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Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 3. Klimaentwicklung.

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Präsentation zum Thema: "Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 3. Klimaentwicklung."—  Präsentation transkript:

1 Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 3. Klimaentwicklung

2 Entwicklung der Erdatmosphäre aus: Graedel und Crutzen, 1994

3 Klimazeugen aus: Graedel und Crutzen, 1994

4 Einfluss der Erdumlaufbahn aus: Graedel und Crutzen, 1994

5 Einfluss der Erdumlaufbahn aus: Graedel und Crutzen, 1994

6 Klimazeugen aus: v. Storch et al., 1999 Holozän Würm / Weichsel Riß / Saale Mindel / Elster Günz Donau

7 Klimazeugen aus: v. Storch et al., 1999 Würm Riß

8 Historische Kalt- und Warmzeiten Jahre vor heuteTempAlpenNordeuropaNordamerika warmHolozän kaltWürmWeichselWisconsin warmEemSangamon kaltRißWarthe/Saale/DrentheIllinoian warmHolsteinYarmouth kaltMindelElsterKansan warmCromerAftonian kaltGünzMenapNebrascan warmWaal kaltDonauEburon Tegelen aus: v. Storch et al., 1999

9 Klimaoptima und –pessima in Europa ZeitraumKlimaabschnittKlimarelevante Ereignisse 1200 – 600 v. Chr. Subatlantikum – Pessimum, ausgeprägt kalte Periode, mitteleuropäische Temperaturen um 1 – 2 K unter heute, besonders kühle Sommer, niederschlagsreich 750 – 550: Kolonisation des Mittelmeerraums durch die Griechen 200 v. Chr. – 380 n. Chr. Optimum der Römerzeit Jahresmittel 1 – 1.5 K über heute, meist niederschlagsreich, erst 300 – 400 n.Chr. trockener 98 – 117 größte Ausdehnung des Römischen Reiches, 218 v.Chr. Alpenüberquerung durch Hannibal Pessimum der Völkerwanderungszeit, kühl und niederschalgsreich, verbreitet Gletschervosstöße 375 – 568 germanische Völkerwanderung, 410 Einnahme Roms durch die Westgoten mittelalterliches Optimum Jahresmittel 1 – 1.5 K über heute, zunächst niederschlagsreich, dann trockener 800 – 1000 Seefahrten der Normannen, Besiedlung Islands und Grönlands, Weinanbau bis nach NW – Europa um 1250Klimawende mit ausgedehnter Abkühlung, viele Niederschläge, Stürme kleine Eiszeit, Jahresmittel etwa 1 K unter heute, bes. strenge Winter, starke Schwankungen, am Ende trocken 1492 Beginn des Zeitalters der Ent- deckungen und Auswanderungen, 1525 Bauernkriege, 1618/48 Dreißigjähriger Krieg, 1789 franz. Revolution ab ca. 1900modernes Optimum mit erstem Maximum der globalen Lufttemperatur um 1940, verstärkter Temperaturanstieg seit Beginn der 1970er Jahre, relativ trocken

10 Sonnenfleckenaktivität

11 Periodizität von Klimaschwankungen aus: Graedel und Crutzen, 1994 Kontinentaldriften Neigung der Erdachse Präzession ?? Abweichung von der Kreisbahn

12 Klimaentwicklung mittelalterliches Optimum kleine Eiszeit

13 Klimaentwicklung

14 E. Schaller, Die durch- schnittliche Einstrahlung beträgt ca. 342 W m -2 Der natürliche Treibhauseffekt beträgt 33 K globale Strahlungsbilanz - Treibhauseffekt EH 342 W m -2 %

15 Effektivität der Treibhausgase das wichtigste Treibhausgas ist H 2 O ! GWPMV absoluter Beitrag zum Treibhaus- effekt Beitrag zum natürlichen Treibhaus- effekt Anstieg a -1 pot. Bei- trag zur weiteren Er- wärmung Lebens- dauer in der Atmo- sphäre CO ppm17 K1.5 ppm (0.43 %)14 – 120 a CH ppm10 %0.8 K0.013 ppm (0.8 %) 18 %3.6 – 10 a N2ON2O ppb26 %1.5 K0.8 ppb (0.26 %)16 %20 – 150 a trop. O ppb 34 %2.4 K[ 1 % ? ]?Tage - Wochen CFC ppt0.4 %-0055 a CFC ppt0.8 %-00> 100 a PFC ppt -ca. 1 %2600 – a SF ppt0.02 %-0.26 ppt (8.7 %)0.4 %3200 a H2OH2O0.01 – 5 % 321 K00

16 Erläuterungen GWP = global warming potential (auf molekularer Basis) CH 4 = Methan N 2 O = Lachgas Flour-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW) = Chlorofluorocarbons (CFC) CCl 2 F 2 -CFC-12 C 2 Cl 2 F 4 -CFC-114 CHClF 2 -CFC-22 CCl 3 F-CFC-11 Die erste Zahl von rechts ist die Anzahl der F-Atome in der Verbindung. Die zweite Zahl von rechts ist die Zahl der H-Atome plus 1. Die dritte Zahl von rechts minus 1 ist die Anzahl der C-Atome. Wenn nur ein C-Atom in der Verbindung ist, fällt diese dritte Zahl von rechts weg Die Zahl der Cl-Atome ergibt sich aus der Zahl der möglichen Bindungsplätze am C-Atom minus der Summe der F- und H-Atome. PFC = Perfluorierte Kohlenstoffe SF 6 = Schwefelhexafluorid

17 Treibhausgase - Kohlendioxid Daten-Quelle: Climate Monitoring & Diagnostics Laboratory, Messreihe Mauna Loa (Hawaii) (seit 1958) Mittelwert 2004: 378 ppm

18 Spurengase Quelle:Häckel. 1999

19 Treibhausgase - Kohlendioxid

20 Daten-Quelle: Climate Monitoring & Diagnostics Laboratory,

21 Treibhausgase - Schwefelhexafluorid

22 Spurengase

23 Spurengase

24 Treibhauseffekt

25 Klimamodellierung

26 Klimamodellierung

27 Klimavorhersage

28 Klimavorhersage

29 Klimavorhersage

30 Klimavorhersage

31 Klimavorhersage

32 Meeresspiegel total thermal expansion glaciers Greenland Antarctica aus Sterr H (1998)

33 Klimaentwicklung

34 Klimaentwicklung

35 Rückkopplungsmechanismen positiv Wasserdampf - Rückkopplung Temperatur steigt Verdunstung nimmt zu Temperatur steigt weiter Treibhauseffekt verstärkt sich atm. Wasserdampfgehalt nimmt zu Eis – Albedo - Rückkopplung Temperatur steigt Schnee- und Eisbedeckung nimmt ab Temperatur steigt weiter Absorption solarer Strahlung steigt Albedo nimmt ab

36 Rückkopplungsmechanismen negativ Eis - Akkumulation - Rückkopplung Temperatur steigt atm. Wasserdampfgehalt steigt Albedo nimmt zu Schnee und Eisbedeckung nimmt zu Meeresspiegel sinkt Niederschlag nimmt zu geringere Absorbtion von Strahlung Temperatur fällt Strahlung - Wolken - Rückkopplung Temperatur steigt atm. Wasserdampfgehalt steigt globale Albedo nimmt zu Wolkenbedeckung nimmt zu geringere Absorbtion von Strahlung Temperatur fällt vorsicht: die Rolle der Wolken ist nicht einheitlich


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