Klimatologie

Wie entsteht und wirkt das Klima? Dieser UTB-Band in der Reihe Grundriss Allgemeine Geographie führt leicht verständlich und übersichtlich in die Klimatologie ein. Ausgehend von den Grundbegriffen der Disziplin werden Gestalt, Aufbau und Bewegungsformen der Erde beschrieben. Anschließend wird auf die Atmosphäre, den Luftdruck und die Temperatur eingegangen. Auch der Energiehaushalt und die klimatische Wirkung des Wassers sowie die Luftbewegungen werden erklärt. Studierende erfahren darüber hinaus, welches die wichtigsten Klimatypen und Klimaklassifikationen sind, erhalten eine Einführung in die Themen Bio- und Geländeklima sowie Stadtklima. Außerdem werden die in der Öffentlichkeit diskutierten Probleme des Treibhauseffekts und des Ozonlochs behandelt.

Autorentext
Prof. Dr. Wilhelm Kuttler ist Professor an der Uni Duisburg-Essen.

Inhalt

1. Klimatologische Begriffsbestimmungen 11 1.1 Klima 12 1.1.1 Solares Klima 12 1.1.2 Klimasystem der Erde 13 1.2 Witterung und Wetter 15 1.3 Maßstabsbereiche und Zeitskalen 17 1.3.1 Maßstabsbereiche 17 1.3.2 Zeitskalen 18 1.4 Klimaelemente und Klimafaktoren 21 1.5 Häufig verwendete Größen und Einheiten in der Klimatologie 21 1.5.1 Basisgrößen des SI 21 1.5.2 Abgeleitete physikalische Größen 22 1.5.3 Einheiten 23 2.0 Der Planet Erde 27 2.1 Stellung der Erde im Sonnensystem 28 2.2 Daten zur Gestalt und zum Aufbau der Erde 30 2.2.1 Gestalt der Erde 30 2.2.2 Aufbau der Erde 32 2.3 Bewegungsformen der Erde 32 2.3.1 Erdrevolution 32 2.3.2 Erdrotation 36 3. Atmosphäre, Luftdruck und Temperatur 43 3.1 Zusammensetzung der Atmosphäre 44 3.2 Aufbau der Atmosphäre 45 3.3 Luftdruck 49 3.3.1 Luftdruckmessung 49 3.3.2 Statischer und dynamischer Luftdruck 52 3.3.3 Darstellung des Luftdrucks 53 3.4 Temperatur 55 3.4.1 Temperaturmessungen 55 3.4.2 Temperaturverhalten 56 3.4.3 Temperaturveränderungen bei Vertikalbewegungen 59 4. Strahlungs- und Wärmehaushalt 65 4.1 Einführung 66 4.2 Herkunft und Intensität der Sonnenenergie 66 4.3 Strahlungsempfang auf der Erde 68 4.4 Solares Strahlungsspektrum 69 4.5 Strahlungs- und Wärmebilanz auf der Erdoberfläche 74 4.5.1 Strahlungs- und Wärmebilanz einer Rasenfläche 75 4.5.2 Wasserkörper und Landoberflächen 82 4.6 Globale Strahlungs- und Wärmebilanz 84 4.7 Solarenergie und ihre Nutzung zur Erzeugung von Elektrizität 85 5. Wasser und seine klimatische Wirkung 89 5.1 Einführung 90 5.2 Struktur und Eigenschaften von Wasser 90 5.3 Hydrologischer Zyklus 94 5.4 Wasser- und Landoberflächen im strahlungsklimatischen Vergleich 96 5.5 Verdunstung 97 5.6 Luftfeuchtigkeit 102 5.7 Wolkenbildung 106 5.8 Niederschlag 113 6. Wind 119 6.1 Einführung 120 6.2 Kleinräumiger Wind 120 6.3 Großräumiger Wind 123 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 Tiefdruckgebieten 130 6.5 Stürme und Orkane 131 6.6 Windkraft und ihre Nutzung zur Erzeugung von Elektrizität 135 7. Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre 139 7.1 Einführung 140 7.2 Ursache und Wirkung der Allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre 140 7.3 Erscheinungsbild der Allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre 141 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-Zelle 156 7.4 Zusammenfassendes Bild der Allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre 157 7.5 Luftmassen 159 8. Klimatypen und Klimaklassifikation 163 8.1 Einführung 164 8.2 Klimatypen 164 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 Klimaklassifikation 175 9. Bioklima und Geländeklima 183 9.1 Bioklimatologie, Biometeorologie 184 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 Geländeklima 201 9.2.1 Ebenes Gelände 202 9.2.2 Relie ertes Gelände 204 9.2.3 Angewandte Geländeklimatologie 207 10. Stadtklima 211 10.1 Einführung 212 10.2 Das Stadtklima im Überblick 212 10.3 Ursachen des Stadtklimas 215 10.4 Klimawirksamkeit städtischer Oberflächen 215 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 Windfeld 226 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