Literatur

(Hupfer/Kuttler) (Blüthgen)

KLIMAFAKTOREN:

Prozesse und Zustände, die zur Entstehung, Aufrechterhaltung und Veränderung des Klimas führen:

• Sonnenstrahlung (solares Klima)
• Land- und Meerverteilung (maritimes/kontinentales Klima)
• Höhe über NN (Gebirgsklima)
• Zusammensetzung der Erdatmosphäre (Spurengase, Aerosole etc.)
• Atmosphärische Zirkulation (sekundärer Klimafaktor)  

KLIMAELEMENTE:

Meteorologische und andere Größen, die einzeln sowie durch ihr Zusammenwirken das Klima kennzeichnen.

• Lufttemperatur
• Niederschlag
• Windgeschwindigkeit und -richtung
• Strahlungs- und Wärmehaushalt
• etc.

 

  Das Klimasystem der Erde umfasst alle für die Genese, Erhaltung und Variabilität des Klimasystem wichtigen Geosysteme:

• Atmosphäre,
• Hydrosphäre,
• Lithosphäre (NICHT Asthenosphäre, vgl. Def. Ante ),
• Biosphäre,
• Kryosphäre...

Die Komponenten stehen untereinander in Wechselwirkung oder Rückkoppelung (positiv = Selbstverstärkung; negativ = Selbstregulierung), wobei die unterschiedlichen Reaktionszeiten der Komponenten auf äußere Störungen das nicht-lineare Verhalten des Gesamtsystems bewirken.
Das Klimasystem hat einen fast-intransitiven Charakter, weil das transitive, stabile Warmklima seit dem Präkambrium durch diverse Eiszeitalter (intransitive Phasen) unterbrochen wurde.

1. Strahlungsaktive Spurengase:

     Absorption und Emission im langwelligen Spektralbereich (H2O, CO2, NOx, O3 [troposph.], CH4, FCKW) -> Treibhauseffekt (natürl. & anthrop.).

2. Aerosole:

     Klimawirkung (Erwärmung/Abkühlung) abh. vom Verhältnis Absorption / Rückstreuung , Oberflächenalbedo und Größe des Aerosols

3. Wolken:

     Wechselwirkung mit kurz- und langwelligen Strahlungsströmen,

4. Wasserkreislauf:

   Wolkenbildung und -auflösung -> Neuverteilung von fühlbarer und latenter Wärme;

5. Strahlungsbilanz:

   Albedo, Absorptionsgrad und Transmission der Sonnenstrahlung, Rückstrahlung der Infrarotstrahlung von der Erdoberfläche abh. vom Wassergehalt.  

Globaler Wärmespeicher:

  begrenzt auf Warmwassersphäre (Grenze [OFl.]: 8-10° C, 50-60° Breite); turbulenzbedingte effektive Wärmeübertragung -> verzögerte Erwärmung und Abkühlung -> maritimes Klima

Globaler Wasseraustausch:

  Ursprung in den ozeanischen subtropischen Gebieten (Verdunstung)

Substanzaustausch:

  wechselseitiger Übergang von Aerosol in Hydrosol. Ozean bedeutendste Senke für Luftverunreinigungen; durch Verdunstung geht Meersalz in die Atmosphäre über -> zyklisches Salz

Gasaustausch:

  CO2-Löslichkeit (Temperatur , Druck ), Bildung von (Hydrogen-) Carbonat, CO2-Aufnahme durch Organismen, Remineralisierung in der Tiefe,

Dynamische Koppelung Atmosphäre/Ozean:

  tangentiale Windschubspannung an der Meeresoberfläche (proportional zum Quadrat der Windgeschwindigkeit); Auslösung der Ekmannschen Triftströmung -> Neigung der Meeresoberfläche in der isobaren Flächen des Meeres -> Gradientströmungen (quasi-geostrophisch)

Wärmetransport:

  Maximum zw. Subtropen und mittl. Breiten, thermohaline Strömungskomponenten ("oceanic conveyor belt"); küstennahe Auftriebsprozesse ("upwelling"), kalte Ostrandströmungen

Tropische Wirbelstürme:

  Bildung in den Seegebieten mit max. OFl.temperatur außerhalb 5° N/S (Coriolis-Kraft); Zugbahnen folgen den Gebieten mit relativer maximaler Wassertemperatur. Wärmeentzug für die betroffenen Gebiete durch max. Strömungswerte fühlbarer und latenter Wärme

Verdunstung:

  Wärmeentzug aus den (sub-)tropischen Meeren unter Einfluss der Passatwinde. Transport zur ITC -> Aufstieg -> Kondensation -> Wärmefreisetzung und -verteilung in der Atmosphäre bzw. Abstrahlung nach oben.  

Relief:

  Hochgebirge als Strömungshindernisse. Bildung quasistationärer Tröge im Lee -> effektiver meridionaler Impuls-, Wärme- und Wasserdampftransport. Mikro- und mesoklimatische Bedeutsamkeit (Kaltluftseen etc.)

Böden:

  Bodenbedeckung und -art beeinflusst die Albedo, die Oberflächenrauhigkeit den Impulsaustausch (Dissipation der kinetischen Energie der Atmosphäre) Bei unbewachsenen Böden erfolgt die Strahlungsabsorption unmittelbar an der Oberfläche. Eingeschränkte Verfügbarkeit von Wasser, Bodenwärmefluss ineffektiv -> fühlbarer Wärmestrom größer, latenter Wärmestrom kleiner als über Gewässern

Vegetation:

  Wechselwirkung mit Klima. Wärmeisolierende Funktion -> Bodenwärmestrom und fühlbare Wärme werden verringert. Pflanzenverdunstung (Transpiration) kommt zur Bodenverdunstung (Evaporation) hinzu -> Evapotranspiration. Albedo und Strahlungsbilanz hängen von der Farbe und Helligkeit der Pflanzen ab.

Biogeochemische Stoffkreisläufe:

  Kohlenstoffkreislauf, O2-Freisetzung, NOx-Emission und -Bindung etc.  

Eis und Schnee:

  starke Reflexion der Sonnenstrahlung; Wärmesenke infolge der hohen Schmelzwärme des Eises; Isolatorwirkung (Wärmeleitfähigkeit); herabgesetzte aerodynamische Rauhigkeit.

Meereis:

  Umsatz großer latenter Wärmemengen beim Gefrieren und Schmelzen; bei Ozeanwasser liegt die Temperatur des Dichtemaximums unterhalb des Gefrierpunkts (abh. v. Salzgehalt!) -> Abkühlung führt zur thermischen Konvektion und damit zur Bildung von Tiefenwasser. Durch Eisbildung und -schmelze hervorgerufene Salzgehaltsschwankungen im Ozean bewirken Verstärkung bzw. Abschwächung der thermohalinen Zirkulation. Der Austausch von Strahlungs- und Wärmeenergie zw. Meer und Atmosphäre sowie die Durchmischung des oberflächennahen Wassers werden durch Eis modifiziert bzw. unterbrochen.

Gebirgsgletscher:

  geringe Bedeutung für globales Klima, aber empfindliche Klimaindikatoren

Eisschilde (Arktis/Antarktis):

  größte Zeitkonstanten im Klimasystem. Hohe Albedo -> gewaltige Wärmesenken. Meereisbildung (Eisberge etc.) -> Schwankungen im Salzgehalt. Wasserbindung -> Meeresspiegelschwankungen.  

Nordatlantik-Oszillation (NAO):

  Druck- bzw. Geopotenzialdifferenz zw. Islandtief und Azorenhoch. Je stärker die zonale Zirkulation (je stärker die Druckdifferenz zw. Azorenhoch und Islandtief), desto milder die europäischen Winter (High-Index-Typ)

El Niño (EN):

  ein eigenes Kapitel...

Southern Oscillation (SO):

  Luftdruckdifferenz zw. Darwin (N-Australien) und Tahiti. Auf Standardabweichung gemittelter Southern Oscillation Index (SOI) zeigt in der zeitlichen Entwicklung signifikante Korrelationen mit EN-Ereignissen (niedriger SOI -> EN-Ereignis). Daher Zusammenfassung von El Niño und Southern Oscillation zu ENSO.