Geosphäre

Die Geosphäre ist der Bereich der Erdoberfläche, in dem sich alle anderen Spären berühren und gegenseitig durchdringen. Sie stehen in einer gegenseitigen Wechselwirkung. Die Geosphäre lässt sich wie folgt aufteilen: Atmosphäre (Lufthülle), Hydrosphäre (Wasserhülle), Biosphäre (Tier- und Pflanzenwelt), Lithosphäre (Gesteinshülle)Pädosphäre (Boden), Morphosphäre (Relief). Wetter bezeichnet den Ist-Zustand (Augenblick- bzw. Momentanzustand) der Atmosphäre an einem Ort zu einer bestimmten Zeit. Klima bezeichnet hingegen einen langjährigen Durchschnittszustand der Atmosphäre in einem meisst breitenparalellen Gebiet.

Klimazonen

Nur zwischen dem nördlichen und dem südlichen Wendekreis kann die Sonne im Zenit also im 90° Winkel zur Erdoberfläche stehen. Die Neigung der Erdachse beträgt 23,5° im Zusammenspiel mit der Ekliptikschiefe pendelt die Sonne zwischen den Wendekreisen umher. Zum Frühlingsanfang am 21.3. wie auch zum Herbstanfang am 23.9. steht die Sonne senkrecht über dem Äquator. In den subtropischen Klimazonen ist der Sommer generell trocken, im Gegensatz gibt es Niederschlag nur im Winter. Die Passat-KZ ist immer trocken. Im Tropischen Wechselklima verteilt sich die Regen und Trockenzeit gleichmässig, jedoch nimmt die Trockenzeit zur Passat-KZ hin zu und zur Äquatorialen-KZ ab, mit der Regenzeit verhält es sich genau umgekehrt diese nimmt zur Äquatorialen-KZ hin zu und zur Passat-KZ ab. Klima der Hochgebiete kann überall in jeder Klimazone vorkommen.

Geosphäre Klimazonen Beleuchtungszonen

KLIMAELEMENTE KLIMAFAKTOREN
Niederschlag » [NS] mm/m² Einfallswinkel der Sonne
Temperatur » [T] °C, [ΔT] °K Relief (Wetter beeinflussend)
Luftdruck » [Ld] Pascal, hPasc, hPa Höhe
Windstärke »[Wst] km/h, m/s Meeresströmungen (Golfstrom)
Luftfeuchtigkeit » [abs. Lf] g/m³ » [max. Lf] g/m³ » [rel. Lf] % vorherrschende Luftmassen (Passatwind)
Bewölkung » [Bew] Heiter, Bedeckt, Bewölkt Kontinentalität (Entfernung eines Ortes zur Küste)

» ΔT (Delta T) gibt die Temperaturschwankung bzw. Differenz an +++ max. Lf ist die maximal aufnehmbare menge Wasser temperierter Luft bevor diese Kondensiert (sich niederschlägt) +++ Zenitstand der Sonne bedeutet, dass die Sonne senkrecht über einem Punkt steht +++ Regenreichstes Gebiet der Erde ist Indien am Himalaja Gebirge, durchschnittlich gemessene NS-Menge 21m/m² +++ Temperaturfall je 100m Höhenunterschied beträgt mit steigender Höhe ca. 0,7 Grad Celsius +++ als Halbwüsten werden Gebiete bezeichnet die eine Jahresdurchschnitts-Temperatur von mindestens 20°C erreichen

Vegetationszonen

Polare KZ » polare Eiswüste
Subpolare KZ » Tundra (Baumlose Zone, da keine oder zu kurze Vegetationszeiten herrschen
Gemässigte KZ » boreale Nadelwaldzone » Mischwaldzone » Laubwaldzone » Steppe
Subtropische KZ » Hartlaubgewächse
Passat KZ » Halbwüsten, Wüsten
Tropisches WKZ » Savannen (Unterteilung erfolgt nach der Verteilung von Regen und Trockenmonaten )
  • 2/10 – Dornsavanne
  • 6/6 – Trockensavanne
  • 10/2 – Feuchtsavanne
Äquatoriale KZ » Tropischer Regenwald

Druckgebiete und Windgürtel der Erde

Luftdruck ist der Druck mit der die Masse der Luft auf die Erdoberfläche wirkt. Der Normal-Luftdruck beträgt ca. 1013 hPa bzw. mbar, mit höher werdenden Luftschichten nimmt der Luftdruck ab. Wir unterscheiden Hoch- und Tiefdruckgebiete die sich hauptsächlich im Luftdruck unterscheiden. Zwischen Druckgebieten mit unterschiedlichen Luftdruck entsteht Wind, der an sich nur den Druckausgleich zwischen diesen Gebieten darstellt, es erfolgt ein Ausgleich vom Hohen zum Tiefdruckgebiet. Linien auf Wetterkarten verbinden Orte gleichen Luftdrucks, diese Linien nennt man Isobaren.

Der bestimmende Faktor in der Druckgebietsverteilung ist die Erdrotation und durch die Rotation und Trägheit der Luftmassen wirkende Corioliskraft. Die Drehbewegung am Äquator ist im Vergleich zu den Polen deutlich Schneller, da ein größerer Weg in gleicher Zeit zurückgelegt wird. Winde die zu den Polen strömen, werden nach Osten und Luftmassen die sich zum Äquator bewegen, nach Westen abgelenkt.

Hohe Erwärmung am Äquator sorgt für aufsteigende Luftmassen, dieser Antipassat (warm, feucht) wird durch ständig nachfolgende Luftmassen zu den Polen abgedrängt wodurch in den höheren Luftschichten ein Hochdruckgebiet entsteht. Nahe der Erdoberfläche bildet sich eine ganzjährige Tiefdruckzone, die äquatoriale Tiefdruckrinne bzw. Innertropische Konvergenzzone (ITC), hier strömen die Passatwinde aus Richtung der Pole ein. Die äquatoriale Tiefdruckrinne wandert minimal mit dem Zenitstand der Sonne, diese Verschiebung bewirkt wiederum den Monsun.

Passatwinde (meist trocken, nur über dem Meer wehende Passatwinde sind feucht) sind abgekühlte Luftmassen die bei ca. 30° Breite, dem subtropischen Hochdruckgürtel bzw. Azorenhoch, erstmals absinken und zum Äquator zurück wehen. Andere Teile wehen weiter dem Nord- bzw. Südpol entgegen, werden auf der Nordhalbkugel nach Osten abgelenkt (Corioliskraft) und wandeln sich zu einem stetigen Westwind dem Jetstream (feucht, mild). Dieser höhenbeständiger Westwind der mittleren Breiten weht in Höhen von acht bis neun Kilometern. Er weht nicht gradlinig sondern bildet Mäander er schlängelt sich oder wie man es auch bezeichnen möchte. Seiner Richtung entsprechend bilden sich bei antizykloner Drehrichtung dynamische Hochdruckgebiete und bei zyklonaler Drehrichtung dynamische Tiefdruckgebiete. Die wiederum zum Druckausgleich streben.

Warme Luftmassen des subtropischen Hochdruckgürtels treffen bei ca. 60° Breite auf kalte Luftmassen die von den Polen (kalt, trocken) Richtung Äquator wehen. Hier entsteht ein instabiles Druckgebiet, es ist auch das Entstehungsgebiet der Zyklone die extrem Wetterbestimmend auf die gemäßigten Breiten sind.

Das äquatoriale Wärmetief und das polare Kältehoch sind bodennahe thermisch stationäre Druckgebiete. Dynamische Druckgebiete sind hingegen das Azorenhoch sowie das Islandtief. Thermische Druckgebiete (Hoch und Tief) entstehen durch räumlich unterschiedliche Erwärmung sowie Abkühlung der Luft und sind an den Jetstream gebunden.

Geosphäre Druckgebiete und Windgürtel

» Passatwinde wehen von den Rossbreiten zur Äquatorialrinne +++ ITC ist die Abkürzung für: Inntropische Konvergenzzone – in dieser in den Tropen liegenden Zone wehen die Passatwinde zusammen +++ Am Äquator gibt es keine Jahreszeiten, hier herrscht ein Tageszeitenklima +++ Luftbewegungen werden nach der Himmelsrichtung bezeichnet wo sie ihren Ursprung haben +++ zum Äquator wehende Winde werden nach Westen und vom Äquator wehende Winde werden nach Osten abgelenkt

Merkmale von Druckgebieten

  TIEFDRUCKGEBIETE HOCHDRUCKGEBIETE
Entstehungsorte über stark erwärmten Gebiet (z.Bsp. Äquator) über kühlen Gebieten (z.Bsp. Polgebiete)
Drcukverhältnis niedriger als in der Umgebung höher als in der Umgebung
Luftdruck kleiner 1013 hPa größer 1013 hPa
Verlauf Horizontal einströmende Luftmassen verursachen mittlere bis starke Winde. Vertikal aufsteigende Luft kühlt sich ab und kondensiert zu Wolken. Diese Wolkenbildung führt zum Niederschlag. Horizontal ausströmende Luftmassen ergeben bei extrem langsamen Bewegungen Windstille oder langsam strömende Winde. Vertikal absinkende Luft erwärmt sich Wolken lösen sich auf. Es gibt keinen Niederschlag.

Strahlungs- und Wärmehaushalt der Erde

Die kurzwellige UV-Strahlung der Sonne ist die einzige Energieeinnahmequelle der Erde. Am Äquator herrscht ein ganzjähriger Energieüberschuss, an den Polen hingegen ein Ganzjähriger Energieverlust. Die gemäßigten Breiten besitzen eine ausgeglichene Energiebilanz, im Sommer Energieüberschuss im Winter Energieverlust.

Energieeinnahme ( AE = AO – AG )

Die Energieeinnahme ist der Strahlungshaushalt! Bereits an Partikeln in der Atmosphäre werden Teile der Sonnenstrahlung QG reflektiert, zerstreut oder absorbiert. Direkt auf der Erdoberfläche wird die kurzwellige Sonnenstrahlung in Form von langwelliger Strahlung AO reflektiert. Bei nächtlicher Bewölkung verbleibt ein grosser Teil dieser reflektierten Wärme AG durch erneutes zurückwerfen durch die Wolken, in der Atmosphäre. Bei wolkenlosen Himmel entweicht diese Wärmestrahlung in den Weltraum. Je heller und eben förmiger die Erdoberfläche, desto mehr Strahlung wird reflektiert. Je dunkler und unregelmäßiger desto mehr Strahlung wird absorbiert.

Geosphäre Energieeinnahme

Beispielhafte Albedo Werte

  • beständige Schneedecken der höheren/mittleren Breiten » 0,80 / 0,70
  • Wald mit best. Schneedecke » 0,45
  • Tundra, Steppe, Laubwald (veget.Periode) » 0,18
  • Nadelwald (veget.Periode) » 0,14
  • Savanne, trop. Trockenwald (Trocken/Regenzeit) » 0,24 / 0,18
  • Wüsten » 0,28
  • innerarktisches Packeis » 0,66
  • Meeresoberflächen » 0,06 – 0,19

Energieaus- bzw. Abgabe

Der Wärmehaushalt ist die Energieaus- bzw. abgabe!

1.) Erwärmung der AO und tieferer Schichten. Festland wird sehr intensiv, schnell erwärmt, jedoch nur in einer geringer Tiefe. Im gegensatz werden die Meere, langsam, bis in die tieferen Schichten erwärmt. Den Wärmestrom zwischen der Erdoberfläche und tieferen Schichten bezeichnet man mit: B 2.) Erwärmung der bodennahen Luftschichten. Dadurch dass die Luft nur durch die langwellige von der AO reflektierten Strahlen erwärmt wird ist es in den unteren Luftschichten am wärmsten. Dargestellt durch: H 3.) Verdundunstungswärme, dargestellt durch: V 4.) Wärmetransportstrom der Meere (der einzige Wärmestrom der horizontal, vom überschuss in mangelgebiete transportiert). Dargestellt durch: W