Klimatologie (eBook)

1. Klimatologische Begriffsbestimmungen11
1.1 Klima12
1.1.1 Solares Klima 12
1.1.2 Klimasystem der Erde 13
1.2 Witterung und Wetter15
1.3 Maßstabsbereiche und Zeitskalen17
1.3.1 Maßstabsbereiche 17
1.3.2 Zeitskalen18
1.4 Klimaelemente und Klimafaktoren21
1.5 Häufig verwendete Größen und Einheiten in der Klimatologie21
1.5.1 Basisgrößen des SI 21
1.5.2 Abgeleitete physikalische Größen 22
1.5.3 Einheiten 23
2.0 Der Planet Erde27
2.1 Stellung der Erde im Sonnensystem28
2.2 Daten zur Gestalt und zum Aufbau der Erde30
2.2.1 Gestalt der Erde 30
2.2.2 Aufbau der Erde 32
2.3 Bewegungsformen der Erde32
2.3.1 Erdrevolution 32
2.3.2 Erdrotation 36
3. Atmosphäre, Luftdruck und Temperatur43
3.1 Zusammensetzung der Atmosphäre44
3.2 Aufbau der Atmosphäre45
3.3 Luftdruck49
3.3.1 Luftdruckmessung 49
3.3.2 Statischer und dynamischer Luftdruck 52
3.3.3 Darstellung des Luftdrucks53
3.4 Temperatur55
3.4.1 Temperaturmessungen 55
3.4.2 Temperaturverhalten 56
3.4.3 Temperaturveränderungen bei Vertikalbewegungen 59
4. Strahlungs- und Wärmehaushalt65
4.1 Einführung66
4.2 Herkunft und Intensität der Sonnenenergie66
4.3 Strahlungsempfang auf der Erde68
4.4 Solares Strahlungsspektrum69
4.5 Strahlungs- und Wärmebilanz auf der Erdoberfläche74
4.5.1 Strahlungs- und Wärmebilanz einer Rasenfläche 75
4.5.2 Wasserkörper und Landoberflächen82
4.6 Globale Strahlungs- und Wärmebilanz84
4.7 Solarenergie und ihre Nutzung zur Erzeugung von Elektrizität85
5. Wasser und seine klimatische Wirkung89
5.1 Einführung90
5.2 Struktur und Eigenschaften von Wasser90
5.3 Hydrologischer Zyklus94
5.4 Wasser- und Landoberflächen im strahlungsklimatischen Vergleich96
5.5 Verdunstung97
5.6 Luftfeuchtigkeit102
5.7 Wolkenbildung106
5.8 Niederschlag113
6. Wind119
6.1 Einführung120
6.2 Kleinräumiger Wind120
6.3 Großräumiger Wind123
6.3.1 Luftdruckgradientkraft 123
6.3.2 Corioliskraft 124
6.3.3 Reibungskraft 128
6.3.4 Zentrifugalkraft 129
6.4 Rotationsrichtung von Hoch- und Tiefdruckgebieten130
6.5 Stürme und Orkane131
6.6 Windkraft und ihre Nutzung zur Erzeugung von Elektrizität135
7. Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre139
7.1 Einführung140
7.2 Ursache und Wirkung der Allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre140
7.3 Erscheinungsbild der Allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre141
7.3.1 Einzellenmodell 142
7.3.2 Dreizellenmodell 143
7.3.2.1 Hadley-Zelle 143
7.3.2.2 Ferrel-Zelle 149
7.3.2.3 Polar-Zelle156
7.4 Zusammenfassendes Bild der Allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre157
7.5 Luftmassen159
8. Klimatypen und Klimaklassifikation163
8.1 Einführung164
8.2 Klimatypen164
8.2.1 Maritimität und Kontinentalität 164
8.2.2 Jahreszeiten- und Tageszeitenklima 167
8.2.3 Westküsten- und Ostküstenklima 169
8.2.4 Aridität und Humidität 172
8.3 Klimaklassifikation175
9. Bioklima und Geländeklima183
9.1 Bioklimatologie, Biometeorologie184
9.1.1 Agrar- und Forstmeteorologie 185
9.1.2 Phänologie 187
9.1.3 Human-Biometeorologie 189
9.1.3.1 Fotoaktinischer Wirkungskomplex 190
9.1.3.2 Thermischer Wirkungskomplex 192
9.1.3.3 Lufthygienischer Wirkungskomplex 196
9.2 Geländeklima201
9.2.1 Ebenes Gelände 202
9.2.2 Relie ertes Gelände204
9.2.3 Angewandte Geländeklimatologie 207
10. Stadtklima211
10.1 Einführung212
10.2 Das Stadtklima im Überblick212
10.3 Ursachen des Stadtklimas215
10.4 Klimawirksamkeit städtischer Oberflächen215
10.4.1 Thermische Eigenschaften 216
10.4.2 Hydrologische Eigenschaften 217
10.5 Aufbau der Stadtatmosphäre 218
10.6 Städtische Energiebilanz 220
10.7 Städtische Überwärmung 223
10.8 Bodennahes Windfeld226
10.9 Urbane Wasserbilanz 228
10.10 Städtische Luftqualität 228
10.11 Steuerung stadtklimatischer Prozesse 231
Treibhauseffekt und Ozonloch 235
11.1 Einführung 236
11.2 Treibhauseffekt 236
11.2.1 Natürlicher und zusätzlicher Treibhauseffekt 239
11.2.2 Der CO2-Gehalt der Atmosphäre 241
11.2.3 Einfluss atmosphärischer Partikel auf den Treibhauseffekt 244
11.2.4 CO2 und Temperaturabhängigkeiten 246
11.2.5 Auswirkungen des Treibhauseffekts 247
11.3 Ozonloch 250
11.3.1 Zur Problematik des stratosphärischen Ozons 250
11.3.2 Ozonverteilung 250
11.3.3 Auf- und Abbau des Ozons 251
11.3.4 Antarktischer und arktischer Ozonschwund 255
11.3.5 Auswirkungen des Ozonschwunds 257
Lokale Maßnahmen gegen den globalen Klimawandel 259
12.1 Einführung 260
12.2 Objektbezogene Maßnahmen 260
12.2.1 Sommerliche Kühlung 260
12.2.2 Oberflächenreflexion 262
12.2.3 Gebäudebegrünung 264
12.3 Flächenbezogene Maßnahmen 266
12.3.1 Beschattung 266
12.3.2 Innerstädtische Grünflächen 268
12.3.3 Vegetationsadaptation 270
12.3.4 Wasserflächen 271
12.3.5 Energetische Nutzung des städtischen Untergrunds 272
12.4 Ausblick 273
Anhang 275
Literatur 278
Farbtafeln 289
Sachregister 298