Erdbeben & Vulkane
Entstehung · Erdbebenwellen · Richterskala · Vulkantypen · Sekundärfolgen
🔴 Erdbeben
📌 Definition
Wie entstehen Erdbeben?
Erdbeben entstehen wenn die tektonischen Platten aufeinandertreffen und die aufgebaute Spannung ruckartig entladen wird. Sie können auch entstehen, wenn zwei Platten aneinander vorbegleiten (Transformstörung). Als Folge fängt der Boden stark an zu vibrieren und es breitet sich aus. Druckwellen können Gebäude zum Einstürzen bringen und die Infrastruktur zerstören. Zudem können Tsunamis entstehen.
📋 Begriffe
Epizentrum & Erdbebenherd
Erdbebenherd (Hypozentrum): Ort im Erdinneren, wo das Beben ausgelöst wird – dort entlädt sich die gespeicherte Energie.
Epizentrum: Der Punkt auf der Erdoberfläche direkt über dem Herd. Hier sind die Erschütterungen am stärksten und die Schäden am größten.
Epizentrum: Der Punkt auf der Erdoberfläche direkt über dem Herd. Hier sind die Erschütterungen am stärksten und die Schäden am größten.
📋 Schema
3 Typen von Erdbebenwellen
- Druckwellen (P-Wellen / Primärwellen): Schnellste Wellen, breiten sich in festem Gestein UND in Flüssigkeiten aus → kommen zuerst an der Messstation an
- Scherwellen (S-Wellen): Können Flüssigkeiten NICHT durchdringen → breiten sich nur in festem Material aus → kommen nach P-Wellen an
- Oberflächenwellen (Rayleigh-Wellen): Entstehen wenn P- und S-Wellen an der Erdoberfläche gebrochen werden → größte Amplituden, verursachen die meisten Schäden und Erschütterungen
📌 Richterskala
Richterskala – Stärke von Erdbeben messen
Die Richterskala (nach Charles Francis Richter) gibt die Stärke eines Erdbebens an. Sie ist „nach oben hin offen" – niemand weiß, wie stark Erdbeben wirklich werden können. Der geringste Wert beträgt 0,1 Punkte.
⚠️ Wichtig: Jeder Punkt vor dem Komma = zehnfache Steigerung!
Ein Beben der Stärke 7,0 ist 10-mal stärker als eines der Stärke 6,0.
⚠️ Wichtig: Jeder Punkt vor dem Komma = zehnfache Steigerung!
Ein Beben der Stärke 7,0 ist 10-mal stärker als eines der Stärke 6,0.
🖼️ Grafik – Epizentrum, Erdbebenwellen & erdbebensicheres Bauen
🖼️ Grafik – Schalenbau der Erde & Erdbebenwellen
🔴 Vulkane
📌 Definition
Wie entstehen Vulkane?
Bei Plattengrenzen, wo Bewegung entsteht, tritt oft Magma aus der Asthenosphäre aus – da der Druck von unten sehr stark ist und die Masse oben geringer wird, kann das Magma aufsteigen. An der Oberfläche tritt es als Lava aus. Vulkane entstehen hauptsächlich an divergierenden und konvergierenden Plattengrenzen sowie über sogenannten Hot Spots (z.B. Hawaii).
📋 Schema
Vulkantypen & ihre Produkte
| Typ | Form | Lava | Beispiel |
|---|---|---|---|
| Schildvulkan | Flach, breit | Dünnflüssig, fließt weit | Hawaii |
| Schichtvulkan (Stratovulkan) | Steil, kegelförmig | Zäh, explosiv | Vesuv, Ätna |
| Schlafender/erloschener Vulkan | – | Seit langem inaktiv | – |
📋 Schema
Vulkan-Ausbruchsprodukte & Folgen
- Eruption & Lavastrom: zerstört Siedlungen und Vegetation
- Schlammlawine (Lahar): Vulkanasche + Wasser = gefährlicher Schlammstrom
- Aschewolke: verdunkelt die Sonne, stört Flugverkehr, Atemwegsprobleme
- Pyroklastischer Strom: heiße Gas-Asche-Gemische rasen mit hoher Geschwindigkeit den Hang hinunter – sehr tödlich
- Erdfall: Magmakammer entleert sich → Boden bricht ein
- Tourismus & Geothermie: Vulkangebiete werden auch genutzt (Tourismus, Energie, fruchtbare Böden)
📋 Nutzung von Vulkangebieten
Vulkangebiete – Chance & Risiko
- 🌱 Fruchtbare Böden: Vulkanasche bereichert den Boden → intensive Landwirtschaft möglich
- ♨️ Geothermie: Erdwärme zur Energieerzeugung (z.B. Island)
- 🏖️ Tourismus: Vulkane als Attraktion (Sightseeing, Wellness)
- ⚠️ Risiko: Menschen siedeln trotzdem dort – fruchtbare Böden und Wirtschaft überwiegen das Risiko
⚠️ Merke: Erdbeben kündigen sich meist NICHT an → treffen Bewohner unvorbereitet → daher besonders gefährlich. Mehr als 100 Erdbeben der Stärke bis 7 pro Jahr weltweit. Vulkane können teilweise vorhergesagt werden (Warnsignale: Schwärmbeben, Bodenverformung, Gasaustritt).
Risiken & Gefährdung für den Menschen
Sekundärfolgen · Gefährdungsfaktoren · Hessen
🔴 Sekundärfolgen von Erdbeben
📋 Schema
Sekundärfolgen – Was passiert nach dem Beben?
- 🔥 Feuer: Gebrochene Gasleitungen entzünden sich → oft verheerender als das Beben selbst (San Francisco 1906: Feuer zerstörte mehr als das Erdbeben)
- 🌊 Tsunamis: Unterseeische Beben lösen riesige Wellen aus → können ganze Küstenregionen zerstören (Sumatra 2004)
- 🏚️ Gebäudeeinstürze: Menschen kommen in Trümmern ums Leben oder werden verschüttet
- 💧 Infrastrukturausfall: kein Wasser, kein Strom, keine Kommunikation, Straßen unpassierbar
- 🚑 Hilfe erreicht nicht alle: verschüttete Straßen, zerstörte Brücken, überlastete Rettungsdienste, fehlende Sammelplätze
- 🦠 Seuchen: verunreinigtes Wasser, schlechte hygienische Bedingungen in Notlagern
- 😰 Panik / Massenpanik: Menschen flüchten unkontrolliert → weitere Verletzungen
📋 Schema
Sekundärfolgen von Vulkanausbrüchen
- 🌡️ Klimaabkühlung: Aschewolken und Schwefeldioxid in der Stratosphäre reflektieren Sonnenstrahlung → globale Abkühlung (Krakatau 1883: bis zu 0,35°C Temperaturabfall)
- ✈️ Flugverkehr: Aschewolken sind lebensgefährlich für Flugzeugmotoren
- 🌾 Ernteverluste: Asche bedeckt Felder, Sonnenlicht vermindert
- 💨 Luftverschmutzung: Schwefeldioxid, giftige Gase
🔴 Gefährdungsfaktoren
📌 Definition
Was macht ein Gebiet besonders gefährdet?
Gefährdung = Kombination aus Stärke des Naturereignisses und Verletzlichkeit (Vulnerabilität) der Bevölkerung. Ein starkes Erdbeben in einer unbewohnten Wüste ist weniger gefährlich als ein schwächeres in einer Megastadt.
📋 Schema
Faktoren der Risikobewertung
- Bevölkerungsdichte: Mehr Menschen = mehr potenzielle Opfer und größerer wirtschaftlicher Schaden
- Bauqualität: Alte, schlecht gebaute Gebäude kollabieren schneller → ärmere Länder stärker betroffen
- Wirtschaftliche Lage: Ärmere Länder haben schlechtere Infrastruktur, weniger Katastrophenschutz und langsamer Wiederaufbau
- Untergrund: Weicher Untergrund (Sand, Lagune) verstärkt Erschütterungen massiv (Verflüssigungseffekt)
- Nähe zu Verwerfungen: Je näher an aktiver Störungszone, desto höheres Risiko
- Warnsysteme & Bildung: Frühwarnsysteme und gut ausgebildete Bevölkerung reduzieren Opferzahlen
- Zeitpunkt: Nachts (Menschen schlafen) oft mehr Tote als tagsüber
🔴 Beispiel: Erdbebengefährdung in Hessen
📍 Beispiel – Hessen
Warum gibt es Erdbeben in Hessen?
Im Süden Hessens gibt es viele schwache Erdbeben (meist unter Magnitude 1,5 – nicht spürbar). Im Norden entstehen sie teils durch den Einsturz von Kaligruben (Bergbau-bedingt).
Ursache: Bewegung der europäischen und afrikanischen Kontinentalplatten. Die afrikanische Platte dreht sich im Gegenuhrzeigersinn → erzeugt Spannungen bis nach Hessen (Oberrheingraben). Diese Spannung baut sich über Jahrzehnte auf und löst sich ruckartig als Erdbeben.
Bauvorschrift DIN 4149 regelt erdbebensicheres Bauen in Deutschland – besonders wichtig für Hessen, da viele die Erdbebenhäufigkeit unterschätzen.
Ursache: Bewegung der europäischen und afrikanischen Kontinentalplatten. Die afrikanische Platte dreht sich im Gegenuhrzeigersinn → erzeugt Spannungen bis nach Hessen (Oberrheingraben). Diese Spannung baut sich über Jahrzehnte auf und löst sich ruckartig als Erdbeben.
Bauvorschrift DIN 4149 regelt erdbebensicheres Bauen in Deutschland – besonders wichtig für Hessen, da viele die Erdbebenhäufigkeit unterschätzen.
⚠️ Merke: Sekundärfolgen sind oft gefährlicher als das eigentliche Erdbeben! San Francisco 1906: Das Feuer durch gebrochene Gasleitungen zerstörte die Stadt zu 80% – nicht das Beben selbst. Und: Die Feuerwehr hatte kein Wasser, weil die Wasserleitungen kaputt waren.
Plattentektonik
Schalenbau · Plattengrenzen · Plattenbewegungen & ihre Folgen
🔴 Aufbau der Erde
📋 Schema
Schalenbau der Erde
| Schicht | Tiefe | Besonderheit |
|---|---|---|
| Erdkruste (Lithosphäre) | 0–30/70 km | Kontinental (granit., 30–60 km) oder ozeanisch (basalt., 5–10 km, dichter) |
| Oberer Erdmantel | bis 400 km | Fließzone = Asthenosphäre → plastisch, Platten gleiten darauf |
| Unterer Erdmantel | bis 2900 km | Fest |
| Äußerer Erdkern | bis 5100 km | Flüssig (S-Wellen können nicht hindurch) |
| Innerer Erdkern | bis 6370 km | Fest, ~5000°C, 12,5 g/cm³ |
🖼️ Grafik – Schalenbau der Erde
🔴 Plattentektonik
📌 Definition
Theorie der Plattentektonik
Die Lithosphäre besteht aus einem Mosaik großer und kleiner Platten, die sich auf der plastischen Asthenosphäre mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Antriebskräfte: Konvektionsströme im Erdmantel (Wärme steigt auf), Rückendruck (Platten „rutschen" von Rücken weg) und Plattenzug (schwere ozeanische Kruste zieht in Subduktionszone).
📋 Schema
3 Arten von Plattengrenzen
| Typ | Bewegung | Was entsteht? | Folgen |
|---|---|---|---|
| Divergierend | Platten driften auseinander | Mittelozeanischer Rücken, Grabenbruch/Rift | Vulkanismus, schwache Erdbeben |
| Konvergierend | Platten stoßen zusammen (Subduktion oder Kollision) | Tiefseegraben, Faltengebirge (Himalaya, Anden) | Starke Erdbeben, Vulkane, Tsunamis |
| Konservierend (Transform) | Platten gleiten aneinander vorbei | Verwerfung (San-Andreas, Nordanatolische) | Sehr starke Erdbeben, kein Vulkanismus |
🖼️ Grafik – 3 Arten von Plattengrenzen
🖼️ Grafik – Übersichtskarte Plattentektonik & Naturgefahren
🖼️ Grafik – Modell der Plattentektonik
⚠️ Merke: Erdbeben und Vulkane entstehen fast ausschließlich an Plattengrenzen – deswegen sind Plattengrenzen auf Karten immer mit Bebenzonen und Vulkanen deckungsgleich! Ausnahme: Hot Spots (Hawaii, Yellowstone) – dort steigt Magma mitten in einer Platte auf.
Beispiele: Istanbul · Los Angeles · Hessen
Konkrete Risikogebiete – Ursachen, Gefahren & Besonderheiten
🔴 Istanbul
📍 Beispiel – Istanbul
Istanbul – Eine Stadt auf geologischem Pulverfass
Istanbul liegt direkt auf der Nordanatolischen Verwerfung (konservierend). Die Arabische Erdplatte drückt Anatolien nach Norden gegen die Eurasische Platte. Anatolien weicht nach Westen aus. Dabei baut sich an der Verwerfung Druck auf, der sich ruckartig als Erdbeben löst.
Die Störungszone erstreckt sich über 900 km von der Osttürkei bis in die Ägäis. Starke Beben haben sich in den letzten 100 Jahren bereits mehrfach entlang dieser Linie ereignet und nähern sich Istanbul immer weiter an. Wissenschaftler sprechen von einem überfälligen Beben: Der Abschnitt unter dem Marmarameer ist seit über 250 Jahren nicht gebrochen.
Die Störungszone erstreckt sich über 900 km von der Osttürkei bis in die Ägäis. Starke Beben haben sich in den letzten 100 Jahren bereits mehrfach entlang dieser Linie ereignet und nähern sich Istanbul immer weiter an. Wissenschaftler sprechen von einem überfälligen Beben: Der Abschnitt unter dem Marmarameer ist seit über 250 Jahren nicht gebrochen.
🖼️ Grafik – Istanbul & Nordanatolische Verwerfung
📋 Schema
Warum ist Istanbul so gefährdet?
- 👥 16–20 Mio. Einwohner – eine der größten Metropolregionen Europas
- 🏚️ 1,6 Mio. nicht erdbebensicher gebaute Gebäude – Bauvorschriften seit 1999 verschärft, aber oft nicht eingehalten
- 🌊 Weicher Untergrund: Teile Istanbuls auf ausgetrockneter Lagune → Verflüssigungseffekte verstärken Erschütterungen
- ✈️ Internationaler Flughafen auf Risikogebiet → Einflug von Rettungskräften erschwert
- 🚧 Enge Bebauung in Altstadt → Fluchtwege versperrt, Rettungskräfte kommen nicht durch
- 💀 Bei Magnitude 7,6: 26.000–30.000 Tote wahrscheinlich, Extremszenarien bis 90.000
🖼️ Grafik – Istanbul: Erdbebengefährdete Megastadt
🔴 Los Angeles / Kalifornien
📍 Beispiel – Los Angeles
Los Angeles – Leben mit „The Big One"
Die Nordamerikanische Platte driftet nach Süden, die Pazifische Platte nach Norden. Beide reiben entlang der San-Andreas-Störung aneinander (konservierend, über 1300 km lang) → immer wieder Spannungsaufbau und ruckartige Entladung.
1906: Die Pazifische Platte rückte in einer Minute 6 Meter vorwärts → San Francisco zu 80% zerstört, 3.000 Tote, 200.000 obdachlos. Feuer durch gebrochene Gasleitungen waren verheerend.
Heute: Wahrscheinlichkeit für Beben ≥6,7 bis 2036 = 99,7%. Ein solches Beben würde 1.800 Menschenleben kosten und 200 Mrd. Dollar Schaden anrichten. 600.000 Gebäude beschädigt, 2/3 aller Krankenhausbetten nicht verfügbar.
1906: Die Pazifische Platte rückte in einer Minute 6 Meter vorwärts → San Francisco zu 80% zerstört, 3.000 Tote, 200.000 obdachlos. Feuer durch gebrochene Gasleitungen waren verheerend.
Heute: Wahrscheinlichkeit für Beben ≥6,7 bis 2036 = 99,7%. Ein solches Beben würde 1.800 Menschenleben kosten und 200 Mrd. Dollar Schaden anrichten. 600.000 Gebäude beschädigt, 2/3 aller Krankenhausbetten nicht verfügbar.
🔴 Hessen
📍 Beispiel – Hessen
Erdbeben in Hessen – Warum?
Im Süden Hessens gibt es über die letzten Jahrhunderte viele Erdbeben von Magnitude unter 1,5 (nicht spürbar) bis über 4. Besonders im Oberrheingraben, Taunus und Rhein-Main-Gebiet.
Ursache: Afrikanische Platte dreht sich im Gegenuhrzeigersinn → drückt gegen Eurasische Platte → Spannungen die sich bis nach Hessen ziehen. Im Norden Hessens entstehen Erdbeben auch durch Einsturz von Kaligruben (Bergbau).
Stärkstes Beben der letzten Jahre: 2014 bei Ober-Ramstadt im Odenwald, Magnitude 4,2.
Ursache: Afrikanische Platte dreht sich im Gegenuhrzeigersinn → drückt gegen Eurasische Platte → Spannungen die sich bis nach Hessen ziehen. Im Norden Hessens entstehen Erdbeben auch durch Einsturz von Kaligruben (Bergbau).
Stärkstes Beben der letzten Jahre: 2014 bei Ober-Ramstadt im Odenwald, Magnitude 4,2.
⚠️ Merke für die Klausur: Bei Istanbul und LA immer die Plattengrenze nennen!
Istanbul = Nordanatolische Verwerfung (konservierend) → Arabische + Eurasische + Anatolische Platte.
LA = San-Andreas-Störung (konservierend) → Nordamerikanische + Pazifische Platte.
Hessen = Bewegung Afrikanische + Eurasische Platte → Oberrheingraben.
Istanbul = Nordanatolische Verwerfung (konservierend) → Arabische + Eurasische + Anatolische Platte.
LA = San-Andreas-Störung (konservierend) → Nordamerikanische + Pazifische Platte.
Hessen = Bewegung Afrikanische + Eurasische Platte → Oberrheingraben.
Erdbebensichere Städte & Prävention
Baumaßnahmen · Frühwarnung · Stadtplanung · DIN 4149
🔴 Bauliche Maßnahmen
📋 Schema
Erdbebensicheres Bauen
| Bereich | Maßnahmen |
|---|---|
| Gebäudestruktur | Stahlgeflecht zur Verstärkung in Decken und Wänden, tragender Betonkern, Trennungsfugen zwischen Gebäuden |
| Fundament | Pfeiler, Sand und Kies als Dämpfer, Fundament aus Beton |
| Leitungen | Flexible Leitungen für Wasser und Gas (brechen nicht bei Erschütterungen) |
| Versorgung | Versorgungsleitungen frei in Schächten (leichter reparierbar) |
| Stadtplanung | Strenge Bauvorschriften, natürlicher Schutz durch Begrünung, Evakuierungsrouten freihalten |
🖼️ Grafik – Erdbebenresistentes Wohnhaus (Schnitt)
🔴 Organisatorische Maßnahmen
📋 Schema
Frühwarnung & Katastrophenschutz
- 📡 Frühwarnsysteme: Seismographen erkennen P-Wellen Sekunden bis Minuten vor den gefährlichen S- und Oberflächenwellen → Warnung möglich
- 🏃 Notfallübungen: Regelmäßige Katastrophenschutzübungen mit der Bevölkerung (wie in Kalifornien für „The Big One")
- 📚 Bildung: Verhaltensregeln bei Erdbeben (unter stabilen Tisch, Türrahmen, NICHT aus Gebäude rennen während des Bebens)
- 🗺️ Gefahrenkarten: Risikozonen kartieren, Bebauung in Hochrisikozonen verbieten
- 🚑 Rettungspläne: Sammelplätze ausweisen, Rettungswege freihalten
🔴 Beispiele
📍 Beispiel – Kalifornien
Erdbebenschutz in Kalifornien – Vorreiter
Sehr fortgeschrittener Erdbebenschutz: strenge Bauvorschriften, Frühwarnsysteme und regelmäßige Notfallübungen. Durch erdbebenresistentes Bauen und Verstärkung von Brücken konnten Tausende Menschenleben gerettet werden. Problem: Alte Gebäude und alte Infrastruktur (Wasserleitungen, Brücken) bleiben Schwachstellen.
📍 Beispiel – Deutschland / Hessen
DIN 4149 – Erdbebensicheres Bauen in Deutschland
Die Bauvorschrift DIN 4149 „Bauten in deutschen Erdbebengebieten" regelt das erdbebensichere Bauen in Deutschland. Berücksichtigt werden Beben, die im Mittel alle 475 Jahre erwartet werden (10% Überschreitungswahrscheinlichkeit in 50 Jahren).
Ziel: Menschenleben schützen, Schäden begrenzen, wichtige Gebäude (Krankenhäuser, Feuerwache) funktionsfähig halten. Kleine Schäden wie Verputzrisse werden toleriert.
Ziel: Menschenleben schützen, Schäden begrenzen, wichtige Gebäude (Krankenhäuser, Feuerwache) funktionsfähig halten. Kleine Schäden wie Verputzrisse werden toleriert.
⚠️ Merke: Prävention hat zwei Ebenen: strukturell (Gebäude, Leitungen, Fundamente) und organisatorisch (Frühwarnung, Übungen, Evakuierungspläne). Beide sind nötig! Technisch reiche Länder (Japan, USA) haben trotzdem Verluste – vollständigen Schutz gibt es nie.
Klima & Klimafaktoren
Klimabegriff · Klimasystem · Klimafaktoren · Strahlungshaushalt · Albedo
🔴 Grundbegriffe
📌 Definition
Klima vs. Wetter
Klima = durchschnittlicher Zustand der Atmosphäre an einem Ort über einen langen Zeitraum (mind. 30 Jahre). Gemessen werden: Temperatur, Niederschlag, Luftdruck, Wind, Luftfeuchte, Bewölkung, Strahlung.
Wetter = Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt oder sehr kurzen Zeitraum.
Weltweit gilt ein einheitlicher 30-jähriger Messzeitraum, der alle 10 Jahre aktualisiert wird (derzeit 1991–2020).
Wetter = Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt oder sehr kurzen Zeitraum.
Weltweit gilt ein einheitlicher 30-jähriger Messzeitraum, der alle 10 Jahre aktualisiert wird (derzeit 1991–2020).
🖼️ Grafik – Das Klimasystem der Erde
📋 Schema
Das Klimasystem – Wie funktioniert es?
Das Klimasystem besteht aus vielen Untersystemen: Eis, Wasser, Stadt, Landmassen, Ozeane, Biosphäre. In der Stadt entstehen Aerosole und Abgase, die in die Luft steigen. In der Natur durch Vulkane ebenfalls. Die Gase steigen nach oben, werden durch Luftströme verteilt, kühlen in der Luft ab und steigen wieder zu Boden – dort findet ein Wärme- und Wasseraustausch statt.
Wichtig: Jede Änderung in einem Teilsystem wirkt sich auf das gesamte System aus!
Wichtig: Jede Änderung in einem Teilsystem wirkt sich auf das gesamte System aus!
🔴 Klimafaktoren
📋 Schema
Was beeinflusst das Klima?
- 🌐 Breitengrad/Sonnenstand: Je weiter vom Äquator, desto schräger trifft Sonnenstrahlung auf → weniger Wärme pro Fläche
- ⛰️ Höhenlage: Mit zunehmender Höhe sinkt die Temperatur (~0,6°C pro 100m)
- 🌊 Meeresströmungen: Warme/kalte Strömungen beeinflussen benachbarte Küsten (Golfstrom → mildes Klima in Westeuropa)
- 🏔️ Kontinentalität: Entfernung zum Meer → Landesinneres hat größere Temperaturschwankungen, weniger Niederschlag
- 🌲 Vegetation: Wälder produzieren Feuchtigkeit, beeinflussen lokales Klima
- 🏔️ Topographie: Gebirge als Klimascheide → Luv-Seite (Regen) vs. Lee-Seite (trocken)
🔴 Strahlungshaushalt & Albedo
📌 Definition
Strahlungshaushalt der Erde
Der Strahlungshaushalt beschreibt das Gleichgewicht zwischen eingehender Sonnenstrahlung (kurzwellig) und ausgehender Wärmestrahlung (langwellig) der Erde:
• Einstrahlung: kurzwellige Sonnenstrahlung trifft auf Erde
• Reflexion (Albedo): Ein Teil wird von Wolken, Eis, hellen Flächen zurückgeworfen
• Absorption: Erdoberfläche und Atmosphäre absorbieren einen Teil → Erwärmung
• Ausstrahlung: Erde gibt Wärme als langwellige Infrarotstrahlung ab
• Treibhauseffekt: Treibhausgase halten Wärme zurück → Erde wärmer als ohne Atmosphäre
• Einstrahlung: kurzwellige Sonnenstrahlung trifft auf Erde
• Reflexion (Albedo): Ein Teil wird von Wolken, Eis, hellen Flächen zurückgeworfen
• Absorption: Erdoberfläche und Atmosphäre absorbieren einen Teil → Erwärmung
• Ausstrahlung: Erde gibt Wärme als langwellige Infrarotstrahlung ab
• Treibhauseffekt: Treibhausgase halten Wärme zurück → Erde wärmer als ohne Atmosphäre
📌 Definition – Albedo-Effekt
Albedo-Effekt & Rückkopplung
Die Albedo = Rückstrahlvermögen einer Oberfläche:
• Hohe Albedo (hell): Schnee, Eis, Wolken → reflektieren viel → kühlen die Erde
• Niedrige Albedo (dunkel): Wasser, Wald, Asphalt → absorbieren mehr Wärme
Eis-Albedo-Rückkopplungseffekt:
Erwärmung → Eis schmilzt → dunkle Meeresfläche → absorbiert mehr Wärme → noch mehr Erwärmung → noch mehr Eis schmilzt → selbstverstärkender Kreislauf! Das ist eine sogenannte positive Rückkopplung.
• Hohe Albedo (hell): Schnee, Eis, Wolken → reflektieren viel → kühlen die Erde
• Niedrige Albedo (dunkel): Wasser, Wald, Asphalt → absorbieren mehr Wärme
Eis-Albedo-Rückkopplungseffekt:
Erwärmung → Eis schmilzt → dunkle Meeresfläche → absorbiert mehr Wärme → noch mehr Erwärmung → noch mehr Eis schmilzt → selbstverstärkender Kreislauf! Das ist eine sogenannte positive Rückkopplung.
⚠️ Merke: Albedo-Rückkopplung = selbstverstärkender Effekt. Einmal angestoßen, verstärkt er sich selbst. Deshalb ist Gletscherschmelze so gefährlich für das Klimasystem!
Klimawandel – natürlich & anthropogen
Ursachen · Merkmale · Folgen für Ökosystem & Menschen
🔴 Natürliche Klimaänderungen
📌 Natürliche Ursachen
Natürliche Klimaänderungen – Ursachen
- Bis zum 20. Jahrhundert: nur kleine natürliche Veränderungen innerhalb des Strahlungshaushaltes
- Solarkonstante nicht konstant (bis 1,7% Änderung) durch:
- Form der Erdbahn ändert sich (100.000 Jahre – Milankovič-Zyklus)
- Schrägstellung der Erdachse schwankt 21,5°–24,5° (40.000 Jahre)
- Taumeln der Erdachse – Präzession (ca. 24.000 Jahre)
- Wechselnde Strahlungsaktivität der Sonne (11-Jahres-Zyklus)
- Verminderte Sonnenaktivität + Vulkanausbrüche → Eiszeiten (z.B. Kleine Eiszeit 1645–1715)
- Vulkanausbrüche: Asche und SO₂ in Stratosphäre → reflektieren Sonnenlicht → globale Abkühlung (Krakatau 1883: −0,35°C)
- Rückkopplungseffekte: Eis-Albedo-Rückkopplung; Kopplung Temperatur ↔ CO₂
- Meeresströmungen: Verlagerung beeinflusst Temperaturen ganzer Kontinente
🔴 Anthropogener Klimawandel
📌 Anthropogene Ursachen
Vom Menschen verursachter Klimawandel
- Treibhausgase – größte Ursache (60% = CO₂):
- CO₂: von 278 ppm (1750) auf 410 ppm (2019) = +47%
- CH₄ (Methan): Massentierhaltung, Nassreiskulturen, Erdgasabbau
- N₂O (Lachgas): Landwirtschaft, Verbrennung
- Verbrennung fossiler Energieträger: Kohle, Öl, Gas für Strom und Wärme
- Brandrodung in den Tropen: erhöht CO₂ doppelt – Emissionen + Verlust der CO₂-Senke
- Meer als CO₂-Speicher in Gefahr: wärmeres Meer → Plankton stirbt → weniger CO₂-Aufnahme
- Treibhausgase bleiben Jahrtausende in der Atmosphäre (CF₄: ~50.000 Jahre)
🖼️ Grafik – Klimawandel: beobachtet vs. simuliert & Gletscherschmelze
🖼️ Grafik – CO₂-Gehalt und Temperatur (Antarktis, 400.000 Jahre)
🖼️ Grafik – Anthropogene Einflüsse & Treibhausgasemissionen
🔴 Merkmale & Folgen des Klimawandels
📋 Schema
Merkmale des Klimawandels
- 🌡️ Temperaturanstieg: Globale Durchschnittstemperatur steigt messbar (2022 heißester Sommer in Europa, 2016 wärmstes Jahr seit 1880)
- 🧊 Gletscherschmelze: Pasterze-Gletscher (Österreich) 1936 vs. 2021 zeigt drastischen Rückgang
- 🌊 Meeresspiegelanstieg: durch Schmelzwasser + Wärmeausdehnung des Wassers
- ☀️ Extremwetterereignisse: häufigere Hitzewellen, Stürme, Überschwemmungen, Dürren
- 🏙️ Stadtklima-Verschlechterung: Sommertage (≥25°C) in Göttingen: 28,8 (1961–70) → 44,5 (2011–20)
📋 Schema
Auswirkungen auf Ökosystem & Menschen
- 🌿 Ökosysteme: Artenverschiebung, Korallenbleiche, Permafrosttauen, Arktis wird eisfrei
- 🌾 Landwirtschaft: Ernteverluste durch Hitze und Dürre, veränderte Anbaugebiete
- 💧 Wasserversorgung: Gletscherschmelze → kurzfristig mehr Wasser, langfristig Wasserknappheit
- 🏥 Gesundheit: Hitzesterblichkeit, neue Krankheiten (Malaria breitet sich aus), Atemwegserkrankungen
- 🏘️ Klimaflüchtlinge: Überschwemmungen, Dürren machen Regionen unbewohnbar
- 🌍 Wirtschaft: Schäden durch Extremwetter, steigende Versicherungskosten
⚠️ Merke: Den Unterschied klar machen: Natürlicher Klimawandel = langsam, gering, natürliche Ursachen. Anthropogener Klimawandel = seit Industrialisierung (1860) rasant ansteigend. Die Grafiken zeigen: Nur mit menschlichem Einfluss passt die Simulation zur Beobachtung!
Umgang mit dem Klimawandel – Maßnahmen
Mitigation · Adaptation · Stadtklima · Meeresströmungen
🔴 Grundunterscheidung
📌 Definition
Mitigation vs. Adaptation
Mitigation (Vermeidung/Minderung): Treibhausgasemissionen reduzieren → Klimawandel verlangsamen oder stoppen. Bekämpft die Ursache.
Adaptation (Anpassung): Sich an die bereits unvermeidlichen Folgen des Klimawandels anpassen. Reagiert auf die Folgen.
Beide Strategien sind notwendig – die eine allein reicht nicht!
Adaptation (Anpassung): Sich an die bereits unvermeidlichen Folgen des Klimawandels anpassen. Reagiert auf die Folgen.
Beide Strategien sind notwendig – die eine allein reicht nicht!
🔴 Mitigation – Ursachen bekämpfen
📋 Schema
Maßnahmen zur Emissionsminderung
- 🌱 Erneuerbare Energien: Solar, Wind, Wasser, Geothermie ausbauen
- 🚗 Mobilität: Elektromobilität, ÖPNV ausbauen, Fahrrad fördern
- 🏭 Industrie: Energieeffizienz verbessern, CO₂-neutrale Produktionsverfahren
- 🌳 Aufforstung: Wälder als CO₂-Senke schützen und ausbauen
- 🤝 Internationale Abkommen: Pariser Klimaabkommen – max. 1,5°C Erwärmung bis 2100
- 🍽️ Konsum: Weniger Fleisch, regionale und saisonale Produkte, weniger Wegwerfkonsum
🔴 Adaptation – Folgen bewältigen
📋 Schema
Anpassungsmaßnahmen
- 🏙️ Stadtanpassung: Grünflächen, Dach- und Fassadenbegrünung (höhere Albedo, Verdunstungskühlung), helle Oberflächen, Kaltluftschneisen freihalten
- 💧 Wasserversorgung: Regenwasserauffang, effiziente Bewässerung
- 🌊 Küstenschutz: Deiche und Schutzwälle gegen Meeresspiegelanstieg
- 🏥 Gesundheit: Hitzeaktionspläne, Frühwarnsysteme für Hitzewellen
- 🌾 Landwirtschaft: Hitze- und trockenheitsresistente Sorten, veränderte Anbauzeiten
- 🌲 Forstwirtschaft: Waldumbau zu klimaresistenten Mischwäldern
🔴 Meeresströmungen (Bonusthema)
📌 Meeresströmungen
Rolle der Meeresströmungen im Klimasystem
Meeresströmungen transportieren Wärme über den gesamten Globus. Der Golfstrom z.B. transportiert warmes Wasser aus dem Tropischen Atlantik nach Nordeuropa → milderes Klima als auf gleichen Breitengraden in Kanada.
Thermohaline Zirkulation (globales Förderband): angetrieben durch Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede. Wenn Eis schmilzt → Süßwasser verdünnt Salzgehalt → Strömung verlangsamt sich oder bricht zusammen → drastische Klimaveränderungen möglich (Während letzter Eiszeit: Temperatur in Grönland stieg innerhalb von 1–2 Jahrzehnten um bis zu 12°C!).
Thermohaline Zirkulation (globales Förderband): angetrieben durch Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede. Wenn Eis schmilzt → Süßwasser verdünnt Salzgehalt → Strömung verlangsamt sich oder bricht zusammen → drastische Klimaveränderungen möglich (Während letzter Eiszeit: Temperatur in Grönland stieg innerhalb von 1–2 Jahrzehnten um bis zu 12°C!).
📍 Beispiel – Stadtklima Göttingen
Stadtklima & urbane Anpassung
Städte sind wärmer als ihr Umland (städtischer Wärmeinseleffekt). Ursachen: Oberflächenversiegelung (Asphalt/Beton absorbieren mehr Wärme), Abwärme von Industrie und Verkehr, wenig Vegetation.
Sommertage (≥25°C) in Göttingen: 28,8 (1961–70) → 44,5 (2011–20) = fast 16 mehr pro Jahr!
Maßnahmen: grüne Fassaden/Dächer, Kaltluftleitbahnen freihalten, mehr Grünflächen, heller Asphalt, Brunnen und Wasserflächen für Verdunstungskühlung.
Sommertage (≥25°C) in Göttingen: 28,8 (1961–70) → 44,5 (2011–20) = fast 16 mehr pro Jahr!
Maßnahmen: grüne Fassaden/Dächer, Kaltluftleitbahnen freihalten, mehr Grünflächen, heller Asphalt, Brunnen und Wasserflächen für Verdunstungskühlung.
⚠️ Merke für die Klausur: Immer unterscheiden:
Natürlich vs. anthropogen (Ursachen)
Mitigation vs. Adaptation (Reaktionen)
Albedo-Effekt = Rückkopplungseffekt, der durch Klimawandel selbst verstärkt wird.
Meeresströmungen = in Klammern auf deiner Liste → kurz erwähnen reicht!
Natürlich vs. anthropogen (Ursachen)
Mitigation vs. Adaptation (Reaktionen)
Albedo-Effekt = Rückkopplungseffekt, der durch Klimawandel selbst verstärkt wird.
Meeresströmungen = in Klammern auf deiner Liste → kurz erwähnen reicht!