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

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Präsentation zum Thema: "Einführung in die Physische Geographie Prof. Dr. Otto Klemm Teil Klima und Wasser 2. Zirkulationssysteme Klimaklassifikation."—  Präsentation transkript:

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

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

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

4 zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (i) Folge ist die Ausgleichsströmung bzw. thermische Zirkulation, z.B. Seewind WasserLand 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 Isobaren Isothermen

5 Quelle: Florida aus dem Space Shuttle zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (i)

6 Quelle: aber: Land und See sind auf der Erde nicht regelmäßig verteilt; außerdem gilt es den Einfluss der Coriolis - Kraft zu berücksichtigen.

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 Bild: Vermindert man den Abstand zur Achse, erhöht sich die Drehgeschwindigkeit. Drehimpuls Radius ImpulsMasse Geschwindigkeit Rotationsgeschwindigkeit

9 zwei wichtige Ursachen für Zirkulationssysteme: (ii) aber auch Bewegungen in West-Ost-Richtung werden von der Corioliskraft beeinflusst: Bild-Quelle: Ahrens, 1999 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.

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 in dieser Form gültig auf der N-Halbkugel. Auf der S-Halbkugel genau umgekehrt ! Bild-Quelle: Ahrens, 1999

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

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

13 aus: Malberg (2001)

14 aus: Roedel (2000)

15

16 H H H H H H H H TT T T T T verändert

17 verändert H T H H H H H T T T T

18 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° ° (jeweils N und S): gemäßigte Breiten > 66.5° (jeweils N und S): Polarzonen hydrologische Klimaklassifikation N > V: humides Klima N = Niederschlag; V = Verdunstung N < V pot : arides KlimaV pot = potentielle Verdunstung S > A:nivales KlimaS = Schneeniederschlag; A = Ablation diverse Index – Klassifikationen P = mittlerer Monatsniederschlag T = Monatsmitteltemperatur (in F)

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: nach: Hupfer, 1996 A tropische Feuchtklimate: absolut frostfrei T Monat,min 18 °C B TrockenklimateP Jahr < 20 ( T Jahr – PS) P = Niederschlag PS = rel. P – Anteil der Sommermonate (z.B. April – Sept.) in % C subtropische Klimate: T Monat,min < 18 °C T Monat > 18 °C für 8 – 12 Monate D temperierte Klimate: T Monat 10 °C für 4 – 7 Monate E boreales Klima T Monat 10 °C für 1 – 3 Monate F polares Klima T Monat,max < 10 °C

22 Artropisches immerfeuchtes Klima P Monat < 60 mm für 2 Monate Amtropisches wechselfeuchtes Klima mit extremer Feuchtperiode P Monat 2 Monate; Kompensation der Trockenperiode durch sehr hohen Regenzeit-Niederschlag, P Jahr 25(100 - P Monat,min ) Awtropisches wechselfeuchtes Klima mit trockener Winterperiode P Monat < 60 mm für mehr als 2 Monate im Winter der betr. Halbkugel Astropisches wechselfeuchtes Klima mit trockener Sommerperiode P Monat < 60 mm für mehr als 2 Monate im Sommer der betr. Halbkugel BSsemiarides Steppenklima P Jahr 10 (T Jahr PS) BWarides WüsenklimaP Jahr < 10 (T Jahr PS) BMmarines TrockenklimaP Jahr < 20 (T Jahr PS) Klimaklassifikationen Durch Verwendung eines weiteren Buchstabens ergeben sich unterschiedliche Klimatypen. nach: Hupfer, 1996 PS: Niederschlagssumme in den Sommermonaten (April – September für die N – Hemisphäre)

23 Cwsubtropisches wintertrockenes Klima P Monat,max(Sommer) 10 P Monat,min(Winter) Cssubtropisches sommertrockenes Klima P Monat,max(Winter) 3 P Monat,min(Sommer); P Monat,min(Sommer) < 30 mm; P Jahr < 890 mm Crsubtropisches immerfeuchtes Klima alle C-Klimate außer Cw und Cs Doozeanisches temperiertes Klima T Monat,min 0 °C Dckontinentales temperiertes Klima T Monat,min < 0 °C Eoozeanisches boreales Klima T Monat,min -10 °C Eckontinantales boreales KlimaT Monat,min < -10 °C FtTundrenklimaT Monat,max > 0 °C FiEisklima T Monat,max 0 °C Klimaklassifikationen nach: Hupfer, 1996

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

25 Klimaklassifikation nach Köppen aus: Hupfer, 1996

26 Klimarübe

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

41 Klimaklassifikationen Der Unterschied zwischen maritimem versus kontinentalem 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 nach: Malberg, Quelle: (2002)www.klimadiagramme.de Beispiel: geographische Breite ca. 52 °N maritimkontinental 104 °E13 °E10 °W

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

44 Klimaklassifikationen Quelle: Tal versus Berg, hier: Anden (auch als H – Klimate bezeichnet) 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


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