieder frei wird bzw. durch Absinkvorgänge im Meer auch ganz der Atmosphäre entzogen werden kann. Auch die Konzentration von [[Methan]] und [[Lachgas|Distickstoffoxid]], die in der Atmosphäre ebenfalls als [[Treibhausgase]] wirken, wird teilweise durch Prozesse in der Biosphäre gesteuert. Methan entsteht auf natürliche Weise vor allem durch anaerobe Zersetzung von organischem Material in Feuchtgebieten. Die Entstehung von Distickstoffoxid wird stark durch die Aktivität von Bakterien im Boden und in Gewässern beeinflusst. Die Intensität des natürlichen Treibhauseffektes ist daher auch stark von Prozessen in der Biosphäre abhängig.

Die Biosphäre besitzt aber auch einen direkten Einfluss auf das Klima. So ist die Bodenbedeckung für die Windverhältnisse und den Wasseraustausch mit der Atmopshäre wesentlich mitverantwortlich. Gegenüber einer Wüsten- oder Steppenoberfläche bremst z.B. Wald erheblich die Windgeschwindigkeit in Bodennähe. Auch die Wasseraufnahme, -speicherung und -verdunstung unterscheiden sich bei einer waldbedeckten Fläche erheblich von Flächen mit geringer Vegetation. Bei Niederschlag nehmen größere [[Wälder im Klimawandel|Wälder]] verhältnismäßig viel Wasser auf und verhindern das direkte Abfließen oder das Versickern in den Boden. Das aufgenommene Wasser können Wälder durch Verdunstung auch wieder an die Atmosphäre abgeben und damit die Niederschlagstätigkeit beeinflussen. Durch die Verdunstung wirken Wälder auf die Umgebung abkühlend, absorbieren meist jedoch mehr Sonnenlicht als der bloße Boden oder gar Schnee. Je nach Ort kann der eine oder der andere Effekt überwiegen. Oft wird das Klima auch größerer Regionen, z.B. des Amazonasgebietes oder der borealen Breiten, erheblich durch den Waldbestand mitgeprägt.

== Vegetation im Klimasystem ==

Die terrestrische Vegetation als Teil der Biosphäre steht durch photosynthetische, transpirative und respirative Prozesse und über Oberflächenreflexion bzw. -absorption in direkter Wechselwirkung mit der Atmosphäre und spielt daher eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf und bodennahen Energie-, Impuls- und Wasserflüssen.

Lange Zeit wurde der Vegetation im Bezug auf Klimaveränderungen und -schwankungen der Stellenwert eines Klimaindikators zugeschrieben, der lediglich auf Schwankungen im Klimasystem reagiert. So ging beispielsweise der Entdecker Alexander von Humboldt davon aus, dass die Entstehung der Sahara nur auf geophysikalische Prozesse zurückzuführen sei (er spekulierte, die Vegetation wäre vom Ozean fortgespült worden). Heutige Berechnungen zeigen jedoch, dass die Entstehung der Sahara nur durch die Ergänzung bisheriger Klimasystemmodelle um die Komponente der Vegetation realistisch nachmodelliert werden kann. In modernen Klimasystemmodellen wird eine Wechselwirkung der Vegetation mit anderen Faktoren des Klimasystems (Atmosphäre, Kryosphäre, Ozean, Süßwasser- Hydrosphäre und Geosphäre) einbezogen.<ref name="Claussen 2003">[http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89</ref> Die terrestrische Vegetation als Teil der Biosphäre beeinflusst also maßgeblich das lokale und globale Klima heute und in der Vergangenheit.

Innerhalb des Klimasystems wechselwirkt die Vegetation durch biogeochemische und biogeophysikalische Rückkopplungsprozesse mit der Atmosphäre. Biogeochemische Rückkopplungsprozesse sind Wechselwirkungen zwischen der Vegetation und der [[Aufbau_der_Atmosphäre#Chemische_Zusammensetzung|chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre]]. Wechselwirkungen zwischen der Vegetation und bodennahen Wasser-, Energie- und Impulsflüssen werden als biogeophysikalische Wechselwirkungen bezeichnet. Änderungen bei beiden Wechselwirkungen werden durch externe Einwirkungen auf das Klimasystem, beispielsweise durch Veränderungen der [[Erdbahnparameter|Erdumlaufbahn]], der Neigung der Erdachse, durch Vulkanismus oder anthropogene [[Treibhausgase]]inträge, initiiert und können zu positiven oder negativen Rückkopplungen führen. Während biogeochemische Rückkopplungen überwiegend globale Auswirkungen haben, führen biogeophysikalische Rückkopplungen zunächst zu regionalen Klimaänderungen, die aber auch globale Ausmaße annehmen können.<ref name="Claussen 2003">[http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89</ref><ref>[http://edoc.hu-berlin.de/miscellanies/klimawandel-28044/1/PDF/1.pdf Jacobeit, Jucundus 2007: Zusammenhänge und Wechselwirkungen im Klimasystem] in: W. Endlicher und F.-W. Gerstengarbe (2007): Der Klimawandel - Einblicke, Rückblicke und Ausblicke, Berlin/Potsdam, 1-16</ref>
[[Bild:CO2-kreislauf-land.jpg|thumb|420px|Schematische Darstellung des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs. Die Werte geben Kohlenstoffflüsse in Gt C/Jahr an.]]

=== Biogeochemische Rückkopplungsprozesse ===

Der wichtigste biogeochemische Rückkopplungsprozess erfolgt über den Austausch von CO2 zwischen der terrestrischen Biomasse und der Atmosphäre. Die Vegetation spielt dabei eine Schlüsselrolle, da Pflanzen als autotrophe Primärproduzenten CO2 direkt aus der Atmosphäre entfernen, teilweise wieder abgeben, und so die atmosphärische CO2-Konzentration unmittelbar verändern. Sie erzeugen photosynthetisch, also mittels solarer Strahlung, aus atmosphärischem CO2 organische Kohlenwasserstoffe, die die Pflanze zum Aufbau von Biomasse und zur Energiegewinnung nutzt. Durch die Veratmung von Kohlenwasserstoffen gibt die Pflanze einen Teil des gebundenen Kohlenstoffes als CO2 wieder an die Atmosphäre ab. Dadurch ergibt sich global eine jährliche Nettoprimärproduktion von 60Gt Kohlenstoff (Die Masse von Kohlenstoff (C) verhält sich zu der von Kohlendioxid (CO2) wie 1 zu 3,67). Durch heterotrophe Respiration, also die Veratmung abgestorbener Biomasse durch heterotrophe Organismen, Holznutzung und Verbrennung ergibt sich schließlich eine Nettobiomproduktion von 1Gt Kohlenstoff pro Jahr, der als schwer abbaubares, organisches Material über längere Zeit im Boden gespeichert wird.
[[Bild:Rueckkopplung_CO2.jpg|thumb|420px|Rückkopplung der Vegetation über den CO2-Gehalt der Atmosphäre]]
Durch eine Veränderung des CO2-Austausches zwischen Vegetation und Atmosphäre kann es zu einer negativen oder zu einer positiven Rückkopplung kommen. Die negative Rückkopplung kann eine externe Veränderung folgendermaßen abschwächen:
Verstärkt sich durch ein externes Ereignis die Möglichkeit zur Biomasseproduktion der Vegetationsdecke, wird vermehrt CO2 aus der Atmosphäre verbraucht. Durch die folgende, geringere Konzentration des Treibhausgases CO2 in der Atmosphäre kommt es zu einer atmosphärischen Abkühlung. Durch diese Abkühlung sinkt die Biomasseproduktion der Vegetationsdecke, weniger CO2 wird verbraucht und es kommt wieder zu einer höheren CO2-Konzentration in der Atmosphäre und somit wieder zu einer Erwärmung.

Unter bestimmten Umständen besteht auch die Möglichkeit einer positiven Rückkopplung. Durch eine extern angestoßene, starke Erwärmung in bereits wärmeren Klimaten kann es zu einem starken Anstieg der Respiration von z.B. Waldökosystemen kommen, der den Anstieg der Bruttoprimärproduktion überwiegt. Das Ökosystem gibt dann mehr CO2 ab, als es aufnimmt, was zu einem Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre und somit zu einer weiteren Erwärmung führt, die den Effekt wiederum verstärkt.<ref name="Claussen 2003">[http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89</ref>

=== Biogeophysikalische Rückkopplungsprozesse ===
[[Bild:Rueckkopplung_albedo_wasser.jpg|thumb|420px|Rückkopplung der Vegetation über die Albedo und den Wasserhaushalt]]
Ein wichtiger biogeophysikalischer Rückkopplungsprozess ist die Albedo-Vegetation-Rückkopplung. Die [[Albedo]] als Maß für das Reflektionsvermögen von auftreffender, solarer Strahlung einer Oberfläche ist für typische Vegetationsbedeckungen im Verhältnis zu vegetationslosen Oberflächen eher gering. So haben Wälder eine Albedo von ca. 10% und Savannen von ca. 20%, während geschlossene Schneedecken bis zu 90% und helle Sandwüsten ca. 50% der auftreffenden, solaren Strahlung reflektieren. Die Strahlung, die von der jeweiligen Oberfläche nicht reflektiert wird, wird absorbiert und als Wärmestrahlung an die bodennahe Atmosphäre abgegeben.

Die Albedo-Vegetation-Rückkopplung ist positiv, verstärkt also den externen Störeffekt. Kommt es also zu vermehrten Pflanzenwachstum und somit zu einer Verdichtung oder Ausdehnung der Vegetationsdecke, wird vermehrt solare Strahlung absorbiert und zum Teil wieder als Wärmestrahlung abgegeben. Dadurch erwärmt sich die bodennahe Atmosphäre, was in der Regel wiederum das Pflanzenwachstum fördert. Diese Rückkopplungsschleife ist in Gebieten starker Albedo-Gegensätze besonders deutlich ausgeprägt. Beispielsweise tritt eine Albedo-Vegetation- Rückkopplung in borealen Wäldern auf.

Dieser Waldtyp kommt nahezu ausschließlich auf der Nordhalbkugel zwischen 47°N und 69°N vor, umfasst ca. 1,5 Milliarden ha und ist über weite Teile des Jahres mit Schnee bedeckt. Die aus dem Schnee herausragenden Bäume absorbieren solare Strahlung und geben einen Teil der Energie wieder als Wärmestrahlung an die bodennahe Atmosphäre ab. Durch das Schmelzen des Schnees werden weitere Teile der Vegetationsdecke freigelegt, die ihrerseits wieder solare Strahlung absorbieren und Wärmestrahlung freigeben. Das Ausmaß der Rückkopplung hängt dabei vom Ausmaß der einfallenden solaren Strahlung ab. Auch in Wüstengebieten (z.B. in der Sahara) tritt dieser Rückkopplungseffekt verstärkt auf, der entweder den Rückzug oder die Ausbreitung von Wüstengebieten fördert.<ref name="Claussen 2003">[http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89</ref>

Weitere biogeophysikalische Rückkopplungsprozesse ergeben sich aus Wechselwirkungen zwischen der Vegetation mit dem Wasserhaushalt der bodennahen Atmosphäre. Durch Niederschläge werden Böden mit Wasser angereichert. Ist eine Vegetationsdecke vorhanden, wird ein Teil des Bodenwassers über die Wurzeln der Pflanzen aufgenommen und in die oberen Pflanzenteile transportiert. Durch die Absorption solarer Strahlung und die Abgabe von Wärmestrahlung der Pflanzen, erwärmt sich die bodennahe Luftschicht. Durch diese Erwärmung kommt es zur Verdunstung von Bodenwasser (Evaporation).<ref>V. Goldberg und C. Bernhofer (2004): Wasserhaushalt bewaldeter Einzugsgebiete, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 74-78</ref>

Weiterhin kommt es zur Transpiration, es entweicht also vermehrt Wasser durch die Spaltöffnungen (Stomata), die zur Aufnahme von CO2 und Abgabe von O2 geöffnet sind, und die Cuticula (Wachsschicht) der Pflanzenblätter. Durch Transpiration und Evaporation wird ein Teil der sensiblen Wärme in latente Wärme umgewandelt, so dass die Luftfeuchtigkeit der bodennahen Atmosphäre steigt.<ref>[http://www.geographie.uni-mannheim.de/inst/lpg/motzer/energywaterbalance.gif Motzer, Thomas 1998: Boden-Pflanzen-Atmosphäre]</ref>

Wird nun durch externe Einflüsse die Temperatur beispielsweise erhöht, kommt es zu vermehrter Evapotranspiration und somit wieder zu einer Abkühlung der bodennahen Luftschicht. Bei dieser Wechselwirkung handelt es sich also um eine negative Rückkopplung.

Weiterhin kommt es zur Anreicherung der bodennahen Atmosphäre mit Wasserdampf. Im weiteren Prozess sind positive und negative Rückkopplungseffekte möglich. Einerseits kommt es durch den erhöhten Gehalt des Treibhausgases H2O zu vermehrter Rückstrahlung von Wärmeenergie, also zu einer Verstärkung des Treibhauseffektes und letztlich zu einer Erwärmung der bodennahen Luftschicht. Andererseits setzen Pflanzen durch stärkere Transpiration auch vermehrt [[Aerosole]] (z.B. Terpene) frei.<ref>[http://www.hlug.de/medien/luft/klima/monitor/dokumente/klimawandel.pdf Hessisches Landesamt für Geologie und Umwelt (Hrsg.) 2007: Klima und Klimawandel]</ref> Diese sind hydrophil und können daher als Kondensationskeime dienen. Durch die Kondensation des Wasserdampfes nimmt schließlich die Wolkenbildung und somit auch die regionale oder sogar globale Albedo zu und es kommt zu einer Abkühlung.<ref>[http://www.geographie.uni-mannheim.de/inst/lpg/motzer/energywaterbalance.gif Motzer, Thomas 1998: Boden-Pflanzen-Atmosphäre]</ref>

Die vegetationsbedingte Wolkenbildung beeinflusst zudem regionale Niederschläge. Während die hydrophilen, pflanzlichen [[Aerosole]] die Bildung großer Wassertröpfchen erlauben, kommt es durch hydrophobe Aerosole, beispielsweise Wüstenstaub, zur Bildung kleiner Tröpfchen. Diese Tröpfchen verdunsten bevor sie den Boden erreichen und ermöglichen somit keine Evaporation oder Transpiration, die wieder Niederschläge und somit weiteres Pflanzenwachstum fördern würden.<ref>[http://www.hlug.de/medien/luft/klima/monitor/dokumente/klimawandel.pdf Hessisches Landesamt für Geologie und Umwelt (Hrsg.) 2007: Klima und Klimawandel]</ref>

Neben der Albedo-Vegetation-Rückkopplung und der Wechselwirkung zwischen dem Wasserhaushalt der bodennahen Atmosphäre mit der Vegetation, beeinflusst Vegetation auch bodennahe Strömungseigenschaften und den Feuchtigkeitshaushalt des Bodens.<ref>[http://edoc.hu-berlin.de/miscellanies/klimawandel-28044/1/PDF/1.pdf Jacobeit, Jucundus 2007: Zusammenhänge und Wechselwirkungen im Klimasystem] in: W. Endlicher und F.-W. Gerstengarbe (2007): Der Klimawandel - Einblicke, Rückblicke und Ausblicke, Berlin/Potsdam, 1-16</ref>

=== Zusammenwirken von Rückkopplungsprozessen ===

Biogeochemische und biogeophysikalische Rückkopplungsprozesse können untereinander oder mit weiteren Wechselwirkungen im Klimasystem verknüpft sein und somit das regionale oder globale Klima wesentlich beeinflussen. Dabei können verschiedene Wechselwirkungen einander entgegen- oder in die selbe Richtung wirken. Auch das Auftreten von Synergieeffekten ist möglich.

Ein Beispiel für das Zusammenwirken biogeophysikalischer Rückkopplungen ist die Entstehungsgeschichte der holozänen und der heutigen Sahara. Sie ist durch biogeophysikalische Rückkopplungsprozesse in Form von Albedo-Vegetation- Rückkopplungen und Wechselwirkungen zwischen dem Wasserhaushalt der bodennahen Atmosphäre und der Vegetation zu erklären. Der heutige, aride Zustand der Sahara entstand vor ca. 5500 Jahren nach einer humiden Phase, in der ein Großteil der Sahara von Savannenvegetation bedeckt war. Der humide Zustand der Sahara im mittleren Holozän wurde wahrscheinlich durch eine stärkere Erwärmung des eurasischen Kontinents initiiert, die einen stärkeren Sommermonsun und somit vermehrt Niederschläge im Bereich der Sahara zur Folge hatte. Erlaubt man der Vegetation im Klimasystemmodell auf die stärkeren Niederschläge zu reagieren, so wird eine Sahara mit humidem Klima modelliert, die mit den Auswertungen fossiler und archäologischer Funde (z.B. Pollen und Höhlenmalereien) übereinstimmt.<ref name="Claussen 2003">[http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89</ref>

Der heutige Zustand wurde vermutlich durch eine Verringerung der solaren Strahlung initiiert und wird durch biogeophysikalische Rückkopplungsprozesse stabilisiert. Durch die hohe Albedo der Wüstenoberfläche (im Gegensatz zu vegetationsbedeckten Flächen) und spärliche Bewölkung wird über der Sahara mehr Energie in den Weltraum abgestrahlt, als durch solare Strahlung eingestrahlt wird. Am Oberrand der Atmosphäre über der Sahara herrscht also eine negative Strahlungsbilanz wodurch die darüber liegende Atmosphäre im Verhältnis zur sie umgebenden Atmosphäre kalt ist. Aus umliegenden Gebieten mit positiver Strahlungsbilanz fließen nun wärmere Luftmassen in das Gebiet negativer Strahlungsbilanz nach, die dort absinken und sich dabei erwärmen. Durch die Erwärmung der Luftmassen werden sie zunehmend trockener, so dass keine Konvektion und somit keine Wolkenbildung (die ebenfalls den [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre | Strahlungshaushalt]] über der Sahara zu gunsten des Pflanzenwachstums verändern würde) oder Niederschlagsbildung möglich ist.<ref name="Claussen 2003">[http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89</ref>

Durch den Mangel an Bewölkung und Niederschläge auf Grund der fehlenden Vegetationsdecke wird somit nachhaltig das Pflanzenwachstum in der Sahara erschwert. Weiterhin tragen auch oben genannte Wechselwirkungen zwischen dem Wasserhaushalt der bodennahen Atmosphäre und der Vegetation zur Stabilisation der heutigen, ariden Sahara bei.

Weiterhin können verschiedene Rückkopplungsprozesse auch einander entgegenwirken. So führt eine Vegetationsdecke einerseits zu einer niedrigen Albedo und somit zu einer Erwärmung der bodennahen Atmosphäre, andererseits hat sie auch einen vermehrten Verbrauch von CO2 und somit eine Abkühlung der Atmosphäre zur Folge. Die biogeochemische Wechselwirkung arbeitet also der biogeophysikalischen Rückkopplung entgegen. Welcher Rückkopplungsprozess überwiegt hängt stark von der geographischen Lage ab. In den tropischen Regenwäldern ist auf Grund des ganzjahrlich hohen Sonnenstandes durchgehendes Pflanzenwachstum möglich. Die Biomasseproduktion und somit auch der CO2-Verbrauch ist daher wesentlich höher als in borealen Wäldern, in denen die Vegetationsperiode wesentlich kürzer und kälter ist. In den Tropen überwiegt also der abkühlende, biogeochemische Effekt. In nördlichen Breiten über 50°N überwiegt dagegen die erwärmende Albedo-Vegetation-Rückkopplung, da der boreale Wald im Sommer auf Grund niedriger Temperaturen und geringer Sonneneinstrahlung nur wenig Biomasse produziert. Würde man also den borealen Wald aufforsten, würde dies zu einer Erwärmung der bodennahen Atmosphäre führen, da mehr Bäume aus dem Schnee herausragen würden. Eine Aufforstung der tropischen Regenwälder hätte dagegen eine Abkühlung der Atmosphäre zur Folge. Der gegenteilige Effekt gilt für das Abholzen beider Waldtypen.<ref name="Claussen 2003">[http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89</ref>

Neben Wechselwirkungen zwischen biogeochemischen und -physikalischen Rückkopplungen sind auch Wechselwirkungen mit anderen Prozessen des Klimasystems möglich. Vor 9000-6000 Jahren lag die Baumgrenze borealer Wälder weiter nördlich als heute. Auch Rekonstruktionen des mittleren und jüngeren Holozän ergaben für viele Regionen der Nordhalbkugel ein durchgehend wärmeses Klima, dass die Verschiebung der Baumgrenze ermöglichte. Als externer Antriebsfaktor fungierte die stärkere Neigung der Erdachse im Vergleich zu heute, wodurch die Nordhemisphäre im Nordsommer mehr, im Nordwinter jedoch weniger solare Strahlung als heute erhielt. Durch diesen externe Veränderung hätten die Sommer auf der Nordhalbkugel im jüngeren und mittleren Holozän wärmer, die Winter aber kälter sein müssen, was eine Verschiebung der nördlichen Baumgrenze nicht ermöglicht hätte.

Das wärmere Klima und somit die Ausbreitung der borealen Wälder auf der Nordhemisphäre ist durch Synergieeffekte zu erklären, die sich aus dem Zusammenwirken von Albedo-Vegetation-Rückkopplung und [[Meereis]]-Albedo- Rückkopplung ergeben. Durch ein gekoppeltes Atmosphäre-Vegetation-Modell in dem die Albedo-Vegetation-Rückkopplung möglich ist oder ein gekoppeltes Atmosphäre-Ozean-Modell, das die Meereis-Albedo-Rückkopplung erlaubt, ergeben sich nur schwache Erwärmungen für die Nordhemisphäre. Erst ein gekoppelte Atmosphäre-Vegetation-Ozean-Modell, in dem beide Rückkopplungsprozesse erlaubt sind und miteinander wechselwirken können, modelliert eine Erwärmung, die die nordwärts verschobene Baumgrenze erklärt.<ref name="Claussen 2003">[http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89</ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur==
* [http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/promet/pdf_gross/promet_29_14.pdf Claussen, Martin 2003: Die Rolle der Vegetation im Klimasystem], in: promet, Jahrg. 29, Nr. 1- 4, 80-89
* [http://edoc.hu-berlin.de/miscellanies/klimawandel-28044/1/PDF/1.pdf Jacobeit, Jucundus 2007: Zusammenhänge und Wechselwirkungen im Klimasystem] in: W. Endlicher und F.-W. Gerstengarbe (2007): Der Klimawandel - Einblicke, Rückblicke und Ausblicke, Berlin/Potsdam, 1-16
* Nentwig, Wolfgang 2004: Ökologie, München, Spektrum Akademischer Verlag Röhrig, Ernst; Bartsch, Norbert 1992: Waldbau, Bd. 1: Der Wald als Vegetationsform und seine Bedeutung für den Menschen, Berlin, Parey

== Weblinks ==
* [http://www.hlug.de/medien/luft/klima/monitor/dokumente/klimawandel.pdf Hessisches Landesamt für Geologie und Umwelt (Hrsg.) 2007: Klima und Klimawandel]
* [http://www.geographie.uni-mannheim.de/inst/lpg/motzer/energywaterbalance.gif Motzer, Thomas 1998: Boden-Pflanzen-Atmosphäre]
* [http://www.biosphaere.info/biosphaere/inhalt.php?artnr=000054&thema=UUTUKLAT Der geochemische Kohlenstoffkreislauf] (10.07.2007, Biosphaere.info)
* [http://www.biosphaere.info/biosphaere/inhalt.php?artnr=000055&thema=UUTUKLAT Der biochemische Kohlenstoffkreislauf] (17.07.2007, Biosphaere.info)

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[[Kategorie:Klimasystem]]
[[Kategorie:Biosphäre]]
[[Kategorie:Vegetation]]

Klimasystem

2009-02-26T18:57:32Z

Peter H.:

[[Bild:Klimasystem.jpg|thumb|500px|Das Klimasystem und seine Subsysteme]]

Das '''Klimasystem''' ist ein höchst komplexes System, das aus fünf Hauptbestandteilen besteht:
# der [[Atmosphäre]],
# der [[Hydrosphäre]] (Ozean, Seen, Flüsse),
# der [[Schnee (Kryosphäre)|Kryosphäre]] (Eis und Schnee),
# der Lithosphäre (Landoberfläche: festes Gestein und [[Boden_im_Klimasystem|Böden]]) und
# der Biosphäre (auf dem Land und im Wasser)
sowie
* den Wechselbeziehungen zwischen diesen Bestandteilen.
Das Klimasystem verändert sich über die Zeit unter dem Einfluss seiner eigenen inneren Dynamik und durch [[Klimaantrieb|äußere Antriebe]] (wie [[Vulkanismus|Vulkanausbrüche]], solare Schwankungen und anthropogene Einflüsse wie die Änderung der Zusammensetzung der Atmosphäre und der [[Landnutzung]]).<ref name="IPCC-AR4-SYR">Klimaänderung 2007: [http://www.de-ipcc.de/download/IPCC-SynRep_d_final_20081001.pdf Synthesebericht, Seite 92 (100 von 117 der PDF-Datei),] Anhang II (Glossar): "Klimasystem" (offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de Deutschen IPCC Koordinierungsstelle])</ref>

== Wechselbeziehungen zwischen den Klima-Subsystemen ==
Klimaänderungen können durch eine Veränderung der Dynamik der Atmosphäre, ihrer chemischen Zusammensetzung oder anderer atmosphärischen Eigenschaften zustande kommen. Diese stehen jedoch in enger Wechselwirkung mit den Komponenten anderer Systeme wie den Strömungen des Ozeans, der Ausdehnung der Vegetation, der Eis- und Schneebedeckung der Erde usw. und wirken auf diese zurück. So transportiert das ozeanische Strömungssystem, das selbst unter dem Einfluss der atmosphärischen Windsysteme steht, große Energiemengen von niederen in höhere Breiten und erwärmt z.B. im nordwestatlantischen Raum dadurch ganz erheblich die untere Atmosphäre. In anderen Regionen, z.B. an der nordamerikanischen Ostküste, sorgen kalte Meeresströmungen für ein eher unwirtliches Klima. Die Vegetation steuert erheblich den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre und damit deren Treibhauswirkung, ist selbst aber wiederum ganz entscheidend von Eigenschaften der Atmosphäre wie Temperatur oder Wasserdampfgehalt abhängig. Die Bildung von Eis- und Schnee setzt bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ein, die hohe Reflexion von Sonnenstrahlen durch Eis- und Schneeoberflächen beeinflusst aber wiederum stark die atmosphärische Temperatur.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Siehe auch ==
* [[Atmosphäre im Klimasystem]]
* [[Ozean im Klimasystem]]
* [[Kryosphäre im Klimasystem]]
* [[Biosphäre im Klimasystem]]
* [[Lithosphäre und Pedosphäre im Klimasystem]]

== Weblinks ==
* J. Jacobeit (2007): [http://edoc.hu-berlin.de/docviews/abstract.php?lang=ger&id=28154 Zusammenhänge und Wechselwirkungen im Klimasystem], in: Wilfried Endlicher, Friedrich-Wilhelm Gerstengarbe: [http://edoc.hu-berlin.de/miscellanies/klimawandel/ Der Klimawandel – Einblicke, Rückblicke und Ausblicke], 1-16
* [http://www.naturama.ch/forum/animation.cfm Animation mit Erklärungen zum Klimasystem]

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[[Kategorie:Klimasystem]]

Wasserkreislauf (einfach)

2009-02-26T18:53:40Z

Peter H.:

Unter dem Begriff Wasserkreislauf versteht man den Weg des Wassers durch die verschiedenen Komponenten des Klimasystems, [[Hydrosphäre]], [[Atmosphäre]], [[Kryosphäre im Klimasystem|Kryosphäre]], [[Biosphäre im Klimasystem|Biosphäre]] und Lithosphäre. Bei einem solchen Kreislauf geht im Prinzip dabei kein Wasser verloren. Verfolgt man ein Wassermolekül auf seinem Weg, verbleibt es aber unterschiedlich lange in jedem Bereich. Während es nur wenige Tage in der Atmosphäre verbleibt, bis es meist als Niederschlag wieder auf die Erde zurück fällt, kann das Molekül dagegen etwa 10000 Jahre im Ozean oder dem [[Grönländischer Eisschild|Grönländischen Eisschild]] verbleiben. Man spricht hier von unterschiedlichen Zeitkonstanten. Wie lange sich ein Molekül in einer Komponente des Klimasystems aufhält, hängt davon ab, wie groß der Transport von dieser in die anderen Komponenten ist und davon, wieviel Wasser in der jeweiligen Komponente vorhanden ist. Zur Veranschaulichung möge man sich eine Badewanne vorstellen, bei der man den Stöpsel zieht. Befindet sich viel Wasser in der Wanne, dauert es auch länger, bis das Wasser abgelaufen ist. Ist zudem der Abfluss verstopft (also der Transport gering), dauert es noch länger.
Da es genau genommen mehrere Möglichkeiten gibt, welchen Weg ein Molekül einschlagen wird, handelt es sich nicht um einen einzigen Kreislauf.
[[Bild:Wasserkreislauf.png|thumb|620px| Einfaches Beispiel des Wasserkreislaufs]]

== Beispiel ==
Die Einstrahlung der Sonne erwärmt das Wasser an der Oberfläche der Ozeane. Durch die Verdunstung gelangen Wassermoleküle in die Atmosphäre und werden durch Luftwirbel verschiedenster Größe in der unteren Atmosphäre verteilt. In der Atmosphäre wird es nach oben hin jedoch immer kälter und es kann sich daher nicht so viel Wasserdampf halten (siehe auch [[Niederschlag]]). Wenn der Wasserdampf daher zu flüssigem Wasser oder zu Eiskristallen kondensiert, entstehen Wolken. Das kann zum Beispiel durch die Bildung eines Tiefdruckgebiets, erzwingenes Aufsteigen an Bergen oder Aufsteigen aufgrund von Überhitzung am Boden (Konvektion) geschehen. Fällt der Niederschlag zurück in den Ozean, ist der Kreislauf bereits geschlossen. Fällt er auf festes Land ("[[Lithosphäre und Pedosphäre im Klimasystem | Lithosphäre]]") kann es entweder unterirdisch (im so genannten Grundwasser) oder in Flüssen zurück ins Meer fließen. Es kann aber auch als Schnee auf einen [[Eisschilde|Eisschild]] fallen, dort zu Eis gepresst werden und erst nach vielen tausend Jahren als Teil eines abbrechenden Eisstücks zurück in den Ozean gelangen. Natürlich kann ein einzelnes Molekül auch in chemischen Reaktionen verbraucht werden, zum Beispiel wenn eine Pflanze es aufnimmt und durch Photosynthese in seine Zellstruktur einbaut. Es handelt sich dann aber nicht mehr um ein Wassermolekül, daher wird eine solche Umwandlung oft nicht als Teil eines Kreislaufs gesehen. Man spricht in diesem Zusammenhang von Quellen und Senken. Dies sind Prozesse, die die untersuchte Eigenschaft (hier: das Wassermolekül) vernichten oder erzeugen. Ein weiteres Beispiel ist der Kohlenstoffkreislauf, wo Kohlenstoff in Form von CO2 aus der Atmosphäre entfernt wird und in Pflanzen als Bestandteil von Zellulose und anderen Verbindungen gebunden ist, bis er wieder freigesetzt wird (siehe auch [[Kohlenstoffkreislauf]].

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Wasserkreislauf]]
[[Kategorie:Einfache Artikel]]

Hydrosphäre

2009-02-26T18:51:50Z

Peter H.: Die Seite wurde neu angelegt: Als Hydrosphäre (von altgriechisch ύδωρ, hýdor = Wasser und griechisch σφαίρα, sfära = Kugel) wird alles gasförmige, flüssige und feste Wasser auf der Er...

Als Hydrosphäre (von altgriechisch ύδωρ, hýdor = Wasser und griechisch σφαίρα, sfära = Kugel) wird alles gasförmige, flüssige und feste Wasser auf der Erde bezeichnet. Die Hydrosphäre macht nur rund 0,02 % der Erdmasse aus. Dabei kann sie noch weiter in Ozeane (dazu zählen auch Seen und Flüsse), Porenwasser (z.B. Grundwasser), Gletscher- und Meereis und atmosphärischer Wasserdamf unterteilt werden. Die Hydrosphäre macht das Leben auf der Erde erst möglich. Auch für das Wetter und das Klima auf der Erde ist sie von entscheidender Bedeutung.<ref>Fairbridge R.W.(1967): The encyclopedia of atmospheric sciences and astrogeology, New York, p1200.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Klimasystem]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Grundbegriffe]]

Schnee

2009-02-16T21:59:31Z

Peter H.:

'''Schnee''' ist die häufigste Form des festen [[Niederschlag|Niederschlags]], der aus feinen Eiskristallen besteht.

== Kristallbildung ==
[[Bild:Schnee1.jpg|thumb|240px|Sternförmiger Eiskristall (Dendrit)]]
Schnee entsteht, wenn sich in den Wolken feinste Tröpfchen unterkühlten Wassers an Kristallisationskeimen (zum Beispiel Staubteilchen) anlagern und dort gefrieren. Dieser Prozess setzt jedoch erst bei Temperaturen unter -12 °C ein, wobei Wasser in Abwesenheit von Kristallisationsansätzen bis zu -40 °C flüssig bleiben kann.<ref>Gerhard Karl Lieb: ''Schnee und Lawinen.'' Vorlesung im WS 2001/02, Institut für Geografie und Raumforschung, Graz ([http://www.uni-graz.at/geowww/geo/download/lieb_schnee_lawinen.pdf PDF, 248 kB])</ref> Die dabei entstehenden Eiskristalle, weniger als 0,1 mm groß, fallen durch zunehmendes Gewicht nach unten und wachsen durch den Unterschied des Dampfdrucks zwischen Eis und unterkühltem Wasser weiter an. Auch resublimiert der in der Luft enthaltene Wasserdampf, geht also direkt in Eis über und trägt damit zum Kristallwachstum bei. Es bilden sich die bekannten sechseckigen Formen aus. Wegen der besonderen Struktur der Wassermoleküle sind dabei nur Winkel von 60° bzw. 120° möglich.

Die unterschiedlichen Stammformen der Schneekristalle hängen von der Temperatur ab – bei tieferen Temperaturen bilden sich Plättchen oder Prismen aus, bei höheren Temperaturen sechsarmige Dendriten (Sterne). Auch die Luftfeuchtigkeit beeinflusst das Kristallwachstum.

Herrscht eine hohe Thermik, so bewegen sich die Kristalle mehrfach vertikal durch die Atmosphäre, wobei sie teilweise aufgeschmolzen werden und wieder neu kristallisieren können. Dadurch wird die Regelmäßigkeit der Kristalle durchbrochen und es bilden sich komplexe Mischformen der Grundformen aus. Sie weisen eine verblüffend hohe Formenvielfalt auf, sodass landläufig behauptet wird, es gäbe keine zwei identischen Schneekristalle. Über 6000 verschiedene Kristallformen wurden 1962 von Bentley und Humphreys gezählt. Wenn sich Schneekristalle bilden, steigt in der Wolke auch die Temperatur, denn beim Gefrieren geben die Kristalle Wärme ab, während sie beim Verdampfen Wärme aufnehmen.

Ebenso verblüffend wie die beobachtete Formenvielfalt ist ihre ausgeprägte Symmetrie, die Schneekristallen eine hohe Selbstähnlichkeit verleiht und sie zu einem Vorzugsbeispiel der fraktalen Geometrie werden ließ (Koch-Kurve). Die verschiedenen Verästelungen wachsen in einem Exemplar stets in derselben Weise und offenbar mit ähnlicher Geschwindigkeit, auch wenn ihre Spitzen, an denen sie weiter wachsen, oft mehrere Millimeter auseinander liegen. Ein möglicher Erklärungsversuch, der ohne Annahme einer Wechselwirkung über diese Entfernung hinweg auskommt, besteht in dem Hinweis, dass die Wachstumsbedingungen an verschiedenen vergleichbaren Keimstellen an den Spitzen zu gleichen Zeitpunkten sicherlich immer recht ähnlich sind.<ref>Kenneth G. Libbrecht: [http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/faqs/faqs.htm ''Frequently Asked Questions about Snow Crystals''], Webseite eines Physikprofessors am Caltech</ref>

Die größte Komplexität der Schneekristalle zeigt sich bei einer hohen Luftfeuchtigkeit, da diese auch noch filigraneren Strukturen das Wachsen ermöglicht. Bei sehr niedrigen Temperaturen sind die Eiskristalle nicht nur kleiner und einfacher gebaut, sondern es schneit auch weniger als bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt, da die Luft dann kaum noch Feuchtigkeit enthält.

== Schneeflocken ==

Liegt die Lufttemperatur nahe am Gefrierpunkt, so werden die einzelnen Eiskristalle durch kleine Wassertropfen miteinander verklebt und es entstehen an einen Wattebausch erinnernde Schneeflocken. In starken Schauern kann es allerdings auch bei Temperaturen um 5 Grad oder noch etwas darüber schneien. Andererseits kommt es vor, dass auch bei unter Null Grad Regen fällt, dann als gefrierender Regen. Für diesen Effekt wird in manchen Medien der Begriff Blitzeis verwendet. Diese Komponenten hängen von Struktur und Schichtungsstabilität der oberen und unteren Luftschichten, von geografischen Einflüssen sowie Wetterelementen wie zum Beispiel Kaltlufttropfen ab. Bei tiefen Temperaturen bilden sich nur sehr kleine Flöckchen, der so genannte Schneegriesel.

Die weiße Farbe des Schnees liegt darin begründet, dass der Schnee aus Eiskristallen besteht. Jeder einzelne Kristall ist − wie Eis als solches − transparent; das Licht aller sichtbaren Wellenlängen wird an den Grenzflächen zwischen den Eiskristallen und der umgebenden Luft reflektiert und gestreut. Eine ausreichend große Ansammlung von Eiskristallen mit zufälliger Lagebeziehung zueinander führt damit insgesamt zu diffuser Reflexion; Schnee erscheint daher weiß. Ein ähnlicher Effekt ist beispielsweise auch bei Salz beim Vergleich von Pulver und größeren Kristallen zu beobachten.

Der mittlere Durchmesser von Schneeflocken beträgt ca. fünf Millimeter, bei einem Gewicht von 0,004 Gramm. Je höher die Temperatur wird, desto größer werden die Flocken, da die Kristalle schmelzen und zu großen Flocken verkleben. Das Guinness-Buch der Rekorde verzeichnet für die größte je gesehene Schneeflocke einen Durchmesser von 38 Zentimetern.<ref>Vgl. „[http://www.nytimes.com/2007/03/20/science/20snow.html Snowflakes as Big as Frisbees?]“ – Artikel vom 20.3.2007 in der Online-Ausgabe der New York Times</ref>

Fällt eine Schneeflocke auf Wasser, dann erzeugt sie aufgrund der in ihr eingeschlossenen Luftblasen einen schrillen hohen Ton mit einer Frequenz von 50 bis 200 Kilohertz, der für Menschen allerdings unhörbar ist.<ref>Lawrence A. Crum, Hugh C. Pumphrey, Ronald A. Roy, and Andrea Prosperetti: ''The underwater sounds produced by impacting snowflakes''. Journal of the Acoustical Society of America 106(4):1765-1770, 1999.</ref>

== Schneefall ==

Da Schneeflocken eine große Oberfläche und somit einen hohen Luftwiderstand haben, fallen sie mit Geschwindigkeiten von etwa 4 km/h verhältnismäßig langsam – zum Vergleich: mittelschwerer Regen fällt mit ca. 20 km/h, Hagel kann noch weitaus höhere Geschwindigkeiten erreichen. Diese Geschwindigkeit ist relativ unabhängig von der Größe der Schneeflocken, da ihre Oberfläche fast proportional zu ihrem Gewicht wächst.<ref>Bart Geerts: [http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap09/hydrometeor.html Fall speed of hydrometeors], Teil der [http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/ Resources in Atmospheric Sciences] der University of Wyoming</ref>

Schneekristalle, wie auch alle anderen irregulär geformten Objekte, tendieren dazu, mit ihrer flachesten Seite nach unten zu fallen. Dies erscheint zunächst unlogisch, weil man ja denken würde, dass Objekte sich so orientieren müssten, dass sie sich mit dem geringsten Widerstand durch die Luft bewegen. Wenn die flache Seite der Schneeflocke exakt parallel zur Fallrichtung wäre (geringster Widerstand), würde sie auch dort bleiben. Allerdings ist es sehr wahrscheinlich, dass sie sich während ihres Falles aufgrund von kleinen Störungen (Turbulenzen) einmal zur Fallrichtung neigt. Somit erfährt die Schneeflocke aufgrund der sie umströmenden Luft ein Kräftepaar; wegen der größeren Strömungsgeschwindigkeiten an den äußeren Enden. Dieses Kräftepaar dreht dann die Schneeflocke so, dass ihre flache Seite nach unten zeigt (Ebene der größten Ausdehnung der Flocke normal zur Fallrichtung). Dem selben Mechanismus folgen ein fallendes Blatt von einem Baum, ein fallengelassenes Blatt Papier, Rayleighsche Scheibe zur Messung der Schallgeschwindigkeit, etc.

Eine andere Auswirkung von Turbulenzen ist, dass Schneeflocken und andere Objekte dazu tendieren, einander einzuholen. Ein Schneekristall, der in die Wirbelzone einer anderen gerät, kann darin schneller fallen, sodass er mit dieser kollidiert und verklumpt. Der gleiche Effekt wird von Motorradfahrern genutzt, die im Windschatten fahren, und erlaubt Vögeln in V-Formationen energetisch günstiger zu fliegen als alleine. Ob der genannte Effekt der turbulenten Strömung eintritt oder nicht, hängt vom Objekt und dem Medium ab, in dem es sich bewegt. Beispielsweise erzeugen Staubkörner in Luft und Stahlkugeln in Honig in der Regel keine Verwirbelungen.

== Schneeschmelze ==

Eine Schneedecke verliert an Substanz, wenn Energie zugeführt wird. Dies kann durch Strahlung (kurzwellige Sonnenstrahlung oder langwellige Wärmestrahlung), Wärmeleitung (bei Lufttemperaturen über 0°C) oder durch in den Schnee fallenden Regen geschehen, der wärmer als 0°C ist. Wie schnell der Massenabbau vor sich geht, hängt nicht nur von der eingebrachten Energiemenge, sondern auch von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit ab. Konkret verläuft der Abbau langsamer, je trockener die Luft ist, da zur Sublimation, also für den direkten Übergang des Wassers von der festen in die gasförmige Phase, eine gewisse Energie aufgebracht werden muss, wodurch der übrige Schnee gekühlt wird.

Anhand von Feuchttemperatur und Taupunkttemperatur unterscheidet man drei Stufen des Abbauprozesses. Die Feuchttemperatur ist hierbei die Temperatur, die von der feuchten Seite eines Psychrometers gemessen wird und stets kleiner (bei 100% Luftfeuchtigkeit gleich) der Lufttemperatur ist. Die Taupunkttemperatur ist diejenige Temperatur, bei der die feuchte Luft wasserdampfgesättigt wäre und ist wiederum kleiner als die Feuchttemperatur. Liegt die Feuchttemperatur unter 0°C, sublimiert der Schnee. Dieser Prozess hat die langsamste Abbaurate, der Schnee bleibt dabei völlig trocken. Er kann bei bis zu 7°C Lufttemperatur stattfinden, dazu muss die relative Feuchte jedoch unter 20% betragen. Liegt die Feuchttemperatur über 0°C, die Taupunkttemperatur jedoch noch darunter, schmilzt der Schnee, das heißt er geht sowohl in die Gasphase, als auch in die Flüssigphase über. Bei Taupunkttemperaturen oberhalb des Nullpunkts taut der Schnee, er geht ausschließlich in die Flüssigphase über. Dieser Prozess hat die schnellsten Abbauraten. Bei einer mittleren relativen Luftfeuchte von 50% sublimiert Schnee unterhalb von +3,5°C, er schmilzt bei 3,5°-10°C und taut oberhalb von 10°C.

Wegen des hohen Luftgehaltes auch des am Boden verfestigten Schnees bleiben beim Schmelzen der Schneebedeckung die flächenhaften Überschwemmungen aus. Das Wasser, das durch Flüsse abtransportiert wird, kann aber in den Flusstälern zu den bekannten Frühjahrsüberschwemmungen führen, weil der Schnee auf einer sehr großen Fläche taut und sich in den relativ schmalen Flussbetten als Wasser sammelt.

== Schneearten ==

Es gibt verschiedene Kriterien, anhand derer man Schnee klassifizieren kann.

===Alter===

* Neuschnee ist frisch gefallener Schnee, der nicht länger als drei Tage liegt. Die Eiskristalle sind noch fein verzweigt mit spitzen Zacken.
* Altschnee liegt bereits mindestens drei Tage. Durch Temperatur und Druck sind die Kristalle weniger stark verästelt und abgerundeter.
* Harsch ist Altschnee, der durch Schmelzen und Gefrieren an der Oberfläche eine feste, gefrorene Schicht ausgebildet hat, während der Schnee darunter pulverartig bleibt. Je nach Dicke der harten Schicht kann schon durch leichte Zusatzbelastungen die Harschdecke durchbrochen werden. Siehe auch: Harscheisen
* Firnschnee (kurz Firn) ist mindestens ein Jahr alt und hat eine höhere Dichte (über 0,6 g/cm³). Die feinen Eiskristalle sind durch wiederkehrendes Auftauen und Gefrieren zu größeren Eisbrocken verschmolzen. Aus dem Firnschnee können im Laufe der Zeit Gletscher entstehen. Siehe auch Hauptartikel: Firn

===Feuchtigkeit===

* Pulverschnee ist trockener Schnee, der auch unter Druck nicht zusammenklebt. Seine Dichte liegt unter 60 kg/m³. In den amerikanischen Rocky-Mountains wird er auch als Champagner Powder bezeichnet.
* Feuchtschnee klebt unter Druck zusammen und eignet sich daher besonders für Schneebälle und Schneemänner, es lässt sich jedoch kein Wasser herauspressen. Er wird auch Pappschnee genannt, weil er zusammenpappt.
* Nassschnee oder Sulz (auch: Sulzschnee - Adj. sulzig) ist sehr schwer und nass, er klebt ebenfalls zusammen und man kann Wasser herauspressen.
* Faulschnee ist ein Gemisch aus Wasser und größeren Schneebrocken, die nicht mehr gut zusammenhalten (Schneematsch).
* An der Temperaturgrenze (Übergang in der Höhe oder bei Wetterumschwüngen) fällt Schneeregen, das heißt ein Gemisch aus Schnee und Regen.

===Farbe===
* Blutschnee ist rötlich gefärbter Schnee. Er ist meist hervorgerufen durch eine Massenentwicklung von Grünalgen (z. B. Chlamydomonas nivalis), die rote Karotinoide ansammeln. Seltenere Ursache ist das Niedergehen rötlicher Staubmassen, die von Winden aus Wüstenregionen transportiert werden.
* Eine ebenfalls durch kryophile (kälteliebende) Schneealgen hervorgerufene grüne Färbung wurde in Gletschern und arktischen Schneeflächen entdeckt.

===Dichte===
{| style="background-color:#E0EEEE;" border=1; width="60%" align="center"|
|- style="background-color:#EEE9E9;"
! width="25%" valign="middle"| Dichte
! width="30%" valign="middle"| Bezeichnung
! width="45%" valign="middle"| Beschreibung
|-
| align="center" | 30…50 kg·m-3
| align="center" | trockener, lockerer Neuschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 2–3 m hoch
|-
| align="center" | 50…100 kg·m-3
| align="center" | gebundener Neuschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 1–2 m hoch
|-
| align="center" | 100…200 kg·m-3
| align="center" | stark gebundener Neuschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 0,5–1 m hoch
|-
| align="center" | 200…400 kg·m-3
| align="center" | trockener Altschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 25–50 cm hoch
|-
| align="center" | 300…500 kg·m-3
| align="center" | feuchtnasser Altschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 20–35 cm hoch
|-
| align="center" | 150…300 kg·m-3
| align="center" | Schwimmschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 30–70 cm hoch
|-
| align="center" | 500…800 kg·m-3
| align="center" | mehrjähriger Firn
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 12–20 cm hoch
|-
| align="center" | 800…900 kg·m-3
| align="center" | Eis
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 11–12 cm dick
|-
|}

===Auftreten und Ursprung===

* Flugschnee ist sehr feiner Schnee, der durch die Wirkung des Windes in Häuser eindringt.
* Schneeverwehung: ist eine durch Windtransport bedingte Schneeansammlung, deren Höhe sich deutlich über der eigentlichen Niederschlagsmenge befinden kann
* Kunstschnee ist künstlich erzeugter Schnee.

== Bedeutung ==

===Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt===

In Gebieten mit einer gut ausgebildeten Schneedecke wird durch die hellere Bodenfarbe mehr Wärmestrahlung zurück in die Atmosphäre reflektiert und der Boden nimmt dementsprechend weniger auf. Nicht zuletzt muss zum Schmelzvorgang des Schnees die so genannte Schmelzwärme aufgebracht werden, die dann als Wärmeenergie verloren geht. Frisch gefallener Schnee besteht bis zu 95% aus eingeschlossener Luft und bildet somit auch einen guten Wärmeisolator, der Pflanzen unter der Schneedecke vor scharfem Frostwind schützt.

===Rolle für den Menschen===

Für den Menschen spielt der Schnee neben seiner ästhetischen Bedeutung in seiner Rolle als Metapher für den Winter wirtschaftlich vor allem in der Freizeitgestaltung und damit auch für den Tourismus eine wichtige Rolle (siehe auch Wintersport). Vor allem bei Kindern beliebt ist das Bauen von Schneemännern und das Austragen von Schneeballschlachten.

Eine große Gefahr vor allem für Wintersportler geht von Lawinen aus, denen in extremen Fällen aber auch schon ganze Dörfer zum Opfer gefallen sind. Auch starke Schneefälle (Schneekatastrophen) führen zu schweren Schadereignissen mit hohen wirtschaftlichen Verlusten.

Auch durch Glätte auf Verkehrswegen stellt Schnee eine Gefahr dar und führt nicht selten zu einem vollständigen Zusammenbruch des Verkehrsflusses. Nach starken Schneefällen sind Straßen oft nur noch mit Hilfe von Schneeketten passierbar. Winterräumdienste sind mit der Beseitigung des Schnees beauftragt, doch ist die Schneeräumung mittels Schneepflug, Schneefräse, Schneeschaufel oder anderer Hilfsmittel auch für Privatpersonen eine weit verbreite Beschäftigung in den Wintermonaten.

Wo der Schnee auf natürliche Weise nicht oder nicht ausreichend fällt, behilft man sich mit Kunstschnee, der mit Hilfe von Schneekanonen produziert wird.

Schnee hat auch akustische Auswirkungen: ist er locker, befindet sich viel eingeschlossenen Luft zwischen den einzelnen Flocken, wodurch sich die Schallenergie in den einzelnen Flocken verteilen kann, wo sie in Wärme umgesetzt wird. Schmilzt der Schnee, so kehrt sich der Effekt um und Schall wird reflektiert, wodurch eine Umgebung mit Matsch lauter ist.

Des Weiteren empfinden Menschen gleich laute Töne in einer Umgebung mit Schnee weniger laut, als in einer sommerlichen Umgebung. [6]

== Schneeforschung ==

===Geschichte===

Die streng hexagonale Struktur von Schneeflocken war im Kaiserreich China schon mindestens seit dem 2. Jahrhundert v. Chr. bekannt. Im Abendland bemerkte diese Eigenschaft erstmals der englische Mathematiker Thomas Harriot im Jahre 1591, der seine Beobachtung jedoch nicht publizierte. Arbeiten über die Formelvielfallt der Schneekristalle sind auch von Johannes Kepler und René Descartes bekannt, doch erste systematische Untersuchungen unternahm erst Ukichiro Nakaya, der 1936 als Erster synthetische Schneeflocken herstellen konnte und diese 1954 in über 200 verschiedene Typen kategorisierte.

== Schneemessungen ==

Messungen der Schneemenge werden mit Hilfe üblicher Regenmesser durchgeführt, bei denen zum Schutz gegen Verwehungen Schneekreuze angebracht sind. Die Mächtigkeit der Schneefläche wird mit Schneepegeln oder Schneesonden bestimmt. Der Zuwachs kann auch mit Ultraschall gemessen werden. Beim Deutschen Wetterdienst werden die Schneedeckenmächtigkeit und die Neuschneehöhe täglich um 7:30 Uhr gesetzlicher Zeit gemessen.

Der Wasseranteil (Wasseräquivalent einer Schneedecke) und die Schneedichte haben Bedeutung für die Klimatologie und Hydrologie. Auch die Schneegrenze ist eine wichtige klimatologische Kenngröße. Die Schneegrenze trennt schneebedeckte und schneefreie Gebiete voneinander.

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Siehe auch ==
* [[Niederschlag]]
* [[Schnee (Kryosphäre)]]
* [[Kryosphäre im Klimasystem]]
* [[Änderungen der Kryosphäre]]

== Weblinks ==

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

Meeresspiegelanstieg Bangladesch (einfach)

2009-02-15T11:53:17Z

Peter H.:

== Die Landschaft ==

Bangladesch ist eines der ärmsten Länder der Welt. An der weltweiten Emission von [[ Treibhauseffekt (einfach)|Treibhausgasen]] ist Bangladesch mit nur 0,06% beteiligt. Es ist dennoch einer der am meisten durch die Folgen der globalen Erwärmung gefährdetsten Staaten. Etwa 10% des Staatsgebietes liegen nur 1 m über dem mittleren Meeresniveau und ein Drittel unter dem Gezeitenhub. Außer im Nordosten und Südosten ist das Land sehr niedrig und flach. Es besteht weitgehend aus dem Ganges-Bramaputra-Delta, das von zahllosen Flüssen und Kanälen durchzogenen wird. Ein Drittel des Staatsgebietes gehört zur Küstenzone. Von der Küstenzone liegen 62% unter 3 m und 86% unter 5 m über dem Meeresspiegel. Hier leben 35 Millionen Menschen; das sind 28% der Bevölkerung von Bangladesch.

[[Bild:Bangladesch_kueste.gif|thumb|420px|Das Ganges-Brahmaputra-Megna-Delta: Bei einem Meeresspiegelanstieg von 1 m würden die blau-grünen Flächen weitgehend verloren gehen. Die gelbe und rote Linie zeigen das Eindringen von Meerwasser in den letzten Jahrzehnten.]]

== Naturkatastrophen in Bangladesch ==

Die besondere geographische Lage zwischen dem Himalaya im Norden und dem Golf von Bengalen im Süden ist einerseits ein Segen für das Land. Der vom Meer ins Land dringende Sommermonsun regnet sich am Himalaya ab und speist zahlreiche Flüsse, die das Delta mit Wasser und fruchtbarem Schwemmland versorgen. Diese Lage ist aber auch verantwortlich für zahlreiche Naturkatastrophen. In Bangladesch sind Sturmfluten von 5 und mehr Metern Höhe keine Seltenheit. Die Gründe liegen einerseits in dem flachen Wasser im nördlichen Golf von Bengalen, wo Sturmfluten sehr hoch auflaufen können. Andererseits können Regenfluten aus dem Himalaya das Land von innen überschwemmen. Vor allem der mittlere Teil der Küstenzone, der durch die drei großen Ströme Ganges, Brahmaputra und Megna gebildet wird, hat in den letzten Jahrzehnten wohl die schlimmsten Katastrophen durch Taifune und Sturmfluten in der Welt erlebt. So forderte 1999 eine durch einen Taifun ausgelöste Sturmflut 138 000 Todesopfer.

== Folgen eines Meeresspiegelanstiegs ==

Ein [[Meeresspiegelanstieg (einfach)|Meeresspiegelanstieg]] würde bisherige Landgebiete in Teile des Ozeans verwandeln und hier die Wellenhöhen während einer Sturmflut noch höher auflaufen lassen. Der Anstieg des Meeresspiegels würde außerdem das Wasser der großen Ströme, die in den Golf von Bengalen münden, aufstauen, wodurch weitere Überflutungen im Landesinnern verursacht würden. Bei einem Meeresspiegelanstieg von 1 m würden fast 30 000 km2 Land überflutet werden, und fast 15 Millionen Menschen würden heimatlos und zu Umweltflüchtlingen im eigenen Land. Im Südwesten der Küstenzone gibt es die größten zusammenhängenden Mangrovenwälder der Welt, Sundarbans. Sie bilden die Lebensgrundlage für 10 Millionen Menschen, die hier vor allem Fischfang betreiben. Diese Mangrovenwälder schützen das Hinterland vor Sturmfluten. Ein Meeresspieglanstieg von über einem Meter würde ihren Bestand gefährden.

Ein besonderes Problem stellt das Eindringen von salzhaltigem Meerwasser dar, das sich jetzt schon bemerkbar macht. Durch den weiteren Meeresspiegelanstieg würde die Versalzung noch weiter ins Inland vordringen. Die Versalzung der Böden und der Gewässer hätte weit reichende Folgen für die Landwirtschaft und die Gesundheit der Bevölkerung. Vor allem ist dadurch der Reisanbau gefährdet und schon heute in einigen Gebieten unmöglich geworden. Als Alternative werden große Shrimp-Farming angelegt, da Shrimps in Gewässern mit geringem Salzgehalt optimal gedeihen. Solche Farmen beschäftigen aber nur relativ wenige Arbeiter, und die große Mehrheit der Reisbauern müsste in die Städte abwandern. Eine weitere Folge wäre die verstärkte Ausbreitung von Cholera und anderen Krankheiten, da eine warme und feuchte Umgebung mit mäßig hohem Salzgehalt die Erreger dieser Krankheiten begünstigen.

== Siehe auch ==
* [[Folgen des Meeresspiegelanstiegs (einfach)]]
* [[Meeresspiegelanstieg in Europa]]
* [[Meeresspiegelanstieg in Afrika]]

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[[Kategorie:Meeresspiegel]]
[[Kategorie:Einfache Artikel]]

Klimaforschung

2009-02-10T16:47:13Z

Peter H.:

Unter '''Klimaforschung''' (in der Fachsprache auch als '''Klimatologie''' bezeichnet) versteht man die Erforschung des Klimas, seinen Änderungen und deren Auswirkungen.

== Gliederung der Klimatologie ==

Inhaltlich gliedert sich die Klimatologie in

* die '''klimatologische Informationserfassung''': Damit ist die Erfassung von Klimadaten, neo- bzw. paläoklimatologisch bzw. historisch, Klimaänderungen und der Paläoklimatologie gemeint.
* die '''Klimadiagnostik''': Ziel ist es hierbei ein besseres Verständnis von physikalischen Prozessen in der Atmosphäre zu erlangen. Gegenstände der diagnostischen Untersuchungen sind Klimavariabilität mit großskaligen Mustern (z.B. der Nordatlantik-Oszillation [[NAO]]), [[Zyklonen]] (Identifikation, Bahnen, Wachstumsbedingungen, Wirkungen), das Auftreten meteorologischer Extremereignisse und seine Bedingungen, die Auswirkungen von Extremereignissen oder die Änderungen hinsichtlich anthropogener Klimaänderungen.
* die '''Klimamodellierung''': siehe Hauptartikel [[Klimamodelle]] und
* die '''Klimawirkungsforschung'''

== Institute, an denen Klimaforschung betrieben wird ==
Wo wird Klimaforschung betrieben und von wem? Im Folgenden sollen einige der bedeutendsten deutschen Forschungsinstitute im Bereich der Klimaforschung mit ihren jeweiligen Schwerpunkten vorgestellt werden.

=== Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung ===
Das [http://www.awi-bremerhaven.de/de/ Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung] ist ein Forschungsinstitut in Bremerhaven, benannt nach dem Polarforscher und Geowissenschaftler Alfred Wegener. Es ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren und forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der [[Gemäßigte Zone| mittleren]] und [[Polargebiete| hohen]] Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die nationale und internationale Wissenschaft zur Verfügung.

=== Max-Planck-Institut für Meteorologie ===
Das zur Max-Planck-Gesellschaft gehörende [http://www.mpimet.mpg.de/ Max-Planck-Institut für Meteorologie] (MPI-M) in Hamburg ist ein international anerkanntes Institut zur Erforschung des Erdklimas. Das Institut befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft zur geowissenschaftlichen Fakultät der Universität Hamburg. Gemeinsam mit sechs universitären Einrichtungen bildet das MPI-M das Zentrum für Marine und Atmosphärische Wissenschaften [http://www.zmaw.de/ ZMAW].

Ziel der Wissenschaftler am MPI-M ist es, zu verstehen, wie physikalische, chemische und biologische Prozesse sowie menschliches Verhalten zur Dynamik des Erdsystems und insbesondere zu globalen und regionalen Klimaänderungen beitragen. Am MPI-M werden Modelle und Messmethoden entwickelt, um die natürliche Variabilität der [[Atmosphäre]], des [[Ozean im Klimasystem| Ozeans]] und der [[Biosphäre im Klimasystem| Biosphäre]] zu erklären und Abschätzungen über den Einfluss von Landnutzungsänderungen, industrieller Entwicklung, Verstädterung und anderen menschlichen Einflüssen durchführen zu können. Komplexe Erdsystemmodelle werden benutzt, um das Verhalten der Atmosphäre, des Ozeans, der [[Kryosphäre im Klimasystem| Kryosphäre]] und der [[Biosphäre im Klimasystem| Biosphäre]] zu simulieren und die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten des Erdsystems zu verstehen.

=== Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung ===
Das [http://www.pik-potsdam.de/ Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung] (PIK) ist Mitglied der Leibniz Gemeinschaft, einer Vereinigung außeruniversitärer Forschungsinstitute, und hat seine Schwerpunkte in der Untersuchung von wissenschaftlich und gesellschaftlich relevanten Fragestellungen in den Bereichen Globaler Wandel, Klimawirkung, und nachhaltige Entwicklung. Natur- und Sozialwissenschaftler erarbeiten zusammen am PIK interdisziplinäre Einsichten, welche eine robuste Grundlage für Entscheidungen in Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft darstellen. Die wichtigsten methodischen Ansätze am PIK sind System- und Szenarienanalyse, quantitative und qualitative Modellierung, Computersimulation und Datenintegration.

=== GKSS-Forschungszentrum Geesthacht ===

Am GKSS-Forschungszentrum Geesthacht wird im [http://www.gkss.de/institute/coastal_research/index.html.de Institut für Küstenforschung] das Hauptaugenmerk auf den Lebensraum Küste gelegt. Es werden Werkzeuge, Analysen und Szenarien für ein Management dieser empfindlichen Landschaft durch Wandel und Anpassung unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit entwickelt.
Die Forschungsaktivitäten erstrecken sich sowohl auf naturwissenschaftliche als auch auf gesellschaftliche Aspekte im regionalen und globalen Kontext. Aus Untersuchungen des aktuellen Zustands des Lebensraums Küste sowie seiner Empfindlichkeit gegenüber natürlichen und menschlichen Einflüssen werden Szenarien künftiger Optionen abgeleitet.

== Siehe auch ==
* [[IPCC| Intergovernmental Panel on Climate Change]]

== Weblinks ==
* [http://www.cru.uea.ac.uk/cru/links/ Übersicht über die wichtigsten Klimaforschungsinstitute]
* [http://www.awi-bremerhaven.de/de/ Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung]
* [http://www.mpimet.mpg.de/ Max-Planck-Institut für Meteorologie]
* [http://www.zmaw.de/ Zentrum für Marine und Atmosphärische Wissenschaften]
* [http://www.pik-potsdam.de/ Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung]
* [http://www.ufz.de/index.php?de=16028 HELMHOLTZ Zentrum für Umweltforschung]
* CESR (Center for Enviromental Systems Reseach): [http://www.usf.uni-kassel.de/cesr/index.php?option=com_content&task=view&id=264&Itemid=72 Wissenschaftliches Zentrum für Umweltsystemforschung der Universität Kassel]
* [http://www.dkrz.de Internetauftritt des Deutschen Klimarechenzentrums]

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

Meteorologie

2009-02-10T16:46:25Z

Peter H.:

Die '''Meteorologie''' ist die Wissenschaft von der [[Atmosphäre]] und untersucht vor allem die Dynamik von [[Wetter|Wetterereignissen]]. Mit dem Wort "meteoron" bezeichneten die Griechen "das über der Erde Schwebende" und meinten damit die Lufthülle, welche die Erde umgibt, und die darin vorhandenen Stoffe, also Gase, schwebende Tröpfchen (Wolken) und feste [[Aerosole|Partikel]].

[[Bild:Anvil shaped cumulus panorama edit crop.jpg|thumb|400px|Cumuluswolken, im Hintergrund Amboss eines Cumulonimbus]]

Die Meteorologie ist ein Teilgebiet der Geowissenschaften, das die physikalischen und chemischen Erscheinungen und Vorgänge der Atmosphäre der Erde einschließlich der Wechselwirkungen mit der Erdoberfläche und dem solaren Strahlungsangebot umfasst.

Die zeitlich-räumlichen Größenordnungen reichen dabei von der Mikroturbulenz über das Wettergeschehen bis zur Klimatologie, die jedoch in ihrer interdisziplinären Ausprägung über die Meteorologie weit hinausgeht.

== Klassische Einteilung der Meteorologie: ==

* Allgemeine (beschreibend physikalische) Meteorologie
* Theoretische (d.h. mathematische) Meteorologie
* [[Synoptik|Synoptische Meteorologie]] (Wetterkunde/ Wettervorhersage)
* Angewandte Meteorologie
* Physikalische Klimatologie

== Siehe auch ==
* [[Wetter]]
* [[Synoptik]]
* [[Klima und Wetter]]

== Literatur ==

* G. Warnecke: Meteorologie und Umwelt - Eine Einführung, Springer, 1997

== Weblinks ==
[http://www.dwd.de/ Deutscher Wetterdienst]

[http://www.dmg-ev.de/ Deutsche Meteorologische Gesellschaft]

== Lizenzhinweis ==

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[[Kategorie:Klimaforschung]]
[[Kategorie:Grundbegriffe]]

Atmosphärische Zirkulation

2009-02-10T16:38:23Z

Peter H.: /* Siehe auch */

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

== Einleitung ==
Die '''atmosphärische Zirkulation''', oder auch allgemeine, planetare oder globale Zirkulation (englisch: general circulation, global circulation), ist eine Sammelbezeichnung für atmosphärische Zirkulationssysteme, die große Teile des Erdballs umfassen und durch ihre Wechselwirkung die Wetterdynamik der Erdatmosphäre bestimmen. Es handelt sich also insbesondere um eine großskalige Modellvorstellung der atmosphärischen Zirkulation, da das idealisierte Bild eines umfassenden Gesamtverständnisses durch den Stand der [[Meteorologie|meteorologischen]] Forschung derzeit und auch in absehbarer Zukunft nicht erfüllt werden kann. In der Praxis des Begriffs der planetarischen Zirkulation ist es daher richtiger von einer modellhaften Annäherung an die reale Atmosphärendynamik zu sprechen. Dies gilt insbesondere für:
*Prozesse der mittleren und höheren [[Aufbau der Atmosphäre|Atmosphäre]],
*Wechselwirkungen der einzelnen Zirkulationssysteme untereinander,
*Wechselwirkung der Atmosphäre mit anderen Bereichen der Geosphäre wie den Ozeanen,
*die zeitliche Variabilität der planetarischen Zirkulation (im Bereich des Jahresganges bis zu Zeitskalen einer Klimaveränderung) und
*den Einfluss kleinskaliger Systeme welche in den Modellvorstellungen der planetarischen Zirkulation nicht oder kaum berücksichtigt werden.

==Wissenschaftliche Entwicklung==

Die ältere Theorie der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre wurde von A.Woeikow (1874) entwickelt. Die neuere Theorie der planetarischen Zirkulation wurde von Hermann Flohn und Sv. Petterssen Anfang der 50 Jahre entwickelt: Das Verdienst, die mannigfaltigen, z.T. auch heute noch widersprüchlichen Einzelergebnisse zahlreicher Meteorlogen aus allen Teilen der Welt zu einer Synthese von beträchlichen klimageographischer Tragweite und in didaktisch aufbereitete Modellvorstellungen gebracht zu haben gebührt zweifelslos Hermann Flohn (Blüthgen /Weischet: 1980. S.15).

== Grobe Vereinfachung ==
[[Bild:Atmosphaere_zirkulation.gif|thumb|420 px|Die wichtigsten Zirkulationszellen der Atmosphäre]]

Wesentliche Energiequelle für die zu beschreibenden Bewegungen ist die Sonne, die den äquatornahen Regionen der Erde viel Energie pro Fläche zuführt, den [[Polargebiet|polaren Regionen]] wenig (siehe [[Sonnenenergie|Sonneneinstrahlung]], Globalstrahlung). Die warme Luft an den [[Tropen]] steigt auf, am Boden bildet sich ein Tief, die äquatoriale Tiefdruckrinne, in großer Höhe ein Hoch. Die kalte Luft an den Polen setzt sich über der Erdoberfläche ab. So entsteht dort das Polarhoch und in größerer Höhe ein [[Tiefdruckgebiet]]. Das Temperaturgefälle zwischen Tropen und Polarregionen bedeutet daher grundsätzlich ein Luftdruckgefälle (siehe [[Luftdruck]], Druckgradientkraft):

* Am Äquator steigt erwärmte Luft auf.
* In Bodennähe strömt (kältere) Luft in Richtung Äquator nach (Bild a).
* Wegen der Erddrehung (und der daraus resultierenden [[Corioliskraft]]) werden Bewegungen auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt, auf der Südhalbkugel nach links, und eine äquatorwärts strömende Luftmasse wird dadurch auf der Nordhalbkugel zum Nordostwind, auf der Südhalbkugel zum Südostwind (Bild b).
* In der Höhe kommt es zu Ausgleichsströmungen: Luftmassen, die über dem Äquator aufgestiegen sind, strömen in der Höhe wieder polwärts. Am Pol in der Höhe einlangende Luftmassen sinken dort ab (Bilder a und b).

==Gemäßigte Vereinfachung==

* Luftmassen, die in der Höhe des Äquators polwärts strömen, sinken wegen der polwärtigen Flächenkonvergenz der Erde größtenteils spätestens über rund 30° Breite ab.
* Luftmassen, die vom Pol äquatorwärts wegströmen, erwärmen sich und steigen ab rund 60° Breite in die Höhe.
* Zwischen diese beiden Systeme jeder Hemisphäre passt jeweils ein drittes, gegenläufiges, hinein. Sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel finden sich dementsprechend drei (bodennahe) Windsysteme
#[[Passate]], in niederen Breiten, als ''Nordost''passat auf der Nordhalbkugel, als ''Südost''passat auf der Südhalbkugel (''[[Hadley-Zelle|Hadley-Zellen]]'').
#Westwinde in der Höhe über den ''gemäßigten'' oder ''mittleren Breiten,'' da polwärts strömende Luftmassen wegen der [[Corioliskraft]] westliche Winde ergeben (auch ''[[Ferrel-Zelle]]'' oder ''Westwinddrift'').
#Polare Ostwinde in den ''Polarzellen''.

===Die Innertropische Konvergenzzone===
* ''Hauptartikel: [[Innertropische Konvergenzzone]]''

Die ITCZ, engl.: Intertropical Convergence Zone, ist die den Erdball umfassende Tiefdruckrinne am Äquator, in der die Passatwinde zusammenströmen, konvergieren. Da die ITCZ von der Sonneneinstrahlung abhängt, verlagert sie sich im Jahreslauf: Im Nord-Sommer liegt sie nördlich des Äquators, im Süd-Sommer südlich des Äquators. Weiter haben auch langfristig periodisch wiederkehrende Phänomene wie [[El Niño]] Einfluss auf die Lage der ITCZ, und damit auch auf die Lage der anderen Zonen.

* Innerhalb der ITCZ geraten die [[Passate|Passatwinde]] gleichsam ins Stocken, da die bisher horizontale Luftbewegung in eine vertikale übergeht. Dies bedeutet einerseits Flautenhäufigkeit, das Gebiet ist eine Kalmenzone, auch Äquatorialer Kalmengürtel genannt. Das schnelle Aufsteigen feuchtwarmer Luftmassen führt jedoch ziemlich oft zu Gewittern.

===Die Hadley-Zellen: Passatzonen===
* Hauptartikel: [[Hadley-Zelle]]
Diese Zellen liegen beiderseits der ITCZ. [[Hadley-Zelle|Hadley-Zellen]] sind sehr stabil, die daraus resultierenden Passatwinde wehen daher ganzjährig sehr zuverlässig und wurden früher zur schnellen Überquerung des Ozeans genutzt, weshalb sie beispielsweise auf englisch trade winds genannt werden. Die Zirkulation innerhalb der Zelle vervollständigt sich durch Rückströmung von Luftmassen in großer Höhe, den Antipassat (Gegenpassat). Da ein polwärts strömender Wind stets in Richtung der Erdrotation, also in Richtung Osten abgelenkt wird, ist der nördliche Antipassat ein Südwestwind, der südliche ein Nordwestwind. Die ITCZ ist von subtropischen Hochdruckgürteln umgeben, die dadurch entstehen, dass Luftmassen zum Absinkenden gezwungen werden, weil sie über der polwärts „dünner werdenden“ Erde (Länge des Äquators ca. 40000 km, Länge der 30. Breitenkreise nur noch ca. 34500 km) keinen Platz mehr finden.

Anzumerken ist hierbei, dass das Konzept der Hadley-Zelle ein Modell zur Erklärung von Wirkungszusammenhängen in der planetarischen Zirkulation ist. Faktisch können nicht alle der in der ITCZ extrem schnell aufsteigenden Luftmassen über die Passatwinde ausgeglichen werden. Lokal fallen Luftpakete deshalb sogar innerhalb der ITCZ ab.

Wäre die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Drehachse wesentlich langsamer, so wäre die [[Corioliskraft]] geringer und die Hadley-Zellen würden sich vom Äquator bis zu den Polen erstrecken, wenn nicht außerdem über den Polen zu wenig Platz für die viele in der ITCZ aufgestiegene Luft wäre. Die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit der Erde bewirkt aber die Ausbildung zweier weiterer meridionaler Zirkulationszellen:

===Die Polarzelle: Polare Ostwinde===

Polare Ostwinde, die den Polarkreis erreichen, sind so weit erwärmt, dass sie aufsteigen. Auch die Polarzelle besteht in einem Kreislauf mit entsprechender Gegenströmung in der Höhe. Als polare Hochdruckkappe ist sie, außer am Rand, ebenfalls sehr stabil.

===Die instabile Ferrel-Zelle: Westwinddrift===
*Hauptartikel: [[Ferrel-Zelle]]
Zwischen den beiden gleichläufigen Systemen Hadley- und Polarzelle jeder Halbkugel, passt je ein drittes gegenläufiges; nicht unähnlich dem Ineinandergreifen von Zahnrädern. Dort wird in Bodennähe Luft polwärts verlagert, woraus unter Einwirkung der [[Corioliskraft]] westliche Winde entstehen. Die Zone heißt daher auch Westwindzone oder Westwinddrift der gemäßigten Breiten. Sie ist die instabilste, weil auf rund 60° bis 70° geographischer Breite die feuchtwarmen Westwinde auf kalte polare Ostwinde treffen: die Polarfront bildet sich. Die äquatorseitige Grenze liegt bei rund 35° Breite.

===Die Polarfront===

Das Geschehen an der [[Front]] führt zur Bildung von [[Tiefdruckgebiet]]en, die dann in der Westwinddrift wandern und relativ gut voraussagbares „Schlechtwetter“ mit sich bringen. Vor allem das ständige Mäandrieren der Front, die ständig 4-6 Wellen enthält (siehe Rossby-Wellen), macht die Ferrel-Zelle so instabil. Das Entstehen von Tiefdruckgebieten wird Zyklogenese genannt.

===Die Rossbreiten===

Wenn bei rund 30° Breite Luftmassen absinken, erwärmen sie sich und werden aufgrund der erhöhten Aufnahmefähigkeit an Wasserdampf trocken; es entsteht ein Hochdruckgebiet, das im Innern wenig Luftbewegung erzeugt. Diese Breiten werden deshalb seit den ersten Atlantiküberquerungen Rossbreiten genannt, da wegen des geringen Windes Segelschiffe in Flauten liegen blieben und die mitgeführten Pferde (Rösser) starben oder geschlachtet werden mussten, wenn auf den Schiffen das Trinkwasser knapp wurde. Eventuell ist dies nur eine Legende, veranschaulicht aber das Problem für die Segelschifffahrt. Diese Rossbreiten mussten aber unbedingt durchquert werden, um für die Rückfahrt die Westwinddrift nutzen zu können.

Da Landmassen die Luftströmungen stärker bremsen als Wasserflächen, sind die planetaren Winde auf der Südhalbkugel entsprechend ausgeprägter. Insbesondere die Brüllenden Vierziger, die Westwinde um den 40. Breitengrad Süd, sind als Beispiel zu nennen.

== Siehe auch ==
* [[Innertropische Konvergenzzone]]
* [[Hadley-Zelle]]
* [[Walker-Zirkulation]]
* [[Monsun]]
* [[Indischer Monsun]]
* [[Jetstream]]
* [[Aufbau der Atmosphäre]]

==Unterricht==
* [http://www.lehrer-online.de/nl-globale-windsysteme.php Atmosphärische Zirkulation] Unterrichtseinheit bei Lehrer online, die von der Analyse eines Satellitenfilms ausgeht.

==Literatur==

* David A. Randall : General Circulation Model Development: Past, Present, and Future: Past, Present and Future (International Geophysics (Hardcover)). 2000
* Blüthgen, Weischet: Klimageographie. 1980
* Flohn, H.: Studien zur allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre. Ber. Dt. Wetterdienst US Zone 18 (1950a), 50 pages
* Flohn H. 1969: Climate and Weather. World Univ. Library, McGraw-Hill, New York
* Petterssen, Sv.: Some aspects of the general circulation of the atmosphere.Cent.Proc. Roy. Meteor.Soc. 1950, 120-155
* Palmen, E,/C.W. Newton: Atmospheric Circulation System. London, New York 1969

== Weblinks ==
* [http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1pd.html Globale atmosphärische Zirkulation] Seiten des Espere-Projekts

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[[Kategorie:Atmosphärische Zirkulation]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]

Atmosphärische Zirkulation

2009-02-10T16:37:47Z

Peter H.: /* Einleitung */

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

== Einleitung ==
Die '''atmosphärische Zirkulation''', oder auch allgemeine, planetare oder globale Zirkulation (englisch: general circulation, global circulation), ist eine Sammelbezeichnung für atmosphärische Zirkulationssysteme, die große Teile des Erdballs umfassen und durch ihre Wechselwirkung die Wetterdynamik der Erdatmosphäre bestimmen. Es handelt sich also insbesondere um eine großskalige Modellvorstellung der atmosphärischen Zirkulation, da das idealisierte Bild eines umfassenden Gesamtverständnisses durch den Stand der [[Meteorologie|meteorologischen]] Forschung derzeit und auch in absehbarer Zukunft nicht erfüllt werden kann. In der Praxis des Begriffs der planetarischen Zirkulation ist es daher richtiger von einer modellhaften Annäherung an die reale Atmosphärendynamik zu sprechen. Dies gilt insbesondere für:
*Prozesse der mittleren und höheren [[Aufbau der Atmosphäre|Atmosphäre]],
*Wechselwirkungen der einzelnen Zirkulationssysteme untereinander,
*Wechselwirkung der Atmosphäre mit anderen Bereichen der Geosphäre wie den Ozeanen,
*die zeitliche Variabilität der planetarischen Zirkulation (im Bereich des Jahresganges bis zu Zeitskalen einer Klimaveränderung) und
*den Einfluss kleinskaliger Systeme welche in den Modellvorstellungen der planetarischen Zirkulation nicht oder kaum berücksichtigt werden.

==Wissenschaftliche Entwicklung==

Die ältere Theorie der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre wurde von A.Woeikow (1874) entwickelt. Die neuere Theorie der planetarischen Zirkulation wurde von Hermann Flohn und Sv. Petterssen Anfang der 50 Jahre entwickelt: Das Verdienst, die mannigfaltigen, z.T. auch heute noch widersprüchlichen Einzelergebnisse zahlreicher Meteorlogen aus allen Teilen der Welt zu einer Synthese von beträchlichen klimageographischer Tragweite und in didaktisch aufbereitete Modellvorstellungen gebracht zu haben gebührt zweifelslos Hermann Flohn (Blüthgen /Weischet: 1980. S.15).

== Grobe Vereinfachung ==
[[Bild:Atmosphaere_zirkulation.gif|thumb|420 px|Die wichtigsten Zirkulationszellen der Atmosphäre]]

Wesentliche Energiequelle für die zu beschreibenden Bewegungen ist die Sonne, die den äquatornahen Regionen der Erde viel Energie pro Fläche zuführt, den [[Polargebiet|polaren Regionen]] wenig (siehe [[Sonnenenergie|Sonneneinstrahlung]], Globalstrahlung). Die warme Luft an den [[Tropen]] steigt auf, am Boden bildet sich ein Tief, die äquatoriale Tiefdruckrinne, in großer Höhe ein Hoch. Die kalte Luft an den Polen setzt sich über der Erdoberfläche ab. So entsteht dort das Polarhoch und in größerer Höhe ein [[Tiefdruckgebiet]]. Das Temperaturgefälle zwischen Tropen und Polarregionen bedeutet daher grundsätzlich ein Luftdruckgefälle (siehe [[Luftdruck]], Druckgradientkraft):

* Am Äquator steigt erwärmte Luft auf.
* In Bodennähe strömt (kältere) Luft in Richtung Äquator nach (Bild a).
* Wegen der Erddrehung (und der daraus resultierenden [[Corioliskraft]]) werden Bewegungen auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt, auf der Südhalbkugel nach links, und eine äquatorwärts strömende Luftmasse wird dadurch auf der Nordhalbkugel zum Nordostwind, auf der Südhalbkugel zum Südostwind (Bild b).
* In der Höhe kommt es zu Ausgleichsströmungen: Luftmassen, die über dem Äquator aufgestiegen sind, strömen in der Höhe wieder polwärts. Am Pol in der Höhe einlangende Luftmassen sinken dort ab (Bilder a und b).

==Gemäßigte Vereinfachung==

* Luftmassen, die in der Höhe des Äquators polwärts strömen, sinken wegen der polwärtigen Flächenkonvergenz der Erde größtenteils spätestens über rund 30° Breite ab.
* Luftmassen, die vom Pol äquatorwärts wegströmen, erwärmen sich und steigen ab rund 60° Breite in die Höhe.
* Zwischen diese beiden Systeme jeder Hemisphäre passt jeweils ein drittes, gegenläufiges, hinein. Sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel finden sich dementsprechend drei (bodennahe) Windsysteme
#[[Passate]], in niederen Breiten, als ''Nordost''passat auf der Nordhalbkugel, als ''Südost''passat auf der Südhalbkugel (''[[Hadley-Zelle|Hadley-Zellen]]'').
#Westwinde in der Höhe über den ''gemäßigten'' oder ''mittleren Breiten,'' da polwärts strömende Luftmassen wegen der [[Corioliskraft]] westliche Winde ergeben (auch ''[[Ferrel-Zelle]]'' oder ''Westwinddrift'').
#Polare Ostwinde in den ''Polarzellen''.

===Die Innertropische Konvergenzzone===
* ''Hauptartikel: [[Innertropische Konvergenzzone]]''

Die ITCZ, engl.: Intertropical Convergence Zone, ist die den Erdball umfassende Tiefdruckrinne am Äquator, in der die Passatwinde zusammenströmen, konvergieren. Da die ITCZ von der Sonneneinstrahlung abhängt, verlagert sie sich im Jahreslauf: Im Nord-Sommer liegt sie nördlich des Äquators, im Süd-Sommer südlich des Äquators. Weiter haben auch langfristig periodisch wiederkehrende Phänomene wie [[El Niño]] Einfluss auf die Lage der ITCZ, und damit auch auf die Lage der anderen Zonen.

* Innerhalb der ITCZ geraten die [[Passate|Passatwinde]] gleichsam ins Stocken, da die bisher horizontale Luftbewegung in eine vertikale übergeht. Dies bedeutet einerseits Flautenhäufigkeit, das Gebiet ist eine Kalmenzone, auch Äquatorialer Kalmengürtel genannt. Das schnelle Aufsteigen feuchtwarmer Luftmassen führt jedoch ziemlich oft zu Gewittern.

===Die Hadley-Zellen: Passatzonen===
* Hauptartikel: [[Hadley-Zelle]]
Diese Zellen liegen beiderseits der ITCZ. [[Hadley-Zelle|Hadley-Zellen]] sind sehr stabil, die daraus resultierenden Passatwinde wehen daher ganzjährig sehr zuverlässig und wurden früher zur schnellen Überquerung des Ozeans genutzt, weshalb sie beispielsweise auf englisch trade winds genannt werden. Die Zirkulation innerhalb der Zelle vervollständigt sich durch Rückströmung von Luftmassen in großer Höhe, den Antipassat (Gegenpassat). Da ein polwärts strömender Wind stets in Richtung der Erdrotation, also in Richtung Osten abgelenkt wird, ist der nördliche Antipassat ein Südwestwind, der südliche ein Nordwestwind. Die ITCZ ist von subtropischen Hochdruckgürteln umgeben, die dadurch entstehen, dass Luftmassen zum Absinkenden gezwungen werden, weil sie über der polwärts „dünner werdenden“ Erde (Länge des Äquators ca. 40000 km, Länge der 30. Breitenkreise nur noch ca. 34500 km) keinen Platz mehr finden.

Anzumerken ist hierbei, dass das Konzept der Hadley-Zelle ein Modell zur Erklärung von Wirkungszusammenhängen in der planetarischen Zirkulation ist. Faktisch können nicht alle der in der ITCZ extrem schnell aufsteigenden Luftmassen über die Passatwinde ausgeglichen werden. Lokal fallen Luftpakete deshalb sogar innerhalb der ITCZ ab.

Wäre die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Drehachse wesentlich langsamer, so wäre die [[Corioliskraft]] geringer und die Hadley-Zellen würden sich vom Äquator bis zu den Polen erstrecken, wenn nicht außerdem über den Polen zu wenig Platz für die viele in der ITCZ aufgestiegene Luft wäre. Die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit der Erde bewirkt aber die Ausbildung zweier weiterer meridionaler Zirkulationszellen:

===Die Polarzelle: Polare Ostwinde===

Polare Ostwinde, die den Polarkreis erreichen, sind so weit erwärmt, dass sie aufsteigen. Auch die Polarzelle besteht in einem Kreislauf mit entsprechender Gegenströmung in der Höhe. Als polare Hochdruckkappe ist sie, außer am Rand, ebenfalls sehr stabil.

===Die instabile Ferrel-Zelle: Westwinddrift===
*Hauptartikel: [[Ferrel-Zelle]]
Zwischen den beiden gleichläufigen Systemen Hadley- und Polarzelle jeder Halbkugel, passt je ein drittes gegenläufiges; nicht unähnlich dem Ineinandergreifen von Zahnrädern. Dort wird in Bodennähe Luft polwärts verlagert, woraus unter Einwirkung der [[Corioliskraft]] westliche Winde entstehen. Die Zone heißt daher auch Westwindzone oder Westwinddrift der gemäßigten Breiten. Sie ist die instabilste, weil auf rund 60° bis 70° geographischer Breite die feuchtwarmen Westwinde auf kalte polare Ostwinde treffen: die Polarfront bildet sich. Die äquatorseitige Grenze liegt bei rund 35° Breite.

===Die Polarfront===

Das Geschehen an der [[Front]] führt zur Bildung von [[Tiefdruckgebiet]]en, die dann in der Westwinddrift wandern und relativ gut voraussagbares „Schlechtwetter“ mit sich bringen. Vor allem das ständige Mäandrieren der Front, die ständig 4-6 Wellen enthält (siehe Rossby-Wellen), macht die Ferrel-Zelle so instabil. Das Entstehen von Tiefdruckgebieten wird Zyklogenese genannt.

===Die Rossbreiten===

Wenn bei rund 30° Breite Luftmassen absinken, erwärmen sie sich und werden aufgrund der erhöhten Aufnahmefähigkeit an Wasserdampf trocken; es entsteht ein Hochdruckgebiet, das im Innern wenig Luftbewegung erzeugt. Diese Breiten werden deshalb seit den ersten Atlantiküberquerungen Rossbreiten genannt, da wegen des geringen Windes Segelschiffe in Flauten liegen blieben und die mitgeführten Pferde (Rösser) starben oder geschlachtet werden mussten, wenn auf den Schiffen das Trinkwasser knapp wurde. Eventuell ist dies nur eine Legende, veranschaulicht aber das Problem für die Segelschifffahrt. Diese Rossbreiten mussten aber unbedingt durchquert werden, um für die Rückfahrt die Westwinddrift nutzen zu können.

Da Landmassen die Luftströmungen stärker bremsen als Wasserflächen, sind die planetaren Winde auf der Südhalbkugel entsprechend ausgeprägter. Insbesondere die Brüllenden Vierziger, die Westwinde um den 40. Breitengrad Süd, sind als Beispiel zu nennen.

== Siehe auch ==
* [[Innertropische Konvergenzzone]]
* [[Hadley-Zelle]]
* [[Walker-Zirkulation]]
* [[Monsun]]
* [[Indischer Monsun]]
* [[Jetstream]]

==Unterricht==
* [http://www.lehrer-online.de/nl-globale-windsysteme.php Atmosphärische Zirkulation] Unterrichtseinheit bei Lehrer online, die von der Analyse eines Satellitenfilms ausgeht.

==Literatur==

* David A. Randall : General Circulation Model Development: Past, Present, and Future: Past, Present and Future (International Geophysics (Hardcover)). 2000
* Blüthgen, Weischet: Klimageographie. 1980
* Flohn, H.: Studien zur allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre. Ber. Dt. Wetterdienst US Zone 18 (1950a), 50 pages
* Flohn H. 1969: Climate and Weather. World Univ. Library, McGraw-Hill, New York
* Petterssen, Sv.: Some aspects of the general circulation of the atmosphere.Cent.Proc. Roy. Meteor.Soc. 1950, 120-155
* Palmen, E,/C.W. Newton: Atmospheric Circulation System. London, New York 1969

== Weblinks ==
* [http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1pd.html Globale atmosphärische Zirkulation] Seiten des Espere-Projekts

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[[Kategorie:Atmosphäre]]

Wetter

2009-02-10T16:29:56Z

Peter H.: /* Begriffliche Abgrenzung */

Als '''Wetter''' (v. althochdeutsch ''wetar'' = Wind, Wehen) bezeichnet man den Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit z.B. hier und jetzt. Das Wetter ist in Raum und Zeit höchst variabel.

== Begriffliche Abgrenzung ==
Das Wetter charakterisiert den Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort und zu einem bestimmten Zeitpunkt. Kennzeichnend sind die meteorologischen Elemente Strahlung, Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchte und Wind, sowie die daraus ableitbaren Elemente Bewölkung, Niederschlag, Sichtweite etc. Das Wetter ist das augenblickliche Bild eines Vorganges (Wettergeschehen), das sich hauptsächlich in der Troposphäre, der untersten Atmosphärenschicht, abspielt. Es kann sich – im Gegensatz zur Wetterlage und Witterung – mehrmals täglich ändern.

* ''Witterung'': Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Ort charakteristisch für ein kürzeres Zeitintervall von z.B. einigen Tagen, einer Woche, einem Monat bis zu einer Jahreszeit.
* ''Wetterlage'': Zustand der Atmosphäre über einem größeren Gebiet (z.B. Mitteleuropa) in einem kürzeren Zeitintervall von meist nur wenigen Tagen. In diesem Sinne spricht man von einer Großwetterlage, die z.B., diktiert von einem umfangreichen Hochdruckgebiet über Skandinavien, in Mitteleuropa in einer bestimmten Woche geherrscht hat.
* ''Wetterumschwung'': Eine – verhältnismäßig rasche und plötzliche – Änderung der Wetterlage in einem bestimmten Gebiet und zu einem bestimmten Zeitpunkt.

== Vorhersage des Wetters ==
Ausgehend vom durch großflächige Messungen erfassten Wetter und damit dem Zustand der Atmosphäre werden in der Meteorologie Wettermodelle genutzt, um die weitere Entwicklung des Wetters zu prognostizieren. Davon abgesehen ist es jedoch auch möglich, auf lokaler Ebene und mit vergleichsweise wenig Hilfsmitteln gute Vorhersagen zu geben, wozu jedoch auch mehr oder weniger umfangreiche Kenntnisse notwendig sind.

== Siehe auch ==
* [[Klima und Wetter]]
* [[Wetter (einfach)]]
* [[Synoptik]]
* [[Meteorologie]]

== Weblinks ==

* [http://www.wolken-online.de Wolken und Ihre Wetterbedeutungen]
* [http://www.top-wetter.de/themen/overview.htm Ein Wetterkurs]
* [http://www.fz-juelich.de/gs/meteo/ Die Wetter- und Klimastation des Forschungszentrums Jülich], die Teil des Messnetzes des [http://www.dwd.de Deutschen Wetterdienstes] ist, mit aktuellen [http://www.fz-juelich.de/gs/meteo/metmess1de/ Messwerten und der Wetterentwicklung der letzten 24 Stunden].
* [http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fskldwd.html Wetter-Chronik]

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}

[[Kategorie:Grundbegriffe]]

Wetter

2009-02-10T16:29:36Z

Peter H.: /* Begriffliche Abgrenzung */

Als '''Wetter''' (v. althochdeutsch ''wetar'' = Wind, Wehen) bezeichnet man den Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit z.B. hier und jetzt. Das Wetter ist in Raum und Zeit höchst variabel.

== Begriffliche Abgrenzung ==
Das Wetter charakterisiert den Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort und zu einem bestimmten Zeitpunkt. Kennzeichnend sind die meteorologischen Elemente Strahlung, Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchte und Wind, sowie die daraus ableitbaren Elemente Bewölkung, Niederschlag, Sichtweite etc. Das Wetter ist das augenblickliche Bild eines Vorganges (Wettergeschehen), das sich hauptsächlich in der Troposphäre, der untersten Atmosphärenschicht, abspielt. Es kann sich – im Gegensatz zur Wetterlage und Witterung – mehrmals täglich ändern.

* ''Witterung'': Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Ort charakteristisch für ein kürzeres Zeitintervall von z.B. einigen Tagen, einer Woche, einem Monat bis zu einer Jahreszeit.
* ''Wetterlage'': Zustand der Atmosphäre über einem größeren Gebiet (z.B. Mitteleuropa) in einem kürzeren Zeitintervall von meist nur wenigen Tagen. In diesem Sinne spricht man von einer Großwetterlage, die z.B., diktiert von einem umfangreichen Hochdruckgebiet über Skandinavien, in Mitteleuropa in einer bestimmten Woche geherrscht hat.
* Ein ''Wetterumschwung'': Eine – verhältnismäßig rasche und plötzliche – Änderung der Wetterlage in einem bestimmten Gebiet und zu einem bestimmten Zeitpunkt.

== Vorhersage des Wetters ==
Ausgehend vom durch großflächige Messungen erfassten Wetter und damit dem Zustand der Atmosphäre werden in der Meteorologie Wettermodelle genutzt, um die weitere Entwicklung des Wetters zu prognostizieren. Davon abgesehen ist es jedoch auch möglich, auf lokaler Ebene und mit vergleichsweise wenig Hilfsmitteln gute Vorhersagen zu geben, wozu jedoch auch mehr oder weniger umfangreiche Kenntnisse notwendig sind.

== Siehe auch ==
* [[Klima und Wetter]]
* [[Wetter (einfach)]]
* [[Synoptik]]
* [[Meteorologie]]

== Weblinks ==

* [http://www.wolken-online.de Wolken und Ihre Wetterbedeutungen]
* [http://www.top-wetter.de/themen/overview.htm Ein Wetterkurs]
* [http://www.fz-juelich.de/gs/meteo/ Die Wetter- und Klimastation des Forschungszentrums Jülich], die Teil des Messnetzes des [http://www.dwd.de Deutschen Wetterdienstes] ist, mit aktuellen [http://www.fz-juelich.de/gs/meteo/metmess1de/ Messwerten und der Wetterentwicklung der letzten 24 Stunden].
* [http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fskldwd.html Wetter-Chronik]

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}

[[Kategorie:Grundbegriffe]]

Wetter

2009-02-10T16:28:47Z

Peter H.:

Als '''Wetter''' (v. althochdeutsch ''wetar'' = Wind, Wehen) bezeichnet man den Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit z.B. hier und jetzt. Das Wetter ist in Raum und Zeit höchst variabel.

== Begriffliche Abgrenzung ==
Das Wetter charakterisiert den Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort und zu einem bestimmten Zeitpunkt. Kennzeichnend sind die meteorologischen Elemente Strahlung, Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchte und Wind, sowie die daraus ableitbaren Elemente Bewölkung, Niederschlag, Sichtweite etc. Das Wetter ist das augenblickliche Bild eines Vorganges (Wettergeschehen), das sich hauptsächlich in der Troposphäre, der untersten Atmosphärenschicht, abspielt. Es kann sich – im Gegensatz zur Wetterlage und Witterung – mehrmals täglich ändern.

* ''Witterung'': Ist der Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Ort charakteristisch für ein kürzeres Zeitintervall von z.B. einigen Tagen, einer Woche, einem Monat bis zu einer Jahreszeit.
* ''Wetterlage'': Zustand der Atmosphäre über einem größeren Gebiet (z.B. Mitteleuropa) in einem kürzeren Zeitintervall von meist nur wenigen Tagen. In diesem Sinne spricht man von einer Großwetterlage, die z.B., diktiert von einem umfangreichen Hochdruckgebiet über Skandinavien, in Mitteleuropa in einer bestimmten Woche geherrscht hat.
* Ein ''Wetterumschwung'' ist eine – verhältnismäßig rasche und plötzliche – Änderung der Wetterlage in einem bestimmten Gebiet und zu einem bestimmten Zeitpunkt.

== Vorhersage des Wetters ==
Ausgehend vom durch großflächige Messungen erfassten Wetter und damit dem Zustand der Atmosphäre werden in der Meteorologie Wettermodelle genutzt, um die weitere Entwicklung des Wetters zu prognostizieren. Davon abgesehen ist es jedoch auch möglich, auf lokaler Ebene und mit vergleichsweise wenig Hilfsmitteln gute Vorhersagen zu geben, wozu jedoch auch mehr oder weniger umfangreiche Kenntnisse notwendig sind.

== Siehe auch ==
* [[Klima und Wetter]]
* [[Wetter (einfach)]]
* [[Synoptik]]
* [[Meteorologie]]

== Weblinks ==

* [http://www.wolken-online.de Wolken und Ihre Wetterbedeutungen]
* [http://www.top-wetter.de/themen/overview.htm Ein Wetterkurs]
* [http://www.fz-juelich.de/gs/meteo/ Die Wetter- und Klimastation des Forschungszentrums Jülich], die Teil des Messnetzes des [http://www.dwd.de Deutschen Wetterdienstes] ist, mit aktuellen [http://www.fz-juelich.de/gs/meteo/metmess1de/ Messwerten und der Wetterentwicklung der letzten 24 Stunden].
* [http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fskldwd.html Wetter-Chronik]

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

Meteorologie

2009-02-10T16:28:11Z

Peter H.:

Schnee

2009-02-10T16:23:11Z

Peter H.:

'''Schnee''' ist die häufigste Form des festen [[Niederschlag|Niederschlags]], der aus feinen Eiskristallen besteht.

== Kristallbildung ==
[[Bild:Schnee1.jpg|thumb|240px|Sternförmiger Eiskristall (Dendrit)]]
Schnee entsteht, wenn sich in den Wolken feinste Tröpfchen unterkühlten Wassers an Kristallisationskeimen (zum Beispiel Staubteilchen) anlagern und dort gefrieren. Dieser Prozess setzt jedoch erst bei Temperaturen unter -12 °C ein, wobei Wasser in Abwesenheit von Kristallisationsansätzen bis zu -40 °C flüssig bleiben kann.<ref>Gerhard Karl Lieb: ''Schnee und Lawinen.'' Vorlesung im WS 2001/02, Institut für Geografie und Raumforschung, Graz ([http://www.uni-graz.at/geowww/geo/download/lieb_schnee_lawinen.pdf PDF, 248 kB])</ref> Die dabei entstehenden Eiskristalle, weniger als 0,1 mm groß, fallen durch zunehmendes Gewicht nach unten und wachsen durch den Unterschied des Dampfdrucks zwischen Eis und unterkühltem Wasser weiter an. Auch resublimiert der in der Luft enthaltene Wasserdampf, geht also direkt in Eis über und trägt damit zum Kristallwachstum bei. Es bilden sich die bekannten sechseckigen Formen aus. Wegen der besonderen Struktur der Wassermoleküle sind dabei nur Winkel von 60° bzw. 120° möglich.

Die unterschiedlichen Stammformen der Schneekristalle hängen von der Temperatur ab – bei tieferen Temperaturen bilden sich Plättchen oder Prismen aus, bei höheren Temperaturen sechsarmige Dendriten (Sterne). Auch die Luftfeuchtigkeit beeinflusst das Kristallwachstum.

Herrscht eine hohe Thermik, so bewegen sich die Kristalle mehrfach vertikal durch die Atmosphäre, wobei sie teilweise aufgeschmolzen werden und wieder neu kristallisieren können. Dadurch wird die Regelmäßigkeit der Kristalle durchbrochen und es bilden sich komplexe Mischformen der Grundformen aus. Sie weisen eine verblüffend hohe Formenvielfalt auf, sodass landläufig behauptet wird, es gäbe keine zwei identischen Schneekristalle. Über 6000 verschiedene Kristallformen wurden 1962 von Bentley und Humphreys gezählt. Wenn sich Schneekristalle bilden, steigt in der Wolke auch die Temperatur, denn beim Gefrieren geben die Kristalle Wärme ab, während sie beim Verdampfen Wärme aufnehmen.

Ebenso verblüffend wie die beobachtete Formenvielfalt ist ihre ausgeprägte Symmetrie, die Schneekristallen eine hohe Selbstähnlichkeit verleiht und sie zu einem Vorzugsbeispiel der fraktalen Geometrie werden ließ (Koch-Kurve). Die verschiedenen Verästelungen wachsen in einem Exemplar stets in derselben Weise und offenbar mit ähnlicher Geschwindigkeit, auch wenn ihre Spitzen, an denen sie weiter wachsen, oft mehrere Millimeter auseinander liegen. Ein möglicher Erklärungsversuch, der ohne Annahme einer Wechselwirkung über diese Entfernung hinweg auskommt, besteht in dem Hinweis, dass die Wachstumsbedingungen an verschiedenen vergleichbaren Keimstellen an den Spitzen zu gleichen Zeitpunkten sicherlich immer recht ähnlich sind.<ref>Kenneth G. Libbrecht: [http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/faqs/faqs.htm ''Frequently Asked Questions about Snow Crystals''], Webseite eines Physikprofessors am [[Caltech]]</ref>

Die größte Komplexität der Schneekristalle zeigt sich bei einer hohen Luftfeuchtigkeit, da diese auch noch filigraneren Strukturen das Wachsen ermöglicht. Bei sehr niedrigen Temperaturen sind die Eiskristalle nicht nur kleiner und einfacher gebaut, sondern es schneit auch weniger als bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt, da die Luft dann kaum noch Feuchtigkeit enthält.

== Schneeflocken ==

Liegt die Lufttemperatur nahe am Gefrierpunkt, so werden die einzelnen Eiskristalle durch kleine Wassertropfen miteinander verklebt und es entstehen an einen Wattebausch erinnernde Schneeflocken. In starken Schauern kann es allerdings auch bei Temperaturen um 5 Grad oder noch etwas darüber schneien. Andererseits kommt es vor, dass auch bei unter Null Grad Regen fällt, dann als gefrierender Regen. Für diesen Effekt wird in manchen Medien der Begriff Blitzeis verwendet. Diese Komponenten hängen von Struktur und Schichtungsstabilität der oberen und unteren Luftschichten, von geografischen Einflüssen sowie Wetterelementen wie zum Beispiel Kaltlufttropfen ab. Bei tiefen Temperaturen bilden sich nur sehr kleine Flöckchen, der so genannte Schneegriesel.

Die weiße Farbe des Schnees liegt darin begründet, dass der Schnee aus Eiskristallen besteht. Jeder einzelne Kristall ist − wie Eis als solches − transparent; das Licht aller sichtbaren Wellenlängen wird an den Grenzflächen zwischen den Eiskristallen und der umgebenden Luft reflektiert und gestreut. Eine ausreichend große Ansammlung von Eiskristallen mit zufälliger Lagebeziehung zueinander führt damit insgesamt zu diffuser Reflexion; Schnee erscheint daher weiß. Ein ähnlicher Effekt ist beispielsweise auch bei Salz beim Vergleich von Pulver und größeren Kristallen zu beobachten.

Der mittlere Durchmesser von Schneeflocken beträgt ca. fünf Millimeter, bei einem Gewicht von 0,004 Gramm. Je höher die Temperatur wird, desto größer werden die Flocken, da die Kristalle schmelzen und zu großen Flocken verkleben. Das Guinness-Buch der Rekorde verzeichnet für die größte je gesehene Schneeflocke einen Durchmesser von 38 Zentimetern.<ref>Vgl. „[http://www.nytimes.com/2007/03/20/science/20snow.html Snowflakes as Big as Frisbees?]“ – Artikel vom 20.3.2007 in der Online-Ausgabe der [[New York Times]]</ref>

Fällt eine Schneeflocke auf Wasser, dann erzeugt sie aufgrund der in ihr eingeschlossenen Luftblasen einen schrillen hohen Ton mit einer Frequenz von 50 bis 200 Kilohertz, der für Menschen allerdings unhörbar ist.<ref>Lawrence A. Crum, Hugh C. Pumphrey, Ronald A. Roy, and Andrea Prosperetti: ''The underwater sounds produced by impacting snowflakes''. Journal of the Acoustical Society of America 106(4):1765-1770, 1999.</ref>

== Schneefall ==

Da Schneeflocken eine große Oberfläche und somit einen hohen Luftwiderstand haben, fallen sie mit Geschwindigkeiten von etwa 4 km/h verhältnismäßig langsam – zum Vergleich: mittelschwerer Regen fällt mit ca. 20 km/h, Hagel kann noch weitaus höhere Geschwindigkeiten erreichen. Diese Geschwindigkeit ist relativ unabhängig von der Größe der Schneeflocken, da ihre Oberfläche fast proportional zu ihrem Gewicht wächst.<ref>Bart Geerts: [http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap09/hydrometeor.html Fall speed of hydrometeors], Teil der [http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/ Resources in Atmospheric Sciences] der [[University of Wyoming]]</ref>

Schneekristalle, wie auch alle anderen irregulär geformten Objekte, tendieren dazu, mit ihrer flachesten Seite nach unten zu fallen. Dies erscheint zunächst unlogisch, weil man ja denken würde, dass Objekte sich so orientieren müssten, dass sie sich mit dem geringsten Widerstand durch die Luft bewegen. Wenn die flache Seite der Schneeflocke exakt parallel zur Fallrichtung wäre (geringster Widerstand), würde sie auch dort bleiben. Allerdings ist es sehr wahrscheinlich, dass sie sich während ihres Falles aufgrund von kleinen Störungen (Turbulenzen) einmal zur Fallrichtung neigt. Somit erfährt die Schneeflocke aufgrund der sie umströmenden Luft ein Kräftepaar; wegen der größeren Strömungsgeschwindigkeiten an den äußeren Enden. Dieses Kräftepaar dreht dann die Schneeflocke so, dass ihre flache Seite nach unten zeigt (Ebene der größten Ausdehnung der Flocke normal zur Fallrichtung). Dem selben Mechanismus folgen ein fallendes Blatt von einem Baum, ein fallengelassenes Blatt Papier, Rayleighsche Scheibe zur Messung der Schallgeschwindigkeit, etc.

Eine andere Auswirkung von Turbulenzen ist, dass Schneeflocken und andere Objekte dazu tendieren, einander einzuholen. Ein Schneekristall, der in die Wirbelzone einer anderen gerät, kann darin schneller fallen, sodass er mit dieser kollidiert und verklumpt. Der gleiche Effekt wird von Motorradfahrern genutzt, die im Windschatten fahren, und erlaubt Vögeln in V-Formationen energetisch günstiger zu fliegen als alleine. Ob der genannte Effekt der turbulenten Strömung eintritt oder nicht, hängt vom Objekt und dem Medium ab, in dem es sich bewegt. Beispielsweise erzeugen Staubkörner in Luft und Stahlkugeln in Honig in der Regel keine Verwirbelungen.

== Schneeschmelze ==

Eine Schneedecke verliert an Substanz, wenn Energie zugeführt wird. Dies kann durch Strahlung (kurzwellige Sonnenstrahlung oder langwellige Wärmestrahlung), Wärmeleitung (bei Lufttemperaturen über 0°C) oder durch in den Schnee fallenden Regen geschehen, der wärmer als 0°C ist. Wie schnell der Massenabbau vor sich geht, hängt nicht nur von der eingebrachten Energiemenge, sondern auch von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit ab. Konkret verläuft der Abbau langsamer, je trockener die Luft ist, da zur Sublimation, also für den direkten Übergang des Wassers von der festen in die gasförmige Phase, eine gewisse Energie aufgebracht werden muss, wodurch der übrige Schnee gekühlt wird.

Anhand von Feuchttemperatur und Taupunkttemperatur unterscheidet man drei Stufen des Abbauprozesses. Die Feuchttemperatur ist hierbei die Temperatur, die von der feuchten Seite eines Psychrometers gemessen wird und stets kleiner (bei 100% Luftfeuchtigkeit gleich) der Lufttemperatur ist. Die Taupunkttemperatur ist diejenige Temperatur, bei der die feuchte Luft wasserdampfgesättigt wäre und ist wiederum kleiner als die Feuchttemperatur. Liegt die Feuchttemperatur unter 0°C, sublimiert der Schnee. Dieser Prozess hat die langsamste Abbaurate, der Schnee bleibt dabei völlig trocken. Er kann bei bis zu 7°C Lufttemperatur stattfinden, dazu muss die relative Feuchte jedoch unter 20% betragen. Liegt die Feuchttemperatur über 0°C, die Taupunkttemperatur jedoch noch darunter, schmilzt der Schnee, das heißt er geht sowohl in die Gasphase, als auch in die Flüssigphase über. Bei Taupunkttemperaturen oberhalb des Nullpunkts taut der Schnee, er geht ausschließlich in die Flüssigphase über. Dieser Prozess hat die schnellsten Abbauraten. Bei einer mittleren relativen Luftfeuchte von 50% sublimiert Schnee unterhalb von +3,5°C, er schmilzt bei 3,5°-10°C und taut oberhalb von 10°C.

Wegen des hohen Luftgehaltes auch des am Boden verfestigten Schnees bleiben beim Schmelzen der Schneebedeckung die flächenhaften Überschwemmungen aus. Das Wasser, das durch Flüsse abtransportiert wird, kann aber in den Flusstälern zu den bekannten Frühjahrsüberschwemmungen führen, weil der Schnee auf einer sehr großen Fläche taut und sich in den relativ schmalen Flussbetten als Wasser sammelt.

== Schneearten ==

Es gibt verschiedene Kriterien, anhand derer man Schnee klassifizieren kann.

===Alter===

* Neuschnee ist frisch gefallener Schnee, der nicht länger als drei Tage liegt. Die Eiskristalle sind noch fein verzweigt mit spitzen Zacken.
* Altschnee liegt bereits mindestens drei Tage. Durch Temperatur und Druck sind die Kristalle weniger stark verästelt und abgerundeter.
* Harsch ist Altschnee, der durch Schmelzen und Gefrieren an der Oberfläche eine feste, gefrorene Schicht ausgebildet hat, während der Schnee darunter pulverartig bleibt. Je nach Dicke der harten Schicht kann schon durch leichte Zusatzbelastungen die Harschdecke durchbrochen werden. Siehe auch: Harscheisen
* Firnschnee (kurz Firn) ist mindestens ein Jahr alt und hat eine höhere Dichte (über 0,6 g/cm³). Die feinen Eiskristalle sind durch wiederkehrendes Auftauen und Gefrieren zu größeren Eisbrocken verschmolzen. Aus dem Firnschnee können im Laufe der Zeit Gletscher entstehen. Siehe auch Hauptartikel: Firn

===Feuchtigkeit===

* Pulverschnee ist trockener Schnee, der auch unter Druck nicht zusammenklebt. Seine Dichte liegt unter 60 kg/m³. In den amerikanischen Rocky-Mountains wird er auch als Champagner Powder bezeichnet.
* Feuchtschnee klebt unter Druck zusammen und eignet sich daher besonders für Schneebälle und Schneemänner, es lässt sich jedoch kein Wasser herauspressen. Er wird auch Pappschnee genannt, weil er zusammenpappt.
* Nassschnee oder Sulz (auch: Sulzschnee - Adj. sulzig) ist sehr schwer und nass, er klebt ebenfalls zusammen und man kann Wasser herauspressen.
* Faulschnee ist ein Gemisch aus Wasser und größeren Schneebrocken, die nicht mehr gut zusammenhalten (Schneematsch).
* An der Temperaturgrenze (Übergang in der Höhe oder bei Wetterumschwüngen) fällt Schneeregen, das heißt ein Gemisch aus Schnee und Regen.

===Farbe===
* Blutschnee ist rötlich gefärbter Schnee. Er ist meist hervorgerufen durch eine Massenentwicklung von Grünalgen (z. B. Chlamydomonas nivalis), die rote Karotinoide ansammeln. Seltenere Ursache ist das Niedergehen rötlicher Staubmassen, die von Winden aus Wüstenregionen transportiert werden.
* Eine ebenfalls durch kryophile (kälteliebende) Schneealgen hervorgerufene grüne Färbung wurde in Gletschern und arktischen Schneeflächen entdeckt.

===Dichte===
{| style="background-color:#E0EEEE;" border=1; width="60%" align="center"|
|- style="background-color:#EEE9E9;"
! width="25%" valign="middle"| Dichte
! width="30%" valign="middle"| Bezeichnung
! width="45%" valign="middle"| Beschreibung
|-
| align="center" | 30…50 kg·m-3
| align="center" | trockener, lockerer Neuschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 2–3 m hoch
|-
| align="center" | 50…100 kg·m-3
| align="center" | gebundener Neuschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 1–2 m hoch
|-
| align="center" | 100…200 kg·m-3
| align="center" | stark gebundener Neuschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 0,5–1 m hoch
|-
| align="center" | 200…400 kg·m-3
| align="center" | trockener Altschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 25–50 cm hoch
|-
| align="center" | 300…500 kg·m-3
| align="center" | feuchtnasser Altschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 20–35 cm hoch
|-
| align="center" | 150…300 kg·m-3
| align="center" | Schwimmschnee
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 30–70 cm hoch
|-
| align="center" | 500…800 kg·m-3
| align="center" | mehrjähriger Firn
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 12–20 cm hoch
|-
| align="center" | 800…900 kg·m-3
| align="center" | Eis
| align="center" | 100 kg sind auf einem m² ca. 11–12 cm dick
|-
|}

===Auftreten und Ursprung===

* Flugschnee ist sehr feiner Schnee, der durch die Wirkung des Windes in Häuser eindringt.
* Schneeverwehung: ist eine durch Windtransport bedingte Schneeansammlung, deren Höhe sich deutlich über der eigentlichen Niederschlagsmenge befinden kann
* Kunstschnee ist künstlich erzeugter Schnee.

== Bedeutung ==

===Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt===

In Gebieten mit einer gut ausgebildeten Schneedecke wird durch die hellere Bodenfarbe mehr Wärmestrahlung zurück in die Atmosphäre reflektiert und der Boden nimmt dementsprechend weniger auf. Nicht zuletzt muss zum Schmelzvorgang des Schnees die so genannte Schmelzwärme aufgebracht werden, die dann als Wärmeenergie verloren geht. Frisch gefallener Schnee besteht bis zu 95% aus eingeschlossener Luft und bildet somit auch einen guten Wärmeisolator, der Pflanzen unter der Schneedecke vor scharfem Frostwind schützt.

===Rolle für den Menschen===

Für den Menschen spielt der Schnee neben seiner ästhetischen Bedeutung in seiner Rolle als Metapher für den Winter wirtschaftlich vor allem in der Freizeitgestaltung und damit auch für den Tourismus eine wichtige Rolle (siehe auch Wintersport). Vor allem bei Kindern beliebt ist das Bauen von Schneemännern und das Austragen von Schneeballschlachten.

Eine große Gefahr vor allem für Wintersportler geht von Lawinen aus, denen in extremen Fällen aber auch schon ganze Dörfer zum Opfer gefallen sind. Auch starke Schneefälle (Schneekatastrophen) führen zu schweren Schadereignissen mit hohen wirtschaftlichen Verlusten.

Auch durch Glätte auf Verkehrswegen stellt Schnee eine Gefahr dar und führt nicht selten zu einem vollständigen Zusammenbruch des Verkehrsflusses. Nach starken Schneefällen sind Straßen oft nur noch mit Hilfe von Schneeketten passierbar. Winterräumdienste sind mit der Beseitigung des Schnees beauftragt, doch ist die Schneeräumung mittels Schneepflug, Schneefräse, Schneeschaufel oder anderer Hilfsmittel auch für Privatpersonen eine weit verbreite Beschäftigung in den Wintermonaten.

Wo der Schnee auf natürliche Weise nicht oder nicht ausreichend fällt, behilft man sich mit Kunstschnee, der mit Hilfe von Schneekanonen produziert wird.

Schnee hat auch akustische Auswirkungen: ist er locker, befindet sich viel eingeschlossenen Luft zwischen den einzelnen Flocken, wodurch sich die Schallenergie in den einzelnen Flocken verteilen kann, wo sie in Wärme umgesetzt wird. Schmilzt der Schnee, so kehrt sich der Effekt um und Schall wird reflektiert, wodurch eine Umgebung mit Matsch lauter ist.

Des Weiteren empfinden Menschen gleich laute Töne in einer Umgebung mit Schnee weniger laut, als in einer sommerlichen Umgebung. [6]

== Schneeforschung ==

===Geschichte===

Die streng hexagonale Struktur von Schneeflocken war im Kaiserreich China schon mindestens seit dem 2. Jahrhundert v. Chr. bekannt. Im Abendland bemerkte diese Eigenschaft erstmals der englische Mathematiker Thomas Harriot im Jahre 1591, der seine Beobachtung jedoch nicht publizierte. Arbeiten über die Formelvielfallt der Schneekristalle sind auch von Johannes Kepler und René Descartes bekannt, doch erste systematische Untersuchungen unternahm erst Ukichiro Nakaya, der 1936 als Erster synthetische Schneeflocken herstellen konnte und diese 1954 in über 200 verschiedene Typen kategorisierte.

== Schneemessungen ==

Messungen der Schneemenge werden mit Hilfe üblicher Regenmesser durchgeführt, bei denen zum Schutz gegen Verwehungen Schneekreuze angebracht sind. Die Mächtigkeit der Schneefläche wird mit Schneepegeln oder Schneesonden bestimmt. Der Zuwachs kann auch mit Ultraschall gemessen werden. Beim Deutschen Wetterdienst werden die Schneedeckenmächtigkeit und die Neuschneehöhe täglich um 7:30 Uhr gesetzlicher Zeit gemessen.

Der Wasseranteil (Wasseräquivalent einer Schneedecke) und die Schneedichte haben Bedeutung für die Klimatologie und Hydrologie. Auch die Schneegrenze ist eine wichtige klimatologische Kenngröße. Die Schneegrenze trennt schneebedeckte und schneefreie Gebiete voneinander.

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Siehe auch ==
* [[Niederschlag]]
* [[Schnee (Kryosphäre)]]
* [[Kryosphäre im Klimasystem]]
* [[Änderungen der Kryosphäre]]

== Weblinks ==

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

Niederschlag

2009-02-10T16:20:02Z

Peter H.: /* Niederschlagsmessung */

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

Niederschlag

2009-02-10T16:19:09Z

Peter H.:

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

Hitzewellen

2009-02-10T16:17:32Z

Peter H.:

Unter einer Hitzewelle versteht man eine längere Periode mit ungewöhnlich hohen [[Temperatur|Temperaturen]]. Es gibt keine allgemein gültige Definition für eine Hitzewelle, da der Begriff vom üblichen [[Wetter]] der jeweiligen Region abhängig ist. Was in einem heißen [[Klima und Wetter|Klima]] als normales Wetter erscheint, wird in einem kühleren Klima als Hitzewelle erlebt. Für Deutschland wird von manchen Forschern eine Folge von mindestens fünf Tagen mit einem Tagesmaximum von im Mittel mindestens 30 oC als Hitzeepisode verstanden.<ref>Tinz, B., E. Freydank und P. Hupfer (2008): Hitzeepisoden in Deutschland im 20. und 21. Jahrhundert, in: J. Lozán u.a.: Warnsignal Klima. Gesundheitsrisiken. Gefahren für Pflanzen, Tiere und Menschen, Hamburg, S. 141-148</ref> Hitzewellen können ernsthafte Auswirkungen auf die Landwirtschaft haben, Waldbrände hervorrufen und die Gesundheit von Menschen gefährden.

== Hitzewellen weltweit ==

In der jüngsten Zeit sind einige Hitzewellen mit zahlreichen Todesfällen im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung diskutiert worden, vor allem die [[Hitzewellen Europa|Hitzewelle 2003]] in Europa. Nach Schätzungen hat der Hitzesommer 2003 in Europa zwischen 40 000 und 70 000 vorzeitige Todesfälle zur Folge gehabt.<ref>[http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,473614,00.html Der Spiegel: ''Statistik-Studie: Hitze-Sommer 2003 hat 70.000 Europäer getötet''] vom 23. März 2007</ref> Andere bekannte Hitzewellen sind die von 1987 in Griechenland mit mehr als 2000 zusätzlichen Sterbefällen allein in Athen oder die Hitzewelle von 1995 in Chicago, die über 500 Todesopfer forderte. An dem Beispiel Chicago zeigt sich noch ein zweites für die Folgen von Hitzewellen wichtiges Merkmal der Klimaentwicklung der letzten Jahrzehnte, das sich besonders, aber nicht nur, in den städtischen Wärmeinseln bemerkbar macht. Die täglichen Minimumtemperaturen steigen doppelt so stark wie die Maximumwerte, so dass sich der Unterschied zwischen Tages- und Nachttemperaturen zunehmend verringert. In Chicago waren entsprechend für die Todesfälle weniger die hohen Tageswerte verantwortlich als die Tatsache, dass es nachts nicht abkühlte. Selbst die nächtlichen Minimum-Werte lagen an einigen Tagen noch über 32 oC.
[[Bild:Extreme_haeufung.gif|thumb|420px|Klimaänderung und Extreme]]

== Globale Erwärmung ==

Das globale wie das europäische Klima der letzten Jahrzehnte hat sich zunehmend zu wärmeren Bedingungen hin entwickelt. Global beträgt die Erhöhung der bodennahen Mitteltemperatur in den letzten 100 Jahren fast 0,8 Grad Celsius. Eine solche Erwärmung hat es in den letzten 1000 Jahren wahrscheinlich nicht gegeben. Seit dem Ende der 1970er Jahre hat sich das Tempo der Erwärmung noch einmal deutlich erhöht und liegt zu Beginn des 21. Jahrhunderts bei 2 oC pro 100 Jahre. Von den fünf wärmsten Jahren seit 1860 liegen bereits vier im neuen Jahrhundert. Die europäischen Sommer zeigen seit 1977 sogar einen Erwärmungstrend um 0,7 oC pro Jahrzehnt, und 1994-2003 war das wärmste Sommerjahrzehnt seit 1500. Die höhere Mitteltemperatur erhöhte auch die Wahrscheinlichkeit von extrem heißen Sommern, wie z.B. in Europa im Jahre 2003, da in einem wärmeren Klima bisherige heiße Perioden "normaler" werden.

== Zunahme der Variabilität ==

Offensichtlich spielt aber eine mindestens ebenso große Rolle die Zunahme in der Variabilität, d.h. die Zunahme der Wahrscheinlichkeit von hohen und niedrigen Temperaturen, hohen und niedrigen [[Niederschlag|Niederschlägen]] von einem Jahr auf das andere. So folgte in Mitteleuropa auf den Sommer der heftigen Niederschläge und Überschwemmungen 2002 der Hitze-Sommer 2003 und darauf der Sommer mit einem ungewöhnlich kalten und nassen August 2005. Aufgrund dieser veränderten Randbedingungen hat sich die Wahrscheinlichkeit eines heißen Sommers wie 2003 für Europa mehr als verdoppelt, auch wenn es immer noch ein sehr seltenes Ereignis bleibt.
[[Bild:sommer2100.gif|thumb|420px|Sommertemperaturen nach Beobachtungen und Modellrechnungen]]
== Zukünftige Entwicklung ==

Sehr wahrscheinlich wird sich das Klima in den nächsten Jahrzehnten weiter erwärmen, und damit werden europäische Sommer wie 2003 häufiger vorkommen. Die globale Mitteltemperatur wird bis zum Jahre 2100 je nach [[Klimaszenarien|Szenario]] um 1,4 bis 5,8 oC ansteigen. Regionale Klimamodellrechnungen prognostizieren, dass sich die europäischen Sommertemperaturen bis zum Ende des 21. Jahrhunderts um 3-5 oC erhöhen werden. Das mediterrane Klima mit seinen sehr trockenen Sommermonaten wird dabei höchstwahrscheinlich bis nach Mitteleuropa vordringen. Außerdem werden auch die jährlichen Klimaschwankungen zunehmen. Die Veränderung des mittleren Klimas und seiner Variabilität wird zur Folge haben, dass jeder zweite Sommer so heiß oder sogar heißer als der von 2003 sein wird. Andere Modellergebnisse kommen zu dem Schluss, dass bereits in den 2040er Jahren jeder zweite Sommer wärmer als der des Jahres 2003 sein könnte und dass gegen Ende des Jahrhunderts der Sommer 2003 sogar als kühler Sommer eingestuft werden müsste.

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Siehe auch ==
* [[Hitzewelle 2003|Die Hitzewelle 2003 in Europa]]
* [[Temperaturanstieg und Gesundheit]]

== Literatur ==
* Tinz, B., E. Freydank und P. Hupfer (2008): Hitzeepisoden in Deutschland im 20. und 21. Jahrhundert, in: J. Lozán u.a.: Warnsignal Klima. Gesundheitsrisiken. Gefahren für Pflanzen, Tiere und Menschen, Hamburg, S. 141-148

== Weblinks ==
* [http://www.hamburger-bildungsserver.de/index.phtml?site=themen.klima.extreme Wetterextreme und Klimawandel] Hamburger Bildungsserver
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Hitzewelle_2003 Hitzewelle 2003] Wikipedia
* [http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDesktop?_nfpb=true&_pageLabel=_dwdwww_spezielle_nutzer_schule_wetterereignisse&T92033gsbDocumentPath=Navigation%2FOeffentlichkeit%2FKlima__Umwelt%2FBesondere__Ereignisse%2FBesondere__Ereignisse__Deutschland%2Ftemperatur__node.html__nnn%3Dtrue Extreme Temperaturen] Artikel des Deutschen Wetterdienstes über extreme Temperaturereignisse in Deutschland

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[[Kategorie:Extremereignisse]]

Starkniederschläge und Hochwasser

2009-02-04T22:54:42Z

Peter H.:

== Definition Starkniederschlag ==

Im Allgemeinen kann Starkniederschlag als selten auftretender [[Niederschlag]] mit zerstörerischer Wirkung (z.B. Überflutungen) bezeichnet werden. Es gibt jedoch feste Definitionen hierfür. Diese sind abhängig von der jeweiligen Fragestellung. Bei der Wettervorhersage hat zum Beispiel der Deutsche Wetterdienst (DWD) die Warnkriterien für Starkniederschlag auf Niederschlag von 25 mm in einer Stunde und 35 mm in 6 Stunden festgelegt.<ref>Deutscher Wetterdienst - Warnkriterien [[http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDesktop?_nfpb=true&_windowLabel=T14600649251144330032285&_urlType=action&_pageLabel=_dwdwww_wetter_warnungen_warnungen&WEEKLY_REPORT_VIEW=false&TIME=x&SHOW_HEIGHT_SEL=true&MAP_VIEW=true&STATIC_CONTENT_ID=22&MOVIE_VIEW=false&TABLE_VIEW=false&HEIGHT=x&SHOW_TIME_SEL=true&STATIC_CONTENT_VIEW=true&WARNING_TYPE=0&REPORT_VIEW=false&LAND_CODE=DE]]</ref> In der Klimaforschung wird hingegen meist der Tagesniederschlag betrachtet. Hier werden dann wieder Schwellwerte definiert, bei deren Überschreitung man von Starkniederschlag spricht. Für die Festlegung dieser Schwellwerte gibt es unterschiedliche Ansätze. Einige Wissenschaftler definieren einen festen Schwellwert (z.B. 30 mm, 50,8 mm oder 101,6 mm pro Tag)<ref>Groisman, P.Y., T.R. Karl, D.R. Easterling, R.W. Knight, P.F. Jamason, K.J. Hennessy, R. Suppiah, C.M. Page, J. Wibig, K. Fortuniak, V.N. Razuvaev, A. Douglas, E. Føtland and P.-M. Zhai (1999): Changes in the probability of heavy precipitation: Important indicators of climate change, Climate Change 42: 243-283 </ref>, welcher mehr oder weniger willkürlich festgelegt wird. Andere nehmen die größten 5% der Tagesniederschläge einer Periode (z.B. 30 Jahre). Eine ähnliche Definition ist die der Wiederkehrrate. Hiefür nimmt man Niederschläge, die z.B. alle 5 Jahre einmal auftreten. Alle vorher genannten Definitionen basieren nur auf den gemessen Daten. Es gibt aber auch statistische Ansätze, bei der zuerst die statistische Verteilungsfunktion des Niederschlags bestimmt wird und dann die größten 5% dieser Verteilungsfunktion als Starkniederschlag definiert werden.

[[Bild:Wasserkreislauf.gif|thumb|320 px|Durch die zunehmende Konzentration von Treibhausgasen wird die Atmosphäre erwärmt. Dadurch erhöhen sich die Verdunstung und die atmosphärische Wasserdampfkapazität. Die Folgen sind einerseits [[Dürren]] und andererseits mehr Wasserdampf in der Atmosphäre und stärkere Niederschläge.]]

== Veränderung des Wasserkreislaufs ==

Einige Beispiele der jüngsten Zeit wie die Winterhochwasser in Süddeutschland oder die Sommerfluten in Mitteleuropa legen die Annahme nahe, dass es in einem wärmeren Klima zu stärkeren [[Niederschlag|Niederschlägen]] und Hochwasserereignissen kommen kann. Rein physikalische Überlegungen sprechen dafür, dass bei einer globalen Erwärmung in einigen Gebieten die Niederschläge und vor allem die Starkniederschläge zunehmen werden, in anderen allerdings Trockenheit und [[Dürren]]. Höhere [[Lufttemperatur|Lufttemperaturen]] haben zwei entscheidende Folgen:
# eine Verstärkung der Verdunstung und
# eine Erhöhung der Wasserdampfkapazität der Atmosphäre.
Die Zunahme der atmosphärischen Wasserdampfkapazität von 7 % pro Grad Celsius und die höhere Verdunstung erhöhen den absoluten Wasserdampfgehalt der Luft. Die relative Feuchtigkeit verändert sich dagegen nur geringfügig. Dadurch ändert sich in einem wärmeren Klima die Niederschlagshäufigkeit nur wenig. Pro Niederschlagsereignis steht aber mehr Wasserdampf zur Verfügung, und deshalb kommt es zu häufigeren Extremereignissen mit größeren Niederschlagsmengen. Allgemein sollte es in vielen Regionen durch die globale Erwärmung eine Abnahme von leichten und moderaten Regenfällen geben und/oder eine Abnahme in der Häufigkeit von Niederschlagsereignissen, aber häufigere und intensivere Starkregen.

== Regen oder Schnee ==
[[Bild:Schneedecke.gif|thumb|320px|Relativer Trend der mittleren Anzahl der Tage mit einer Schneedecke (Schneedeckendauer) in Baden-Württemberg und Bayern, 1951/52 bis 1995/96]]
Wo die höhere Verdunstung nicht durch mehr Niederschläge ersetzt wird, kommt es zu erhöhter Trockenheit. In bestimmten Regionen spielt auch die Art der Niederschläge eine Rolle. In den Gebirgen der mittleren Breiten bilden die winterlichen Schneemassen eine Wasserreserve im Frühjahr und Sommer, wenn der Schnee schmilzt. Eine Erwärmung verursacht eine kürzere Schneesaison, und es fällt mehr [[Niederschlag]] in Form von Regen als in Form von Schnee, und der Schnee schmilzt früher. Im Frühjahr und Sommer steht weniger Bodenfeuchtigkeit zur Verfügung, was Trockenheit zur Folge haben kann. Dem wirkt allerdings entgegen, dass zumindest in den mittleren Breiten die Wolkenbedeckung zunimmt, was die Verdunstung verringern kann.

Schneedecken regulieren die Grundwasserneubildung und den Abfluss. Bei einer lange liegenden Schneedecke und allmählichen Tauvorgängen versickert ein größerer Teil der Niederschläge, während der andere langsam abfließt. Damit kommt es selten zu Hochwasserereignissen in den Wintermonaten und eher zu gemäßigten Hochwassern im Frühjahr während der Schneeschmelze. In den letzten Jahrzehnten ist diese Situation etwa in Süddeutschland jedoch immer seltener geworden. Die Schneedeckendauer in Baden-Württemberg und Bayern ging fast flächendeckend deutlich zurück, in den tiefer liegenden Gebieten (< 300 m ü. NN) um 30 bis 40% und mehr, was etwa 25 Tagen entspricht. In den mittleren Höhenlagen verringert sich der Rückgang um 10 bis 20%, in den höher gelegenen Gebieten (> 800 m ü.NN) um weniger als 10%, bzw. es kam hier aufgrund des stärkeren Schneefalls auch zu leichten Zunahmen. Die Folge ist ein sofortiges Abfließen der reichlicher fallenden Regen-Niederschläge mit Hochwassergefahren schon im Winter.

== Aerosole ==

Eine entgegengesetzte Wirkung auf den hydrologischen Zyklus als die Treibhauserwärmung besitzen jedoch die [[Aerosole]], kleinste Schwebstoffteilchen, deren atmosphärische Konzentration ebenfalls in letzter Zeit durch menschliches Einwirken zugenommen hat. Beobachtungen zeigen eine Zunahme der Verdunstung über den relativ aerosolfreien Gebieten der Ozeane, jedoch eine Abnahme trotz eines höheren Temperaturanstiegs über dem Land. Der Grund liegt in der Verringerung der am Boden ankommenden [[Sonnenenergie|Solarstrahlung]] infolge der zunehmenden Aerosolbelastung der Atmosphäre. Dieses als "global dimming" bekannte Phänomen hat dazu geführt, dass die Sonneneinstrahlung in den letzten Jahrzehnten weltweit um mehr als 10% abgenommen hat, wodurch sich die Verdunstung abschwächt. Hinzu kommt, dass aufgrund der indirekten Wirkung der Aerosole auf die Wolkenbildung bei der Kondensation eher kleine als größere Tröpfchen entstehen, was die Niederschlagsneigung schwächt. Da der Wasserdampf für die Niederschläge über dem Land weitgehend von den Ozeanen herantransportiert wird, sollte der Aerosoleffekt auf die Niederschläge aber auch nicht überschätzt werden.

== Wasserdampftransport und Zikulationssysteme ==

Ob es in einem bestimmten Gebiet viel, wenig oder gar nicht regnet, hängt 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> So kommt etwa der Wasserdampf, der in einer außertropischen Zyklone in einem Radius von 800 km fällt, aus Entfernungen von bis zu 3200 km. 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 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.

In Nord- und Westeuropa sind es die nordatlantischen Tiefdrucksysteme, die, wie oben gezeigt, vor allem im Winter den Niederschlag regulieren und selbst wiederum von der [[Nordatlantische Oszillation|Nordatlantischen Oszillation]] (NAO) beeinflusst werden. Der NAO-Index hat in den 1980er und 1990er Jahren eine Tendenz zu auffällig hohen Werte gezeigt. Ein stärkerer NAO-Index ist in der Regel im nördlichen Europa mit mehr Niederschlägen und im südlichen Europa mit geringeren Niederschlägen verbunden. Die in jüngster Zeit beobachtete Zunahme zyklonaler Großwetterlagen, die im wesentlichen durch eine Verstärkung des NAO-Index hervorgerufen wurde, lässt einen Zusammenhang mit der globalen Erwärmung als wahrscheinlich erscheinen, kann aber auch durch eine natürliche Dekaden-Schwankung der NAO verursacht sein. Eine Verstärkung der Nordatlantischen Oszillation infolge des menschengemachten [[Treibhauseffekt | Treibhauseffekts]] gilt allerdings als wahrscheinlich.

Ähnlich liegt der Fall bei einer anderen einflussreichen Klimavariabilität, bei dem [[ENSO|El-Niño]]-Phänomen, das für Extremniederschläge mit der Gefahr von Hochwasser an der südamerikanischen Westküste, in Ostafrika, im Südwesten der USA und extreme Trockenheit mit der Gefahr von Dürren in Indonesien, Australien, Südafrika und Nordost-Brasilien verantwortlich ist. Auch die Stärke von El-Niño-Ereignissen hat in den letzten Jahrzehnten zugenommen, bis hin zu dem "Jahrhundert"-El-Niño von 1997/98. Auch hier wird ein Zusammenhang mit der globalen Erwärmung angenommen und wird von manchen Forschern eine Zunahme von starken El-Niño-Ereignissen für die Zukunft erwartet. Andere bezweifeln jedoch auch eine Verbindung zwischen El Niño und dem anthropogenen Treibhauseffekt.

Zumindest ist die beobachtete Zunahme von Niederschlagsextremen nicht inkonsistent zu den erwarteten Veränderungen durch den anthropogenen Antrieb. Die Frage nach den definitiven Ursachen bleibt aber, wenn es um Festlegungen für ganz bestimmte regionale Ereignisse geht, unbeantwortet. Eine jüngere Untersuchung über die Häufigkeit von Extremereignissen in den USA seit dem Ende des 19. Jahrhunderts, die erstmals digitalisierte Daten von 1895-2000 von 1076 Stationen auswerten konnte, zeigt, dass die natürlichen Schwankungen auch auf Zeitskalen von Dekaden relativ groß sind und als mögliche Ursache oder eine der Ursachen auch für den Anstieg von Extremniederschlägen Ende des 20. Jahrhunderts nicht außer Acht gelassen werden können.<ref>Kunkel, K.E. (2003): North American Trends in Extreme Precipitation, Natural Hazards 29, 291-305</ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* Jacob, D. & S. Hagemann (2005): Verstärkung und Schwächung des regionalen Wasserkreislaufs - wichtiges Kennzeichen des Klimawandels, in Lozan, J.L., H. Graßl, P. Hupfer, L. Menzel, C.-D. Schönwiese: Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 167-170
* 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

== Weblinks ==
* [http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDesktop?_nfpb=true&_pageLabel=_dwdwww_spezielle_nutzer_schule_wetterereignisse&T92033gsbDocumentPath=Navigation%2FOeffentlichkeit%2FKlima__Umwelt%2FBesondere__Ereignisse%2FBesondere__Ereignisse__Deutschland%2Fniederschlaege__node.html__nnn%3Dtrue Extreme Niederschläge] Artikel des Deutschen Wetterdienstes über extreme Niederschlagsereignisse in Deutschland

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[[Kategorie:Extremereignisse]]

Troposphäre

2009-02-04T21:48:31Z

Peter H.:

[[Bild:Troposphere_CIMG1853.jpg‎|300px|thumb| Die Troposphäre aus der Sicht eines Flugzeuges]]
Als Troposphäre (griech. trepein = wenden, kehren) wird das unterste Stockwerk der [[Atmosphäre]] bezeichnet. In ihr spielt sich größtenteils das [[Wetter|Wettergeschehen]] ab. Sie erstreckt sich vom Boden bis in Höhen von 8 (an den Polen) bis 17 km (am Äquator) und endet mit dem Beginn der Tropopause. Die Tropopause ist auch gleichzeitig die Übergangsschicht zu [[Stratosphäre]].

== Charakteristische Eigenschaften der Troposphäre ==

*''Temperaturabnahme'' mit der Höhe;
*''Starke Durchmischung'', daher kommt auch der Name: es wird "das Oberste zuunterst und Unterste zuoberst gekehrt";
*''Wolken- und Niederschlagsbildung'' als Folge des hohen Wassergehaltes und der starken Vertikalwinde, die mit der kräftigen Durchmischung verbunden sind.

== Siehe auch ==
*[[Aufbau der Atmosphäre]]
*[[Stratosphäre]]

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Klimasystem]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Grundbegriffe]]

Niederschlag

2009-02-04T21:46:12Z

Peter H.: /* Niederschlagsdauer */

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

Niederschlag

2009-02-04T21:45:18Z

Peter H.: /* Niederschlagsmessung */

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

Synoptik

2009-02-04T21:35:42Z

Peter H.:

Die '''Synoptik''' oder '''synoptische Meteorologie''' ist ein Teilgebiet der [[Meteorologie]] und bedeutet soviel wie Zusammenschau (griech. syn=zusammen, opt=sehen). Sie beschäftigt sich mit der Untersuchung des [[Wetter|Wetters]] und seinen Änderungen, mit dessen Darstellung sowie mit dessen Vorhersage.

== Voraussetzungen ==
Um diese „Zusammenschau“ zu ermöglichen, ist ein System aus Beobachtungsstationen nötig, die gleichzeitig Wetterbeobachtungen nach einem einheitlichen Verfahren durchführen. Die für die Beobachtungen vorgesehenen Termine sind weltweit einheitlich. Die Hauptbeobachtungstermine sind 06, 12, 18, 00 Uhr UTC.

Die Stationen unterscheidet man nach Bodenbeobachtungsstationen (weltweit ca. 10.500), die Daten von der Erdoberfläche sammeln und aerologische Beobachtungsstationen (weltweit ca. 1000), die Daten aus bis zu 30 km Höhe für die dreidimensionale Betrachtung des Wetters liefern. Zusätzlich werden Daten von mobilen Messstationen wie Schiffen, Bojen oder Flugzeugen gesammelt.

== Welche Kenngrößen werden benötigt? ==
Die von den Stationen gemessenen Kenngrößen sind unter anderem: [[Luftdruck]], Luftdruckänderung während der letzten drei Stunden, [[Lufttemperatur|Temperatur]], Windrichtung, Windstärke, Taupunkt, Wolkenart, Höhe der Wolkenuntergrenze, Bedeckungsgrad, Sichtweite, [[Niederschlag|Niederschlagsmenge]] und Niederschlagsart.

Die gesammelten Daten, also der Wetterzustand zu einem gegebenen Zeitpunkt wird in Wetterkarten eingetragen. In z.B. der Bodenwetterkarte werden dann Linien gleichen Druckes ([[Isobare|Isobaren]]), und [[Front|Fronten]], evtl. Linien gleicher Druckänderung (Isallobaren) eingezeichnet. Früher geschah dies von Hand, heute wird diese Aufgabe vom Computer erledigt.

Zusätzliche Datenquellen sind Wettersatelliten und Fernerkundungssysteme (wie Wetterradar, Blitzortungssysteme, LIDAR, SODAR). Mit Hilfe des Computers können sämtliche Daten zielgruppengerecht aufbereitet und visualisiert werden.

== Wettervorhersage ==

Ziel des Synoptikers ist es, aufbauend auf der Analyse der gegenwärtigen Wetterlage und der zurückliegenden Entwicklung eine Wettervorhersage zu erstellen oder aber automatisch generierte Wettermodell-Prognosen zu bewerten und gegebenenfalls zu modifizieren. Ein klassischer Arbeitsplatz für einen Synoptiker ist daher zum Beispiel die Zentrale Vorhersage beim Deutschen Wetterdienst.

Da die Synoptik das physikalische Verständnis der Erdatmosphäre fordert, sind synoptische Grundkenntnisse auch bei den Entwicklern numerischen [[Klimamodelle|Vorhersagemodellen]] von großem Vorteil.

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

Synoptik

2009-02-04T21:33:26Z

Peter H.:

Die '''Synoptik''' oder '''synoptische Meteorologie''' ist ein Teilgebiet der [[Meteorologie]] und bedeutet soviel wie Zusammenschau (griech. syn=zusammen, opt=sehen). Sie beschäftigt sich mit der Untersuchung des [[Wetter|Wetters]] und seinen Änderungen, mit dessen Darstellung sowie mit dessen Vorhersage.

== Voraussetzungen ==
Um diese „Zusammenschau“ zu ermöglichen, ist ein System aus Beobachtungsstationen nötig, die gleichzeitig Wetterbeobachtungen nach einem einheitlichen Verfahren durchführen. Die für die Beobachtungen vorgesehenen Termine sind weltweit einheitlich. Die Hauptbeobachtungstermine sind 06, 12, 18, 00 Uhr UTC.

Die Stationen unterscheidet man nach Bodenbeobachtungsstationen (weltweit ca. 10.500), die Daten von der Erdoberfläche sammeln und aerologische Beobachtungsstationen (weltweit ca. 1000), die Daten aus bis zu 30 km Höhe für die dreidimensionale Betrachtung des Wetters liefern. Zusätzlich werden Daten von mobilen Messstationen wie Schiffen, Bojen oder Flugzeugen gesammelt.

== Welche Kenngrößen werden benötigt? ==
Die von den Stationen gemessenen Kenngrößen sind unter anderem: [[Luftdruck]], Luftdruckänderung während der letzten drei Stunden, [[Lufttemperatur|Temperatur]], Windrichtung, Windstärke, Taupunkt, Wolkenart, Höhe der Wolkenuntergrenze, Bedeckungsgrad, Sichtweite, [[Niederschlag|Niederschlagsmenge]] und Niederschlagsart.

Die gesammelten Daten, also der Wetterzustand zu einem gegebenen Zeitpunkt wird in Wetterkarten eingetragen. In z.B. der Bodenwetterkarte werden dann Linien gleichen Druckes ([[Isobare|Isobaren]]), und [[Front|Fronten]], evtl. Linien gleicher Druckänderung (Isallobaren) eingezeichnet. Früher geschah dies von Hand, heute wird diese Aufgabe vom Computer erledigt.

Zusätzliche Datenquellen sind Wettersatelliten und Fernerkundungssysteme (wie Wetterradar, Blitzortungssysteme, LIDAR, SODAR. Mit Hilfe des Computers können sämtliche Daten zielgruppengerecht aufbereitet und visualisiert werden.

== Wettervorhersage ==

Ziel des Synoptikers ist es, aufbauend auf der Analyse der gegenwärtigen Wetterlage und der zurückliegenden Entwicklung eine Wettervorhersage zu erstellen oder aber automatisch generierte Wettermodell-Prognosen zu bewerten und gegebenenfalls zu modifizieren. Ein klassischer Arbeitsplatz für einen Synoptiker ist daher zum Beispiel die Zentrale Vorhersage beim Deutschen Wetterdienst.

Da die Synoptik das physikalische Verständnis der Erdatmosphäre fordert, sind synoptische Grundkenntnisse auch bei den Entwicklern numerischen [[Klimamodelle|Vorhersagemodellen]] von großem Vorteil.

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

Troposphäre

2009-02-04T21:31:44Z

Peter H.:

[[Bild:Troposphere_CIMG1853.jpg‎|300px|thumb| Die Troposphäre aus der Sicht eines Flugzeuges]]
Als Troposphäre (griech. trepein = wenden, kehren) wird das unterste Stockwerk der [[Atmosphäre]] bezeichnet. In ihr spielt sich größtenteils das Wettergeschehen ab. Sie erstreckt sich vom Boden bis in Höhen von 8 (an den Polen) bis 17 km (am Äquator) und endet mit dem Beginn der Tropopause. Die Tropopause ist auch gleichzeitig die Übergangsschicht zu [[Stratosphäre]].

== Charakteristische Eigenschaften der Troposphäre ==

*''Temperaturabnahme'' mit der Höhe;
*''Starke Durchmischung'', daher kommt auch der Name: es wird "das Oberste zuunterst und Unterste zuoberst gekehrt";
*''Wolken- und Niederschlagsbildung'' als Folge des hohen Wassergehaltes und der starken Vertikalwinde, die mit der kräftigen Durchmischung verbunden sind.

== Siehe auch ==
*[[Aufbau der Atmosphäre]]
*[[Stratosphäre]]

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Klimasystem]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Grundbegriffe]]

Klimaszenarien

2009-02-04T21:16:36Z

Peter H.:

Neben der Frage nach den Ursachen der beobachteten globalen Erwärmung sind die Versuche einer Abschätzung des künftigen Klimas der Bereich der [[Klimaforschung]], der in der Öffentlichkeit höchste Aufmerksamkeit erhält.
Im Gegensatz zu einer Wettervorhersage beanspruchen sie nicht, einen bestimmten Zustand der Atmosphäre an einem beliebigen Ort der Erde vorherzusagen, z.B. die Temperatur am 4. Januar 2058 in Berlin, sondern zielen auf statistische Durchschnittswerte über größere Räume und Zeitabschnitte, z.B. die globale Durchschnittstemperatur oder den mittleren [[Niederschlag]] einer ganzen Klimazone über ein oder mehrere Jahrzehnte (siehe auch [[Klima und Wetter]]). Dennoch sind auch solche Berechnungen mit zahlreichen und gravierenden Unsicherheiten behaftet. Diese lassen sich grob in drei Gruppen einteilen:
# Unsicherheiten, die die externen Einflussfaktoren auf das Klima betreffen,
# Unsicherheiten, die aus der begrenzten Kenntnis über das [[Klimasystem]] resultieren und
# Unsicherheiten, die in den Defiziten von [[Klimamodelle|Klimamodellen]] begründet sind.

==Externe Einflussfaktoren==
Klimaprognosen über die nächsten 100 Jahre gehen aufgrund der Beobachtung der Vergangenheit davon aus, dass in diesem relativ kurzen Zeitraum die natürlichen externen Einflussfaktoren keine wesentlichen Veränderungen des globalen Klimas bewirken werden, auch wenn solche Möglichkeiten, z.B. eine Serie von starken Vulkanausbrüchen oder bisher nicht beobachtete Veränderungen in der Sonnenaktivität, nicht völlig ausgeschlossen werden können. Der größte Unsicherheitsfaktor wird vielmehr in der Wirkung des Menschen auf das Klima gesehen. Niemand kennt die Entwickung der Weltgesellschaft über die nächsten Jahrzehnte bzw. kann die Bevölkerungsentwicklung genau bestimmen, die Veränderung des Konsumverhaltens, den Energieverbrauch, die Nutzung von Energiequellen, die technologische Entwicklung, das Ausbrechen von Kriegen usw. vorhersagen. Diese Unsicherheit findet ihren Ausdruck darin, dass das [[IPCC]] ein differenziertes Spektrum von Emissionsszenarien für [[Treibhausgase]] entwickelt hat, um auf diese Weise den unterschiedlichen Entwicklungsmöglichkeiten der Weltgesellschaft Rechnung zu tragen. Klimaprognosen sind folglich immer Wenn-dann-Aussagen. Sie haben nicht den Anspruch, "'''die'''" Zukunft zu zeigen, sondern sie prognostizieren mögliche bzw. unter bestimmten Bedingungen ("[[Klimaszenarien#Die_vier_globalen_Szenariofamilien:_Grundannahmen_der_SRES-Szenarien|Grundannahmen]]") wahrscheinliche zukünftige Entwicklungen.

==Kenntnis über das Klimasystem==
Die zweite Unsicherheit liegt darin begründet, dass trotz aller sich beeindruckend entwickelnden Forschung die Kenntnis über das [[Klimasystem]] und seine Dynamik immer noch begrenzt ist. Das betrifft besonders Fälle, in denen Rückkopplungsprozesse, kleinräumige Vorgänge oder beide zusammen eine Rolle spielen. So ist zumindest quantitativ ungewiss, wie sich ein wärmeres Klima zusammen mit einem höheren [[Kohlendioxid-Konzentration|Kohlendioxidgehalt]] der Atmosphäre auf die [[Biosphäre_im_Klimasystem#Vegetation_im_Klimasystem|Vegetation]] auswirken und deren Veränderung wiederum das Klima und den CO2-Gehalt beeinflussen wird. Noch nicht hinreichend erfasst sind außerdem viele Aspekte der Atmosphärenchemie und -physik mit ihrem Einfluss auf die Wolkenbildung und deren Einfluss auf den [[Strahlungshaushalt der Atmosphäre|atmosphärischen Strahlenhaushalt]]. Auch kann nicht mit Sicherheit gesagt werden, ob und wann das Klima bei Überschreitung gewisser Grenzzustände "Sprünge" machen wird, d. h. plötzlich in einen anderen Zustand umkippt, wie es z.B. durch ein Aussetzen der [[Thermohaline Zirkulation|thermohalinen Zirkulation]] am Ende der letzten Kaltzeit tatsächlich vorgekommen ist.

* ''Siehe auch: [[Kipppunkte im Klimasystem]]''

==Klimamodelle==
*Hauptartikel: [[Klimamodelle]]
Drittens ist die Klimaforschung bei der Berechnungen des zukünftigen Klimas auf Computermodellsimulationen angewiesen, die in einer Art Ersatzrealität das hochkomplexe [[Klimasystem]], seine interne Dynamik und den Einfluss von externen Faktoren, insbesondere den Einfluss des Menschen, darzustellen versuchen. Auch hier gab es eine nahezu schwindelerregende Entwicklung zu immer mehr Computerleistung. Trotzdem ist die Leistungsfähigkeit weiterhin begrenzt, was sich anschaulich in der räumlichen Auflösung von globalen Atmosphärenmodellen zeigt, die gegenwärtig bei einem Gitternetz von über 100 km Breite liegt, wodurch viele kleinräumige Prozesse wie etwa die Wolkenbildung oder die Dynamik der großen [[Eisschilde]] immer noch nicht erfasst werden können. Die Erfolge, die mit Klimamodellen bei der Simulation des vergangenen und gegenwärtigen Klimas erzielt werden konnten, verleihen den Modellprognosen dennoch ein erhebliches Gewicht. Ihre Aussagen nicht ernst zu nehmen wäre angesichts der weitreichenden Folgen einer fortgesetzten Klimaänderung und der Eintrittswahrscheinlichkeit, die die Modelle vorhersagen, höchst unverantwortlich (Näheres s. [[Klimamodelle]]).

== Zusammenfassung der Unsicherheiten ==
[[Bild:Zukunft_Pfeile.png|thumb|right|420px|Klimaprognosen als Vorhersage von Möglichkeiten]]
Die Kombination aller Unsicherheiten führt zu einer unbegrenzten Anzahl von möglichen Zukünften mit einer großen Spanne an möglichen Klimazuständen zum Ende des 21. Jahrhunderts und darüber hinaus. Die wichtigsten Fragen lauten in diesem Zusammenhang:
# Wie wird sich die Menschheit weiter entwickeln, und welche Emissionen und sonstigen Einflüsse hat das zur Folge?
# Wie werden sich die Emissionen auf die Konzentrationen von Treibhausgasen auswirken? Wieviel wird durch die Senken im Kohlenstoffkreislauf, nämlich Land-Biosphäre und Ozean, wieder aufgenommen und wieviel verbleibt in der Atmosphäre?
# Wie wird sich eine bestimmte Konzentration auf das Klima der Zukunft auswirken (siehe auch [[Klimasensitivität]])?

Aus einer Reihe von möglichen gesellschaftlichen Entwicklungen von der Gegenwart bis in die Zukunft folgen Szenarien der Treibhausgas-Emissionen. Aus diesen resultieren verschiedene Möglichkeiten der Treibhausgas-Konzentration und daraus wiederum mehrere mögliche Klimaentwicklungen.
Ergebnisse mit verschiedenen Modellen des [[Kohlenstoffkreislauf|Kohlenstoffkreislaufs]] zeigen, dass die Unsicherheitsspanne der CO2-Konzentrationen und des Klimas um 2100 für ein und dasselbe Emissionsszenario ungefähr so groß ist wie der Unterschied zwischen den Szenarien bei einem bestimmten Kreislaufmodell. Kurz gesagt: Die Unsicherheiten des menschlichen Verhaltens sind ungefähr genauso wichtig wie die Unsicherheiten des Klimasystems; sie tragen zur am Ende resultierenden Unsicherheitsspanne etwa gleich viel bei.

== Die IPCC-Emissionszenarien ==
[[Bild:szenarien1.jpg|thumb|left|420px|Anschauliche Darstellung der vier SRES-Szenario-Familien<ref name="SRES-Kap4-Scenarios" /> des [[IPCC]]]]
Bei dem Versuch, Aussagen über das künftige Klima zu machen, beschränkt sich die Klimaforschung in der Regel auf Prognosen für die nächsten 100 Jahre. Die zentrale Frage ist: Wie entwickelt sich das globale Klima durch den weiteren Anstieg der anthropogenen Emissionen von [[Treibhausgase]]n und welche [[Klimawandel:Portal#Folgen_des_Klimawandels|Folgen]] hat der zu erwartende Klimawandel?

Die zukünftigen Emissionen sind von ökonomischen, sozialen und politischen Entwicklungen abhängig, die grundsätzlich nicht vorhersagbar sind. Die Klimaforschung geht daher von einer breiten Varianz von Annahmen über die künftige Entwicklung der Menschheit aus, aus denen sie eine vielfältige Palette von Emissionsszenarien ableitet, die wiederum die Grundlage für Prognosen über die künftige Klimaentwicklung bilden. Der [[IPCC]]-Bericht von 2001 ''("Third Assessment Report")'' basiert auf nahezu 40 Szenarien, die je nach Annahme über die weitere Entwicklung der menschlichen Weltgesellschaft in vier "Familien" (A1, B1; A2, B2; vgl. die nebenstehende Grafik) gegliedert sind.<ref name="SRES-Kap4-Scenarios">IPCC Special Report on Emissions Scenarios (SRES): [http://www.grida.no/publications/other/ipcc%5Fsr/?src=/climate/ipcc/emission/089.htm Chapter 4: An Overview of Scenarios]</ref> <ref name="IPCC-TAR">IPCC Third Assessment Report (TAR), Climate Change 2001: [http://www.ipcc.ch/pdf/reports-nonUN-translations/deutch/2001-wg1.pdf Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger • Klimaänderung 2001: Wissenschaftliche Grundlagen (Seite 18 der PDF-Datei)]</ref>

Die den früheren IPCC-Berichten zugrundeliegenden IS92-Szenarien (IPCC-Szenarien von 1992) wurden ab 1996 gründlich überarbeitet. Das Ergebnis sind die 40 neuen sogenannten SRES-Szenarien (nach: ''"Special Report on Emissions Scenarios"''<ref name="SRES-Kap4-Scenarios" />), die die möglichen Entwicklungen im 21. Jahrhundert in den Bereichen Bevölkerungswachstum, ökonomische und soziale Entwicklung, technologische Veränderungen, Ressourcen-Verbrauch und Umweltmanagement differenzierter als bisher berücksichtigen. Sie lagen sowohl dem [[IPCC]]-Bericht von 2001 ''("Third Assessment Report")'' als auch dem ''"Fourth Assessment Report" (AR4)'' des IPCC von 2007 zugrunde. Die 40 Szenarien werden in vier Hauptgruppen, nämlich die "Szenario-Familien" A1, B1, A2 und B2 unterteilt.

{| style="background-color:#EEE9E9;" width="100%" align="center"||
|-
|width="100%" valign="top"|
'''Die Emissions-Szenarien des IPCC-Sonderberichtes über Emissions-Szenarien (SRES )'''<ref name="IPCC-AR4">Text nach: IPCC Fourth Assessment Report (AR4), Climate Change 2007, WG I: [http://www.ipcc.ch/pdf/reports-nonUN-translations/deutch/IPCC2007-WG1.pdf ''Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger • Klimaänderung 2007: Wissenschaftliche Grundlagen'' (Seite 18 von 18 der PDF-Datei)]; offizielle deutsche Übersetzung der [http://www.de-ipcc.de/ Deutschen IPCC Koordinierungsstelle]</ref>

'''A1.''' Die A1-Modellgeschichte bzw. -Szenarien-Familie beschreibt eine zukünftige Welt mit sehr raschem Wirtschaftswachstum, einer Mitte des 21. Jahrhunderts kulminierenden und danach rückläufigen Weltbevölkerung, und rascher Einführung neuer und effizienterer Technologien. Wichtige grundlegende Themen sind Annäherung von Regionen, Entwicklung von Handlungskompetenz sowie zunehmende kulturelle und soziale Interaktion bei gleichzeitiger substantieller Verringerung regionaler Unterschiede der Pro-Kopf-Einkommen. Die A1-Szenarien- Familie teilt sich in drei Gruppen auf, die unterschiedliche Ausrichtungen technologischer Änderungen im Energiesystem beschreiben. Die drei A1-Gruppen unterscheiden sich in ihrer technologischen Hauptstossrichtung: fossil-intensiv (A1FI), nichtfossile Energiequellen (A1T) oder eine ausgewogene Nutzung aller Quellen (A1B) (wobei ausgewogene Nutzung definiert ist als eine nicht allzu große Abhängigkeit von einer bestimmten Energiequelle und durch die Annahme eines ähnlichen Verbesserungspotentials für alle Energieversorgungs- und -verbrauchstechnologien).

'''A2.''' Die A2-Modellgeschichte bzw. -Szenarien-Familie beschreibt eine sehr heterogene Welt. Das Grundthema ist Autarkie und Bewahrung lokaler Identitäten. Regionale Fruchtbarkeitsmuster konvergieren nur sehr langsam, was eine stetig zunehmende Bevölkerung zur Folge hat. Die wirtschaftliche Entwicklung ist vorwiegend regional orientiert und das Pro-Kopf-Wirtschaftswachstum und technologische Veränderungen sind bruchstückhafter und langsamer als in anderen Modellgeschichten.

'''B1.''' Die B1- Modellgeschichte bzw. -Szenarien-Familie beschreibt eine sich näher kommende Welt, mit der gleichen, Mitte des 21. Jahrhunderts kulminierenden und danach rückläufigen Weltbevölkerung wie in der A1-Modellgeschichte, jedoch mit raschen Änderungen der wirtschaftlichen Strukturen in Richtung einer Dienstleistungs- und Informationswirtschaft, bei gleichzeitigem Rückgang des Materialverbrauchs und Einführung von sauberen und ressourcen-effizienten Technologien. Das Schwergewicht liegt auf globalen Lösungen für eine wirtschaftliche, soziale und umweltgerechte Nachhaltigkeit, einschließlich erhöhter sozialer Gerechtigkeit, aber ohne zusätzliche Klimainitiativen.

'''B2.''' Die B2-Modellgeschichte bzw. -Szenarien-Familie beschreibt eine Welt mit Schwerpunkt auf lokalen Lösungen für eine wirtschaftliche, soziale und umweltgerechte Nachhaltigkeit. Es ist eine Welt mit einer stetig, jedoch langsamer als in A2 ansteigenden Weltbevölkerung, wirtschaftlicher Entwicklung auf mittlerem Niveau und weniger raschem, dafür vielfältigerem technologischem Fortschritt als in den B1- und A1-Modellgeschichten. Obwohl das Szenario auch auf Umweltschutz und soziale Gerechtigkeit ausgerichtet ist, liegt der Schwerpunkt auf der lokalen und regionalen Ebene. Für jede der '''sechs Szenarien-Gruppen''' A1B, A1FI, A1T, A2, B1 und B2 wurde ein illustratives Szenario gewählt. Alle sollten als gleich stichhaltig betrachtet werden. Die SRES-Szenarien beinhalten keine zusätzlichen Klimainitiativen, d.h. es sind keine Szenarien berücksichtigt, die ausdrücklich eine Umsetzung des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC) oder den Emissionszielsetzungen des Kyoto-Protokolls annehmen.
|-
|}

== Verwendung der Szenarien in den IPCC-Berichten ==
[[Bild:szenarien.jpg|thumb|left|400px|Szenariendiagramm für die IPCC-Emissionsszenarien. Jedem Emissionsszenario entspricht dabei ein konkretes Konzentrations- und Klimaszenario.]]
Da bislang kaum Klimamodelle existierten, die die Quellen und Senken von Kohlendioxid und deren Abhängigkeit von CO2-Konzentration und Klima mit beinhalteten, musste man diesen Modellen einen CO2-Gehalt vorgeben, aus dem sie dann das Klima berechneten. Nur die roten Pfeile des Diagramms ganz oben sind also in den klassischen Szenarien berücksichtigt. Für jede der vier Emissionsszenario-Familien wurden dazu CO2-Konzentrationen mit zwei verschiedenen Modellen eines vereinfachten Kohlenstoffkreislaufs errechnet. Diese wurden dann als Grundlage für den dritten und vierten IPCC-Sachstandsbericht verwendet. <ref>[http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg1/122.htm#box37 Dritter IPCC-Sachstandbericht, Box 3.7]: Die Modelle Bern-CC und ISAM zur Errechnung der CO2-Konzentrationen</ref>
Die Weiterentwicklung der Klimamodelle macht es in Zukunft möglich, diese Abschätzung nicht mehr getrennt vorzunehmen, sondern das Klima direkt aus den Emissionen zu berechnen. Auch bei der herkömmlichen Methode wurde natürlich eine Vielzahl von Klimamodellen benutzt, so dass auch bei einem einzigen Emissions- und Konzentrationsszenario der Klimawandel immer etwas verschieden ausfällt. Deshalb gibt es zu jedem Szenario eine Unsicherheitsspanne.

Die folgende Tabelle bietet dazu eine Übersicht, getrennt nach den vier Szenariofamilien. Näheres findet sich in dem Artikel [[Klima im 21. Jahrhundert]].

{| style="width: 500px;" border=1; align="center"
| colspan="3" align="center" style="background: #b3b7ff;" |Die vier Szenariofamilien<ref>In Anlehnung an/according to: [http://www.usf.uni-kassel.de/waves/vorl_endbericht/3_szenarien.pdf Petra Döll, Dagmar Fuhr, Joachim Herfort, Annekathrin Jaeger, Andreas Printz, Susanne Voerkelius: ''Wasserverfügbarkeit sowie ökologische, klimatische und sozioökonomische Wechselwirkungen im semiariden Nordosten Brasiliens'' (PDF-Datei; 932 kB), Seite 17, Abb. 3] Verbundprojekt WAVES, Statusbericht der ersten Hauptphase, Teilprojektübergreifende Arbeitsgruppe Szenarien, Szenarien der zukünftigen Entwicklung in Piauí und Ceará, 15.2.2000</ref><ref name="WBGU2003">Vgl. ''Grundannahmen der SRES-Szenarien,'' Seite 106 ff. in: [http://www.wbgu.de/wbgu_jg2003.pdf WBGU (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen): ''Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit'', 21. März 2003 (PDF-Datei, etwa 3,9 MB)]</ref> des ''Fourth Assessment Report'' des [[IPCC]] und die prognostizierte Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur bis 2100
|- valign="middle" align="middle"
|<center>[http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-spm.pdf AR4 Summary (PDF)]</center>
|'''Wirtschaftsorientiert''' (ökonomisch ausgerichtet)
|'''Umweltorientiert''' (ökologisch ausgerichtet)
|- valign="middle" align="middle"
|'''Globalisierung''' (homogene Welt)
| align="center" |<big>'''A1'''</big>(Hohes Wirtschaftswachstum) (Szenario-Gruppen: A1T; A1B; A1Fl) '''1,4–6,4 °C'''
| align="center" |<big>'''B1'''</big>(Globale Nachhaltigkeit)   '''1,1–2,9 °C'''
|- valign="middle" align="middle"
|'''Regionalisierung''' (heterogene Welt)
| align="center" |<big>'''A2'''</big>(Regionale Wirtschaftsentwicklung) '''2,0–5,4 °C'''
| align="center" |<big>'''B2'''</big>(Regionale Nachhaltigkeit) '''1,4–3,8 °C'''
|}

== Siehe auch ==
* [[Klima im 21. Jahrhundert]]
* [[Langfristige Klimaänderungen]]
* [[Aktuelle Klimaänderungen]]

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Unterricht ==
* Themenblätter im Unterricht (Nr. 73): [http://www.bpb.de/publikationen/7R9CZ5,0,Klimagerechtigkeit.html ''Klimagerechtigkeit''] (Bundeszentrale für politische Bildung)
* BMU: [http://www.bmu.de/publikationen/bildungsservice/bildungsmaterialien/sekundarstufe/lehrer/doc/35136.php ''Einmal Zukunft und zurück - Szenarien für die Entwicklung unseres Klimas''] (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Bildungsmaterialien Sekundarstufe I/II)

== Weblinks ==
* H. Paeth (2007): [http://edoc.hu-berlin.de/docviews/abstract.php?lang=ger&id=28158 Klimamodellsimulationen], aus: Wilfried Endlicher, Friedrich-Wilhelm Gerstengarbe: [http://edoc.hu-berlin.de/miscellanies/klimawandel/ Der Klimawandel – Einblicke, Rückblicke und Ausblicke], 44-55

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}
[[Kategorie:Klimaänderungen]]
[[Kategorie:Klimaprojektionen]]

Meeresspiegel der Zukunft

2009-02-04T21:14:06Z

Peter H.: /* Siehe auch */

[[Bild:Meeresspiegel_diff.jpg|thumb|520px|Veränderung des Meeresspiegels in Metern zwischen 2071-2100 (A1B-[[Klimaszenarien|Szenario]]) und 1961-1990.]]
Der '''Meeresspiegelanstieg der Zukunft''' ist eine sehr schwierig zu bestimmende Größe. In Abhängigkeit von den [[IPCC]]-Emissions-[[Klimaszenarien|Szenarien]] und der daraus abgeleiteten Erwärmung lässt sich mit einiger Zuverlässigkeit der Anstieg durch die Ausdehnung des Meerwassers bestimmen. Für das A1B-Szenario gibt der IPCC einen Meeresspiegelanstieg von 21-48 cm an.<ref>IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Technical Summary, Table TS.6; auch als [http://ipcc-wg1.ucar.edu/wg1/Report/AR4WG1_Print_TS.pdf Download]</ref> Der Anteil der thermischen Ausdehnung wird dabei auf 70-75% geschätzt. Die Dynamik der [[Eisschilde]] ist nicht berücksichtigt.

== Künftige Ursachen ==
[[Bild:Meeresspiegel_2100_tabelle.jpg|thumb|420px|Temperatur- und Meeresspiegelanstieg bis 2100 nach IPCC 2007]]
=== Sterischer Meeresspiegelanstieg ===

Die Ausdehnung des Wasserkörpers der Ozeane wird auch in den nächsten Jahrzehnten zum Meeresspielanstieg beitragen. Nach den meisten Modellrechnungen wird sie im 21. Jahrhundert sogar der dominante Faktor sein und wird am Ende des Jahrhunderts je nach Szenario zwischen 2 und 4 mm pro Jahr betragen (gegenüber 1,5 mm/Jahr in den letzten 10 Jahren). Die Unterschiede zwischen den einzelnen Regionen sind dabei verhältnismäßig groß. Der Grund liegt nicht nur in der regional verschieden starker Erwärmung des Meerwassers, sondern auch in der Verringerung des Salzgehaltes in einigen Regionen sowie in der Änderung von Meeresströmungen. In einigen Gebieten wie z.B. dem Nordatlantik und Arktischen Ozean können die Salzgehaltsänderungen von ähnlicher Bedeutung sein wie die Temperaturerhöhung. Auch die prognostizierte Schwächung der nordatlantischen Zirkulation wird zu einem stärkeren Anstieg des Meeresspiegels führen.<ref>IPCC 2007: The Physical Science Basis, Global Climate Projections, 10.6; auch als [http://ipcc-wg1.ucar.edu/wg1/Report/AR4WG1_Print_Ch10.pdf Download]</ref> Eine Simulation am Max-Planck-Institut für Meteorologie nach dem [[Klimaszenarien#Die_IPCC-Szenarien|IPCC-Szenario A1B]] zeigt, dass der sterische Meeresspiegelanstieg durch Erwärmung des Ozeans und Abnahme des Salzgehalts in manchen Regionen 26 cm bis 2100 und 65 cm bis 2200 betragen wird. Den stärksten Anstieg wird hiernach der Atlantik verzeichnen, da hier die Verringerung der Dichte durch Süßwasserzufuhr eine wichtige Rolle spielen wird. Dadurch wird der Unterschied zwischen dem mittleren Meeresspiegelniveau des Atlantiks und des Pazifiks, der gegenwärtig 78 cm beträgt, teilweise ausgeglichen.<ref>Landerer, F.W., J.H. Jungclaus and J. Marotzke (2007): Regional dynamic and steric sea level change in response to the IPCC-A1B scenario, Journal of Physical Oceanography 37, 296–312</ref>

=== Eustatischer Meeresspiegelanstieg ===
==== Gletscher und Eiskappen ====

Das [[Gletscherschmelze|Abschmelzen von Gletschern]] und Eiskappen wird zwar ebenfalls seinen Beitrag leisten, aber eindeutig begrenzt sein. Insgesamt beträgt das Volumen der Gletscher und [[Eisschilde]] auf der Erde 260 000 km3, die einem potentiellen Meeresspiegelanstieg von 0,65 m entsprechen. <ref>Dyurgerov, M. and Meier, M.F. (2005): [http://instaar.colorado.edu/other/download/OP58_dyurgerov_meier.pdf Glaciers and the Changing Earth System: a 2004 snapshot]</ref>
Da die Gebirgsgletscher besonders schnell abschmelzen, wird ihr Anteil am Meeresspiegelanstieg in den nächsten Jahrzehnten möglicherweise kurzfristig zunehmen, dann aber zunehmend geringer werden und wahrscheinlich noch in diesem Jahrhundert gegen Null gehen.

* ''Siehe auch: [[Wasserressourcen|Wassermengen auf der Erde]]''

==== Grönland und Antarktis ====
* Hauptartikel: [[Grönländischer Eisschild]]
* Hauptartikel: [[Antarktischer Eisschild]]

Auch wenn es noch umstritten ist, ob das Abschmelzen der großen Eisschilde gegenwärtig die Hauptursache für den Meeresspiegelanstieg ist oder nicht, geht davon für die fernere Zukunft mit Sicherheit die größte Gefahr aus. Das zeigt schon der Blick auf den gewaltigen Meeresspiegelanstieg seit dem Höhepunkt der letzten Kaltzeit um 120 m, der fast vollständig durch das Abschmelzen der Eismassen auf den Kontinenten der Nordhalbkugel verursacht wurde, während die Ausdehnung des Meerwassers durch Erwärmung daran nur einen verschwindend kleinen Anteil hatte. Auch in den nächsten Jahrhunderten und Jahrtausenden wird bei anhaltender globaler Erwärmung das Abschmelzen Grönlands und von Teilen der Antarktis den Meeresspiegel zunehmend beeinflussen, während der Anteil durch die Erwärmung des Ozeanwassers und der der Gletscher und Eiskappen immer geringer wird.

Im 21. Jahrhundert wird der Beitrag der Eisschilde am Meeresspiegelanstieg allerdings klein bleiben, vielleicht sogar aufgrund des Wachstums der antarktischen Eismasse negativ sein.<ref>Cazenave, A. und R. Nerem (2004): Present-day sea level change: observations and causes. Reviews of Geophysics 42 (3), 139-150</ref> Nach Projektionen von Eismodellen wird der Massenverlust des [[Grönländischer Eisschild|grönländischen Eisschildes]] durch Schmelzen und Kalben von Eisbergen einen durchschnittlichen Beitrag zum Meeresspiegelanstieg von 0,4 mm/Jahr leisten.<ref>Alley, R., P.U. Clark, P. Huybrechts and I. Joughin (2005): Ice-sheets and sea-level changes, Science 310, 456-460</ref> Wegen der fehlenden Berücksichtigung der Eisdynamik, d.h. der Bewegung von Eismassen Richtung Meer, ist dieser Wert möglicherweise deutlich zu gering.<ref>Krabill, W., Hanna, E.; Huybrechts, P., Abdalati, W., Cappelen, J., Csatho, B., Frederick, E., Manizade, S., Martin, C., Sonntag, J., Swift, R., Thomas, R., Yungel, J. (2004): Greenland Ice Sheet: Increased coastal thinning, Geophys. Res. Lett., Vol. 31, No. 24, L24402 10.1029/2004GL021533; ähnlich: Alley, R.B., P.U. Clark, P. Huybrechts, and I. Joughin (2005): Ice-Sheet and Sea-Level Changes, Science 310, 456-460; Rignot, E., and P. Kanagaratnam (2006): Changes in the Velocity Structure of the Greenland Ice Sheet, Science 311, 986-990</ref>

Allerdings ist von der Eisdynamik auch kein allzu starker Meeresspiegelanstieg zu erwarten.<ref>W.T. Pfeffer, J.T. Harper, S. O'Neel (2008): Kinematic Constraints on Glacier Contributions to 21st-Century Sea-Level Rise, Science 321, 1340-1343</ref> Die Topographie Grönlands mit ihren hohen Randgebirgen lässt nur an wenigen Pforten einen ungehinderten Abfluss von Eis ins Meer zu. Um nur durch das grönländische Eis einen Meeresspiegelanstieg um 2 m bis 2100 zu bewirken, müsste sich rein theoretisch die Abflussgeschwindigkeit der Auslassgletscher von heute ca. 1 km pro Jahr auf ca. 100 km pro Jahr erhöhen, und zwar unmittelbar und bis 2100 anhaltend. Dass das ein völlig unrealistisches Szenario ist, zeigt schon die bisher höchste beobachtete Geschwindigkeit bei einem Auslassgletscher, dem Kangerdlugssuaq, von knapp 15 km/Jahr, und das auch nur vorübergehend. Wahrscheinlich wird Grönland bis 2100 durch Dynamik und oberflächliches Abschmelzen von Eis etwa 17 cm zum Meeresspiegelanstieg beitragen, im Extremfall allerhöchstens 54 cm.

Anders als bei dem grönländischen Eisschild ergeben Modellrechnungen für die [[Antarktischer Eisschild|Antarktis]] für die nächsten 100 Jahre eine positive Massenbilanz durch zunehmende Akkumulation. Der Meeresspiegelanstieg bis 2100 durch das Abschmelzen auf Grönland wird dadurch in etwa ausgeglichen. Auch für die nächsten Jahrhunderte wird kein größerer Nettoverlust des antarktischen Eisschildes erwartet.<ref>Alley, R., P.U. Clark, P. Huybrechts and I. Joughin (2005): Ice-sheets and sea-level changes, Science 310, 456-460</ref> Auch hier könnte die Eisdynamik entgegen den Modellrechnungen zu einem deutlich höheren Meeresspiegelanstieg führen. Risikostudien, die sehr unwahrscheinliche, aber nicht unmögliche Ereignisse mit katastrophalen Folgen untersuchen, gehen davon aus, dass ein Meeresspiegelanstieg von 5 m in 100 Jahren nur durch den Zerfall des westantarktischen Eises denkbar wäre.<ref>Tol, R.S.J., M. Bohn, T.E. Downing, M.L. Guillerminet, E. Hizsnyik, R. Kasperson, K. Lonsdale, C. Mays, R. J. Nicholls, A.A. Olsthoorn, G. Pfeifle, M. Poumadere, F.L. Toth, A.T. Vafeidis, P.E. van der Werff, I.H. Yetkiner (2006): Adaptation to Five Metres of Sea Level Rise, Journal of Risk Research 9, 467-482</ref>

Für die folgenden Jahrhunderte und Jahrtausende ist nach heutigen Modellrechnungen allerdings wahrscheinlicher das Eis auf Grönland gefährdet. Bei einer länger anhaltenden Erwärmung von 3 °C und mehr wird danach der Eisschild über mehrere Jahrhunderte sich deutlich verkleinern. Da die Erwärmung in höheren Breiten sichtlich stärker ausfällt als im globalen Mittel, wird dieser Wert schon bei einem globalen Temperaturanstieg von 1,2 °C erreicht. Bei einer weiteren Erwärmung könnte der Eisschild nach manchen Modellrechnungen in den nächsten 3000 Jahren völlig verschwinden und einen Meeresspiegelanstieg von 7 m hervorrufen.<ref>Alley, R., P.U. Clark, P. Huybrechts and I. Joughin (2005): Ice-sheets and sea-level changes, Science 310, 456-460; Gregory, J.M., P. Huybrechts, and S.C.B. Raper (2004): Threatened loss of the Greenland ice-sheet. Nature 428, 616</ref>

== Meeresspiegelanstieg bis 2100 ==
[[Bild:Meeresspiegel2100_rahmstorf.gif|thumb|520px|Meeresspiegelanstieg bis 2100 bei einem gleichbleibenden Verhältnis von Temperatur- und Meeresspiegelveränderung]]
Aussagen über den zukünftigen Meeresspiegelanstieg sind mit großen Unsicherheiten behaftet. Nicht nur, dass sie wie jede Klima"prognose" wegen der zugrundeliegenden Emissionsszenarien nur Entwürfe über mögliche Zukünfte darstellen. Bereits über das gegenwärtige Verhalten der [[Eisschilde]] in einem wärmeren Klima sind die Kenntnisse sehr begrenzt. Es mag daher durchaus legitim sein, die Beziehung von Temperatur- und Meeresspiegelanstieg im 20. Jahrhundert in die Zukunft zu projizieren, wie es der Potsdamer Klimaforscher Stefan Rahmstorf getan hat.<ref>Rahmstorf, S. (2007): A Semi-Empirical Aproach to Projecting Future Sea-Level Rise, Science 315, 368-370</ref> Falls dieses Verhältnis über die nächsten Jahrzehnte etwa gleich bleiben sollte, würde aufgrund der IPCC-Szenarien über den Temperaturanstieg im 21. Jahrhundert mit einem Anstieg des Meeresspiegels um 0,5 bis 1,4 m zu rechnen sein. Dieser Wert übersteigt deutlich die IPCC-Berechnungen. Immerhin steigt der Meeresspiegel aber gegenwärtig bereits um 3,1 cm pro Jahrzehnt. Modelluntersuchungen über die letzten 1000 Jahre haben jedoch gezeigt, dass es zwischen der mittleren globalen Temperatur und dem Meeresspiegelanstieg keine einfache lineare Beziehung gibt.<ref>Hans von Storch, Eduardo Zorita, Jesús F. González-Rouco (2008): Relationship between global mean sea-level and global
mean temperature in a climate simulation of the past millennium, Ocean Dynamics 58, 227–236</ref> Die zukünftigen Beziehungen zwischen Meeresspiegel und Temperatur müssen nicht dieselben sein wie die, die in den letzten Jahrzehnten beobachtet wurden.

Interessant sind in diesem Zusammenhang auch Studien über die Verhältnisse in der letzten Zwischeneiszeit vor 130 000 Jahren, dem Eem, als die Temperaturen ungefähr so hoch waren, wie sie für das Ende des 21. Jahrhunderts erwarten werden. Der Meeresspiegel lag damals um 4-6 m über dem heutigen Niveau. Neben Grönland hat aller Wahrscheinlichkeit nach auch die Westantarktis dazu beigetragen. Modellrechnungen bis 2130 lassen für Grönland und besonders für die Antarktis eine deutlich stärkere Erwärmung als während des [[Eiszeitalter#Kalt-_und_Warmphasen|Eem]] erwarten, wofür u.a. die anderen Strahlungsverhältnisse, aber auch anthropogene Rußablagerungen auf dem Eis verantwortlich sind. Ein Meeresspiegelanstieg schon über die nächsten 130 Jahre von 1 m pro Jahrhundert allein durch den Beitrag der Eisschilde wird in diesem Zusammenhang durchaus für möglich gehalten.<ref>Overpeck, J.T., B.L. Otto-Bliesner, G.H. Miller, D.R. Muhs, R.B. Alley, and J.T. Kiehl (2006): Paleoclimatic Evidence for Future Ice-Sheet Instability and Rapid Sea-Level Rise, Science 311, 1747-1750</ref>

Der amerikanische Klimaforscher James Hansen hält selbst solche Schätzung für deutlich zu niedrig.<ref>James Hansen, Makiko Sato, Pushker Kharecha, Gary Russell, David W. Lea and Mark Siddall (2007): Climate Change and Trace Gases, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A, 365, 1925-1954; auch [http://pubs.giss.nasa.gov/docs/2007/2007_Hansen_etal_2.pdf online]</ref> Hansen geht von einem wesentlich größeren Beitrag der Eisschilde aus als im [[IPCC|IPCC-Bericht]] von 2007 angenommen. Er betont, dass sich die Rate des Massenverlusts des grönländischen und westantarktischen Eises in den letzten Jahren verdoppelt habe. Und er verweist auf die [[Känozoikum|Zeit vor dem Eiszeitalter]], vor 3 Millionen Jahren, als der CO2-Gehalt bei 350-450 ppm lag und die Temperaturen etwa 2-3 °C wärmer als heute waren, also Verhältnisse herrschten, die in diesem Jahrhundert sehr wahrscheinlich erreicht oder überschritten werden. Damals sei die Erde ein dramatisch anderer Planet als heute gewesen, ohne arktisches Meereis und mit einem 25 m höheren Meeresspiegel. Auch wenn das Eis sehr verzögert auf die Erwärmung von Atmosphäre und Ozean reagiere, würden paläoklimatische Daten zeigen, dass es mehrfach einen Meeresspiegelanstieg von mehreren Metern innerhalb eines Jahrhunderts durch den Zerfall von Festlandeis gegeben habe, sogar bei Erwärmungsraten unterhalb der erwarteten für das 21. Jahrhundert. Hansen hält deshalb einen Meeresspiegelanstieg von 5 m bis 2100 durchaus für möglich.

== Langfristiger Meeresspiegelanstieg ==

Für die Zeit bis 2300 hat der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) nach Auswertung der aktuellen Literatur bei einer auf 3 °C begrenzten globalen Erwärmung eine vorsichtige Abschätzung des Meeresspiegelanstiegs vorgenommen. Danach wird der Anstieg bei 3 bis 5 m liegen. Daran sind Grönland und die Westantarktis mit jeweils 1-2 m beteiligt.<ref>Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2006): Die Zukunft der Meere - zu warm, zu hoch, zu sauer, Sondergutachten, Berlin, S. 33; auch als [http://www.wbgu.de/wbgu_sn2006.pdf Download]</ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Siehe auch ==
* [[Meeresspiegeländerungen]]
* [[Ursachen des aktuellen Meeresspiegelanstiegs]]
* [[Folgen des Meeresspiegelanstiegs]]
* [[Meeresspiegelanstieg in Europa]]
* [[Meeresspiegelanstieg in tropischen Inselstaaten]]

== Literatur ==
* IPCC 2007: The Physical Science Basis, Chapter 10: Global Climate Projections; auch als [http://ipcc-wg1.ucar.edu/wg1/Report/AR4WG1_Print_Ch10.pdf Download (PDF-Datei)]
* Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2006): Die Zukunft der Meere - zu warm, zu hoch, zu sauer, Sondergutachten, Berlin, S. 33; auch als [http://www.wbgu.de/wbgu_sn2006.pdf Download (PDF-Datei)]

== Weblinks ==
* [http://www.hamburger-bildungsserver.de/index.phtml?site=themen.klima.meeresspiegel Der globale Meeresspiegelanstieg] Hamburger Bildungsserver
* Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (13.10.2008): [http://www.pik-potsdam.de/aktuelles/archiv/aktuelle/201ezoegern-im-klimaschutz-unverantwortlich201c „Zögern im Klimaschutz unverantwortlich“]
* taz vom 09.10.2008: [http://www.taz.de/1/zukunft/umwelt/artikel/1/ein-halbes-grad-zu-viel/ Neue Prognose für Klimawandel • Ein halbes Grad zu viel]

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Meeresspiegelanstieg (einfach)

2009-02-04T21:10:01Z

Peter H.:

Wenn die Atmosphäre wärmer wird, kommt es zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Das ist eine der bekanntesten Folgen des Treibhauseffekts durch den Menschen. Wie hoch aber wird der Meeresspiegel ansteigen? Werden die großen Städte, in denen wir leben, untergehen; werden ganze Landschaften unter Wasser gesetzt? Und wieso steigt der Meeresspiegel überhaupt an, wenn es wärmer wird?

== Der Kölner Dom im Meerwasser ==

1986 hat die Zeitschrift ''Der Spiegel'' ein Titelbild<ref name="Titelbild">Vgl. Grafik: [http://www.hamburger-bildungsserver.de/welcome.phtml?unten=/klima/klimafolgen/meeresspiegel/einleitung.html Titelbild des Magazins "Der Spiegel", Nr. 44/1986] (Hamburger Bildungsserver)</ref> veröffentlicht, auf dem der Kölner Dom bis zu einem Drittel seiner Höhe im Meer versunken ist. Das würde geschehen, wenn der Meeresspiegel sich um über 60 m erhöhen würde. Kann das Wasser der Ozeane so hoch steigen? Ja, es kann - und zwar, wenn alles Eis auf der Erde abschmelzen würde. In den kalten Zonen um den Nord- und Südpol herum befinden sich große Eismassen, die man Eisschilde nennt, der Antarktische Eisschild im Süden und der Grönländische Eisschild im Norden. In ihnen ist so viel Wasser gefroren, dass bei ihrem Auftauen der Meeresspiegel um fast 70 m ansteigen würde. Jetzt ist es dort kalt genug, so dass die Masse des Eises sich kaum verändert. Wenn es jedoch immer wärmer wird, könnten zumindest Teile der Eisschilde tatsächlich abschmelzen. Allerdings wird das sehr langsam gehen und Jahrhunderte und Jahrtausende dauern.

== Schmelzen die Großen Eisschilde der Erde ab? ==
[[Bild:Antarctica.jpg|thumb|300px|right|Die Antarktis]]
Am wenigsten gefährdet ist das große Eisgebiet im Osten der Antarktis. Dort herrschen so tiefe Temperaturen, dass ein paar Grad Erwärmung durch den Treibhauseffekt dem Eis nichts anhaben können. Anders ist die Situation allerdings auf Grönland und der Westantarktis. Hier hat man heute schon deutliche Eisverluste beobachtet. Die Forscher, die in diesen Eiskellern der Erde ihre Arbeit verrichten, haben festgestellt, dass an etlichen Stellen in den letzten Jahren das Eis schneller ins Meer fließt als früher. Und sie haben ausgerechnet, dass dadurch mehr Eis im Sommer verloren geht als im Winter wieder gebildet wird. Sie haben auch den Grund dafür gefunden: Am Rande der Eisschilde schwimmt hier Eis auf dem Meer. Man nennt dieses Eis Schelfeis. Dieses Schelfeis löst sich zunehmend auf, weil nicht nur die Luft, sondern auch das Wasser der Ozeane durch den Treibhauseffekt wärmer wird. Wenn das Schelfeis vor der Küste fehlt, kann das Eis vom Land her schneller ins Meer abfließen, wo es dann auftaut und zu Wasser wird.

== Der Meeresspiegel lag schon einmal viel tiefer ==

Wie wichtig das Eis für den Meeresspiegel ist, zeigt ein Blick weit zurück in die Vergangenheit. In der letzten Eiszeit, als die Mammuts lebten, war es so kalt auf der Erde, dass kilometerdicke Eisschilde auch über Nordeuropa bis nach Deutschland und über Nordamerika lagen. In diesen Eismassen war so viel Wasser gebunden, dass der Meeresspiegel 120 m tiefer lag als heute. Man konnte zu Fuß nach England gehen. Und die Indianer hatten es damals leicht über die Behringstraße von Asien nach Nordamerika einzuwandern. Die Eisschilde auf Grönland und der Antarktis sind nur kleine Reste der damaligen Eisschilde. Ihr Abschmelzen würde aber ausreichen, um Hamburg und viele andere große Küstenstädte auf der Welt unter Wasser zu setzen.

== Wodurch steigt der Meeresspiegel heute? ==

Allerdings würde das Schmelzen der Eisschilde, wie wir schon festgestellt haben, sehr lange dauern. Ein wenig steigt aber auch heute schon das Meer an. In den letzten 100 Jahren so zwischen 10 und 20 cm. Und es steigt immer schneller an. So waren es in den letzten 10 Jahren schon ungefähr 3 cm. Nur hat das mit dem Eis noch wenig zu tun. Der Hauptgrund liegt darin, dass sich das Wasser der Ozeane erwärmt hat. Zuerst wird zwar die Atmosphäre durch die Treibhausgase wärmer. Langsam aber gibt diese die Wärme auch an das Wasser der Meere ab. Und wenn Wasser wärmer wird, dehnt es sich aus wie jeder Körper. Und dadurch steigt dann der Meeresspiegel. Für die nächsten 100 Jahre, so haben Forscher mit Hilfe von Computern berechnet, wird der Meeresspiegel wahrscheinlich um 1 m ansteigen. Der Grund wird eine weitere Erwärmung des Meerwassers sein, aber auch das zunehmende Abschmelzen von Eis.

== Die Folgen des Meeresspiegelanstiegs ==
* Hauptartikel: [[Folgen des Meeresspiegelanstiegs (einfach)]]

== Einzelnachweise ==
<references />

== Unterricht ==
* Lehrer-Online: [http://www.lehrer-online.de/389193.php Unterrichtseinheit zu den Themen Gletscherschwund und Meeresspiegelanstieg]
* '''''[http://www.bmu.de/files/klimaschutz/bildungsservice/klimaschutz/application/pdf/klimawandel_meeresspiegel.pdf Der Anstieg des Meeresspiegels]''''' Arbeitsblatt des BMU
* '''''[http://www.bmu.de/files/klimaschutz/bildungsservice/klimaschutz/application/pdf/klimawandel_eisschmelze.pdf Eisschmelze und Meeresspiegelanstieg]''''' Arbeitsblatt des BMU
* '''''[http://www.germanwatch.org/rio/ab-ms.pdf Der steigende Meeresspiegel: Bangladesch und die Niederlande]''''' Materialien und Aufgabenstellungen von Germanwatch. Zum selben Thema gibt es bei GermanWatch auch schülergerechte [http://www.germanwatch.org/download/klak/fb-ms-d.pdf Sachinformationen].
* '''''[http://www.germanwatch.org/rio/ab-tuv.pdf Land unter!]''''' Arbeitsblätter für den Unterricht von Germanwatch über die Gefahren des Meeresspiegelanstiegs für den kleinen Inselstaat Tuvalu

== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Meeresspiegel]]
[[Kategorie:Einfache Artikel]]

Arktische Oszillation

2009-02-04T21:02:07Z

Peter H.:

Die Arktische Oszillation (AO) stellt eine großräumige Schwingung der Atmosphäre dar, die durch entgegengesetzte [[Luftdruck|Luftdruckanomalien]] auf dem 1000hPa- Niveau nördlich des 20. Breitenkreises in der zentralen Arktis und Teilen der mittleren Breiten der Nordhemisphäre gekennzeichnet ist.

== Das Muster der Arktischen Oszillation ==
Die Arktische Oszillation ist durch drei Aktionszentren charakterisiert. Diese liegen über der Biskaya, Island und den Aleuten. Über die Art des Grundmusters der AO entscheidet die Phase, in der sich die AO befindet. Während der so genannten positiven Phase befinden sich über der Biskaya und den Aleuten Hochdruckgebiete, während über Island Tiefdruck herrscht. In der negativen Phase stellt sich die Situation entgegengesetzt dar.

== Eigenschaften ==
*Die AO bietet einen guten Weg um die Klimavariabilität zu verstehen und zu untersuchen, sowie Trends, das Auftreten von signifikanten Wetterereignissen und die Rolle der Kopplung zwischen der Stratosphäre und der Troposphäre zu untersuchen.
*Die AO repräsentiert einen dominanten, robusten und natürlich auftretenden Mode der Klimavariabilität der Nordhemisphäre.
*Anomalien der AO entstehen gewöhnlich in der Stratosphäre und setzen sich innerhalb einiger Wochen bis zum Boden fort.
*Es besteht eine starke Kopplung zwischen der AO in der Troposphäre und der Stärke des Polarwirbels in der Stratosphäre. Diese Verbindung wird auch als Maß für die Kopplung zwischen der Stratosphäre und der Troposphäre verwendet.
*Dem AO Phänomen wird ein größerer und bedeutungsvoller Wirkungsbereich als dem [[El Niño]] zugeschrieben.
*In der Troposphäre werden AO-Anomalien durch substantielle Änderungen der Sturm-Pfade und einer Verstärkung des Flusses in der mittleren Troposphäre, besonders über dem Nord-Atlantik und Europa, deutlich.

== Messung und Beschreibung der AO ==
Die Arktische Oszillation wird durch den so genannten AO-Index beschrieben. Dieses ist eine dimensionslose Maßzahl für die großräumige Zirkulation auf der Nordhemisphäre. Sie gibt an, wie stark das Grundmuster der AO im 1000 hPa Druckfeld vertreten ist. Mit Hilfe des AO Index wird unter anderem bestimmt, ob eine positive oder negative Phase herrscht. Ein positiver Index steht für eine positive Phase und entsprechend ein negativer Index für eine negative Phase.

== Einfluss der AO auf das Wetter der mittleren Breiten ==

Die beiden AO-Phasen haben unterschiedliche Einflüsse auf das Wetter.

=== Positive Phase bzw. positiver AO Index ===
*Diese Phase ist gekennzeichnet durch eine Verstärkung des Polarwirbels vom Boden bis zur unteren Stratosphäre, die ein Anstauen von kalter Luft in der Arktis bewirkt. Ebenso treten kalte Winde über Ost-Kanada auf während Nord- Atlantische Stürme Regen und milde Temperaturen nach Nord-Europa transportieren. In der Mediterranen Region überwiegt hingegen während dieser AO-Phase Trockenheit.
*Die positive Phase ist seit etwa 1960 dominierend.

=== Negative Phase bzw. negativer AO Index ===
* Die negative AO-Phase ist charakterisiert durch kalte kontinentale Luft, die über den mittleren Westen der USA zieht, während im westlichen Europa Stürme Regen in die mediterrane Region bringen. Ebenso ist der Polarwirbel während dieser Phase abgeschwächt.
* Die negative Phase dominierte etwa zwischen 1940 und 1970 zuletzt.

== Siehe auch ==
* [[Nordatlantische Oszillation]]

== Literatur ==
*Baldwin,M., Dunkerton,T., 1999: Propagation of the Arctic Oscillation from the stratosphere to the troposphere, JGR 109, 30937-30964
*Thompson, D., Wallace, J., 1998: The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields, GRL 25, 1297-1300
== Lizenzhinweis ==
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[[Kategorie:Atmosphärische Zirkulation]]

Klimazonen

2009-02-04T20:50:56Z

Peter H.:

[[Bild:Koeppen-vereinfacht_svg.png|thumb|500px|Klimazonen der Erde nach Köppen-Geiger]]
'''Klimazonen''' sind großräumige Gebiete der Erde, in denen das Klima gleichartig oder relativ einheitlich ist. Klimazonen können nach den [[Sonnenenergie|Strahlungsverhältnissen]], nach thermischen, hygrischen oder dynamischen Merkmalen, und schließlich nach den Auswirkungen des Klimas, z.B. auf die Vegetation, festgelegt werden.

== Klimaklassifikation ==
Das Ziel von Klimaklassifikationen ist es, Regionen der Erde aufgrund ähnlicher klimatischer Eigenschaften zu Klimazonen zusammenzufassen.

Im wesentlichen lassen sich die Klimabedingungen auf der Erde mit zwei Klassifikationsmethoden gut beschreiben:

=== Genetische Klassifikation ===
Genetische Klimaklassifikationen stellen die Entstehung des Klimas, also deren Genese, in den Mittelpunkt. Räume gleicher Klimate werden also zum Beispiel nach der Kontinentalität bzw. Maritimität eines Teilraumes bestimmt. Zentrale Grundlagen der genetischen Klimaklassifikationen ist die Energiebilanz der Erde, basierend auf der Bilanz aus ein- und ausgestrahlter Energie, und die darauf beruhende allgemeine Zirkulation der Atmosphäre.

Eine frühe genetische Klimaklassifikation legte Hermann Flohn vor, auf die auch die heute gebräuchlichste Variante von Ernst Neef aufbaut.

=== Effektive Klassifikation ===
Die effektiven gehen im Gegensatz zu den genetischen Klassifikationen weniger auf die Entstehung der Klimate ein, als auf deren Erscheinung. Ein wichtiger Ausgangspunkt sind die verschiedenen Vegetationsformen, da gleiche Pflanzen nur unter gleichen klimatischen Bedingungen wachsen.

Die Bekanntesten von ihnen sind die Gliederungen von Köppen, und von Geiger weitergeführt, und die Gemeinschaftsarbeit von Troll und Paffen.

Um die Zonen genauer abgrenzen zu können und das Klima möglichst detailliert darzustellen, werden oftmals noch weitere Klimaelemente, wie [[Lufttemperatur|Temperatur]], [[Niederschlag]], in die Betrachtung mit einbezogen. Hier ist neben dem Thermoisoplethendiagramm nach Troll auch das System der Klimadiagramme nach Walter und Lieth zu nennen, die übersichtlich bestimmten Klimata und lokalen Variationen zugeordnet werden können. in der [[Phänologie]] werden Eckdaten wie der Frühlingseinzug zoniert.

== Es gibt vereinfacht fünf große Klimazonen: ==

=== Tropen ===
* Hauptartikel: [[Tropen]]

In den Tropen bewegt sich die Tageslänge zwischen 10,5 und 13,5 Stunden. Die Jahreszeiten haben keine thermische Ausprägung. Es herrscht ein Tageszeitenklima: die täglichen Temperaturschwankungen sind größer als die jährlichen. Neben den Warmtropen existieren in Gebirgsgegenden auch Kalttropen, die gegenüber anderen Gebirgsklimaten durch ihre jahreszeitlich konstanten Verhältnisse ausgezeichnet sind. Niederschlagsbestimmendes Phänomen der Tropen ist die Passatzirkulation und deren jahreszeitliche Verschiebung. Die Passatzirkulation bewirkt rund um ihre Konvergenzzone den ständigen so genannten Zenitalniederschlag. Die Konvergenzzone kann fast stillstehen – im Pazifik und Atlantik – oder sich im Jahresverlauf zyklisch einmal über die gesamten Tropen bewegen wie im Gebiet von Zentralafrika bis zum malaiischen Archipel. Entsprechend entstehen Gebiete in einem Spektrum von immerfeucht bis trocken. Daneben wirken die Winde der Zirkulation, Passate und Monsune, örtlich auflandig und verursachen dann ebenfalls Niederschläge.

=== Subtropen ===
* Hauptartikel: [[Subtropen]]

Die Subtropen werden thermisch definiert als die Klimazone mit hoher Sommer- und mäßiger Winterwärme. Man kann sie unterteilen in trockene, winterfeuchte, sommerfeuchte und immerfeuchte Subtropen.

Eine weit verbreitete Definition definiert das Klima dort als subtropisch, wo die Mitteltemperatur im Jahr über 20 Grad Celsius liegt, die Mitteltemperatur des kältesten Monats jedoch unter der Marke von 20 Grad bleibt. Die Unterschiede zwischen Tag und Nacht fallen hoch aus. Die Vegetation reicht von der Artenvielfalt, wie sie zum Beispiel im Mittelmeerraum auftritt, über die Vegetation der trockenen Savanne bis hin zur kargen oder auch völlig fehlenden Vegetation in Wüsten wie der Sahara.

=== Gemäßigte Zone ===
* Hauptartikel: [[Gemäßigte Zone]]

Die gemäßigte Klimazone erstreckt sich vom Polarkreis bis zum vierzigsten Breitengrad und wird in eine kalt-, kühl- und warmgemäßigte Zone eingeteilt.

Diese Zone weist einen großen Unterschied zwischen den Jahreszeiten auf, der in Richtung des Äquators jedoch etwas abnimmt. Ein weiteres Merkmal sind die Unterschiede zwischen Tag und Nacht, die je nach Jahreszeit stark variieren. Diese Unterschiede nehmen, je näher man dem Pol kommt, immer mehr zu. Die Vegetation wird durch Nadel-, Misch- und Laubwälder geprägt, wobei die Nadelwälder in Richtung Äquator immer weniger werden.

Die wesentlichen klimatologischen Kriterien sind die Tageslängenschwankungen der Sonne (von 8 bis zu 16 Stunden), die thermische Jahreszeiten hervorrufen, die Niederschläge die über das ganze Jahre ausgeglichen sind und die dadurch sehr unbeständige Witterung. Mit Werten um 800 mm hat die gemäßigte Zone die zweithöchste Niederschlagsmenge nach den Tropen. Die Mittelbreiten liegen in der Westwindzone.

=== Subpolare Zone ===
* Hauptartikel: [[Subpolare Zone]]

Die Subpolare Zone ist eine Klimazone, die den Übergang zwischen polarer Klimazone und gemäßigter Klimazone bildet. Laut genetischer Klimaklassifikation (nach Ernst Neef, u.a.) ist sie durch den halbjährlichen Wechsel von außertropischen Westwinden im Sommer und polaren Ostwinden im Winter gekennzeichnet.

=== Polarzone ===
* Hauptartikel: [[Polargebiet]]

Unter den Polargebieten versteht man zum einen die Region im Bereich des nördlichen Polarkreises, die Arktis, sowie den Kontinent der Antarktis auf der Südhalbkugel der Erde.

Die Polargebiete der Erde sind Kältewüsten (Lauer 1995). Die Temperaturen liegen das ganze Jahr unter oder nur knapp über der Nullgradgrenze, die Niederschläge sind gering und die solare Einstrahlung der Sonne ist reduziert - im Durchschnitt 40 % weniger als am Äquator.

== Siehe auch ==

== Weblinks ==
* [http://www.klimadiagramme.de/Karten/klimakarten.html Klimakarten - Mittelwerte 1961-1990]
* [http://www.m-forkel.de/klima/klimazonen2.html Klimazonen nach Matthias Forkel]

== Lizenzhinweis ==

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[[Kategorie:Grundbegriffe]]

Tornados

2009-02-03T17:16:35Z

Peter H.: /* Nicht-mesozyklonale Tornados */

[[Bild:Tornado.jpg|thumb|420px|Tornado in Channing, Texas]]

'''Tornados''' (spanisch tornar „umkehren, wenden“, Partizip tornado; tornear „wirbeln, drechseln“) sind sehr schnell rotierende Luftwirbel, welche den Boden berühren. Sie befinden sich entweder unter einer konvektiven Wolke (Cumuluswolke) oder sind mit ihr verbunden. Manchmal, aber nicht immer, sind sie als Rüssel sichtbar. Dies geschieht, wenn der [[Luftdruck|Luftdruck]] im Inneren so niedrig ist, dass Wasserdampf kondensiert. Ist die Luft zu trocken ist ein Tornado nur durch rotierenden Staub oder Trümmer sichtbar. Die Verweildauer liegt zwischen einigen Sekunden bis zu einer Stunde und länger, wobei die meisten Tornados ca. 10 Minuten andauern. Der durchschnittliche Durchmesser ist meistens 200 m, kann aber zwischen ca. 10 m und ca. 2 km variieren. Durch ihre hohen Windgeschwindigkeiten von 70 km/h bis 500 km/h können sie sehr großen Schaden anrichten. Diese Geschwindigkeiten verursachen auch einen sehr großen Druckgradient, welcher mehr als 100 hPa auf einigen Metern betragen kann. Damit sind Tornados die stärksten Tiefdruckgebiete auf der Welt. Ihre Rotationsrichtung ist allerdings nicht ausschließlich entgegen dem Uhrzeigersinn (zyklonal), sonder in seltenen Fällen auch im Uhrzeigersinn (antizyklonal), da die [[Corioliskraft]] anders als bei [[Tiefdruckgebiet|Tiefdruckgebieten]] und [[Hurrikane|Hurrikanen]] für die Enstehung von Tornados keine Rolle spielt. Tornados können über jedem Gelände auftreten.<ref>Bluestein, H.B. (2007): Advances of physics of fluids to severe weather, Reports on Progress in Physics, 1259-1323</ref> Über Wasser werden sie als Wasserhosen bezeichnet.

== Entstehung ==

Damit Tornados entstehen können, wird Feuchtekonvektion benötigt. Ideal Bedingungen hierfür sind eine starke Temperaturabnahme mit der Höhen (instabile Schichtung) und eine hohe Luftfeuchtigkeit in den unteren 1-2 km der Atmosphäre. Als Auslöser für die Konvektion dienen Prozesse, die zur Hebung führen. Dies können z.B. Fronten, Hindernisse (Berge) oder einfach nur die Erwärmung des Bodens aufgrund der Sonneneinstrahlung sein. Steigt die Luft dann auf, kühlt sie so lange ab bis sie den Wasserdampf nicht mehr aufnehmen kann. Dieser kondensiert dann zu Wolkentropfen. Beim Kondensieren wird Energie frei (latente Wärme), welche die Luft erwärmt. Somit wird die Luft leichter als die Umgebungsluft und kann weiter aufsteigen. Je mehr Wasser kondensieren kann, umso stärker sind die Aufwinde. Auch Tornados beziehen ihre Energie aus der Umwandlung von Wasserdampf zu flüssigen Wasser. Bei den weiteren Entstehungsprozessen können Tornados in verschieden Typen unterteilt werden.

=== Mesozyklonale Tornados ===

Dies sind Tornados, die in Verbindung mit einer Mesozyklone eingebettet in einer Superzelle auftreten. Eine Superzelle ist ein Gewitter mit rotierenden Aufwinden. Damit Superzellen entstehen, muss zusätzlich zur instabil geschichteten Atmosphäre und auch vertikale Windscherung vorherrschen. Das heißt die Windgeschwindigkeit oder auch die Windrichtung ändern sich mit der Höhe. Durch die Windscherung bilden sich vertikal rotierende Luftwirbel, die dann durch Aufwinde aufgerichtet werden. Aufgrund der Rotation des Gewitters wird immer neue Feuchtigkeit herantransportiert, die dann die Lebensdauer der Superzelle verlängert. Superzellen sind zusätzlich zur Rotation auch durch starke Auf- und Abwinde gekennzeichnet, welche zu Hagel, Starkniederschlag und starken Gewitterböen (Downbursts) führen. Der genaue Mechanismus, der zur Bildung eines Tornados aus einer Superzelle führt, ist immer noch nicht vollkommen verstanden und noch Gegenstand der aktuellen Forschung. Ein Ansatz ist, dass der Tornado aus der in der Superzelle vorhandenen Rotation entsteht, welche sich zum Boden hin fortesetzt. Viele Beobachtungen zeigen auch, dass Tornados in der nähe der starken Fallböen bilden. Durch die hohe Windscherung bilden sich starke Wirbel, die in die Aufwindzone der Superzelle gesogen werden und sich zu einem Tornado aufrichten.

=== Nicht-mesozyklonale Tornados ===

Nicht-mesozyklonale Tornados entstehen, wie der Name schon sagt, nicht im Zusammenhang mit Mesozyklonen. Sie bilden sich meist an Konvergenzlinien. Dies sind Gebiete in denen der Wind aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander trifft. An der Grenzfläche bilden sich in einigen Fällen vertikale Wirbel, welche sich dann zu Tornados entwickeln können.

== Klassifizierung ==

Für die Klassifizierung wird in den meisten Ländern die 1971 entwickelte Fujita-Skala verwendet. Da die Windgeschwindigkeiten in einem Tornado schwer messbar sind, wird bei dieser Skala ein Tornado anhand seines angerichteten Schadens klassifiziert. Dem Schaden kann dann eine ungefähre Windgeschwindigkeit zugeordnet werden. Die Skala geht eigentlich von F0 bis F12 (Schallgeschwindigekeit). Allerdings sind die Werte von F6 bis F12 nur theoretisch. In Europa wird zusätzlich zur Fujita-Skala auch die 1972 entwickelte Torro-Skala verwendet. Diese ist feiner aufgeteilt und steigt anders als die Fujita-Skala linear mit der Windgeschwindigkeit.

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|}

== Tornados und Klimawandel ==

Ein Tornado ist ein kleinräumiges Phänomen, besitzt meist nur eine kurze Lebensdauer und ist somit nicht leicht zu beobachten. Auch neuerer Techniken (z.B. Dopplerradar) können nicht alle Tornados detektieren. Aus diesem Grund gibt es keine vollständigen Datenreihen. Auch werden Tornados erst seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts systematisch aufgezeichnet. Eine Ab- oder Zunahme aufgrund des Klimawandels kann deshalb schwer bestimmt werden. Generell wurden in Europa in den letzten Jahrzehnten immer mehr Tornados beobachtet. In Deutschland wurde zum Beispiel eine Zunahme von meist schwachen Tornados beobachtet, doch ist dies vor allem auf den Anstieg der Bevölkerungsdichte, auf das größere öffentliche Interesse und auf neue Beobachtungstechniken zurück zu führen. In den USA hingegen hat die Häufigkeit von schweren Tornados gegenüber den 50er, 60er und 70er Jahren abgenommen. Der Grund hierfür ist allerdings eine veränderte Schadensbeurteilung der schweren Tornados seit diesem Zeitraum. Es gibt allerdings Ansätze die Auswirkungen des Klimawandels auf die Häufigkeit und Stärke von Tornados zu bestimmen, ohne auf die Beobachtungen zurück zu greifen. Hierfür werden meteorologische Parameter untersucht, welche für die Entstehung für Tornados wichtig sind. Dies sind vor allem vertikale Windscherung und Labilität der Atmosphäre, welche durch die "zur Konvektion verfügbare potentielle Energie" (CAPE) ausgedrückt wird. Aktuelle Untersuchungen von Beobachtungsdaten zeigen eine Zunahme von CAPE in einigen Regionen der Erde in den letzten Jahren.<ref>Riemann-Campe K., Fraedrich K. and Lunkeit F. (2008): Global climatology of Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition (CIN) in ERA-40 reanalysis, Atmospheric Research, doi:10.1016/j.atmosres.2008.09.037 </ref> Simulationen mit Klimamodellen zeigen außerdem, dass in den USA die Tage mit Unwettern und damit auch Tage mit Tornados zunehmen werden. Grundlage für die Rechnungen war ein Anstieg der [[Treibhausgase]] nach dem A1B Szenario des [[IPCC|IPCC's]].<ref>Trapp R.J., Diffenbaugh N.S. and Gluhovsky A. (2009): Transient response of sever thunderstorms forcing to elevated greenhous gas concentrations. Geophysikal Research Letters, 36, L01703 </ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* IPCC 2007: The Physical Science Basis, Chapter 3:Observations: Surfaces and Atmospheric Climate Change; auch als [http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter3.pdf Download]

== Weblinks ==
* [http://www.naturgewalten.de/tornado.htm Tornados Weltweit] Thomas Sävert

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}
[[Kategorie:Extremereignisse]]

Tornados

2009-02-03T17:16:22Z

Peter H.: /* Nicht-mesozyklonale Tornados */

[[Bild:Tornado.jpg|thumb|420px|Tornado in Channing, Texas]]

'''Tornados''' (spanisch tornar „umkehren, wenden“, Partizip tornado; tornear „wirbeln, drechseln“) sind sehr schnell rotierende Luftwirbel, welche den Boden berühren. Sie befinden sich entweder unter einer konvektiven Wolke (Cumuluswolke) oder sind mit ihr verbunden. Manchmal, aber nicht immer, sind sie als Rüssel sichtbar. Dies geschieht, wenn der [[Luftdruck|Luftdruck]] im Inneren so niedrig ist, dass Wasserdampf kondensiert. Ist die Luft zu trocken ist ein Tornado nur durch rotierenden Staub oder Trümmer sichtbar. Die Verweildauer liegt zwischen einigen Sekunden bis zu einer Stunde und länger, wobei die meisten Tornados ca. 10 Minuten andauern. Der durchschnittliche Durchmesser ist meistens 200 m, kann aber zwischen ca. 10 m und ca. 2 km variieren. Durch ihre hohen Windgeschwindigkeiten von 70 km/h bis 500 km/h können sie sehr großen Schaden anrichten. Diese Geschwindigkeiten verursachen auch einen sehr großen Druckgradient, welcher mehr als 100 hPa auf einigen Metern betragen kann. Damit sind Tornados die stärksten Tiefdruckgebiete auf der Welt. Ihre Rotationsrichtung ist allerdings nicht ausschließlich entgegen dem Uhrzeigersinn (zyklonal), sonder in seltenen Fällen auch im Uhrzeigersinn (antizyklonal), da die [[Corioliskraft]] anders als bei [[Tiefdruckgebiet|Tiefdruckgebieten]] und [[Hurrikane|Hurrikanen]] für die Enstehung von Tornados keine Rolle spielt. Tornados können über jedem Gelände auftreten.<ref>Bluestein, H.B. (2007): Advances of physics of fluids to severe weather, Reports on Progress in Physics, 1259-1323</ref> Über Wasser werden sie als Wasserhosen bezeichnet.

== Entstehung ==

Damit Tornados entstehen können, wird Feuchtekonvektion benötigt. Ideal Bedingungen hierfür sind eine starke Temperaturabnahme mit der Höhen (instabile Schichtung) und eine hohe Luftfeuchtigkeit in den unteren 1-2 km der Atmosphäre. Als Auslöser für die Konvektion dienen Prozesse, die zur Hebung führen. Dies können z.B. Fronten, Hindernisse (Berge) oder einfach nur die Erwärmung des Bodens aufgrund der Sonneneinstrahlung sein. Steigt die Luft dann auf, kühlt sie so lange ab bis sie den Wasserdampf nicht mehr aufnehmen kann. Dieser kondensiert dann zu Wolkentropfen. Beim Kondensieren wird Energie frei (latente Wärme), welche die Luft erwärmt. Somit wird die Luft leichter als die Umgebungsluft und kann weiter aufsteigen. Je mehr Wasser kondensieren kann, umso stärker sind die Aufwinde. Auch Tornados beziehen ihre Energie aus der Umwandlung von Wasserdampf zu flüssigen Wasser. Bei den weiteren Entstehungsprozessen können Tornados in verschieden Typen unterteilt werden.

=== Mesozyklonale Tornados ===

Dies sind Tornados, die in Verbindung mit einer Mesozyklone eingebettet in einer Superzelle auftreten. Eine Superzelle ist ein Gewitter mit rotierenden Aufwinden. Damit Superzellen entstehen, muss zusätzlich zur instabil geschichteten Atmosphäre und auch vertikale Windscherung vorherrschen. Das heißt die Windgeschwindigkeit oder auch die Windrichtung ändern sich mit der Höhe. Durch die Windscherung bilden sich vertikal rotierende Luftwirbel, die dann durch Aufwinde aufgerichtet werden. Aufgrund der Rotation des Gewitters wird immer neue Feuchtigkeit herantransportiert, die dann die Lebensdauer der Superzelle verlängert. Superzellen sind zusätzlich zur Rotation auch durch starke Auf- und Abwinde gekennzeichnet, welche zu Hagel, Starkniederschlag und starken Gewitterböen (Downbursts) führen. Der genaue Mechanismus, der zur Bildung eines Tornados aus einer Superzelle führt, ist immer noch nicht vollkommen verstanden und noch Gegenstand der aktuellen Forschung. Ein Ansatz ist, dass der Tornado aus der in der Superzelle vorhandenen Rotation entsteht, welche sich zum Boden hin fortesetzt. Viele Beobachtungen zeigen auch, dass Tornados in der nähe der starken Fallböen bilden. Durch die hohe Windscherung bilden sich starke Wirbel, die in die Aufwindzone der Superzelle gesogen werden und sich zu einem Tornado aufrichten.

=== Nicht-mesozyklonale Tornados ===

Nicht-mesozyklonale Tornados entstehen, wie der Name schon sagt, nicht im Zusammenhang mit Mesozyklonen. Sie bilden sich meist an Konvergenzlinien. Dies sind Gebiete in denen der Wind aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander trifft. An der Grenzfläche bilden sich in einigen Fällen vertikale Wirbel , welche sich dann zu Tornados entwickeln können.

== Klassifizierung ==

Für die Klassifizierung wird in den meisten Ländern die 1971 entwickelte Fujita-Skala verwendet. Da die Windgeschwindigkeiten in einem Tornado schwer messbar sind, wird bei dieser Skala ein Tornado anhand seines angerichteten Schadens klassifiziert. Dem Schaden kann dann eine ungefähre Windgeschwindigkeit zugeordnet werden. Die Skala geht eigentlich von F0 bis F12 (Schallgeschwindigekeit). Allerdings sind die Werte von F6 bis F12 nur theoretisch. In Europa wird zusätzlich zur Fujita-Skala auch die 1972 entwickelte Torro-Skala verwendet. Diese ist feiner aufgeteilt und steigt anders als die Fujita-Skala linear mit der Windgeschwindigkeit.

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== Tornados und Klimawandel ==

Ein Tornado ist ein kleinräumiges Phänomen, besitzt meist nur eine kurze Lebensdauer und ist somit nicht leicht zu beobachten. Auch neuerer Techniken (z.B. Dopplerradar) können nicht alle Tornados detektieren. Aus diesem Grund gibt es keine vollständigen Datenreihen. Auch werden Tornados erst seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts systematisch aufgezeichnet. Eine Ab- oder Zunahme aufgrund des Klimawandels kann deshalb schwer bestimmt werden. Generell wurden in Europa in den letzten Jahrzehnten immer mehr Tornados beobachtet. In Deutschland wurde zum Beispiel eine Zunahme von meist schwachen Tornados beobachtet, doch ist dies vor allem auf den Anstieg der Bevölkerungsdichte, auf das größere öffentliche Interesse und auf neue Beobachtungstechniken zurück zu führen. In den USA hingegen hat die Häufigkeit von schweren Tornados gegenüber den 50er, 60er und 70er Jahren abgenommen. Der Grund hierfür ist allerdings eine veränderte Schadensbeurteilung der schweren Tornados seit diesem Zeitraum. Es gibt allerdings Ansätze die Auswirkungen des Klimawandels auf die Häufigkeit und Stärke von Tornados zu bestimmen, ohne auf die Beobachtungen zurück zu greifen. Hierfür werden meteorologische Parameter untersucht, welche für die Entstehung für Tornados wichtig sind. Dies sind vor allem vertikale Windscherung und Labilität der Atmosphäre, welche durch die "zur Konvektion verfügbare potentielle Energie" (CAPE) ausgedrückt wird. Aktuelle Untersuchungen von Beobachtungsdaten zeigen eine Zunahme von CAPE in einigen Regionen der Erde in den letzten Jahren.<ref>Riemann-Campe K., Fraedrich K. and Lunkeit F. (2008): Global climatology of Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition (CIN) in ERA-40 reanalysis, Atmospheric Research, doi:10.1016/j.atmosres.2008.09.037 </ref> Simulationen mit Klimamodellen zeigen außerdem, dass in den USA die Tage mit Unwettern und damit auch Tage mit Tornados zunehmen werden. Grundlage für die Rechnungen war ein Anstieg der [[Treibhausgase]] nach dem A1B Szenario des [[IPCC|IPCC's]].<ref>Trapp R.J., Diffenbaugh N.S. and Gluhovsky A. (2009): Transient response of sever thunderstorms forcing to elevated greenhous gas concentrations. Geophysikal Research Letters, 36, L01703 </ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* IPCC 2007: The Physical Science Basis, Chapter 3:Observations: Surfaces and Atmospheric Climate Change; auch als [http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter3.pdf Download]

== Weblinks ==
* [http://www.naturgewalten.de/tornado.htm Tornados Weltweit] Thomas Sävert

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}
[[Kategorie:Extremereignisse]]

Tornados

2009-02-03T17:15:03Z

Peter H.: /* Mesozyklonale Tornados */

[[Bild:Tornado.jpg|thumb|420px|Tornado in Channing, Texas]]

'''Tornados''' (spanisch tornar „umkehren, wenden“, Partizip tornado; tornear „wirbeln, drechseln“) sind sehr schnell rotierende Luftwirbel, welche den Boden berühren. Sie befinden sich entweder unter einer konvektiven Wolke (Cumuluswolke) oder sind mit ihr verbunden. Manchmal, aber nicht immer, sind sie als Rüssel sichtbar. Dies geschieht, wenn der [[Luftdruck|Luftdruck]] im Inneren so niedrig ist, dass Wasserdampf kondensiert. Ist die Luft zu trocken ist ein Tornado nur durch rotierenden Staub oder Trümmer sichtbar. Die Verweildauer liegt zwischen einigen Sekunden bis zu einer Stunde und länger, wobei die meisten Tornados ca. 10 Minuten andauern. Der durchschnittliche Durchmesser ist meistens 200 m, kann aber zwischen ca. 10 m und ca. 2 km variieren. Durch ihre hohen Windgeschwindigkeiten von 70 km/h bis 500 km/h können sie sehr großen Schaden anrichten. Diese Geschwindigkeiten verursachen auch einen sehr großen Druckgradient, welcher mehr als 100 hPa auf einigen Metern betragen kann. Damit sind Tornados die stärksten Tiefdruckgebiete auf der Welt. Ihre Rotationsrichtung ist allerdings nicht ausschließlich entgegen dem Uhrzeigersinn (zyklonal), sonder in seltenen Fällen auch im Uhrzeigersinn (antizyklonal), da die [[Corioliskraft]] anders als bei [[Tiefdruckgebiet|Tiefdruckgebieten]] und [[Hurrikane|Hurrikanen]] für die Enstehung von Tornados keine Rolle spielt. Tornados können über jedem Gelände auftreten.<ref>Bluestein, H.B. (2007): Advances of physics of fluids to severe weather, Reports on Progress in Physics, 1259-1323</ref> Über Wasser werden sie als Wasserhosen bezeichnet.

== Entstehung ==

Damit Tornados entstehen können, wird Feuchtekonvektion benötigt. Ideal Bedingungen hierfür sind eine starke Temperaturabnahme mit der Höhen (instabile Schichtung) und eine hohe Luftfeuchtigkeit in den unteren 1-2 km der Atmosphäre. Als Auslöser für die Konvektion dienen Prozesse, die zur Hebung führen. Dies können z.B. Fronten, Hindernisse (Berge) oder einfach nur die Erwärmung des Bodens aufgrund der Sonneneinstrahlung sein. Steigt die Luft dann auf, kühlt sie so lange ab bis sie den Wasserdampf nicht mehr aufnehmen kann. Dieser kondensiert dann zu Wolkentropfen. Beim Kondensieren wird Energie frei (latente Wärme), welche die Luft erwärmt. Somit wird die Luft leichter als die Umgebungsluft und kann weiter aufsteigen. Je mehr Wasser kondensieren kann, umso stärker sind die Aufwinde. Auch Tornados beziehen ihre Energie aus der Umwandlung von Wasserdampf zu flüssigen Wasser. Bei den weiteren Entstehungsprozessen können Tornados in verschieden Typen unterteilt werden.

=== Mesozyklonale Tornados ===

Dies sind Tornados, die in Verbindung mit einer Mesozyklone eingebettet in einer Superzelle auftreten. Eine Superzelle ist ein Gewitter mit rotierenden Aufwinden. Damit Superzellen entstehen, muss zusätzlich zur instabil geschichteten Atmosphäre und auch vertikale Windscherung vorherrschen. Das heißt die Windgeschwindigkeit oder auch die Windrichtung ändern sich mit der Höhe. Durch die Windscherung bilden sich vertikal rotierende Luftwirbel, die dann durch Aufwinde aufgerichtet werden. Aufgrund der Rotation des Gewitters wird immer neue Feuchtigkeit herantransportiert, die dann die Lebensdauer der Superzelle verlängert. Superzellen sind zusätzlich zur Rotation auch durch starke Auf- und Abwinde gekennzeichnet, welche zu Hagel, Starkniederschlag und starken Gewitterböen (Downbursts) führen. Der genaue Mechanismus, der zur Bildung eines Tornados aus einer Superzelle führt, ist immer noch nicht vollkommen verstanden und noch Gegenstand der aktuellen Forschung. Ein Ansatz ist, dass der Tornado aus der in der Superzelle vorhandenen Rotation entsteht, welche sich zum Boden hin fortesetzt. Viele Beobachtungen zeigen auch, dass Tornados in der nähe der starken Fallböen bilden. Durch die hohe Windscherung bilden sich starke Wirbel, die in die Aufwindzone der Superzelle gesogen werden und sich zu einem Tornado aufrichten.

=== Nicht-mesozyklonale Tornados ===

Nicht-mesozyklonale Tornados entstehen, wie der Name schon sagt, nicht im Zusammenhang mit Mesozyklonen. Sie bilden sich meist an Konvergenzlinien. Dies sind Gebiete in denen der Wind aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander trifft. An der Grenzfläche bilden sich in einigen Fällen vertikale Wirbel bilden, welche sich dann zu Tornados entwickeln können.

== Klassifizierung ==

Für die Klassifizierung wird in den meisten Ländern die 1971 entwickelte Fujita-Skala verwendet. Da die Windgeschwindigkeiten in einem Tornado schwer messbar sind, wird bei dieser Skala ein Tornado anhand seines angerichteten Schadens klassifiziert. Dem Schaden kann dann eine ungefähre Windgeschwindigkeit zugeordnet werden. Die Skala geht eigentlich von F0 bis F12 (Schallgeschwindigekeit). Allerdings sind die Werte von F6 bis F12 nur theoretisch. In Europa wird zusätzlich zur Fujita-Skala auch die 1972 entwickelte Torro-Skala verwendet. Diese ist feiner aufgeteilt und steigt anders als die Fujita-Skala linear mit der Windgeschwindigkeit.

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== Tornados und Klimawandel ==

Ein Tornado ist ein kleinräumiges Phänomen, besitzt meist nur eine kurze Lebensdauer und ist somit nicht leicht zu beobachten. Auch neuerer Techniken (z.B. Dopplerradar) können nicht alle Tornados detektieren. Aus diesem Grund gibt es keine vollständigen Datenreihen. Auch werden Tornados erst seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts systematisch aufgezeichnet. Eine Ab- oder Zunahme aufgrund des Klimawandels kann deshalb schwer bestimmt werden. Generell wurden in Europa in den letzten Jahrzehnten immer mehr Tornados beobachtet. In Deutschland wurde zum Beispiel eine Zunahme von meist schwachen Tornados beobachtet, doch ist dies vor allem auf den Anstieg der Bevölkerungsdichte, auf das größere öffentliche Interesse und auf neue Beobachtungstechniken zurück zu führen. In den USA hingegen hat die Häufigkeit von schweren Tornados gegenüber den 50er, 60er und 70er Jahren abgenommen. Der Grund hierfür ist allerdings eine veränderte Schadensbeurteilung der schweren Tornados seit diesem Zeitraum. Es gibt allerdings Ansätze die Auswirkungen des Klimawandels auf die Häufigkeit und Stärke von Tornados zu bestimmen, ohne auf die Beobachtungen zurück zu greifen. Hierfür werden meteorologische Parameter untersucht, welche für die Entstehung für Tornados wichtig sind. Dies sind vor allem vertikale Windscherung und Labilität der Atmosphäre, welche durch die "zur Konvektion verfügbare potentielle Energie" (CAPE) ausgedrückt wird. Aktuelle Untersuchungen von Beobachtungsdaten zeigen eine Zunahme von CAPE in einigen Regionen der Erde in den letzten Jahren.<ref>Riemann-Campe K., Fraedrich K. and Lunkeit F. (2008): Global climatology of Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition (CIN) in ERA-40 reanalysis, Atmospheric Research, doi:10.1016/j.atmosres.2008.09.037 </ref> Simulationen mit Klimamodellen zeigen außerdem, dass in den USA die Tage mit Unwettern und damit auch Tage mit Tornados zunehmen werden. Grundlage für die Rechnungen war ein Anstieg der [[Treibhausgase]] nach dem A1B Szenario des [[IPCC|IPCC's]].<ref>Trapp R.J., Diffenbaugh N.S. and Gluhovsky A. (2009): Transient response of sever thunderstorms forcing to elevated greenhous gas concentrations. Geophysikal Research Letters, 36, L01703 </ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* IPCC 2007: The Physical Science Basis, Chapter 3:Observations: Surfaces and Atmospheric Climate Change; auch als [http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter3.pdf Download]

== Weblinks ==
* [http://www.naturgewalten.de/tornado.htm Tornados Weltweit] Thomas Sävert

== Lizenzhinweis ==
{{CC-Lizenz}}
[[Kategorie:Extremereignisse]]

Tornados

2009-02-03T17:14:27Z

Peter H.: /* Mesozyklonale Tornados */

[[Bild:Tornado.jpg|thumb|420px|Tornado in Channing, Texas]]

'''Tornados''' (spanisch tornar „umkehren, wenden“, Partizip tornado; tornear „wirbeln, drechseln“) sind sehr schnell rotierende Luftwirbel, welche den Boden berühren. Sie befinden sich entweder unter einer konvektiven Wolke (Cumuluswolke) oder sind mit ihr verbunden. Manchmal, aber nicht immer, sind sie als Rüssel sichtbar. Dies geschieht, wenn der [[Luftdruck|Luftdruck]] im Inneren so niedrig ist, dass Wasserdampf kondensiert. Ist die Luft zu trocken ist ein Tornado nur durch rotierenden Staub oder Trümmer sichtbar. Die Verweildauer liegt zwischen einigen Sekunden bis zu einer Stunde und länger, wobei die meisten Tornados ca. 10 Minuten andauern. Der durchschnittliche Durchmesser ist meistens 200 m, kann aber zwischen ca. 10 m und ca. 2 km variieren. Durch ihre hohen Windgeschwindigkeiten von 70 km/h bis 500 km/h können sie sehr großen Schaden anrichten. Diese Geschwindigkeiten verursachen auch einen sehr großen Druckgradient, welcher mehr als 100 hPa auf einigen Metern betragen kann. Damit sind Tornados die stärksten Tiefdruckgebiete auf der Welt. Ihre Rotationsrichtung ist allerdings nicht ausschließlich entgegen dem Uhrzeigersinn (zyklonal), sonder in seltenen Fällen auch im Uhrzeigersinn (antizyklonal), da die [[Corioliskraft]] anders als bei [[Tiefdruckgebiet|Tiefdruckgebieten]] und [[Hurrikane|Hurrikanen]] für die Enstehung von Tornados keine Rolle spielt. Tornados können über jedem Gelände auftreten.<ref>Bluestein, H.B. (2007): Advances of physics of fluids to severe weather, Reports on Progress in Physics, 1259-1323</ref> Über Wasser werden sie als Wasserhosen bezeichnet.

== Entstehung ==

Damit Tornados entstehen können, wird Feuchtekonvektion benötigt. Ideal Bedingungen hierfür sind eine starke Temperaturabnahme mit der Höhen (instabile Schichtung) und eine hohe Luftfeuchtigkeit in den unteren 1-2 km der Atmosphäre. Als Auslöser für die Konvektion dienen Prozesse, die zur Hebung führen. Dies können z.B. Fronten, Hindernisse (Berge) oder einfach nur die Erwärmung des Bodens aufgrund der Sonneneinstrahlung sein. Steigt die Luft dann auf, kühlt sie so lange ab bis sie den Wasserdampf nicht mehr aufnehmen kann. Dieser kondensiert dann zu Wolkentropfen. Beim Kondensieren wird Energie frei (latente Wärme), welche die Luft erwärmt. Somit wird die Luft leichter als die Umgebungsluft und kann weiter aufsteigen. Je mehr Wasser kondensieren kann, umso stärker sind die Aufwinde. Auch Tornados beziehen ihre Energie aus der Umwandlung von Wasserdampf zu flüssigen Wasser. Bei den weiteren Entstehungsprozessen können Tornados in verschieden Typen unterteilt werden.

=== Mesozyklonale Tornados ===

Dies sind Tornados, die in Verbindung mit einer Mesozyklone eingebettet in einer Superzelle auftreten. Eine Superzelle ist ein Gewitter mit rotierenden Aufwinden. Damit Superzellen entstehen, muss zusätzlich zur instabil geschichteten Atmosphäre und auch vertikale Windscherung vorherrschen. Das heißt die Windgeschwindigkeit oder auch die Windrichtung ändern sich mit der Höhe. Durch die Windscherung bilden sich vertikal rotierende Luftwirbel, die dann durch Aufwinde aufgerichtet werden. Aufgrund der Rotation des Gewitters wird immer neue Feuchtigkeit herantransportiert, die dann die Lebensdauer Gewitter verlängert. Superzellen sind zusätzlich zur Rotation auch durch starke Auf- und Abwinde gekennzeichnet, welche zu Hagel, Starkniederschlag und starken Gewitterböen (Downbursts) führen. Der genaue Mechanismus, der zur Bildung eines Tornados aus einer Superzelle führt, ist immer noch nicht vollkommen verstanden und noch Gegenstand der aktuellen Forschung. Ein Ansatz ist, dass der Tornado aus der in der Superzelle vorhandenen Rotation entsteht, welche sich zum Boden hin fortesetzt. Viele Beobachtungen zeigen auch, dass Tornados in der nähe der starken Fallböen bilden. Durch die hohe Windscherung bilden sich starke Wirbel, die in die Aufwindzone der Superzelle gesogen werden und sich zu einem Tornado aufrichten.

=== Nicht-mesozyklonale Tornados ===

Nicht-mesozyklonale Tornados entstehen, wie der Name schon sagt, nicht im Zusammenhang mit Mesozyklonen. Sie bilden sich meist an Konvergenzlinien. Dies sind Gebiete in denen der Wind aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander trifft. An der Grenzfläche bilden sich in einigen Fällen vertikale Wirbel bilden, welche sich dann zu Tornados entwickeln können.

== Klassifizierung ==

Für die Klassifizierung wird in den meisten Ländern die 1971 entwickelte Fujita-Skala verwendet. Da die Windgeschwindigkeiten in einem Tornado schwer messbar sind, wird bei dieser Skala ein Tornado anhand seines angerichteten Schadens klassifiziert. Dem Schaden kann dann eine ungefähre Windgeschwindigkeit zugeordnet werden. Die Skala geht eigentlich von F0 bis F12 (Schallgeschwindigekeit). Allerdings sind die Werte von F6 bis F12 nur theoretisch. In Europa wird zusätzlich zur Fujita-Skala auch die 1972 entwickelte Torro-Skala verwendet. Diese ist feiner aufgeteilt und steigt anders als die Fujita-Skala linear mit der Windgeschwindigkeit.

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== Tornados und Klimawandel ==

Ein Tornado ist ein kleinräumiges Phänomen, besitzt meist nur eine kurze Lebensdauer und ist somit nicht leicht zu beobachten. Auch neuerer Techniken (z.B. Dopplerradar) können nicht alle Tornados detektieren. Aus diesem Grund gibt es keine vollständigen Datenreihen. Auch werden Tornados erst seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts systematisch aufgezeichnet. Eine Ab- oder Zunahme aufgrund des Klimawandels kann deshalb schwer bestimmt werden. Generell wurden in Europa in den letzten Jahrzehnten immer mehr Tornados beobachtet. In Deutschland wurde zum Beispiel eine Zunahme von meist schwachen Tornados beobachtet, doch ist dies vor allem auf den Anstieg der Bevölkerungsdichte, auf das größere öffentliche Interesse und auf neue Beobachtungstechniken zurück zu führen. In den USA hingegen hat die Häufigkeit von schweren Tornados gegenüber den 50er, 60er und 70er Jahren abgenommen. Der Grund hierfür ist allerdings eine veränderte Schadensbeurteilung der schweren Tornados seit diesem Zeitraum. Es gibt allerdings Ansätze die Auswirkungen des Klimawandels auf die Häufigkeit und Stärke von Tornados zu bestimmen, ohne auf die Beobachtungen zurück zu greifen. Hierfür werden meteorologische Parameter untersucht, welche für die Entstehung für Tornados wichtig sind. Dies sind vor allem vertikale Windscherung und Labilität der Atmosphäre, welche durch die "zur Konvektion verfügbare potentielle Energie" (CAPE) ausgedrückt wird. Aktuelle Untersuchungen von Beobachtungsdaten zeigen eine Zunahme von CAPE in einigen Regionen der Erde in den letzten Jahren.<ref>Riemann-Campe K., Fraedrich K. and Lunkeit F. (2008): Global climatology of Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition (CIN) in ERA-40 reanalysis, Atmospheric Research, doi:10.1016/j.atmosres.2008.09.037 </ref> Simulationen mit Klimamodellen zeigen außerdem, dass in den USA die Tage mit Unwettern und damit auch Tage mit Tornados zunehmen werden. Grundlage für die Rechnungen war ein Anstieg der [[Treibhausgase]] nach dem A1B Szenario des [[IPCC|IPCC's]].<ref>Trapp R.J., Diffenbaugh N.S. and Gluhovsky A. (2009): Transient response of sever thunderstorms forcing to elevated greenhous gas concentrations. Geophysikal Research Letters, 36, L01703 </ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* IPCC 2007: The Physical Science Basis, Chapter 3:Observations: Surfaces and Atmospheric Climate Change; auch als [http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter3.pdf Download]

== Weblinks ==
* [http://www.naturgewalten.de/tornado.htm Tornados Weltweit] Thomas Sävert

== Lizenzhinweis ==
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Tornados

2009-02-02T23:34:58Z

Peter H.:

[[Bild:Tornado.jpg|thumb|420px|Tornado in Channing, Texas]]

'''Tornados''' (spanisch tornar „umkehren, wenden“, Partizip tornado; tornear „wirbeln, drechseln“) sind sehr schnell rotierende Luftwirbel, welche den Boden berühren. Sie befinden sich entweder unter einer konvektiven Wolke (Cumuluswolke) oder sind mit ihr verbunden. Manchmal, aber nicht immer, sind sie als Rüssel sichtbar. Dies geschieht, wenn der [[Luftdruck|Luftdruck]] im Inneren so niedrig ist, dass Wasserdampf kondensiert. Ist die Luft zu trocken ist ein Tornado nur durch rotierenden Staub oder Trümmer sichtbar. Die Verweildauer liegt zwischen einigen Sekunden bis zu einer Stunde und länger, wobei die meisten Tornados ca. 10 Minuten andauern. Der durchschnittliche Durchmesser ist meistens 200 m, kann aber zwischen ca. 10 m und ca. 2 km variieren. Durch ihre hohen Windgeschwindigkeiten von 70 km/h bis 500 km/h können sie sehr großen Schaden anrichten. Diese Geschwindigkeiten verursachen auch einen sehr großen Druckgradient, welcher mehr als 100 hPa auf einigen Metern betragen kann. Damit sind Tornados die stärksten Tiefdruckgebiete auf der Welt. Ihre Rotationsrichtung ist allerdings nicht ausschließlich entgegen dem Uhrzeigersinn (zyklonal), sonder in seltenen Fällen auch im Uhrzeigersinn (antizyklonal), da die [[Corioliskraft]] anders als bei [[Tiefdruckgebiet|Tiefdruckgebieten]] und [[Hurrikane|Hurrikanen]] für die Enstehung von Tornados keine Rolle spielt. Tornados können über jedem Gelände auftreten.<ref>Bluestein, H.B. (2007): Advances of physics of fluids to severe weather, Reports on Progress in Physics, 1259-1323</ref> Über Wasser werden sie als Wasserhosen bezeichnet.

== Entstehung ==

Damit Tornados entstehen können, wird Feuchtekonvektion benötigt. Ideal Bedingungen hierfür sind eine starke Temperaturabnahme mit der Höhen (instabile Schichtung) und eine hohe Luftfeuchtigkeit in den unteren 1-2 km der Atmosphäre. Als Auslöser für die Konvektion dienen Prozesse, die zur Hebung führen. Dies können z.B. Fronten, Hindernisse (Berge) oder einfach nur die Erwärmung des Bodens aufgrund der Sonneneinstrahlung sein. Steigt die Luft dann auf, kühlt sie so lange ab bis sie den Wasserdampf nicht mehr aufnehmen kann. Dieser kondensiert dann zu Wolkentropfen. Beim Kondensieren wird Energie frei (latente Wärme), welche die Luft erwärmt. Somit wird die Luft leichter als die Umgebungsluft und kann weiter aufsteigen. Je mehr Wasser kondensieren kann, umso stärker sind die Aufwinde. Auch Tornados beziehen ihre Energie aus der Umwandlung von Wasserdampf zu flüssigen Wasser. Bei den weiteren Entstehungsprozessen können Tornados in verschieden Typen unterteilt werden.

=== Mesozyklonale Tornados ===

Die sind Tornados die in Verbindung mit einer Mesozyklone eingebettet in einer Superzelle auftreten. Eine Superzelle ist ein Gewitter mit rotierenden Aufwinden. Damit Superzellen entstehen, muss zusätzlich zur instabil geschichteten und auch vertikale Windscherung vorherrschen. Das heißt die Windgeschwindigkeit oder auch die Windrichtung ändern sich mit der Höhe. Durch die Windscherung bilden sich vertikal rotierende Luftwirbel, die dann durch Aufwinde aufgerichtet werden. Aufgrund der Rotation des Gewitters wird immer neue Feuchtigkeit herantransportiert, die dann die Lebensdauer Gewitter verlängert. Superzellen sind zusätzlich zur Rotation auch durch starke Auf- und Abwinde gekennzeichnet, welche zu Hagel, Starkniederschlag und starken Gewitterböen (Downbursts) führen. Der genaue Mechanismus, der zur Bildung eines Tornados aus einer Superzelle führt, ist immer noch nicht vollkommen verstanden und noch Gegenstand der aktuellen Forschung. Ein Ansatz ist, dass der Tornado aus der in der Superzelle vorhandenen Rotation entsteht, welche sich zum Boden hin fortesetzt. Viele Beobachtungen zeigen auch, dass Tornados in der nähe der starken Fallböen bilden. Durch die hohe Windscherung bilden sich starke Wirbel, die in die Aufwindzone der Superzelle gesogen werden und sich zu einem Tornado aufrichten.

=== Nicht-mesozyklonale Tornados ===

Nicht-mesozyklonale Tornados entstehen, wie der Name schon sagt, nicht im Zusammenhang mit Mesozyklonen. Sie bilden sich meist an Konvergenzlinien. Dies sind Gebiete in denen der Wind aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander trifft. An der Grenzfläche bilden sich in einigen Fällen vertikale Wirbel bilden, welche sich dann zu Tornados entwickeln können.

== Klassifizierung ==

Für die Klassifizierung wird in den meisten Ländern die 1971 entwickelte Fujita-Skala verwendet. Da die Windgeschwindigkeiten in einem Tornado schwer messbar sind, wird bei dieser Skala ein Tornado anhand seines angerichteten Schadens klassifiziert. Dem Schaden kann dann eine ungefähre Windgeschwindigkeit zugeordnet werden. Die Skala geht eigentlich von F0 bis F12 (Schallgeschwindigekeit). Allerdings sind die Werte von F6 bis F12 nur theoretisch. In Europa wird zusätzlich zur Fujita-Skala auch die 1972 entwickelte Torro-Skala verwendet. Diese ist feiner aufgeteilt und steigt anders als die Fujita-Skala linear mit der Windgeschwindigkeit.

{| style="background-color:#E0EEEE;" border=1; width="40%" align="center"|
|- style="background-color:#EEE9E9;"
! width="10%" valign="middle"| Kategorie
! width="90%" valign="middle"| Windgeschwindigkeit in km/h
|-
| align="center" | F0
| align="center" | 64–116
|-
| align="center" | F1
| align="center" | 117–180
|-
| align="center" | F2
| align="center" | 181–253
|-
| align="center" | F3
| align="center" | 254–332
|-
| align="center" | F4
| align="center" | 333–418
|-
| align="center" | F5
| align="center" | 419–512
|-
|}

== Tornados und Klimawandel ==

Ein Tornado ist ein kleinräumiges Phänomen, besitzt meist nur eine kurze Lebensdauer und ist somit nicht leicht zu beobachten. Auch neuerer Techniken (z.B. Dopplerradar) können nicht alle Tornados detektieren. Aus diesem Grund gibt es keine vollständigen Datenreihen. Auch werden Tornados erst seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts systematisch aufgezeichnet. Eine Ab- oder Zunahme aufgrund des Klimawandels kann deshalb schwer bestimmt werden. Generell wurden in Europa in den letzten Jahrzehnten immer mehr Tornados beobachtet. In Deutschland wurde zum Beispiel eine Zunahme von meist schwachen Tornados beobachtet, doch ist dies vor allem auf den Anstieg der Bevölkerungsdichte, auf das größere öffentliche Interesse und auf neue Beobachtungstechniken zurück zu führen. In den USA hingegen hat die Häufigkeit von schweren Tornados gegenüber den 50er, 60er und 70er Jahren abgenommen. Der Grund hierfür ist allerdings eine veränderte Schadensbeurteilung der schweren Tornados seit diesem Zeitraum. Es gibt allerdings Ansätze die Auswirkungen des Klimawandels auf die Häufigkeit und Stärke von Tornados zu bestimmen, ohne auf die Beobachtungen zurück zu greifen. Hierfür werden meteorologische Parameter untersucht, welche für die Entstehung für Tornados wichtig sind. Dies sind vor allem vertikale Windscherung und Labilität der Atmosphäre, welche durch die "zur Konvektion verfügbare potentielle Energie" (CAPE) ausgedrückt wird. Aktuelle Untersuchungen von Beobachtungsdaten zeigen eine Zunahme von CAPE in einigen Regionen der Erde in den letzten Jahren.<ref>Riemann-Campe K., Fraedrich K. and Lunkeit F. (2008): Global climatology of Convective Available Potential Energy (CAPE) and Convective Inhibition (CIN) in ERA-40 reanalysis, Atmospheric Research, doi:10.1016/j.atmosres.2008.09.037 </ref> Simulationen mit Klimamodellen zeigen außerdem, dass in den USA die Tage mit Unwettern und damit auch Tage mit Tornados zunehmen werden. Grundlage für die Rechnungen war ein Anstieg der [[Treibhausgase]] nach dem A1B Szenario des [[IPCC|IPCC's]].<ref>Trapp R.J., Diffenbaugh N.S. and Gluhovsky A. (2009): Transient response of sever thunderstorms forcing to elevated greenhous gas concentrations. Geophysikal Research Letters, 36, L01703 </ref>

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* IPCC 2007: The Physical Science Basis, Chapter 3:Observations: Surfaces and Atmospheric Climate Change; auch als [http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter3.pdf Download]

== Weblinks ==
* [http://www.naturgewalten.de/tornado.htm Tornados Weltweit] Thomas Sävert

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Tornados

2009-02-01T22:20:30Z

Peter H.: /* Tornados und Klimawandel */