Vorlesung 2 Abiotische Umwelt Flashcards
Was gibt die Bewohnbarkeit an?
Bewohnbarkeit der abiotischen/physikalischen Umwelt bezeichnet ihre Fähigkeit, Leben zu ermöglichen.
Über welche unterschiedlichen zeitlichen Dimensionen beeinflusst die abiotische Umwelt Organismen?
- über viele Generationen: natürliche Selektion
- über kürzere Zeitabschnitte: Einfluss auf Physiologie der Organismen und Verfügbarkeit der Ressourcen
Definition Wetter
Kombination aus Temperatur, Feuchtigkeit, Niederschlag, Wind, Bewölkung, und anderen atmosphärischen Faktoren, die an einen Ort zu einer bestimmten Zeit auftreten
Definition Klima
Durchschnittlicher Witterungsverlauf (lokal, regional, global)
Welche Durchschnittstemperatur hat die Sonne und in welchem Spektrum befinden sich die Strahlung?
- ca. 5700°C
- strahlt im kurzwelligen, sichtbaren Bereich (je energiereicher, desto kurzwelliger)
Was ist die Solarstrahlung?
elektromagnetische Energie/Photonenstrom der Sonne
Wie lassen sich Energiewellen aufteilen?
- Wellenlänge (Lambda): Distanz zwischen zwei Wellenbergen
- Frequenz (Ny): Anzahl Wellenberge, die pro Sekunde einen Punkt passieren
Von welchen Faktoren hängt die Bildung von Zonen ab?
Bildung der Zonen aufgrund von Unterschieden in der Verfügbarkeit der Sonnenenergie (Einstrahlungswinkel; Erdrotation; Winde; Meeresströmungen)
Warum ist die Strahlungsintensität an den Polen geringer?
- flacherer Einfallswinkel (Solarstrahlung muss dichtere Luftschichten passieren)
- Strahlungsbündel werden über größere Flächen verteilt
Was ist die wichtigste Strahlung bei der Energiebilanz der Erde?
Einstrahlung der Sinne (100)
In welchem Spektrum liegt sichtbares Licht?
400-700nm: sichtbares Licht = photosynthetisch nutzbare Strahlung (engl. PAR)
Beschreibe die Entstehung der Jahreszeiten.
- Schiefe der Ekliptik (Obliquität) von 23,5°C
- Erdbewegung
- 24h Rotation
- jährliche Bewegung um die Sonne
Wovon ist der Tageszyklus abhängig?
Tageszyklus (Tages- und Nachtlänge) variiert überall auf der Erde mit den Jahreszeiten - außer am Äquator (ganzjährig 12h Nacht, 12h Tag)
Was bestimmt die Ekliptik?
Schiefe der Ekliptik bestimmt die Ausbildung der unterschiedlichen Tages- und Nachtlänge sowie der Jahreszeiten.
- März-Äquinoktium
- Juni-Solstitium
- September-Äquinoktium
- Dezember-Solstitium
Wie verhält sich die Solarstrahlung, Temperatur und Tageslänge auf unterschiedlichen Breitengraden?
Jahreszeitliche Schwankungen von Solarstrahlung, Temperatur und Tageslänge nehmen mit geographischer Breite zu.
Wie verhält sich die Tageslänge an den Polen (66,5°) im Jahresverlauf.
Am nördlichen und südlichen Polarkreis (66,5° nördliche bzw. südliche Breite) schwankt die Tageslänge im Jahresverlauf von 0 bis 24h
Was bewirkt die unterschiedliche Intensität der Solarstrahlung auf den Breitengraden?
Unterschiedliche Intensität der Solarstrahlung auf den Breitengraden bestimmen in verschiedenen Regionen der Erde die dortigen lokalen jährlichen Durchschnittstemperaturen.
Wie verhalten sich Lufttemperatur, -druck und -dichte mit steigender Höhe?
Lufttemperatur, -druck und -dichte sinken mit steigender Höhe ü. d. M.
Zudem besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Luftdruck und Luftdichte.
50km Höhe: Luftdruck = 0,1% des Wertes im Meereshöhe (=1bar)
Von welchen zwei Faktoren wird das vertikale Temperatur-Profil beeinflusst?
- Luftmoleküle bewegen sich bei höherem Druck schneller. Temperatur ist das Maß der durchschnittlichen Geschwindigkeit von Luftmolekülen. (Auf Meereshöhe am größten)
- “Wäremwirkung” der Erdoberfläche nimmt parallel zur Höhe ab (langwellige Wärmestrahlung verteilt sich, während sie von der Erdoberfläche in größere Höhe aufsteigt
Was ist die adiabatische Abkühlung?
Abkühlung durch Ausdehnung anstatt durch Wärmeverlust an die Umgebung (z.B. wenn warme, elastische Luftmenge aufsteigt, trifft sie auf abnehmenden Luftdruck, dehnt sich aus und kühlt ab)
Was ist das abdiabtische Tenperaturgefälle?
Rate der Temperaturänderung mit der Höhe
Durch welche Faktoren ist die Atmosphäre in ständiger Bewegung?
Global betrachtet: Aufsteigen/Absinken von Luftmasse und Erddrehung bewirken die ständige Bewegung der Atmosphäre
Beschreibe wie sich die Luft in der Atmosphäre bewegt.
- Warum Luft steigt am Äquator auf und fließt nach Norden und Süden (tiefer Luftdruck an Erdoberfläche; nachfolgende Luftmassen zwingen bereits aufgestiegene Luft in Richtung der Pole auszuweichen)
- Luft kühlt sich in den Polregionen ab und sinkt zur Erdoberfläche, von wo sie wieder zum Äquator zurückfließt (hoher Luftdruck; abgekühlte, schwerere Luft fließt zurück zu Tiefdruckgebieten des Äquators)
Beschreibe den Corioliseffekt
Ausrenkung im Fließmuster der Luftmassen durch Unterschiede in der Rotationsgeschwindigkeit
- verhindert direkten, einfachen Luftstrom vom Äquator zu den Polen
- führt zu einer Reihe von Gürteln vorherrschender Winde
Was hat weiteren Einfluss auf die Luftzirkulation in der Atmosphäre?
Unterschiede in der Rotationsgeschwindigkeit auf verschiedenen Breitengraden und topographische Unebenheiten haben weiteren Einfluss auf die Luftzirkulation in der Atmosphäre
Wo bilden sich die Luftgürtel?
Luftgürtel und -zellen bilden sich auf der nördlichen und südlichen Hemisphäre auf den gleichen Breitengraden aus.
Wie fließen die Hauptmeeresströmungen?
Die Hauptmeeresströmungen folgen im wesentlichen den Windströmen
Wie viele Strömungskreise gibt es in jedem Ozean und in welche Richtung fließen diese?
2 Strömungskreise des Wasser in jedem Ozean
- im Uhrzeigersinn auf der Nordhalbkugel
- gegen den Uhrzeigersinn auf der Südhalbkugel
Was ist der Sättigungsdampgdruck?
Wasserdampfgehalt gesättigter Luft (Wasser kondensiert, wenn dieser überschritten wird
Was ist die relative Luftfeuchte?
Prozentanteil des Wasserdampfes in der Luft im Vergleich zum Sättigungsdampfdruck
Was ist ein Regenschatten?
Luft verliert Feuchtigkeit, während sie von der Wetterseite aufwärts und über die Berge wandert.
Wie sieht die globale Niederschlagsverteilung aus?
Global ist der Regen nicht gleichmäßig verteilt, es existiert eine globale Niederschlagsverteilung
- die meisten Niederschläge gibt es am Äquator, nehmen nach Norden und Süden ab
Wo sind die Niederschläge größer?
- Ozean auf Südhalbkugel größer, darum da mehr Niederschläge
Was ist die ITCZ?
Innertropische Konvergenzzone: Region, in der Passate aufeinanderstoßen und daraus hohe Niederschlagsmengen folgen
- wandert in Bereichen mit den höchsten Oberflächentemperaturen
- dadurch Änderung der Wetterbedingungen mit dem Lauf der Jahreszeiten in den nördlichen und südlichen Breiten
Was ist El Nino?
El Nino - Southern Oscillation (ENSO)
Südliche Oszillation = Luftdruckschankung an der Erdoberfläche südöstlichen Tropenregionen des Pazifiks und den Regionen Australien und Indonesien.
Wenn Gewässer des Ostpazifiks ungewöhnlich warm sind, fällt der Luftdruck im Ostpazifik und steigt im Westen.
- Passate schwächen sich ab, verringern Westfluss der Oberflächenströmungen
- Verringerter Auftrieb von Kaltwasser -> Erwärmung der oberen Schichten des Ostpazifiks -> warmes Wasser verbleibt vor Küste Südamerikas
- Lokale Auswirkungen auf Wetter -> Mensch und Umwelt betroffen (Fischfang)
- Auch globale Auswirkungen auf lokales Wetter (Starkregen oder Trockenheit)
Wodurch werden die Konditionen definiert, unter denen Organismen leben?
Mikroklimate definieren die Konditionen (z.B. Licht, Wärme), unter denen Organismen leben
Welche lokalen Klimabedingungen werden durch das Relief beeinflusst?
- insbesondere Himmelsrichtung von Hanglagen (Exposition)
- Nordhemisphäre
- in Südlagen warme, trockene und variable Bedingungen
- in Nordlagen kühle, feuchte und stabilere Bedingungen
- auf Süd-/Nordlagen der Südsee,isphäre trifft das Gegenteil zu
Welche Merkmale machen das Klima in Städten aus?
Städte - “urbane Wärmeinseln”
- weniger Vegetation
- mehr Gebäude, Straßen, Gehwege (absorbieren Solarstrahlung, strahlen anschließend Energie wieder ab)
- geringere porosität (Niederschlag geht als Abwasser verloren, bevor kühlende Verdunstung möglich wird)
- hohe Wärmeleitfähigkeit von Baumaterialien
Was sind Wärmeinseleffekte?
- kann Temperaturen in der Stadt um 6-8°C im Vergleich zum Umland erhöhen
- vermindert Luftqualität in Städten
Wie viel Prozent Wasser macht sämtliche lebende Zellen aus?
75-90%
Wie viel Prozent Wasser bedecken die Erdoberfläche?
75% bedecken die Erdoberfläche und bilden somit den bedeutendsten Lebnraum der Erde
Wie wird der Lebensraum im Salzwasser/Süßwasser genannt?
- Salzwasser = marin
- Süßwasser = limnisch
Was ist er Wasserkreislauf?
Prozess, bei dem Wasser von der Atmosphäre zur Erdoberfläche und zurück in die Atmosphäre gelangt
Durch was wird die ständige Wasserversorgung von Feldern gewährleistet?
Künstliche Bewässerung von Feldern, um ständige Wasserversorgung zu gewährleisten
- in den meisten Fällen Nutzung von Grundwasser
Was ist Ogallala-High-Plains-Aquifer?
stellt etwa 20% des in den USA zur Bewässerung verwendeten Wassers
- Aqifer = Schicht aus wasserhaltigem Gestein, Sand oder Kies
- ursprünglich von Flüssen, die in vergangenen Jahrmillionen von den Rocky Mountains ostwärts flossen
- Derzeit wird etwa 50 Mal so viel Wasser entnommen, wie dem Aquifer zufließt
- Wasserspiegel seit 1940er Jahren deutlich abgesunken
- sinkender Grundwasserspiegel -> steigende Kosten für das hochpumpen
- In manchen Gebieten erfüllt das Wasser nicht mehr die Trinkwasseranforderungen der US-Umweltschutzbehörde (EPA)
Wie wird eine Ansammlung von mehreren Wassermolekülen auch genannt?
Cluster
Was ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser?
Spezifische Wärmekapazität = erforderliche Wärmemenge (gemessen in Kalorien) um 1g Wasser auf 1°C zu erwärmen
- Spezifische Wärmekapazität des Wasser = 1
- Wasser muss große Wärmemengen aufnehmen (oder abgeben), um die Temperatur zu ändern
- Puffer Temperaturschwankungen aquatischer Habitate und ist von Bedeutung für die Wärmeregulation
Was ist Kohäsion?
Anziehungskraft zwischen Molekülen gleichen Typs. Bei Wassermolekülen starke Kohäsionskraft durch Wasserstoffbrücken