Physikalische klimatologie
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 22

Physikalische Klimatologie PowerPoint PPT Presentation


  • 46 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Physikalische Klimatologie. http://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/. Klima in den Medien. Google Klima: 41.600.000 Hits Climate:172.000.000 Hits → No. 6 Deutsches Klimarechenzentrum ( http://www.dkrz.de/ ) IPCC Intergovermental Panel on Climate Change ( http://www.ipcc.ch/ )

Download Presentation

Physikalische Klimatologie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Physikalische klimatologie

Physikalische Klimatologie

http://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Klima in den medien

Klima in den Medien

Google

Klima: 41.600.000 Hits

Climate:172.000.000 Hits → No. 6 Deutsches Klimarechenzentrum (http://www.dkrz.de/)

IPCC

Intergovermental Panel on Climate Change (http://www.ipcc.ch/)

IPCC Third Assessment Report (TAR) – Climate Change 2001; Fourth Assessment in 2007

Sonstiges

ESPERE: Das Klimainformationsprojekt für Schule und Bevölkerung vom MPI:

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/05bbfa7db122a0e0f8c805b453783f30,0/Service/Home_ic.html

http://meted.ucar.edu/index.htm

http://www.deutsches-museum.de/dmznt/klima/

http://www.einslive.de/daswort/derservice/umwelt/klimawandel/index.phtml (Interview M. Kerschgens)

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie1

Physikalische Klimatologie

Anforderung an die moderne Klimatologie:

quantitative Abschätzungen und Extrapolationen

erfordert mathematisch-physikalische Behandlung und Beschreibung des Klimasystems

Ziel: Verständnis der Zusammenhänge des (vom Menschen ungestörten) Klimasystems

erst dann können aufgesetzte Störungen interpretiert und diskutiert werden

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Globale Mitteltemperatur in der Vergangenheit

Mann et al. 2003

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Anthropogene Spurengasemissionen

IPCC, 2001

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Energiebilanz im Klimasystem

Kiehl, J., and K. Trenberth, 1997: Earth´s annual global mean budget. Bull. Am. Met. Soc., 78,197-208.

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Stand der Forschung

IPCC, 2001

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Globale Mitteltemperatur

IPCC, 2001

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Gliederung

Gliederung

Kryo-sphäre

Litho-sphäre

Atmo-sphäre

Biosphäre

Hydro-sphäre

  • Einführung → Definition des Klimasystems

  • Datengrundlage- Messungen (direkt/indirekt)- Reanalysen (Modelle als Ergänzung)

  • Energiehaushalt der Erde- Strahlungs(konvektions)gleichgewicht- Räumliche Verteilung, 3D-Energietransporte, „Wärmemaschine“ Klimasystem

  • Hydrologischer Zyklus- terrestrischer/ozeanischer Arm- Energietransporte im Ozean (thermohaline Zirkulation)

  • Natürliche Klimavariabilität- Interne Variabilität (ENSO)- Externe Variabilität (Sonne, Vulkane, Erdbahnparameter)

  • Klimamodellierung- GCM/Ensemble-Vorhersage/Parametrisierung- IPCC, Szenarien, anthropogene Effekte

  • Globaler Wandel- Detektion des anthropogenen Einflusse

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Literatur

  • Peixoto, J. P. und A. H. Oort, 1992 : Physics of Climate, AIP Press, 564 S., € 74,85

  • Hartmann, D. L., 1994:Global Physical Climatology, Academic Press, 411 S., € 80,50

  • K. McGuffie, 2005: A Climate Modelling Primer,John Wiley and Sons Ltd; 3rd edition, 288 S., € 54,50

  • Cubasch, U. und D. Kasang, 2001:Anthropogener Klimawandel, Klett, 128 S. , € 13,90

  • von Storch, H., S. Güss und M. Heimann, 1999:Das Klimasystem und seine Modellierung, Springer, Berlin, 255 S. € 29,95

  • Schönwiese, Ch.-D., 2003: Klimatologie, UTB Stuttgart, 2. Auflage, 450 S., € 29,90

  • von Houghton, J.T., Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P.J. van der Linden, X. Dai, K. Maskell, and C.A. Johnson (Eds.), 2002: Climate Change 2001: The Scientific Basis". Cambridge University Press, Cambridge

  • Skript zur Vorlesung Klimatologie (SS93/94) von Prof. Andreas Hense an der Universität Bonn

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Organisatorisches

  • Internet: Vorlesungsfolien (.pdf) zu erhalten nach der jeweiligen Sitzung auf

  • → Lehre → Veranstaltungen → Materialien zu den Übungen und Vorlesungen

  • http://www.meteo.uni-koeln.de/meteo.php?show=De_Le_Ve

  • password: metvo

  • Fragen und Anregungen:

  • während der Vorlesung

  • oder auch Mi, 11-12, Zimmer 218, Institut für Geophysik und Meteorologie, Kerpener Str. 13

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Ursprung klimabegriff

Ursprung Klimabegriff

  • Wortursprung griechisch = klino („ich neige“)

  • Klima als reiner Effekt des mittleren Sonnenstandes

    • geprägt bzw. verwendet von Parmenides (um 500 v. Chr.), Hippokrates (460-375 v. Chr.) und Aristoteles (384-322 v. Chr.), um die Bedeutung der Neigung der Erdachse gegen die Ebene der Erdumlaufbahn

    • daraus resultierende Abhängigkeit des durchschnittlichen Wettergeschehens vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlung

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Definition des Klimasystems

  • Klimatologie als Wissenschaft der Physik des globalen Ökosystems

  • Abgrenzung durch Grenzen des Massenaustauschs

  • Einteilung des Klimasystems in 5 Untersysteme

  • Atmosphäre

  • Hydrosphäre

  • Kryosphäre

  • Biosphäre

  • Lithosphäre

Unterteilung prinzipiell möglich für jedes beliebige Ökosystem, evtl. mit anderer Gewichtung

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Definition des Klimasystems

  • Unterteilung erfolgt auf Grund von

  • beteilgten Medien- Gase, Wasser (flüssig & fest), biologische Materialien, Festkörper

  • Zeitskalen- Zeiten typischer Änderungen (problemangepasst)

  • Kopplungen zwischen den Systemen- bestimmte, definierte Wechselwirkungen (WW)- Beschreibung der WW macht Klimatologie zur höchst interdisziplinären Wissenschaft

  • Wissenschaftliche Modellierung- wird erleichtert aufgrund der Beschränkung auf ein (oder mehrere) Untersysteme

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Atmosphäre

  • Hauptsächlich gasförmiges Subsystem

    - N2, O2, Ar, CO2, CH4, ... , H2O

  • In der Minderheit (höchst-strahlungsrelevant): flüssige und feste Partikel

    - Hydrometeore, Aerosole

  • Bestimmt den Strahlungshaushalt der Erde durch starke elektromagnetische Wechselwirkung der solaren Strahlung mit atmosphärischen Komponenten

  • Zeitskalen

    - Troposhäre: 1 – 10 d

    - Stratospäre 100 d – 1 a

  • Masse: M = 5.3 · 1015 t

  • Wärmekapazität:

C = cp· M = 5.3 · 1015 MJ/K

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Hydrosphäre

  • umfasst flüssige Wasserphase des Klimasystems→ Ozeane, Binnengewässer (Flüsse/Seen), Grundwasser

  • enorme Bedeutung des Salzgehaltes der Weltmeere→ großräumige Ozeanströmungen (Thermohaline Zirkulation)

  • WasserdampfquelleCO2-Senke für Atmosphäre

  • Zeitskalen

    - Deckschicht (0 - ~250 m): 1 m – 1 a

    - Tiefer Ozean: > 1000 a

  • „klimawirksame (0-250 m) “ Ozeanmasse M = 8.7 1016 t

  • Wärmekapazität:

C = cO·M = 36.5 · 1016 MJ/K

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Hydrosphäre

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Kryosphäre

  • umfasst feste Wasserphase des Klimasystems

  • Meereis→Zeitskala: 1 – 5 a

  • Gletschermassen (Gebirge), keine großen Klimaeffekte dafür aber hervoragende Klimaindikatoren →Zeitskala: 102 – 104 a

  • Landeismassen (Antarktis/Grönland)→Zeitskala: 104 – 106 a

  • Permafrostgebiete (Kanada/Sibirien)→Zeitskala ~103 a

  • Eis ist elastisch-plastisch verformbar

  • hohe Albedo von Eis und Schnee im solaren Bereich

  • „Schwarzkörper“ im terrestrischen Bereich

  • geringe Wärmeleitfähigkeit (Isolator)

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Biosphäre

  • physikalisch/mathematisch komplexestes Subsystem

  • wichtiger Faktor im CO2-Haushalt der Atmosphäre

  • Quelle für andere Spuren-gase (z. B. CH4, Methylsulfid)

  • Einfluss auf den Energie-haushalt über die Albedo der Erdoberfläche

  • Einfluss auf den Wasserkreislauf vor allem über über Verdunstung

  • Zeitskalen- Wechsel der Blattmasse ~1 a - Ein-/Auswanderung von Populationen ~100 a

  • pflanzlicher Teil von hoher Bedeutung für das Klimasystem- terrestrischer Pflanzenbewuchs- ozeanische Anteil (Phytoplankton)

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Lithosphäre

  • Effiziente Energieumsatzfläche durch Absorption solarer Strahlung (Albedo relativ gering)

  • Energietransport im Boden durch Wärmeleitung

  • Lithosphäre als größter Speicher im Kohlenstoffkreislauf

  • Höhe beeinflusst Klima

  • Gebirge als Barrieren in der atmosphärischen Zirkulation

  • Zeitskalen:- erste Meter, 10 d – 1 a- tiefes Grundwasser: ~104 a- Erosion: ~105 a

  • „klimarelevante“ Masse: M = 3 ·1015 t

  • Wärmekapazität:

C = cb·M = 2.4 · 1015 MJ/K

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


W rmekapazit t atmosph re ozean land

Wärmekapazität Atmosphäre – Ozean - Land

bezüglich Energieumsetzungen besitzt der Ozean die größte Trägheit

3,5 m des Ozeans entsprechen der Wärmekapazität der gesamten Atmosphäre

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


Physikalische klimatologie

Physikalische Klimatologie, Susanne Crewell, WS 2006/2007


  • Login