Arbeitsblatt: Einheit zu Klima und Wetter

Klima und Wetter Klima- und Wetterrekorder der Erde: Spearfish, US: Stärkster Anstieg der Temperatur in kurzer Zeit, von -20C auf 7C in zwei Minuten. Rapid City, US: Stärkster Rückgang der Temperatur in kurzer Zeit, von 13C auf – 13C in 15 Min. Tal des Todes, US: Höchste gemessene Temperatur Amerikas, 57C. Kauai, Hawaii: Höchster mittlerer Jahresniederschlag der Erde, 11 684 mm. Quillagua, Chile: Niedrigster mittlerer Jahresniederschlag der Erde, 0.5 mm. Grono, Schweiz: Höchste gemessene Temperatur in der Schweiz, 41.5C. Sevilla, Spanien: Höchste gemessene Temperatur in Europa, 50C. Agata-See, Russland: Höchster gemessener Luftdruck der Erde, 1084 hPa. Casiguran, Philippinen: Höchste gemessene Windgeschwindigkeit, 396 Km/h. Campbell-Insel, Neuseeland: Ort mit den meisten Regentagen im Jahr, 325 Tage. Sowjetskaja, Antarktis: Niedrigste gemessene Temperatur der Erde -92C. Aufgabe: 1. Ordne folgende Rekorde in die Karte ganz vorne in deinem Heft ein. 2. Versuche durch Studieren der Rekorde herauszufinden, was der Unterschied zwischen Wetter und Klima sein könnte. Das Wetter Das Wetter kann für mehrere Tage gleichbleiben, sich aber auch innerhalb weniger Minuten ändern. Verantwortlich dafür sind vor allem die Wetterelemente. Um eine Voraussage des Wetters der nächsten Tage geben zu können, werden möglichst viele Angaben über die Wetterelemente benötigt. Zu ihnen gehören Temperatur, Niederschlag, Bewölkung, Wind und Luftdruck. Die Wetterelemente sind also de Bausteine oder Eigenschaften des Wetters. Die Messungen erfolgen regelmässig mithilfe von Satelliten, Wetterballons, Flugzeugen und Wetterstationen. Das Klima Das Klima hingegen beschreibt den durchschnittlichen Zustand der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum (mind. 30 Jahre). Mithilfe langjähriger Messreihen werden Mittelwerte berechnet. Aufgabe: Nenne die Wetterelemente auf der Wetterkarte. 1 Beschreibe das Wetter von Berlin, Moskau und Athen. Knobelaufgabe Erstelle mithilfe einer Wetter-App (nicht Google, suche eine andere) eine Wettervorhersage für die nächsten drei Tage. Wetterelemente Temperatur Die Temperatur ist eine physikalische Grösse, die angibt, wie warm oder kalt ein Gas (Luft), ein Gegenstand oder eine Flüssigkeit ist. Die gebräuchlichste Einheit ist Grad Celsius (C), es gibt aber auch noch in Amerika verbreitet Grad Fahrenheit (F). In der Physik wird die Temperatur in Kelvin bestimmt und gemessen. Gemessen wird mit einem Thermometer, welchen es als Flüssigkeitsthermometer (mit Alkohol, Quecksilber oder anderen Flüssigkeiten) oder als Bimetall-Thermometer und auch seit einigen Jahrzehnten als Digitalthermometer gibt. Egal mit welchem Thermometer, die Temperatur wird im Schatten und nicht direkt am Boden, sondern etwa 2 Meter darüber, gemessen. Zur Berechnung von Tages- Monat- oder Jahresmitteltemperaturen werden die jeweilige Daten addiert werden, zum Beispiel alle Tagesmitteltemperaturen eines Monats und durch ihre Anzahl dividiert. Die Tagesmitteltemperatur berechnet sich folgendermassen: Tagesmitteltemperatur Zur Bestimmung der Tagesmitteltemperatur musst du die Temperatur dreimal am Tag ablesen: Um 7 Uhr, um 14.00 Uhr und um 21 Uhr. Die Werte von 7 und 14 Uhr und das Doppelte des Wertes von 21 Uhr werden addiert und das Ergebnis durch vier dividiert. In Wirklichkeit wird heute an Messstationen zu jeder vollen Stunde gemessen und durch Computerprogramme die Tagesmitteltemperatur ermittelt Messung 07.00 Uhr: 9C Messung 14.00 Uhr: 17C Messung 21.00 Uhr: 11C 2 ------------48C 4 12C 2 Knobelaufgaben: Bestimme mithilfe einer Wetter-App die Tagesmitteltemperatur von gestern. Wieso wird die Temperatur nie direkt am Boden gemessen? Luftfeuchtigkeit und Niederschlag Luft besteht zu grossen Teilen aus Stickstoff und Sauerstoff. Auch Wasser ist in geringen Mengen in der Luft gasförmig als Wasserdampf, eben Luftfeuchtigkeit, vorhanden. Je wärmer die Luft ist, desto mehr Feuchtigkeit kann sie aufnehmen. Steigt die Luftfeuchtigkeit so stark an, dass die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist (100% relative Luftfeuchtigkeit), geht dieser schliesslich vom gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand über. Diesen Vorgang nennt man Kondensation. Es bilden sich Wassertröpfchen, die wir als Nebel oder Wolken wahrnehmen. Wenn warme Luft aufsteigt, kühlt sie sich ab. Sie kann dann den in ihr enthaltenen Wasserdampf nicht mehr in gasförmigen Zustand halten, da die Aufnahmefähigkeit von Wasserdampf bei niedrigen Temperaturen schlechter ist. So tritt dann eine Kondensation ein und Wassertröpfchen entstehen. In den Wolken verschmelzen die vielen Tröpfchen nun zu grösseren, bis sie als Regen zu Boden fallen. Wenn es besonders kalt wird, gefrieren die Wassertropfen zu Schneekristallen oder Hagel. Regen, Schnee und Hagel werden als Niederschlag bezeichnet. Der Niederschlag wird täglich mit einem Regenmesser gemessen und in Millimetern angegeben. Aufgabe: Versuche in einer Zeichnung oder einem Diagramm darzustellen, wie Regen entsteht. Nenne verschiedene Niederschlagsarten. Überlege dir, wie der Steigungsregen in den Alpen entsteht. Knobelaufgabe: Fotografiere verschiedene Wolkenformen und bestimme sie. Miss die Werte der Temperaturen an verschiedenen Orten im Schulhaus oder sonst in einem Gebäude und begründe sie. Es kühlt abends ab, regnet aber nicht. Versuche, mit der nebenstehenden Darstellung zu erklären, wieso dieses Phänomen entsteht. Bewölkung Die Bewölkung lässt sich nicht genau messen, zudem kann sie sich im Laufe eines Tages mehrmals verändern. Folgende Bedeckungsgrade werden angegeben: wolkenlos, heiter (einzelne Wolken), wolkig (mit Wolkenlücken) oder bedeckt (ohne Wolkenlücken). Luftdruck Die Luft ist ein unsichtbares Gasgemisch. Es besteht aus winzigen Teilchen, den Luft-Molekülen. Jedes Molekül hat ein Gewicht, welches mit ihrem Gewicht auf die 3 Erdoberfläche drückt. So wiegt ein Liter Luft durchschnittlich 1.3 g. Auf einem 2 Grundfläche auf Meereshöhe lasten bei einer zehn Kilometer hohen Luftsäule etwa zehn Tonnen Luft. Zu Ehren des Physikers Blaise Pascal wird als Einheit für den Luftdruck Hektopascal (hPa) verwendet. Er wird mit dem Barometer gemessen. Der Luftdruck nimmt generell mit steigender Höhe ab. Die Feststellung, dass die Luft auf dem Berg „dünn wird, ist ein Hinweis auf niedrigen Luftdruck in grosser Höhe. Der Luftdruck kann zudem regional sehr unterschiedlich sein. Ist er höher als normal, spricht man von einem Hoch (H), ist er niedriger, von einem Tief (T). Vereinfacht kann man sich vorstellen, dass bei einem hohen Luftdruck die Teilchen der Luft dichter aneinander liegen als bei tiefem Luftdruck. Windsystem Erde Aufgabe Betrachte die Weltkarte von Ptolemaios, die 1482 in Ulm nachgedruckt wurde. Was fällt dir auf, wenn du sie mit der anderen Karte vergleichst, die du von Ptolemaios kennst? Aufgabe Vergleiche die Karte nun mit der hier abgebildeten aktuellen Karte des globalen Windsystems: a. Welche Winde der oben abgebildeten Karte sind korrekt? b. Welche Winde der Karte von 1482 sind falsch? c. Was hatte dies wohl für Konsequenzen für die Seefahrer, die mit der Karte von 1482 segeln mussten? Knobelaufgabe Beschreibe das hier abgebildete Windsystem mit eigenen Worten. Wo herrscht ein Hoch, wo ein Tiefdruckgebiet und in welche Richtung strömt warme, bzw. kalte Luft. Winde 4 Wo es heiss ist, steigt die Luft auf. Wenn die Luft steigt, wird in Bodennähe der Druck geringer: Es entsteht ein Gebiet mit tiefem Druck, ein Tiefdruckgebiet. Die aufsteigende Luft kühlt sich in der Höhe ab, wird wieder schwerer und möchte deshalb absinken. Die Luft fliesst generell vom Hoch zum Tief, damit der Druck ausgeglichen werden kann (Ballonversuch) Diese Luftmassenbewegungen spürt der Mensch als Wind. Am Äquator ist es immer warm, die Luft steigt hoch und der Luftdruck ist tief. Über dem Nord- und dem Südpol stehen hingegen meist zwei grosse Hochdruckgebiete mit sinkender Luft. Darum wehen dazwischen grosse Winde. Diese Winde wehen aber nicht auf direktem Weg. Sie werden durch die Erdrotation abgelenkt. Passatwinde Aus dem Schiffstagebuch von Vasco da Gama: „Für diese Überfahrt brauchten wir lange Zeit. Es vergingen drei Monate weniger drei Tage, bis wir wieder Land sahen. Die Ursache dafür waren häufige Windstillen und Gegenwinde, die unser Vorankommen so behinderten, dass uns die ganze Mannschaft krank wurde. 5 Aufgabe: a. Wo befindet sich Vasco da Gama wohl, wenn er sagt, dass sie Windstille hatten? b. Als Segelschiff ohne Motor möchte man dieser Windstille unbedingt ausweichen, weil man dann nicht vorwärts kommt. Das versuchte Vasco da Gama. Doch nun sagt er, hatten sie of Gegenwinde. Was könnte er damit gemeint haben? Betrachte nochmals die Karte des Passatwind-Systems und versuche, zu erklären. c. Zusammengefasst, was ist also die Gefahr, wenn man versucht, von der Nordhalbkugel auf die Südhalbkugel, also über den Äquator auf dem Meer zu segeln? Land – See -Windsystem Die Seefahrer hatten nicht nur das Problem der Windstille und der Gegenwinde. Eine grosse Gefahr für die Seefahrer dieser Zeit war auch, an Skorbut zu „Das Zahnfleisch wucherte ihnen so über die Zähne, dass sie nicht mehr essen konnten. Ausserdem schwollen ihnen die Beine an, und sie bekamen auch sonst am Körper grosse Geschwüre, die ein Mann so weit herunterwirtschafteten, bis er starb, ohne an irgendeiner Krankheit zu leiden. erkranken. So schreibt Vasco da Gama: Aufgabe 4: Überlege dir, was du als Kapitän eines Schiffes, das um Afrika nach Indien segelt, machen könntest, damit nicht der Mangel an Nahrung deine ganze Mannschaft umbringt. Wenn also die Seefahrer, um das Problem der Wasser- und Nahrungsknappheit zu lösen, an der Küste entlang segeln, mussten sie auch dort das Windsystem kennen: An einer Küste erwärmt sich der Boden am Tag stärker als das Wasser. Die warme Luft steigt , über dem Boden sinkt der. Vom 6 Meer strömt Luft nach. Es weht ein In der Höhe schliesst sich der Kreislauf. Am Abend und in der Nacht geschieht das Gegenteil. Das Wasser kann die Wärme besser speichern als der Boden. Es strahlt diese Wärme ab. Über dem Wasser steigt auf, der sinkt. Vom Land strömt Luft nach, es weht ein Aufgabe 5 Du hast es geschafft, und endlich ist Land in Sicht. Denn deine Mannschaft und du brauchen dringend Nahrung und Wasser. a. Wann segelst du am besten an Land? Bei Tag oder bei Nacht? b. Als dein Schiff aufgefüllt ist, möchtest du ablegen, um weiter zu segeln? Wann legst du am besten ab, bei Tag oder Nacht? Knobelaufgabe Ein ähnliches Windsystem wie der Land – See – Wind findet man auch bei uns in der Schweiz in den Bergen. Überlege dir, wie das wohl funktioniert. Die Bilder helfen dir dabei. Lösungen Niederschlagsarten: Graupel, Platzregen, Eisregen, Schnee, Hagel, Nieselregen, Tau etc Steigungsregen: Als Steigungsregen bezeichnet man das Abregnen von Wolken, die sich an Hindernissen anstauen also an der Luv-Seite. Die Luftmassen werden zunächst mit der Strömung an Bergen, Gebirgszügen oder anderen Erhebungen zum Aufsteigen gezwungen. Die Luft kühlt sich dabei ab und es bilden sich dann Wolken. Je stärker die Luftmassen zum Aufgleiten gezwungen werden und je feuchter die Luft ist, desto kräftiger fallen die Niederschläge 7 aus. Bei sehr heftigem Regen kann es zu Überschwemmungen und Erdrutschen kommen. Der ergiebigste Regen tritt an der Südseite des Himalayas auf, wenn der Monsun warmfeuchte Meeresluft vom Indik her heranführt. 8 Aufgabe 1 - Es fehlen die Winde Die Städte und Flüsse sind auch nicht so genau eingezeichnet Die neue Karte ist die Art, wie um diese Zeit (um 1400) Karten gezeichnet wurden. Aufgabe 3: a) Er befindet sich in der Passatzone, direkt am Äquator. Dort fliesst der Wind nach oben und auf dem Meer ist de facto Windstille. b) Sie befinden sich in der Nähe der Rossbreiten ( Wendekreise) Dort fliessen die Winde aufgrund des Tiefdruckgebiet am Äquator von den Wendekreisen hin zum Äquator. Da Gama als Seefahrer möchte den Äquator überqueren und um der Windstille auszuweichen muss er so schnell wie möglich aus dem Bereich der Windstille heraus. Das heisst die Passatwinde sind „kontraproduktiv, da sie die Schiffe wieder Richtung Windstille/Äquator drängen. c) Das Schwierige an einer Überquerung des Äquators ist das Passatwindsystem. Einerseits Windstille und anderseits Gegenwinde, die die Schiffe wieder zum Äquator drängen. Skorbut: Der Skorbut war eine gefürchtete Krankheit: Das Zahnfleisch blutet, Zähne fallen aus, kleine Prellungen führen zu Blutergüssen und schliesslich versagt das Herz. Skorbut ist eigentlich keine Krankheit, sondern ein Mangelerscheinung, die durch das Fehlen von Vitamin ausgelöst wird. Vitamin erhalten wir durch frisches Gemüse und Früchte, die auf dem Schiff Mangelwaren waren. Doch nicht nur der Skorbut tötete die Seefahrer. Wegen der fehlenden Hygiene, der Ratten an Bord und des oft verdorbenen Wassers in den Fässern brachen auch Seuchen wie Typhus aus. Hinzu kamen noch Tropenkrankheiten, die an Land durch Insektenstiche übertragen wurden. So starben z.B. von Vasco da Gama über zwei Drittel der gesamten Mannschaft. Zwei seiner Schiffe musste er zurücklassen, weil er nicht mehr genug Seefahrer hatte. Aufgabe 4: Individuelle Lösungen der SuS. Um dem Windsystem auszuweichen, der Küste entlang segeln. An einer Küste erwärmt sich der Boden am Tag stärker als das Wasser. Die warme Luft steigt auf, über dem Boden sinkt der Druck. Vom Meer strömt Luft nach. Es weht ein Seewind. In der Höhe schliesst sich der Kreislauf. Am Abend und in der Nacht geschieht das Gegenteil. Das Wasser kann die Wärme besser speichern als der Boden. Es strahlt diese Wärme ab. Über dem Wasser steigt die Luft auf, der Druck sinkt. Vom Land strömt Luft nach, es weht ein Landwind. Aufgabe 5 a) Bei Tag, weil dann haben wir ein Seewind, der uns hilft, an die Küste zu kommen. Der Wind kommt vom Meer (der See) und weht Richtung Land. b) Bei Nacht, weil dann der Wind vom Land Richtung Meer windet, um das Tiefdruckgebiet, dass dort herrscht, „aufzufüllen. Knobelaufgabe Bei Tag erwärmt sich die Luft in den Bergen schneller als im Tal. Die Luft in den Bergen steigt auf. Es entsteht ein Tiefdruckgebiet. Um dieses zu „füllen, strömt Luft aus dem Tal nach. Es herrscht ein Talwind – der Wind strömt vom Tal in die Berge. 9 Bei Nacht kühlt sich die Luft in den Bergen schnell ab. Die Luft im Tal ist warm und steigt auf. Es entsteht ein Tiefdruckgebiet. Luft aus den Bergen strömt ins Tal, um das Tief „aufzufüllen. Es herrscht ein Bergwind – der Wind strömt von den Bergen ins Tal. 10 Das Klima Nicht nur der Sonneneinfallswinkel und die damit einhergehenden Klima- und Vegetationszonen der Erde bestimmen das Klima dieser, sondern auch noch andere Faktoren. Dazu zählen die Höhenlage (Relief), die unterschiedliche Verteilung von Land und Wasser sowie die warmen und kalten Meeresströmungen. Höhenlage Du weisst, dass der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt. Sinkender Luftdruck bedeutet, dass die Abstände zwischen den Luftmolekülen grösser werden, was wiederum zum Sinken der Temperatur führt. Die vertikale Temperaturabnahme beträgt durchschnittlich 0.6 pro 100 Höhe. Knobelaufgabe Genf liegt auf 400 m.ü.M. Berechne die Temperaturen auf 1000 m, auf 2500 und auf 3500 m, wenn es in Genf 15 warm ist. Lage zum Meer An den Küstenstädten wie Venedig, New York oder Galway ist es im Winter wärmer und im Sommer kühler, als in den Städten auf den gleichen Breitengraden im Landesinnern. Dies, weil das Meer ein Wärmespeicher ist: Die Sonneneinstrahlung erwärmt Landmassen schneller und stärker als die Wasseroberfläche der Ozeane. Landmassen kühlen sich aber auch schneller wieder ab. Gehen nun im Herbst die Temperaturen wieder zurück, gibt das Meer die Wärme langsamer wieder ab und daher bleibt die Luft darüber wärmer. Orte in Meeresnähe haben dadurch im Winter mildere und im Sommer kühlere Temperaturen als Ort im Landesinnern. Auch der Niederschlag verändert sich mit der Nähe zum Meer: Luftmassen nehmen über dem Meer Feuchtigkeit auf und es regnet dementsprechend mehr in Küstennähe. Man unterscheidet foglich folgende beiden Klima: Seeklima (maritimes Klima): milde Winter, kühle Sommer, geringe Temperaturschwankungen, viel Niederschlag das ganze Jahr über mit einem Maximum im Herbst/Winter. Landklima (kontinentales Klima): kalte winter, heisse Sommer, grosse Temperatur-schwankungen, ganzjährig geringe Niederschlags-werte, Niederschlagsmaximum im Sommer. Meeresströmung Die Meeresströmungen der Ozeane können unterschiedliche Temperaturen haben. Dabei beeinflussen diese Strömungen auch das Klima angrenzender Festlandsgebiete. So ist der warme Golfstrom, der aus dem Golf von Mexiko fliesst, für das milde Klima Westeuropas verantwortlich. Orte an der kandaischen 11 Ostküste sind im Vergleich zu europäischen Küstenstädten mit ähnlicher geographischer Breite deutliche kühler. Das liegt am kalten Labradorstrom. 12 Klimadiagramme Wenn du in die Ferien gehst, musst du wissen, wie das Wetter dort ist. Je nachdem in welcher Klimazone das Reiseziel liegt, sieht das Gepäck anders aus: Warme Pullover oder Shorts, Gummistiefel oder Sandalen, Anti-Brumm oder Sonnencrème. Um das Klima eines Ortes einschätzen zu können, hilft ein Klimadiagramm: Darin werden die beiden wichtigsten Klimaelemente, die Temperatur und der Niederschlag, in einer Grafik dargestellt. Klimadiagramme findest du nicht nur in der Schule, sondern auch, wenn du das Wetter an einem Ort im Internet oder auf einer App nachschaust. Aufgabe 1: Unten sind 9 Elemente aufgelistet, die in einem Klimadiagramm zu finden sind. Beschrifte das Diagramm richtig, indem du die Zahlen in die Kreise einsetzt. 1. Name der Station 2. Monate Januar – Dezember 3. Niederschläge in mm 4. Temperatur in C 5. Mittlere Jahrestemperatur 7. Balken mit Monatsmittel des Niederschlags 8. Kurve mit Monatsmittel der Temperatur 9. Höhe über Meer 6. Mittlere jährliche Niederschlagsmenge 13 Aride (trockene) Zeit: Während der ariden Zeit liegt die Niederschlagshöhenkurve unter der Temperaturkurve. Es fällt weniger Niederschlag, als verdunsten könnte. Auf der Tabelle ist es hellblau eingefärbt. Humide (feuchte) Zeit: Während der humiden Zeit liegt die Niederschlagskurve über der Temperaturkurve. Der Boden ist feucht und die Pflanzen wachsen in dieser Zeit. Auf der Tabelle ist es gelb eingefärbt. Aufgabe 2: Lies den Text neben dem Klimadiagramm. Nun kennst du zwei Fachbegriffe, mit denen man das Klima beschreiben kann. Mache nun drei Aussagen über das Klimadiagramm von Rom. Knobelaufgabe: 1. Zeichne mit den Klimadaten oben ein Klimadiagramm in dein Heft. 14 2. Suche im Internet ein Klimadiagramm deines Heimatlandes und schreibe fünf Aussagen dazu auf. 15