Einführung in die Physische Geographie

1. Einführung in die Physische Geographie Teil Klima und Wasser 2. Zirkulationssysteme Klimaklassifikation Prof. Dr. Otto Klemm

2. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (i) barotrope Bedingungen ausgehend von einer Oberfläche mit gleichmäßiger Temperaturverteilung Druck und Temperatur nehmen mit der Höhe ab. (gestrichelt) Isothermen (durchgezogene Linien) Isobaren Bild-Quelle: von Storch et al., 1999

3. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (i) barotrop Isobaren Isothermen baroklin nun nimmt in der rechten Bildhälfte die Temperatur der Oberfläche zu; mögliche Ursachen: 1. höhere Einstrahlung Pol Äquator 2. gleiche Einstrahlung, aber: rechts: geringere Wärmekapazität, stärkere Erwärmung Wasser Land Bild-Quelle: von Storch et al., 1999

4. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (i) Isobaren Isothermen Folge ist die Ausgleichsströmung bzw. thermische Zirkulation, z.B. Seewind Wasser Land Durch den thermischen Antrieb entsteht eine Zellen-Zirkulation, in der Wärmeunterschiede in Bewegungsenergie umgewandelt werden. Im „thermischen Hoch“ herrscht Absinkbewegung Bild-Quelle: von Storch et al., 1999

5. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (i) Florida aus dem Space Shuttle Quelle: http://141.84.50.121/iggf/Multimedia/Klimatologie/kl_Hauptseite.htm

6. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (i) aber: Land und See sind auf der Erde nicht regelmäßig verteilt; außerdem gilt es den Einfluss der Coriolis - Kraft zu berücksichtigen. Quelle: http://141.84.50.121/iggf/Multimedia/Klimatologie/kl_Hauptseite.htm

7. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (ii) die Coriolis - „Kraft“: unter der Wirkung eines Druckgradienten entlang einer räumlichen Achse x erfährt Luft eine Kraft F, die zu einer Beschleunigung entlang x führt) wenn allerdings das Koordinatensystem, von dem aus die Bewegung betrachtet wird, nicht mit dem Koordinatensystem identisch ist, in dem die Kraft beschrieben ist, führt dies zu scheinbaren Abweichungen der resultierenden Bewegung: Bild-Quelle: Ahrens, 1999

8. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (ii) Die Erde ist ein rotierender Körper. Jeder Körper, der sich mit der Erde dreht, hat einen Drehimpuls, der eine Erhaltungsgröße ist. Der Drehimpuls L = Masse x Rotationsgeschwindigkeit x (Abstand zur Drehachse)2 Rotationsgeschwindigkeit Drehimpuls Radius Impuls Masse Geschwindigkeit Bild: http://www.physik.rwth-aachen.de/group/IIIphys/INFOS/Exscript/5Kapitel/V3Kapitel.html  Vermindert man den Abstand zur Achse, erhöht sich die Drehgeschwindigkeit.

9. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (ii) aber auch Bewegungen in West-Ost-Richtung werden von der Corioliskraft beeinflusst: auf die Masse m wirkt u.a. die Zentrifugalkraft k wird die Geschwindigkeit v der Masse m erhöht (Bewegung W → E), erhöht sich auch die Zentrifugalkraft, die Bewegung wird nach rechts abgelenkt. Bild-Quelle: Ahrens, 1999

10. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (ii) Die Coriolis-Kraft ist folglich eine Scheinkraft. Sie lenkt auf der Nord-Halbkugel alle Bewegungen nach rechts ab, auf der Südhalbkugel nach links. im reibungsfreien Zustand führt dies dazu, dass die Bewegung parallel zu den Isobaren verläuft: „geostrophischer Wind“ in Tiefdruckgebiete (Zyklone) fließt (auf der N-Halbkugel) die Luft gegen den Uhrzeigersinn ein. Um Hochdruckzonen fließt die Luft im Uhrzeigersinn Bild-Quelle: Ahrens, 1999 in dieser Form gültig auf der N-Halbkugel. Auf der S-Halbkugel genau umgekehrt !

11. zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (ii) Coriolis-Kraft C f = Coriolis-Parameter für  = 45° ergibt sich f = 1.03 10-4 s-1, dies führt zu einem 10-4-fachen der Schwerebeschleunigung

12. globales Zirkulationssystem: Land- und Wassermassen sind auf der Erde ungleich verteilt. Thermische Zirkulation und Coriolis-Kraft treiben die globalen (und regionalen) Zirkulationen an: Bild-Quelle: von Storch et al., 1999

13. aus: Malberg (2001)

14. aus: Roedel (2000)

15. aus: Roedel (2000)

16. H T T T H H H H T T H H H T http://www.routledge.com/textbooks/fundamentals, verändert

17. T T T H H T H H H H T http://www.routledge.com/textbooks/fundamentals, verändert

18. diverse Index – Klassifikationen P = mittlerer Monatsniederschlag T = Monatsmitteltemperatur (in F) Klimaklassifikationen Die Klimate der Erde können nach unterschiedlichen Kriterien klassifiziert werden: mathematische Klimaklassifikation: Einteilung strikt nach Breitenkreisen 23.5 °S – 23.5 °N: Tropen 23.5° - 66.5° (jeweils N und S): gemäßigte Breiten > 66.5° (jeweils N und S): Polarzonen hydrologische Klimaklassifikation N > V: humides Klima N = Niederschlag; V = Verdunstung N < Vpot: arides Klima Vpot = potentielle Verdunstung S > A: nivales Klima S = Schneeniederschlag; A = Ablation

19. Klimaklassifikationen eine wichtige genetische Klimaklassifikation ist diejenige nach Hendl nach: Hupfer, 1996

20. Klimaklassifikation nach Hendl aus: Hupfer, 1996

21. Klimaklassifikationen Die bekannteste und wichtigste Klimaklassifikation ist die effektive K. nach Köppen (mit eine Reihe von Abwandlungen und Verfeinerungen durch spätere Autoren) Zunächst gibt es 6 Klimazonen: A tropische Feuchtklimate: absolut frostfrei TMonat,min 18 °C B Trockenklimate PJahr < 20 ( TJahr – 10 + 0.3 PS) P = Niederschlag PS = rel. P – Anteil der Sommermonate (z.B. April – Sept.) in % C subtropische Klimate: TMonat,min< 18 °C TMonat > 18 °C für 8 – 12 Monate D temperierte Klimate: TMonat 10 °C für 4 – 7 Monate E boreales Klima TMonat 10 °C für 1 – 3 Monate F polares Klima TMonat,max < 10 °C nach: Hupfer, 1996

22. Klimaklassifikationen Durch Verwendung eines weiteren Buchstabens ergeben sich unterschiedliche Klimatypen. PS: Niederschlagssumme in den Sommermonaten (April – September für die N – Hemisphäre) nach: Hupfer, 1996

23. Klimaklassifikationen nach: Hupfer, 1996

24. Klimaklassifikationen durch Anfügen eines dritten Buchstaben können Unterschiede hervorgehoben werden. So werden Klimauntertypen gekennzeichnet. a heiße SommerMitteltemperatur des wärmsten Monats über +22° C b warme SommerMitteltemperatur des wärmsten Monats unter +22° C, mindestens vier Monate mit Mitteltemperaturen von wenigstens +10° C c kühle SommerMitteltemperatur des wärmsten Monats unter +22° C, ein bis drei Monate mit einer Mitteltemperatur von wenigstens +10° C d strenge WinterMitteltemperatur des kältesten Monats unter -38° C g Gangestyp des jährlichen Temperaturgangesdas Jahresmaximum tritt vor der Sommersonnenwende und der sommerlichen Regenzeit ein h heißJahresmitteltemperatur über +18° C K kaltJahresmitteltemperatur unter +18° C nach: www.klimadiagramme.de (2002)

25. Klimaklassifikation nach Köppen aus: Hupfer, 1996

26. „Klimarübe“ http://muf.forkel.bei.t-online.de/klima/koeppen.html

27. Klimaklassifikationen Beispiel: tropisches immerfeuchtes Klima Ar Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

28. Klimaklassifikationen Beispiel: tropisches wechselfeuchtes Klima mit trockenem „Winter“ Aw Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

29. Klimaklassifikationen Beispiel: Semiarides Steppenklima BS Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

30. Klimaklassifikationen Beispiel: Wüstenklima BW Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

31. Klimaklassifikationen Beispiel: Subtropisches immerfeuchtes Klima Cr Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

32. Klimaklassifikationen Beispiel: Subtropisches sommertrockenes Klima Cs Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

33. Klimaklassifikationen Beispiel: ozeanisches, temperiertes Klima Do Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

34. Klimaklassifikationen Beispiel: kontinentales temperiertes Klima: Dc Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

35. Klimaklassifikationen Beispiel: kontinentales boreales Klima Ec Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

36. Klimaklassifikationen Beispiel: ozeanisches boreales Klima Eo Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

37. Klimaklassifikationen Beispiel: polares Tundrenklima Ft Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

38. Klimaklassifikationen Beispiel: ozeanisches temperiertes Klima Do Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

39. Klimaklassifikationen feuchtgemäßigtes Klima mit warmem Sommer Cfb ozeanisch geprägt Quelle:DWD, Auswertung: T. Wrzesinsky Datenbasis: 1940 - 1989

40. Klimaklassifikationen Beispiel: Kontinentales temperiertes Klima Dc Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

41. Klimaklassifikationen Der Unterschied zwischen maritimemversuskontinentalem Klima besteht in ausgeglicheneren Temperaturverhältnissen des maritimem Klimas (bzw. größeren Temperaturamplituden des kontinentalen Klimas) und wird hervorgerufen durch: 1. höhere spezifische Wärmekapazität des Wassers 2. Konvektion im Wasserkörper weiterer Einflussfaktor: geringere Albedo der Wasseroberflächen

42. Klimaklassifikationen Beispiel: geographische Breite ca. 52 °N 10 °W 13 °E 104 °E maritim kontinental nach: Malberg, Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

43. Klimaklassifikationen Beispiel: Tal versus Berg Quelle: www.klimadiagramme.de (2002)

44. Klimaklassifikationen Tal versus Berg, hier: Anden (auch als H – Klimate bezeichnet) Quelle:http://141.84.50.121/iggf/Multimedia/Klimatologie/kl_Hauptseite.htm Man spricht in den Bergen der Tropen auch von Tageszeitenklima: Der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht ist größer als der zwischen Sommer- und Winter. Dazu trägt die geringe Variabilität der Sonnenscheindauer (Tageslängen) bei, d.h. die Tage und die Nächte sind nahezu gleich lang