Energieflüsse und Wärme - Energiebilanz

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Questions and Answers

Welche Aussage zur Wärmeleitfähigkeit der genannten Grundmaterialien ist falsch?

  • Luft leitet Wärme etwa 25 mal schlechter als Wasser.
  • Trockener Torf und trockener Sand sind stark isolierende Materialien, da sie wenig von der absorbierten Strahlungsenergie als Wärme in tiefere Schichten weiterleiten.
  • Wasser leitet Wärme etwa 4-5 mal schlechter als Gestein.
  • Organische Pflanzensubstanzen leiten Wärme besser als Gestein. (correct)

Wie hängt die Erwärmungsrate eines Bodens von der Tiefe ab?

  • Die Erwärmungsrate ist in allen Tiefen gleich.
  • Die Erwärmungsrate hängt nicht von der Tiefe ab, sondern nur von der Sonneneinstrahlung.
  • Je tiefer der Boden, desto länger braucht er, um sich zu erwärmen. (correct)
  • Je tiefer der Boden, desto schneller erwärmt er sich.

Welche Aussage zu turbulenten Wärmeströmen ist falsch?

  • Turbulente Wärmeströme transportieren nur Wärmeenergie, nicht andere Lufteigenschaften wie Wasserdampfgehalt oder Impuls. (correct)
  • Turbulente Wärmeströme transportieren Wärmeenergie in Form von chaotischen Strömungen.
  • Turbulente Wärmeströme werden durch Wirbelbewegungen in der Luft verursacht.
  • Die Transportrichtung von Wärmeenergie durch turbulente Strömungen kann sowohl vertikal als auch horizontal sein.

Welche Aussage zur latenten Wärme ist korrekt?

<p>Latente Wärme ist die Energie, die benötigt wird, um Wasser zu verdampfen, und wird bei der Kondensation wieder freigesetzt. (B)</p> Signup and view all the answers

Was versteht man unter der spezifischen Wärme?

<p>Die Energiemenge, die benötigt wird, um ein Gramm eines Stoffes um ein Grad Celsius zu erwärmen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten den Zusammenhang zwischen dem Wärmespeichervermögen und der Wärmeleitfähigkeit von Materialien?

<p>Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit haben ein geringeres Wärmespeichervermögen als Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit. (B)</p> Signup and view all the answers

An welchem Punkt der Erdatmosphäre würde die Temperaturabnahme mit zunehmender Höhe am stärksten sein?

<p>In der Troposphäre. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen trifft NICHT auf den Bergeron-Findeisen-Prozess zu?

<p>Die Luftfeuchtigkeit muss 100% betragen, damit der Prozess stattfindet. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches Wetterphänomen wird durch das thermische Tief über dem Land tagsüber ausgelöst?

<p>Seewind (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wirkt sich die Erdrotation auf den Ageostropischen Wind** aus?

<p>Die Erdrotation hat keinen Einfluss auf die Windrichtung. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zur Entstehung von Föhn ist falsch?

<p>Föhn ist immer ein kalter Wind, da die Luftmassen beim Abstieg abkühlen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Windsysteme wird hauptsächlich durch den horizontalen Luftdruckgradienten beeinflusst?

<p>Ageostropischer Wind (C)</p> Signup and view all the answers

Welchen Einfluss hat die Rauigkeit der Erdoberfläche auf den turbulenten Wärmetransport?

<p>Die Rauigkeit der Erdoberfläche beeinflusst die Größe der Grenzfläche zwischen der Luft und der Oberfläche, was sich wiederum auf die Größe der Wirbel und den Wärmetransport auswirkt. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Peplopause?

<p>Die Peplopause ist die Grenze zwischen der bodennahen Grenzschicht und der freien Atmosphäre, gekennzeichnet durch eine Abnahme der Bodenreibung. (B)</p> Signup and view all the answers

Warum ist der Temperaturgradient in der bodennahen Grenzschicht häufig „überadiabatisch“?

<p>Weil die Wärme vom Boden in die Atmosphäre transportiert wird, was zu einem stärkeren Temperaturgradienten führt. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie unterscheidet sich der Wärmetransport in der laminaren Grenzschicht von dem in der darüber liegenden Schicht?

<p>In der laminaren Grenzschicht erfolgt der Wärmetransport durch molekulare Leitung, während in der darüber liegenden Schicht der Wärmetransport durch turbulente Strömungen erfolgt. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Faktoren beeinflussen die Größe des Wärmetransportes durch turbulente Strömungen?

<p>Die Temperaturdifferenz zwischen der Erdoberfläche und der Luft, die Windgeschwindigkeit und die Rauigkeit der Erdoberfläche. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zum logarithmischen Windprofil ist korrekt?

<p>Das logarithmische Windprofil beschreibt die Abnahme der Windgeschwindigkeit mit der Höhe aufgrund von Reibung durch die Erdoberfläche. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zum Wärmetransport durch große Luft- oder Wasserwirbel ist korrekt?

<p>Große Luft- oder Wasserwirbel transportieren Wärme über lange Distanzen, da sie eine effiziente Durchmischung der Luft oder des Wassers ermöglichen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zur Abhängigkeit des Wärmetransportes von der Geschwindigkeit und dem Temperaturgradienten ist korrekt?

<p>Je höher die Geschwindigkeit und je größer der Temperaturgradient, desto stärker der Wärmetransport. (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Faktoren hat den größten Einfluss auf die Größe des turbulenten Wärmetransportes?

<p>Die Temperaturdifferenz zwischen der Erdoberfläche und der Luft (C)</p> Signup and view all the answers

Unter welchen Bedingungen nähert sich der feuchtadiabatische Gradient dem trockenadiabatischen Gradient an?

<p>Bei niedrigen Temperaturen in hohen Breiten (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zum feuchtadiabatischen Gradienten ist falsch?

<p>Er ist immer größer als der trockenadiabatische Gradient. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Art von Temperaturschichtung liegt vor, wenn ein Luftpaket beim Aufsteigen in eine neue Umgebung kühler wird als die dort vorhandene Luft?

<p>Stabil (A)</p> Signup and view all the answers

In welcher Schichtungsart wäre Wolkenbildung zu erwarten?

<p>Labil (C)</p> Signup and view all the answers

Welche meteorologischen Bedingungen lassen sich mit einer Inversionswetterlage verbinden?

<p>Nebelf Bildung in tiefen Lagen (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zum feuchten Adiabatischen Gradienten ist richtig?

<p>Er ist ein wichtiger Faktor bei der Wolkenbildung. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Phänomen führt zu dem Temperaturanstieg der Luft kurz hinter einem Kamm?

<p>Die trockenadiabatische Erwärmung durch den Abstieg (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zur Wolkenbildung ist falsch?

<p>Wolken entstehen nur bei feuchtadiabatischer Abkühlung. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Art von Luftpaket wäre am wahrscheinlichsten dazu geeignet, eine Wolke zu bilden, wenn es aufsteigt?

<p>Ein feuchtes Luftpaket, das an einem Berg aufsteigt und sich abkühlt. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zur feuchtadiabatischen Abkühlung ist richtig?

<p>Sie ist abhängig vom Wasserdampfgehalt der Luft. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Temperaturangabe gibt es nicht?

<p>Celsius (C)</p> Signup and view all the answers

Welches dieser Klimaelemente wird in der englischen Hütte nicht gemessen?

<p>Niederschlag (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Hauptaufgabe der Lamellen an der englischen Hütte?

<p>Verbesserung der Belüftung (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Einheit wird für die spezifische Wärmekapazität verwendet?

<p>Joule pro Kilogramm und Kelvin (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Klimaelement wird durch die Mannheimer Stunden gemessen?

<p>Lufttemperatur (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über die Lufttemperatur ist falsch?

<p>Die Temperatur ist <strong>unabhängig</strong> vom Aggregatzustand. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Frosttag?

<p>Ein Tag mit einer minimalen Temperatur unter 0°C. (D)</p> Signup and view all the answers

Warum ist Wasser in der Troposphäre fast ausschließlich in Form von Wasserdampf vorhanden?

<p>Wasserdampf ist leichter als flüssiges Wasser und steigt in der Troposphäre auf. (D)</p> Signup and view all the answers

Was versteht man unter der Taupunktstemperatur?

<p>Die Temperatur, bei der sich Wasserdampf zu Wassertröpfchen kondensiert. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Feuchtemaß gibt die Menge des Wasserdampfes in einem bestimmten Luftvolumen an?

<p>Absolute Feuchte (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Latente Wärme

Energie, die bei Verdunstung verbraucht und bei Kondensation freigesetzt wird.

Wärmekapazität

Verhältnis der aufgenommenen Energie zur Erwärmungsrate eines Materials.

Spezifische Wärme

Wärmekapazität pro Masse eines Materials.

Wärmeleitfähigkeit

Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten.

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Turbulente Wärmeströme

Transport von Wärmeenergie durch chaotische, vertikale Strömungen.

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Temperaturgradient im Boden

Änderung der Temperatur in verschiedenen Tiefen des Bodens über den Tag.

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Isolierende Materialien

Stoffe, die Wärme nur schlecht weiterleiten, wie trockener Torf oder Sand.

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Effiziente Durchmischung

Große Luft- oder Wasserwirbel transportieren Wärme schnell über größere Entfernungen.

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Temperaturgradient

Der Unterschied in der Temperatur zwischen zwei Punkten, der den Wärmetransport beeinflusst.

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Peplopause

Übergang zwischen der bodennahen Grenzschicht und der freien Atmosphäre.

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Laminare Grenzschicht

Bereich, in dem Wärmetransport hauptsächlich durch molekulare Leitung erfolgt.

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Überadiabatischer Temperaturgradient

Ein Temperaturgradient größer als 1°C, wo der Wärmenachschub vom Boden stark ist.

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Temperaturgefälle

Ein großräumiges Temperaturgefälle oberhalb der bodennahen Grenzschicht.

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Turbulenter Transport von Wärme

Erwärmung von Gasen oder Flüssigkeiten, die Energie mit der Strömung weiter transportieren.

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Wärmefluss H

Die Menge an sensibler Wärme, die durch turbulente Bewegungen transportiert wird.

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Rauigkeit der Erdoberfläche

Der Einfluss der Geländeoberfläche auf die Strömung und den Wärmetransport.

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Luftdruckgradient

Differenz des Luftdrucks über eine bestimmte Distanz, die Wind erzeugt.

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Bergeron-Findeisen-Prozess

Prozess, bei dem Eiskristalle aus übersättigtem Wasserdampf wachsen und Wassertröpfchen verlieren.

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Seewind

Wind, der vom Meer zu einem wärmeren Land weht, besonders tagsüber.

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Bergwind

Nachtwind, der von den Bergen ins Tal weht, wenn die Luft abkühlt.

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Ageostrophischer Wind

Wind, der senkrecht zu den Isobaren weht und vom Druckgefälle verursacht wird.

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Adiabatische Temperaturänderung

Temperaturänderung der Luft ohne Energiezufuhr oder -verlust.

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Trockenadiabatische Temperaturänderung

Temperaturänderung von 1°C pro 100 m, bevor die Luft den Taupunkt erreicht.

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Feuchtadiabatische Temperaturänderung

Temperaturänderung, wenn die Luft wasserdampfgesättigt ist, nicht linear.

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Latente Energie

Energie, die bei der Kondensation frei wird und der Abkühlung entgegen wirkt.

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Feuchtadiabatische Abkühlungsrate

0,4 °C - 0,8 °C pro 100 m, abhängig vom Wasserdampfgehalt.

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Labil geschichtete Luft

Luft wird beim Aufsteigen wärmer als die Umgebung.

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Stabil geschichtete Luft

Luft wird beim Aufsteigen kühler als die Umgebung.

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Indifferent geschichtete Luft

Luft hat die gleiche Temperatur wie die Umgebung.

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Inversionswetterlage

Obere Luftschichten sind wärmer als untere Luftschichten.

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Wolkenbildung

Wolken bestehen aus feinen Wassertröpfchen oder Eiskristallen.

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Englische Hütte

Ein Messgerät für Klimamessnetze, das in 2 m Höhe platziert wird.

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Mannheimer Stunden

Messung verschiedener Klimaelemente täglich zu bestimmten Zeiten.

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Klimaelemente

Die verschiedenen Faktoren, die das Klima bestimmen, wie Temperatur und Luftdruck.

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Lufttemperatur

Die Energie des Teilchenzustands in einem Volumen, gemessen in verschiedenen Einheiten.

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Eistag

Ein Tag, an dem die maximale Temperatur unter 0 °C bleibt.

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Wasserhaushalt

Das System, das die Verteilung und Bewegung von Wasser in der Atmosphäre beschreibt.

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Wasserdampf

Unsichtbarer Bestandteil der Luft, der in allen drei Phasen auftritt: fest, flüssig, gasförmig.

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Spezifische Wärmekapazität

Menge an Energie, die benötigt wird, um 1 kg einer Substanz um 1 K zu erwärmen.

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Feuchtemaße

Maße, die den Wassergehalt in der Luft beschreiben, ohne Wolken zu berücksichtigen.

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Taupunktstemperatur

Temperatur, bei der der Wasserdampf den gesättigten Zustand erreicht und kondensiert.

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Study Notes

Energieflüsse - Energiebilanz

  • Wärmeflüsse beinhalten Verdunstung und Kondensation
  • Latente Wärme wird bei der Verdunstung verbraucht und bei der Kondensation in fühlbare Wärme umgewandelt.
  • Turbulente Stürme transportieren Energie und Stoffe (Wärme, Feuchtigkeit) vertikal und horizontal.

Spezielle Wärme und Wärmekapazität

  • Verschiedene Materialien (Wasser, Luft, Gestein usw.) haben unterschiedliche spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeicherfähigkeit.
  • Wasser benötigt mehr Energie zum Erwärmen als Gestein.

Bodenwärmeströme

  • Die Wärmeleitfähigkeit variiert je nach Bodentyp (z.B. Sand, Lehmboden, Moorsand).
  • In wärmeren Böden ist die Wärmeleitfähigkeit höher.

Tagesgang der Temperatur

  • Je tiefer der Boden, desto langsamer ist die Erwärmung und Abkühlung.

Merkmale des turbulenten Transports von Wärme

  • Chaotischer Transport.
  • Effiziente Durchmischung von Luft/Wasser durch große Luftwirbel.
  • Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Temperaturunterschied.

Wärmeaustausch

  • Ist die Luft kälter als die Oberfläche, wird Wärme von der Oberfläche in die Luft transportiert.
  • Ist die Luft wärmer, wird Wärme von der Luft zur Oberfläche transportiert.
  • Latente Wärme wird übertragen, wenn die über der Oberfläche liegende Luft gesättigt ist.

Energiebilanz

  • Die Energiebilanz setzt sich aus Strahlungsbilanz, fühlbarem Wärmestrom, latentem Wärmestrom und Bodenwärmestrom zusammen.

Klimaelemente, Messmethoden

  • Messzeiträume von mindestens 30 Jahren
  • repräsentative Standorte, außerhalb von Sonderklimazonen wie Innenhöfen
  • Messungen in 2m Höhe
  • vergleichbare Untergründe.

Lufttemperatur

  • Temperatur ist der Energiestatus von Teilchen.
  • Unterschiedliche Materialien zeigen unterschiedliche Wärmekapazitäten.

Luftfeuchtigkeit

  • Absolute Feuchte gibt die Masse des Wasserdampfes in einem Kubikmeter Luft an.
  • Sättigungsdampfdruck ist der höchste mögliche Wasserdampfdruck bei einer gegebenen Temperatur.
  • Relative Feuchte gibt das Verhältnis von aktuellem Wasserdampfdruck zum Sättigungsdampfdruck an.

Wasserdampf

  • Wasserdampf ist der einzige Stoff, der in allen drei Phasen (fest, flüssig und gasförmig) existiert.
  • Wolken bestehen aus Wassertröpfchen oder Eiskristallen.

Wolken

  • Wolken bestehen aus feinsten Wassertröpfchen oder Eiskristallen, die an Kondensationskernen kondensiert sind.
  • Wolkenbildung kann durch Konvektion, Advektion oder Topografie ausgelöst werden.

Mesoskalige Windsysteme

  • Druckgradienten treiben den Wind an.
  • Die Corioliskraft lenkt den Wind auf der Nord- und Südhalbkugel ab.
  • Reibung beeinflusst die Windgeschwindigkeit.

Planetarische Zirkulation

  • Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre (AZA) ist das System globaler Luftströmungen.
  • Die Sonne treibt die Strömungen durch unterschiedliche Energien an.

Thermische Schichtungen der Luft

  • La Bil Schichtungen: Luft erwärmt sich im Aufstieg schneller als die Umgebung.
  • Stabile Schichtungen: Luft kühlt beim Aufstieg schneller als die Umgebung ab.
  • Indifferente Schichtungen: Luft hat die gleiche Temperatur wie die Umgebung.

Wolkenbildung

  • Temperatur und Feuchte spielen eine entscheidende Rolle bei der Wolkenbildung.
  • Konvektive Instabilität ist eine zentrale Grundlage für Wolkenbildung
  • Advektion (horizontale Luftbewegung) und Konvergenz (Zusammenströmung von Luftmassen) können Wolken verursachen.

Wolkenstockwerke und -familien

  • Wolken werden nach Höhe eingeteilt (hohe, mittelhohe, tiefe Wolken ; Unterscheidung nach Art der Wolken).

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