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DE-Abitur · GeographieT·022 / 8
Aufbau der Atmosphäre, Strahlungshaushalt, Druckgürtel und das Drei-Zellen-Modell als Grundlage aller weiteren physischen Geographie. Coriolis-Kraft erklärt Passatwinde, Westwinde und Polar-Ostwinde; ITC-Wanderung erklärt die Regenzeiten der Tropen.
6Abschnitteca. 13Min Lesezeit3Kompetenzen
Operatoren:erklären · erläutern · analysieren · darstellen
grundlegendes Niveau
gA-Niveau: Aufbau der Atmosphäre und Drei-Zellen-Modell beschreiben können; Coriolis qualitativ erläutern; ITC-Verlauf in Karten zeichnen.
erhöhtes Niveau
eA-Niveau: Quantitative Energiebilanzen interpretieren, El-Niño/La-Niña-Telekonnektionen erläutern, Jetstream-Mäander und Klimawandel-Folgen analysieren.
Kernpunkte
CORIOLISKRAFT
ω Winkelgeschwindigkeit der Erde, φ geografische Breite, v Geschwindigkeit der bewegten Masse. Am Äquator null, an den Polen maximal — erklärt Ablenkung der Passatwinde.
GLOBALER STRAHLUNGSHAUSHALT (VEREINFACHT)
Welche drei Beschriftungen in "Globaler Strahlungshaushalt (vereinfacht)" sind prüfungsrelevant?
Folgeaufgabe: Skizziere dasselbe Schema ohne Beschriftungen und ergänze sie aus dem Gedächtnis.
GLOBALE CO₂-KONZENTRATION IN DER ATMOSPHÄRE (PPM)
Musterlösung
Berechnen Sie nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz F = σ·T⁴ die Abstrahlung der Erdoberfläche bei einer realen Mitteltemperatur von 288 K und die Abstrahlung am Oberrand der Atmosphäre bei einer effektiven Strahlungstemperatur von 255 K. Erläutern Sie die Differenz im Hinblick auf den natürlichen Treibhauseffekt. (σ = 5,67·10⁻⁸ W·m⁻²·K⁻⁴.)
Einsetzen in das Strahlungsgesetz: T⁴ = 288⁴ = 6,88·10⁹ K⁴; F = 5,67·10⁻⁸ · 6,88·10⁹ ≈ 390 W/m². Dieser Wert entspricht der langwelligen Abstrahlung der warmen Erdoberfläche.
Die effektive Strahlungstemperatur ergibt sich aus der Strahlungsbilanz mit der absorbierten Solarstrahlung (≈ 240 W/m² nach Albedo): F = 5,67·10⁻⁸ · 255⁴ ≈ 240 W/m². Aus dem Weltraum erscheint die Erde also wie ein Körper von nur 255 K (= −18 °C).
Differenz zwischen realer Oberflächentemperatur (288 K = +15 °C) und effektiver Strahlungstemperatur (255 K = −18 °C): ΔT = 288 − 255 = 33 K. Diese 33 K sind die Erwärmung durch den natürlichen Treibhauseffekt.
Treibhausgase (v. a. H₂O und CO₂) absorbieren die 390 W/m² langwellige Abstrahlung und re-emittieren einen Teil als Gegenstrahlung zurück zur Oberfläche. Dadurch liegt die Oberflächentemperatur um 33 K höher, als es die reine Strahlungsbilanz im Weltraum (255 K) erlauben würde. Ohne diesen Effekt wäre die Erde lebensfeindlich; jede zusätzliche CO₂-Zunahme verstärkt ihn (anthropogener Zusatztreibhauseffekt).
Ergebnis: Oberfläche strahlt ≈ 390 W/m² (288 K), Oberrand ≈ 240 W/m² (255 K); die Differenz von 33 K ist der natürliche Treibhauseffekt.
Typische Fehler
LK-Vertiefung
eA-Vertiefung: Berechnen Sie qualitativ die Strahlungsbilanz nach Stefan-Boltzmann (F = σT⁴), wenn die Erdoberfläche im Mittel als schwarzer Strahler mit T = 288 K wirkt, und vergleichen Sie das Ergebnis mit der einfallenden Solarstrahlung (340 W/m² am Oberrand, 240 W/m² nach Albedo).
Kernpunkte
CORIOLISKRAFT
ω Winkelgeschwindigkeit der Erde, φ geografische Breite, v Geschwindigkeit der bewegten Masse. Am Äquator null, an den Polen maximal — erklärt Ablenkung der Passatwinde.
DREI-ZELLEN-MODELL DER GLOBALEN ZIRKULATION
Welche drei Beschriftungen in "Drei-Zellen-Modell der globalen Zirkulation" sind prüfungsrelevant?
Folgeaufgabe: Skizziere dasselbe Schema ohne Beschriftungen und ergänze sie aus dem Gedächtnis.
Typische Fehler
Kernpunkte
INNERTROPISCHE KONVERGENZZONE (ITC) — SAISONALE VERLAGERUNG
Welche drei Beschriftungen in "Innertropische Konvergenzzone (ITC) — Saisonale Verlagerung" sind prüfungsrelevant?
Folgeaufgabe: Skizziere dasselbe Schema ohne Beschriftungen und ergänze sie aus dem Gedächtnis.
Typische Fehler
LK-Vertiefung
eA-Vertiefung: Diskutieren Sie, wie sich die ITC im Kontext der anthropogenen Erwärmung verschiebt (IPCC AR6, Kapitel 4) und welche Folgen das für die Sahel-Region und die Indien-Monsun-Stärke hat.
Kernpunkte
Typische Fehler
Kernpunkte
FÖHNERWÄRMUNG (VEREINFACHT)
Differenz aus trockenadiabatischer (1,0 K/100 m) und feuchtadiabatischer (0,6 K/100 m) Abkühlung über Δh oberhalb des Kondensationsniveaus. Lee-Tal liegt typisch 5–10 K wärmer als Luv-Tal.
FÖHNEFFEKT (STAU- UND LEE-SEITE)
Welche drei Beschriftungen in "Föhneffekt (Stau- und Lee-Seite)" sind prüfungsrelevant?
Folgeaufgabe: Skizziere dasselbe Schema ohne Beschriftungen und ergänze sie aus dem Gedächtnis.
Musterlösung
Bestimmen Sie die Lufttemperatur im Lee-Tal, wenn Luft mit 8 °C im Luv-Tal (Höhe 500 m) aufsteigt, am Kondensationsniveau 1000 m kondensiert, bis zum Gipfel auf 2500 m kühlt und auf 500 m Leetalhöhe absteigt. Trockenadiabate 1 K/100 m, Feuchtadiabate 0,6 K/100 m.
ΔT_trocken = (1000 − 500) m / 100 m × 1 K = 5 K Abkühlung. T(1000 m) = 8 − 5 = 3 °C.
ΔT_feucht = (2500 − 1000) m / 100 m × 0,6 K = 9 K Abkühlung. T(2500 m) = 3 − 9 = −6 °C. Auf der Luvseite fällt Steigungsregen.
Da die Luft auf der Luvseite Feuchte verloren hat, sinkt sie trockenadiabatisch. ΔT_trocken = (2500 − 500) / 100 × 1 K = 20 K Erwärmung. T(500 m, Lee) = −6 + 20 = 14 °C.
Lee-Temperatur 14 °C übertrifft Luv-Temperatur 8 °C um 6 K. Diese 6 K entsprechen exakt der freigesetzten Kondensationswärme auf der Luvseite — der Föhneffekt erwärmt das Lee-Tal nicht durch zusätzliche Energie, sondern weil Wasserdampfwärme freigesetzt wurde.
Ergebnis: Lee-Tal 14 °C — Föhnerwärmung ca. 6 K gegenüber dem Luv-Tal; bedingt durch Auskondensation der Feuchtigkeit am Luvhang.
Typische Fehler
Kernpunkte
GLOBALE TEMPERATURANOMALIE (°C, GEGEN 1850–1900)
GLOBALE CO₂-KONZENTRATION IN DER ATMOSPHÄRE (PPM)
Typische Fehler
LK-Vertiefung
eA-Vertiefung: Analysieren Sie das AMOC-Tipping-Point-Risiko anhand des IPCC AR6 Kapitels 9 und diskutieren Sie, welche Frühwarnindikatoren (Salinität, Strömungsgeschwindigkeit, Temperaturanomalien) in der Forschung beobachtet werden.