GEO111 - Grundzüge und Sphären

Meereis

(NICHT EISSCHILD ODER GLETSCHER) Schwimmt auf dem Meer, gefrorenes Meerwasser (Gefrierpunkt 1.8°C), zwischen 0.1 und 1m dick, Ausdehnung und Bewegung mit Satelliten messbar.

Klassifikationskriterien Gletscher

- Grösse, Form und Topographie - Temperatur (Kalt, Temperiert, Polythermal) - Umweltbedingung am Zungenende (Ozean, See, Land)

1 Grad (Längengrad/Breitengrad)

110km

Neigung Erdachse (Mass)

23.5°

Verteilung Land/Wasser

29%/71%

Albedo (Mittel der Erde)

31%

Umfang des Äquators

40076.6km

Meeresspiegelanstieg

60m durch Antarktis, 8m durch Arktis, 1m durch Gletscher (total ca. 70m)

Radius am Äquator

6378km

Zusammensetzung Atmosphäre

78% Stickstoff 20.9% Sauerstoff 0.9% Argon 0.04% CO2 0.00019% Methan Weitere Spurenelemente

Verteilung Wasser

97% Salzwasser, 3% Süsswasser (davon ca. 69% in Eisschilden, 30% Grundwasser, 0.3% Oberflächenwasser)

Virtuelles Wasser

Alles Wasser was in Produkt steckt (inklusive Produktion u.Ä.

Stabile Luftschichtung

Aufsteigende Luft kühlt sich ab und sinkt wieder auf Ursprungsposition.

Föhn

Beim Aufstieg Feuchtadiabatisch, wodurch die Temperatur weniger schnell sinkt, regnet sich an Bergkante aus, wodurch die Luft auf der anderen Seite des Gipfels beim Abstieg Trockenadiabatisch ist und die Temperatur deswegen schneller zu nimmt, daher ist es beim Endpunkt wärmer als beim Startpunkt.

Kalte Gletscher

Bestehen aus deutlich kälterem Eis. Bewegen sich deutlich langsamer, da sie nur durch Eisdeformation fliessen können.

Exzentrität

Bewegung um Sonne herum. Ellipse (nicht überall gleich, Grosse Exzentrizität = Weniger Energie) (Faktor der Milankovic Zyklen)

Konvektion (Convection)

Bewegung von Gas und Flüssigkeiten aufgrund von Dichteunterschieden (Vgl. Wasser in Kochtopf)

Permafrost

Boden der über mindestens zwei aufeinanderfolgende Jahren keine Temperaturen über 0°C aufweist. Boden muss kein Eis enthalten. Oberfläche kann saisonal auftauen. Permafrostboden ist im Schnitt ein paar grad Wärmer als die mittlere Lufttemperatur, Schnee isoliert im Winter und kühlt im Sommer.

Eisschild

Domartig, überdeckt Topographie, grösser als 50'000km (Nur in Grönland und der Antarktis)

Eiskappen

Domartig, überdeckt Topographie, kleiner als 50'000km

Wasserbilanz

Eingangsgrösse: Niederschlag Ausgangsgrösse: Verdunstung und Abfluss

Talgletscher

Eis durchströmt Tal, typischer Alpengletscher

Polynya

Eisfreie Fläche im Arktischen oder Antarktischen Meereis

Hohe Wolken

Eiskristalle

Marine Gletscher

Enden im Ozean

exogene Prozesse

Energie die von aussen kommt (z.B. Sonne)

endogene Prozesse

Energie die von innen kommt (z.B. Plattentektonik) (beträgt maximal 0.6 W/m^2)

Wärmeleitung (Conduction)

Energie wird entlang eines Gegenstands transportiert (Vgl. Metall erwärmt sich auch an Stellen die nicht direkt der Wärme ausgesetzt sind)

Wärmestrahlung (Radiation)

Energietransport durch Elektromagnetische Wellen

Gefahren durch Gletscherrückgang

Erdrutsch -> Berge werden nicht mehr gestützt. Seeausbrüche, Flutwellen, Überschwemmungen -> Gletscherseen durch Moräne und Schutt aufgestaut.

Cirrus

Faser-/Schleierwolken

Akkumulation

Fester Niederschlag (Schnee) oben an Gletscher (im Nährgebiet) wodurch er wächst.

Schnee

Fester Niederschlag, geringe Dichte (ca. 50-200kg/m^3), bedeckt 1-31% der Erdoberfläche, meist auf Nordhalbkugel (Nur 2% auf Südhalbkugel)

Inverser Temperaturgradient (Boden)

GT=Δz/ΔT, beträgt etwa 30-50m/°C (Δz=Permafrostdicke; ΔT=Differenz der Temperatur an oberer und unterer Grenze des Permafrostkörpers)

Einzugsgebiet

Gebiet aus welchem z.B. ein Fluss sein Wasser bezieht.

Kargletscher

Geringe Grösse, in Sonnengeschützten Mulden (Karen), oft Hängegletscher (keine ausgebildeten Zungen), können tiefer auftreten als Talgletscher.

Temperierte Gletscher

Gletscher die sich über dem Druckschmelzpunkt befinden, wodurch basales Gleiten möglich ist. Bewegen sich dadurch schneller. Fast alle Alpengletscher sind Temperiert.

Gleichgewichtslinie

Grenze zwischen Akkumulations- und Ablationszone

Cumulus

Haufenwolken

Stefan-Boltzman Gesetz

Heisse Oberfläche strahlt mehr Energie ab als kalte (Schwarzkörperstrahlung), Abstrahlungsenergie steigt nicht linear (hoch 4), Temperatur in Kelvin

Faculae

Heisse Regionen um Sonnenflecken herum (überwiegen)

Hängegletscher

Hoch oben, meist Kalt (angefroren am Bett), Ablation durch Eisabbruch

Wien'sches Verschiebungsgesetz

Je höher die Temperatur, desto kurzwelliger die Strahlung (Wellenlänge * Temperatur (in Kelvin) gibt immer Konstante (Sonne ist heiss = kurzwelligere Strahlung, Erde ist kühler, daher Strahlung langwelliger) (λ = Wellenlänge, T = Temperatur))

Sonnenflecken

Kalte, dunkle Flecken auf Oberfläche der Sonne (haben 11 Jahres Rhythmus)

Grönländischer Eisschild

Kaltes Eis, Maxdichte rund 3000m. Akkumulation 10cm bis 4m/Jahr (tief, da trocken/kaum Niederschlag) Ablation: 50% Oberflächenschmelze an Küstenregionen, 50% Eisbergkalbung und Ozeanschmelze. (7m Meeresspiegelerhöhiung)

Antarktischer Eisschild

Kaltes Eis, Maxdichte rund 4000m. Akkumulation: 2cm bis max. 1m/Jahr (sehr tief) Ablation: Kaum Oberflächenschmelze, 50% Eisbergkalbung, 50% Ozeanschmelze. (58m Meeresspielgelerhöhung)

Staudämme

Kilmafreundlich, aber nicht Umweltfreundlich. Vorteile: Erholungsraum, Fischzucht, Reduktion von Hochwasser, CO2-neutrale Energie. Nachteile: Flächen werden geflutet, grosse Wasserverdunstung, Fischwanderung wird gestört, Zufuhr von Silt (Nährstoffen) wird blockiert

Präzession

Kreiselbewegung um Erdachse (Faktor der Milankovic Zyklen)

Labile Luftschichtung

Luft steigt immer weiter auf.

Definition Gletscher

Masse aus Eis und Schnee die sich aufgrund des Gewichts deformiert und dadurch fliesst. Braucht genug tiefe Temperaturen und genug Niederschlag. (Treten vor allem in Gebirgen und Polarregionen auf (toter Gletscher ist entweder zu klein oder fliesst nicht mehr (da zu dünn))

Geotriptischer Wind

Mit Bodenreibung, ermöglicht Austausch zwischen den drei Zellen.

MAAT

Mittlere Jährliche Lufttemperatur -6 - -8°C: Permafrostkörper ist kontinuierlich, grossflächig und ziemlich dick. -1 - -6°C: Permafrostkörper ist diskoninuierlich, kleinere gefleckte Bereiche.

Milankovic Zyklen

Modell zur Veränderung der Erdumlaufbahn und damit zu- oder Abnahme der Sonneneinstrahliung (Wird beeinflusst durch drei Faktoren)

Zeiteinteilungen

Natürlich: Erd-/Mondrotation (Jahr, Monat, Tag) Biblische/Religiöse: Altes/Neues Testament Geologische: Steinsabfolge (Sedimente und Fossilien) Entwicklung von Lebewesen Ereignisse/Katastrophen

Neigungswinkel (Definition)

Neigung der Erdachse (Beeinflusst Einstrahlungswinkel und Dauer auf Erdoberfläche -> Jahreszeiten) (Faktor der Milankovic Zyklen)

Schneealbedo

Neuschnee: 90% Altschnee: 50% Sauberes Eis: 30-50% Dreckiges Eis: 15%

Einheiten Hydrologie

Niederschlag & Verdunstung: Länge pro Zeiteinheit (meist mm/a -> mm bedeutet hier mm/m^2) Abfluss: Volumen pro Zeiteinheit (meist l/s oder m^3/s

Corioliskraft

Nordhalbkugel: nach Rechts Südhalbkugel: nach Links Stärker in höheren Breiten

Basales Gleiten

Nur bei temperierten Gletschern (knapp unter 0°C). Ist Druck hoch genug, schmilzt Eis und es können Teile des Gletschers auf dem Wasserfilm heruntergleiten, wodurch Druck abgebaut wird und das Wasser wieder gefriert.

Benutzbares Wasser

Nur ein Bruchteil des Wassers ist Nutzbar Remote Flow: Nicht nutzbar, das Wasser nicht dort, wo Menschen wohnen (z.B. Amazonas: 15% des globalen Abflusses, 0.4% der Weltbevölkerung) Uncaptured Floodwater: Zu viel Abfluss aufs mal, kann gar nicht alles verwendet werden

Geostrophischer Wind

Ohne Bodenreibung, verläuft parallel zu Isobaren (Jetstream), dadurch entstehen die drei Zellen

Adiabatisch Zustandsänderung

Ohne Wärmetausch mit Umgebung

Wasserknappheit

Physische Wasserknappheit: 75% der Abflüsse werden entnommen. Auftreten von erster physischer Wasserknappheit: 65% der Abflüsse werden entnommen. Ökonomische Wasserknappheit: Eigentlich genug Wasser vorhanden, aber aufgrund schlechter Verteilung nützt es der Bevölkerung wenig.

Windzellen

Polarzelle Ferrel-Zelle Hadley-Zelle

Energiehaushalt

Qin (Energieaufnahme) = S*(1-α)*sin(β) (Solarkonstante*(1-Albedo)*sin(Einfallswinkel)) Qout (Energieabgabe) = (ε*σ*OT^4) + (S*α*sin(β))(Emissivität (fast 1) * Konstante (5.67*10^-8 W*m^-2*K^-4)) * Oberflächentemperatur^4) + (Solarkonstante*Albedo*sin(Einfallswinkel)))

Nimbus

Regenwolken

Solarkonstante

S(Ausserhalb Atmosphäre) = 1365W/m^2 S(Erde) = 340W/m^2 = S(Ausserhalb Atmosphäre)/4 (S(Erde) = S(Ausserhalb Atmosphäre)((π*r^2)/(4π*r^2)) = S(Ausserhalb Atmosphäre)/4)

Beeinflussung Klima durch Meereis

Scheidet beim gefrieren Salz aus, Wasser unterhalb mit hoher Salinität -> dadurch schwerer und sinkt ab -> wichtig für Meereszirkulation (Tiefenwasserbildung). Albedo: Mit Schnee bedeckt -> hoher Albedo; Nur Eis -> kleinerer Albedo; Ohne Eis -> noch kleinerer Albedo Wärmeaustausche Ozean: Auf offenem Ozean: Sensible (fühlbare) Wärme; In Küstennähe: Latente Wärme aufgrund des gefrierenden Eises

Stratus

Schichtwolken

Ablation

Schmelze und Kalbung (Eisstücke brechen ab und treiben im Meer/See) unten am Gletscher (Zerrgebiet) wodurch er Schrumpft

Firn

Schnee der ein Jahr (und mehr) überdauert, dichter (500 - 700kg/m^3)

Gletscherbewegung

Schnee lagert sich im Nährgebiet an, durch Gewicht wird er nach unten gedrückt, wo er schliesslich schmilzt. (Akkumulation = Ablation -> Stationär Akkumulation > Ablation -> Gletscher wächst Akkumulatiom < Ablation -> Gletscher schrumpft)

Fluss-/Seeeis

Schwimmendes Eis auf Flüssen und Seen, saisonal, (späteres gefrieren uns frühes Auftauen durch Erwärmung-> ca. 5Tage früher/später pro °C, ca. 2-3 Tage früher/später pro Jahrzehnt), bei Auftauen Gefahr durch Aufstauen von Flusseis (Eisblockaden, Überschwemmungen)

Polythermale Gletscher

Sowohl temperierte als auch kalte Gebiete. Starkes Temperaturgefälle im Gletscher Eis.

Trockenadiabatisch

Temperaturaufnahme aufgrund von Druckverminderung (Ausdehnung) ohne Wasserdampf (-1K/100m). Trockenes Luftpacket, verliert kein Wasser wenn angehoben.

Gliederung Atmosphäre

Troposphäre: Bei ca. 15°C, Temperatur nimmt ab. 75% der Luftmassen und gesamter Wasserdampf, Wetter findet hier statt, endet bei Tropopause. Stratosphäre: Stark steigende Temperatur, gemeinsam mit Troposphäre 99% der Luftmassen, endet bei Stratopause. Mesosphäre: Starke Temperaturabnahme, Sternschnuppen, endet mit Mesopause. Thermosphäre: Temperatur steigt wieder an, Röntgen- und extrem ultraviolette Strahlung werden absorbiert, Polarlichter.

Unterirdisches Wasser

Ungesättigte Zonen: Lücken Teils mit Luft, Teils mit Wasser gefüllt. Gesättigte Zonen: Alle Lücken mit Wasser gefüllt.

Feuchtadiabatisch

Verminderte Temperaturabnahme aufgrund gleichzeitiger Kondensation (-0.5K/100m). Es findet eine Kondensation statt.

Metamorphose

Veränderung von Schnee über Firn zu Eis

Deformationsfliessen

Viel Gewicht in Akkumulationszone, Druck wird durch Fliessbewegung abgebaut. (Eis besteht aus Schichten mit schwachen Bindungen zwischen Schichten. Wenn Spannung auf oberste Schicht die Bindungskraft übersteigt, bewegt sich diese als die darunter liegende. An Rändern und Boden friert Gletscher fest. Daher ist der Gletsche in der Mitte auf der obersten Schicht am schnellsten -> nicht gleichmässig)

Gefahr

Wahrscheinlichkeit dass eine Naturkatastrophe eintritt

Blaues Wasser

Wasser in Flüssen, Seen usw.

Grünes Wasser

Wasser welches von Pflanzen zum wachsen verwendet wird, Bodenfeuchte durch Regen.

Tiefe Wolken

Wassertröpfchen

Packeis

saisonales, einjähriges Meereis

Latente Wärme

verborgen, führt zu einer Phasenänderung in Molekülen

Permafrostmächtigkeit

zP=TG*GT (TG=Temperatur nahe Oberfläche; GT=Temperaturgradient

CO2 und Treibhauseffekt

Winter mehr CO2, wenn Pflanzen wachsen wird es wieder abgebaut. 342W/m^2 kommt rein, 390W/m^2 strahlt die Erde ab, Atmosphäre verhindert, dass mehr abgestrahlt wird als rein kommt (ohne Athmosphäre wäre es durchschnittlich .-18°C, mit ist es +15°C). Wichtigste Treibhausgase: Wasserdampf CO2 Methan Ozon Wolken Aerosole Treibhausgase absorbieren Langwellige Strahlung

Abweichung der Solarkonstante

ca. 0.1% (oder 1 W/m^2) (Aufgrund von Sonnenflecken)

Sensible Wärme

fühlbar, direkte Temperaturänderung

Piedmontzunge

meist Polythermal oder kalt, ringförmige/Fächerförmige Ausbreitung im Flachland.