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.