Arbeitsblatt: Dossier Wetter/Klima nach Terra

1 Lernziele Wetterküche Atmosphäre Ich Ich Ich Ich kann kann kann kann die die die die Begriffe «Wetter» und «Klima» definieren. Wetterelemente und Klimafaktoren nennen. Schichten der Atmosphäre charakterisieren. Funktion der Atmosphäre charakterisieren. Temperatur und Niederschlag Ich kann Ich kann Ich kann Ich kann erklären Ich kann Ich kann erklären, wie Sonneneinstrahlung zur Erwärmung von Luft führt. verschiedene Arten von Niederschlag nennen. den Zusammenhang von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit erklären. Verdunstung und Kondensation anhand von Alltagsphänomenen die Entstehung von Wolken beschreiben. Wolken den fachlich korrekten Namen zuordnen. Luftdruck und Wind Ich kann erklären, was Luftdruck ist. Ich kann erklären, wie und wieso sich der Luftdruck mit der Höhe verändert. Ich kann die Entstehung von Tiefdruckgebieten und Hochdruckgebieten beschreiben. Ich kann die Entstehung von Wind erklären. 2 Wetter oder Klima? ES WAR EIN WUNDERSCHÖNER, HEISSER SOMMERTAG. ICH TOLLTE MIT MEINEN FREUNDINNEN UND FREUNDEN IM FREIBAD HERUM. AM NACHMITTAG BEMERKTE ICH, DASS SICH ETWAS VERÄNDERTE. ES KAM EIN KÄLTERER, SCHARFER WIND AUF. DUNKLE WOLKEN BILDETEN SICH, ES LAG FÖRMLICH ETWAS IN DER LUFT. DA, DIE ERSTEN BLITZE ZUCKTEN DURCH DEN HIMMEL UND DAS GROLLEN DER DONNER FOLGTE. ES FING AN, IN STRÖMEN ZU REGNEN, KURZ DANACH FIELEN ERBSENGROSSE HAGELKÖRNER VOM HIMMEL. AUF EINMAL FLACHTE DIESES SCHAUSPIEL AB UND ES DAUERTE NICHT LANGE, BIS SICH DIE ERSTEN SONNENSTRAHLEN WIEDER ZEIGTEN. WAS IST WETTER? WAS IST KLIMA? BEVOR MENSCHEN AM MORGEN DAS HAUS VERLASSEN, WOLLEN SIE OFT WISSEN, OB SIE DIE REGENJACKE BRAUCHEN ODER NICHT. SIE ERKUNDIGEN SICH NACH DEM WETTER. DAS WETTER IST DAS ZUSAMMENWIRKEN DER WETTERELEMENTE ZU EINEM BESTIMMTEN ZEITPUNKT UND AN EINEM BESTIMMTEN ORT. DIE WETTERELEMENTE, AUCH KLIMAELEMENTE GENANNT, SIND TEMPERATUR, LUFTDRUCK, LUFTFEUCHTIGKEIT, BEWÖLKUNG, WIND UND NIEDERSCHLAG. DAS WETTER BESCHREIBT ALSO EINEN AUGENBLICKLICHEN ZUSTAND DER ATMOSPHÄRE UND WIRD ALLE DREI STUNDEN NEU BESTIMMT. DAS KLIMA BESCHREIBT DIE DURCHSCHNITTLICHEN WERTE FÜR TEMPERATUR UND NIEDERSCHLAG AN EINEM ORT ÜBER EINEN LÄNGEREN ZEITRAUM (MINDESTENS 30 JAHRE). DAS KLIMA WIRD BEEINFLUSST DURCH SOGENANNTE KLIMAFAKTOREN: BREITENLAGE, ENTFERNUNG ZUM MEER, HÖHENLAGE, LAGE ZUM GEBIRGE UND MEERESSTRÖMUNGEN. DAS KLIMA BESTIMMT, WELCHE PFLANZEN IN EINER REGION WACHSEN UND WAS DIE LANDWIRTSCHAFT ANBAUEN KANN. AUFBAU UND FUNKTION DER ATMOSPHÄRE DIE ATMOSPHÄRE IST NOTWENDIG FÜR DAS LEBEN AUF DER ERDE. DIE ATMOSPHÄRE BESTEHT AUS VERSCHIEDENEN GASEN, HAUPTSÄCHLICH STICKSTOFF, SAUERSTOFF UND WENIG ARGON. SPURENGASE WIE KOHLENSTOFFDIOXID UND OZON MACHEN NUR EINEN KLEINEN TEIL AUS. 3 DIE ATMOSPHÄRE IST KEINE EINHEITLICHE GASHÜLLE. SIE BESTEHT AUS MEHREREN SCHICHTEN MIT UNTERSCHIEDLICHEN TEMPERATUREN. IN DER UNTERSTEN SCHICHT, DER TROPOSPHÄRE, SPIELT SICH DAS WETTER AB. IN DER TROPOSPHÄRE GIBT ES SAUERSTOFF ZUM ATMEN UND DORT BEFINDET SICH ZUDEM DER GESAMTE WASSERDAMPF, AUS DEM SICH WOLKEN BILDEN. ÜBER DER TROPOSPHÄRE LIEGT DIE STRATOSPHÄRE. IN DER STRATOSPHÄRE LIEGT DIE OZONSCHICHT. DIE OZONSCHICHT SCHÜTZT UNS, WEIL SIE DIE GEFÄHRLICHE UV-STRAHLUNG DES SONNENLICHTS HERAUSFILTERT. AUFGABEN 1. Definiere die Begriffe „Wetter und „Klima Wetter Klima 4 2. Ordne die Elemente korrekt zu Wetterelement Klimaelement 3. Hört gemeinsam die Aufnahme „zu Gast bei Wetterkoch Willi Wettermacher und beschreibe in Stichworten, wie die einzelnen Wetterelemente ausgeprägt sein können. TEMPERATUR: NIEDERSCHLAG: WIND: LUFTDRUCK: BEWÖLKUNG: 4. Ordne zu, ob die Aussagen zum Wetter oder zum Klima gehören. 5 5. Wählt in Gruppen ein Wetterelement. Sucht Informationen zu eurem Wetterelement und erstellt einen Steckbrief, der folgende Fragen beantwortet: Was wird bei diesem Wetterelement gemessen? Mit welchem Messgerät wird das Wetterelement gemessen? Welche Masseinheit hat das Wetterelement? 6. Präsentiert euch gegenseitig die Steckbriefe 7. Beschreibt mit Hilfe einer Wetter-App das Wetter für die nächsten zwei Tage. Benutzt für die Beschreibung die Wetterelemente. 6 8. Ordne die Aussagen den Schichten der Atmosphäre zu und schreibe die Höhe dazu. Schicht Exosphäre Höhe Aussage (Buchstabe) Thermosphäre Mesosphäre Stratosphäre Troposphäre Temperatur und Niederschlag In der Schweiz wechselt das Wetter häufig von Tag zu Tag: Mal ist es kalt, mal ist es heiss, mal ist es sonnig, mal regnet es oder schneit es. Temperatur und Niederschlag sind wohl die beiden Wetterelemente, die wir im Alltag am intensivsten wahrnehmen. Temperatur Warme und kalte Luft entstehen nicht direkt durch die Sonneneinstrahlung. Sonnenstrahlen treffen auf die Erdoberfläche, werden von der Erdoberfläche aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Die erwärmte Erdoberfläche gibt Wärmestrahlung an die Luft ab. Dadurch steigt die Lufttemperatur. Die Wärmestrahlung der Erdoberfläche ist also hauptsächlich für die Erwärmung der Luft verantwortlich. In der Regel wird die Luft am Tag vom heissen Boden erwärmt und in der Nacht vom kalten Boden abgekühlt. Die Temperatur wird in der Masseinheit Grad Celsius (C) angegeben und mit einem Thermometer gemessen. 7 Niederschlag Die Atmosphäre kann Wasser aufnehmen in Form des unsichtbaren Wasserdampfes. Wenn die Luft kein Wasser mehr aufnehmen kann, bilden sich aus dem Wasserdampf viele kleinste Wassertröpfchen. Das Wasser kommt so als Niederschlag wieder auf die Erde zurück. Bei Niederschlag denken wir zuerst an Regen. Doch auch Schnee, Hagel, Nebel, Tau und Reif gehören dazu. Aufgaben 1. Erkläre in 3–5 Sätzen, wie sich Luft erwärmt. 2. Nenne vier verschiedene Arten von Niederschlag. 3. Teilt die Klasse in zwei Gruppen auf. Eine Gruppe macht Messungen zur Temperatur (a und b), die andere Gruppe macht Messungen zum Niederschlag (c und d). Messungen Temperatur Material: Thermometer, Stift, Papier, Taschenrechner Durchführung: 1. Platziert ein Thermometer an einem schattigen Ort in einer Höhe von etwa 1 Meter. Achtet darauf, dass die Sonne das Thermometer nie direkt anscheint und das Thermometer vor Nässe geschützt ist. 8 2. Notiert jede Stunde die Temperatur. 3. Berechnet die durchschnittliche Temperatur eines Nachmittags. a) Führt die Messungen zur Temperatur durch. b) Vergleicht eure Resultate in der Gruppe und erklärt Unterschiede. Messungen Niederschlag Material: Gefässe mit durchsichtigen und senkrechten Wänden (z. B. Gläser), Lineal, Stift, Papier, Taschenrechner Durchführung: 1. Stellt die Gefässe im Freien auf. Achtet darauf, dass die Gefässe nicht unter Ästen oder Dächern stehen. 2. Messt mit einem Lineal eine Woche lang jeden Tag zur gleichen Zeit die Höhe des Wasserstandes und notiert die Messwerte. 3. Berechnet die Summe der Niederschläge für diese Woche. c) Führt die Messungen zum Niederschlag durch. d) Vergleicht eure Resultate in der Gruppe und erklärt Unterschiede. Luftfeuchtigkeit und Bewölkung 9 Wolken können einen stimmungsvollen Himmel zieren, sie können aber auch bedrohlich wirken. Unter welchen Bedingungen bilden sich Wolken? Entstehung von Wolken und Niederschlag Damit Wolken entstehen können, müssen verschiedene Bedingungen erfüllt sein. Die Sonnenstrahlen erwärmen die Erdoberfläche. Wasser verdunstet zu Wasserdampf und wird von der Luft aufgenommen. Der Wasserdampf steigt mit warmer Luft auf. Beim Aufsteigen kühlt sich die Luft ab. Wird der Taupunkt erreicht, kondensiert der Wasserdampf zu kleinen Wassertröpfchen. Die Wassertröpfchen lagern sich um feinste schwebende Teilchen (Aerosole) in der Luft ab. Viele solche kleinen Wassertröpfchen zusammen bilden eine Wolke. Wassertröpfchen können zusammenwachsen und so schwer werden, dass sie nicht mehr schweben. Niederschlag entsteht. Glossar Verdunstung/verdunsten: Bei der Verdunstung wandelt sich flüssiges Wasser zu gasförmigem Wasserdampf um. Kondensation/kondensieren: Bei der Kondensation wandelt sich gasförmiger Wasserdampf zu flüssigem Wasser um. Die Temperatur, bei der Wasserdampf zu flüssigem Wasser kondensiert, wird Taupunkt genannt. Wasserdampf: Wasserdampf ist Wasser in der Luft – aber unsichtbar. Er entsteht, wenn Wasser warm wird und verdampft. Taupunkt: Die Temperatur, bei der Wasserdampf zu flüssigem Wasser kondensiert, wird Taupunkt genannt. Die Namen von Wolken Es gibt verschiedene Arten von Wolken. Die Namen von Wolken setzen sich normalerweise aus zwei Teilen zusammen. Der erste Teil gibt an, wie hoch eine Wolke gelegen ist. Der zweite Teil gibt an, welche Form die Wolke hat Höhe der Wolke Form der Wolke Cirro (C): 6–12 km Alto (A): 3–6 km Cirrus (i): Federwolken, Schleierwolken Cumulus (c): Schäfchenwolken, Haufenwolken Stratus (s): zusammenhängende Wolkendecke, 10 Höhe der Wolke Form der Wolke Strato (S): 0–3 km Schichtwolken Einige Wolken erstrecken sich über eine grosse Höhe und über mehrere Stockwerke, zum Beispiel die Cumulonimbus (Cb), die Nimbostratus (Ns) und die Cumulus (Cu). Die Cumulonimbus bringt Gewitter und Regen, die Nimbostratus Regen, und die Cumulus ist ein Zeichen für schönes Wetter. In der Schweiz hat es im Herbst und Winter oft sogenannten Hochnebel. Der Hochnebel ist ein dichter, undurchsichtiger Stratus (St) mit einer klaren unteren und oberen Grenze. Hochnebel entsteht oft, wenn kalte und feuchte Luft unter einer wärmeren Luftschicht in Tälern gefangen ist. Aufgaben 1. Arbeitet zu zweit. Wählt je eines der folgenden Phänomene aus und erklärt es euch gegenseitig anhand eines Beispiels aus dem Alltag. Phänomen Kondensatio Erklärung Beispiel Alltag Verdunstung 2. Nummeriere die Sätze zur Entstehung von Wolken in der richtigen Reihenfolge. Die Wassertröpfchen lagern sich um feinste schwebende Teilchen in der Luft ab. Wolken bilden sich Die Sonnenstrahlen erwärmen die Erdoberfläche Kalte Luft kann weniger Wasserdampf aufnehmen als warme Luft. Am Taupunkt ist die maximale Luftfeuchtigkeit erreicht und der Wasserdampf kondensiert zu kleinen Wassertröpfchen. 11 Wasser verdunstet und wird als Wasserdampf von der Luft aufgenommen. Je höher die Luft aufsteigt, desto mehr kühlt sich die Luft ab. Wenn die Wassertröpfchen zusammenwachsen, werden sie irgendwann zu schwer und können nicht mehr schweben. Niederschlag entsteht. Der Wasserdampf steigt mit warmer Luft auf. 3. Recherchiere im Internet nach Bildern verschiedener Wolken. Ordne den Wolken die korrekten Namen zu. 4. Beobachte die aktuelle Bewölkung. Ordne den Wolken die korrekten Namen zu. 5. Mit folgendem Modellexperiment könnt ihr die Entstehung von Wolken aufzeigen. Arbeitet dafür zu zweit. Material: 1,5-l-Flasche aus Kunststoff, heisses Wasser, Beutel mit Eiswürfeln Durchführung: Fülle das heisse Wasser in die Flasche. Das Wasser darf nicht zu heiss sein, sonst schmilzt die Flasche. Warte fünf Minuten und leere dann das meiste Wasser aus. Lasse nur einen kleinen Teil des heissen Wassers in der Flasche zurück. Lege den Beutel mit Eiswürfeln über die Öffnung der Flasche. Beschreibt eure Beobachtungen und versucht sie zu erklären. Luftdruck und Wind Wer mit dem Velo gegen den Wind fährt, muss mehr Kraft aufwenden, um voranzukommen. Segelboote oder Windräder nutzen die Kraft des Windes als Antrieb. Bei Orkanen erfahren wir die zerstörerische Kraft von Wind. Wie entstehen Winde? Luft hat eine Masse Der Luftdruck ist die Kraft, die durch die Masse der Luft auf einen Quadratmeter Erdoberfläche wirkt. Der Luftdruck ist umso höher, je mehr Gasteilchen auf einen Quadratmeter wirken. Der Luftdruck nimmt mit der Höhe ab. Dies hat zwei Gründe. Die Luftsäule wird mit der Höhe kürzer. Durch die Masse der Luft werden die Gasteilchen zudem Richtung Erdoberfläche 12 zusammengedrückt. Aus diesen zwei Gründen wirken auf Meereshöhe auf einen Quadratmeter mehr Gasteilchen als in den Bergen. Luft bewegt sich Wird die Erdoberfläche stark erwärmt, so erwärmt sich auch die darüberliegende Luft. Warme Luft dehnt sich aus und ist daher leichter als kalte Luft, deshalb steigt die warme Luft auf. Wenn die Luft aufsteigt, wird am Boden der Luftdruck tiefer. Es entsteht ein Gebiet mit tiefem Luftdruck, ein Tiefdruckgebiet («Tief») Die aufsteigende Luft kühlt sich in der Höhe ab und möchte wieder absinken. Da laufend warme Luft aufsteigt, kann die Luft in der Höhe nur zur Seite abfliessen. Die Luft fliesst in ein anderes, weniger erwärmtes Gebiet und sinkt dort ab. Dadurch wird am Boden der Luftdruck höher. Es entsteht ein Gebiet mit hohem Luftdruck, ein Hochdruckgebiet («Hoch») Tiefdruckgebiete und Hochdruckgebiete entstehen also durch Erwärmen und Abkühlen der Luft. Winde entstehen Die Luft gleicht den Unterschied des Luftdrucks zwischen Hochdruckgebieten und Tiefdruckgebieten aus. Die Luft fliesst dabei immer von einem Hochdruckgebiet zu einem Tiefdruckgebiet. Dadurch entstehen Winde. Je grösser der Unterschied des Luftdrucks ist zwischen dem Hochdruckgebiet und dem Tiefdruckgebiet, desto grösser ist auch die Geschwindigkeit des Windes. Die Entstehung von Wind kann an einem einfachen Beispiel veranschaulicht werden. Wenn man das Ventil eines Veloschlauches öffnet, strömt die Luft heraus. Die Luft bewegt sich vom Gebiet mit höherem Druck zum Gebiet mit tieferem Druck. Es weht ein Wind, um den Druckunterschied auszugleichen. Winde in der Höhe heissen Höhenwinde, Winde am Boden heissen Bodenwinde (M3). Ein Wind wird zudem danach benannt, aus welcher Richtung er weht. Ein Wind, der von Westen 13 nach Osten weht, heisst Westwind. Ein Wind, der vom See Richtung Land weht, heisst Seewind. Das Land-See-Windsystem Das Land-See-Windsystem entsteht dadurch, dass Wasser und Land sich unterschiedlich erwärmen. Am Tag erwärmt sich Land schneller als Wasser. Die warme Luft über dem Land steigt auf und die kühle Luft über dem Wasser fliesst nach. An einer Küste weht am Tag deshalb meistens ein Wind vom See oder Meer her, ein Seewind. In der Nacht kühlt sich Land schneller ab als Wasser. Die wärmere Luft über dem Wasser steigt auf, die kühlere Luft über dem Land fliesst nach. Der Wind weht vom Land Richtung Wasser, ein Landwind. Aufgaben 1. Erklärt euch gegenseitig, was Luftdruck ist. 2. Erklärt in 3–5 Sätzen, wie und wieso sich der Luftdruck mit der Höhe verändert. 3. Joghurtbecher oder Chipstüten wirken im Hochgebirge aufgebläht. Erklärt dieses Phänomen in 2–5 Sätzen. 4. Nummeriere die Sätze in der richtigen Reihenfolge. Tiefdruckgebiet: Es entsteht ein Tiefdruckgebiet. Die Luft steigt auf. Am Boden wird der Luftdruck tiefer. Wird die Erdoberfläche stark erwärmt, erwärmt sich auch die darüberliegende Luft. Hochdruckgebiet: Aufsteigende Luft kühlt sich in der Höhe ab und fliesst zur Seite ab. Es entsteht ein Hochdruckgebiet. Die Luft fliesst in ein anderes, weniger erwärmtes Gebiet und sinkt dort ab. 14 Am Boden wird der Luftdruck höher. 5. Wähle aus, welcher Begriff richtig ist. Streiche die falschen Begriffe durch. (1) Steigt erwärmte Luft nach oben, entsteht am Boden ein Tiefdruckgebiet/Hochdruckgebiet. (2) Sinkt kühle Luft nach unten, entsteht am Boden ein Tiefdruckgebiet/Hochdruckgebiet. (3) Winde fliessen von einem Tiefdruckgebiet/Hochdruckgebiet zu einem Tiefdruckgebiet/Hochdruckgebiet. (4) Je grösser der Unterschied des Luftdrucks ist zwischen einem Hochdruckgebiet und einem Tiefdruckgebiet, desto grösser/tiefer ist die Geschwindigkeit des Windes. (5) Ein Ostwind weht von Osten/Westen nach Osten/Westen. (6) Ein Seewind weht vom See/Land Richtung See/Land. 6. Erkläre in eigenen Worten die Entstehung von Wind anhand des Beispiels des Veloschlauchs. 7. Ordne den Wörtern und Sätzen die korrekten Nummern im Bild zu. Es sind mehrere Optionen möglich. 1 2 3 4 5 6 7 8 Hochdruckgebiet Tiefdruckgebiet Bodenwind Höhenwind Kalte Luft sinkt ab. Warme Luft steigt auf. Luft fliesst vom Hochdruckgebiet zum Tiefdruckgebiet. Es entsteht Wind. 15 Das Wetter in der Schweiz Neben der Westwindlage wird das Wetter in der Schweiz vor allem von der Bisen- und Föhnlage bestimmt. Südföhn ist ein Phänomen, welches folgendermassen entsteht: Feuchte Luft aus dem Mittelmeerraum wird gegen die Südalpen (Tessin) geweht. Die Luft steigt an den Südalpen auf und kühlt sich ab. Je kälter sie wird, desto weniger Feuchtigkeit kann sie speichern und es beginnt zu regnen. Die nun trockene Luft überquert die Alpenspitzen und sinkt auf der Alpennordseite ab. Da sie sehr trocken ist, kann sie nur sehr wenig Feuchtigkeit aufnehmen, so dass die Luft immer trockener wird und auch schön warm. Die Bise ist ein kalter Wind aus dem Nordosten. Die Bise entsteht, wenn in Nordoder Osteuropa ein Hoch liegt. Dadurch wird die kalte Polarluft in die Schweiz und durch das Mittelland transportiert Richtung Südwesten. Die Bise wird immer zwischen den Juraketten und den Alpen kanalisiert. Löse im Terra online das Kapitel 14 Zusatz: Bearbeite die Kapitel 5-9 und anschliessend das Training Terra online 16 17