HOOFDSTUK 3 : KLIMAAT EN LANDSCHAPSZONES

Transcriptie

1 HOOFDSTUK 3 : KLIMAAT EN LANDSCHAPSZONES 1.ORIËNTATIE Drie vragen staan in dit hoofdstuk centraal: 1. Hoe wordt de energie van de zon door lucht en water over de aarde verspreid? 2. Waarom zijn er o paarde duidelijke verschillen in klimaat en landschap? 3. Waarom vinden we in veel gebieden op aarde vormen van landdegradatie? 2. DE ZON ALS MOTOR VAN HET KLIMAATSYSTEEM 2.1 Weer en klimaat Weer = De toestand van de atmosfeer of dampkring, zoals deze op een bepaalde plaats op een bepaald moment aanwezig is. Klimaat = Klimaat is de belangrijkste geofactor. Het klimaat geeft het gemiddelde van de weersverschijnselen (zoals temperatuur en neerslag) in een gebied aan over een langere periode. 2.2 Wie verwarmt onze luchtlaag: de zon of de aarde? De inkomende straling van de zon Kortgolvige straling = Straling met een golflengte kleiner dan 0,004 mm. Door de hoge oppervlaktetemperatuur zendt de zon vooral in dit golflengtegebied straling uit. De atmosfeer laat de binnenkomende kortgolvige straling niet zomaar passeren: 1. 20% van de straling wordt door stoffen in de atmosfeer opgenomen. Waaronder absorptie van een deel van de schadelijke ultraviolette straling door de ozonlaag. Absorptie = Opnemen van straling en omzetten in warmte. Bij straling di top materie valt, is er sprake van absorptie of reflectie (absorptie + reflectie = 100% van de straling) Ozonlaag = De ozonlaag is een luchtlaag op kilometer hoogte in de atmosfeer waar, door absorptie van schadelijke ultraviolette straling, de aanmaak van ozon (O3) uit zuurstofmoleculen (O2) wordt bevorderd. De dikte van de ozonlaag wordt continu gemeten in verband met de schadelijke invloed op mensen, planten en dieren van te hoge concentraties ultraviolette straling % van de kortgolvige straling wordt door wolken en allerlei vaste deeltjes (ijsdeeltjes en stofdeeltjes) die in de lucht zitten, terugkaatst naar de ruimte. Zo n reflectie vindt ook op het aardoppervlak zelf plaats. De reflectie is vooral groot bij een lage invalshoek van de zon en bij een lichte kleur van het aardoppervlak (sneeuw of wit zand) en bedraagt gemiddeld 5% van de kortgolvige straling. Reflectie = Weerkaatsen van de straling die op materie (aardoppervlak, stofdeeltjes, ijsdeeltjes) valt. Door de reflectie is er geen absorptie van de opgeslagen energie % van de straling wordt door het aardoppervlak geabsorbeerd. Opwarming van het aardoppervlak is hier het gevolg van. Uitgaande straling van de aarde Langgolvige straling = Straling met een golflengte groter dan 0,004. Door de lage oppervlaktetemperatuur zendt de aarde vooral straling in dit golflengtegebied uit. Wereldwijs, Aarde 1, Hoofdstuk 3 1

2 Broeikaseffect = Het natuurlijk verschijnsel van opwarming van de atmosfeer doordat de kortgolvige straling van de zon wel goed wordt doorgelaten, maar de langgolvige straling van de aarde door absorptie van broeikasgassen (kooldioxide, waterdam, methaan) wordt vastgehouden. Versterkt broeikaseffect = De versterking van het natuurlijk broeikaseffect door de mens door het in de lucht brengen van broeikasgassen als stikstofoxide, methaan, kooldioxide en cfk s. 2.3 De energiehuishouding van de aarde Stralingsbalans = Het saldo aan het aardoppervlak van de inkomende kortgolvige straling van de zon en de langgolvige uitgaande straling van de aarde. Dit saldo kan positief (stralingsoverschot) of negatief (stralingstekort) zijn en komt ten goede aan het aardoppervlak en de atmosfeer. Stralingsdichtheid = De hoeveelheid zonnestraling per oppervlakte-eenheid. Wordt bepaald door de invalshoek van de zon. Bij een grote invalshoek van de zon (lage breedten) is de stralingsdichtheid groter dan bij een kleine invalshoek van de zon (hoge breedten) Energiebalans = De energiehuishouding van de aarde. Het is de combinatie van de stralingsbalans (inkomende zonnestraling uitgaande aardse straling) en het warmtetransport door de luchtcirculatie, zeestromen en de kringloop van het water. 2.4 De zonkracht en ozon Bepalend voor de hoogte van de zonkracht zijn: 1. De hoogte van de zon; hoger uv-gehalte tussen 12 en 15 dan daarbuiten. 2. De bewolkingsgraad; Met bevolking de helft van de zonkracht dan zonder. 3. De hoogteligging; Hoe hoger het land hoe sterker de zonkracht 2.5 De aantasting van de ozonlaag Aantasting van de ozonlaag = Het zeer dun worden van de ozonlaag vooral boven Antarctica door het in de lucht brengen van vooral chloorhoudende stoffen (zoals drijfgassen van spuitbussen) die ozon afbreken. Sinds 1 januari 1989 verbiedt het Montreal-Protocol het gebruik van ozonafbrekende stoffen. 3. WATER ALS ENERGIETRANSPORTEUR 3.1 Energietransport door zeestromen Oceanische circulatie = Het stromingspatroon van het zeewater in de oceaan, Globaal bezien stroomt er vanaf de tropen opgewarmd zeewater (warme zeestromen) richting polen en stroomt er vanaf de poolgebieden afgekoeld water (koude zeestromen) terug. Warme zeestromen = Zeestroom die opgewarmd warm zeewater uit de tropen en subtropen naar de hogere breedten voert. Koude zeestromen = Zeestroom die koud afgekoeld water uit de poolgebieden naar lagere breedten voert. Thermohaline stroming = Het optreden van bovenstromen en onderstromen in het zeewater door verschillen in dichtheid op basis van temperatuur (thermo) en zoutgehalte (haline): Wereldwijs, Aarde 1, Hoofdstuk 3 2

3 1. De verhitting door de zon leidt in het zeewater tot verschillen in temperatuur. Zon dringt tot 100 meter diep door. Warme water zet uit en wordt minder dicht. Dus bovenlaag van warm licht water. Daaronder lagere temperatuur met hoge dichtheid en daarom zwaarder en dus eronder. 2. Het zoutgehalte kan de dichtheid van het zeewater en de stromingen beïnvloeden. Hoger zoutgehalte = dichter zeewater = zwaarder. Beïnvloed door verdamping (meer zout blijft achter), verdunning (extra toestroming van rivierwater, lager zoutgehalte) vorming van zee-ijs (alleen water bevriest dus relatief meer zout in water) Afzinkgebieden = Gebieden met dalend zeewater (door afkoeling en toename van zoutgehalte) die de warme bovenstromen en koude onderstormen in de oceaan met elkaar verbinden. Bevorderen de toestroom van warm zeewater naar hoge breedten. Diepwaterpomp = De daling van zeewater door afkoeling en een hoog zoutgehalte in de afzinkgebieden op hoge breedte. De daling bevordert de oceanische circulatie en verbindt de warme bovenstromen en d koude onderstromen in de oceanen met elkaar. Door de oceanische circulatie wordt warm zeewater uit de tropen naar hoge breedten gevoerd. 3.2 Energietransport door de hydrologische kringloop Hydrologische kringloop = De kringloop van het water in een gebied. Is geen echte gesloten circulatie (tussen zee, lucht en wolken en land) maar een continue stroming. De stroming heeft twee kenmerken: 1. Het is een stroming tussen reservoirs (bijvoorbeeld lucht, bodem, grondwater, rivieren, zee) 2. Het is een stroming tussen toestanden (waterdam, water, ijs) Bij deze overgangen is er sprake van opslaan en vrijkomen van energie. Als water verdampt wordt energie opgeslagen en als het uitregent komt de energie weer vrij. 3.3 Een grote buffervoorraad warmte in de zee Buffervoorraad = In de zee wordt een enorme hoeveelheid zonnestraling opgeslagen wat een buffervoorraad vormt die aan de lucht kan worden afgegeven. Zeeklimaat = Een klimaat dat door de nabijheid tot de zee geen groot temperatuurverschil kent tussen zomer en winter. Wordt gekenmerkt door zachte winters en niet erg hete zomers. De zee heeft als het ware een nivellerend effect op de temperatuur van het land. Landklimaat (continentaal klimaat) = Een klimaat dat door de grote afstand tot de zee een groot temperatuurverschil kent tussen zomer en winter. Wordt gekenmerkt door koude winters en zeer hete zomers. 4. LUCHT ALS ENERGIETRANSPORTEUR 4.1 Het ontstaan van luchtdrukverschillen Hogeluchtdrukgebied (H) of maximum = Gebied met hoge luchtdruk waar sprake is van een dalende luchtbeweging en uitstromen van lucht naar alle richtingen (divergentie). Wordt gekenmerkt door een wolkeloze hemel en droogte. Een voorbeeld vormt het subtropische hogedrukgebied bij 30* breedte. Wereldwijs, Aarde 1, Hoofdstuk 3 3

4 Lageluchtdrukgebied (L) of minimum = Gebied met lage luchtdruk en dus met opstijgende luchtbeweging en het toestromen van lucht uit alle richtingen (convergentie). Wordt gekenmerkt door wolkenvorming en neerslag. Een voorbeeld vormt de intertropische covergentiezone ITCZ bij de evenaar. 4.2 Drie circulatiecellen per halfrond Wet van Buys Ballot = Belangrijke wet die de aftuiging van lucht bij stroming van hoge druk naar lage druk formuleert: Met de wind in de rug (dus bezien vanaf een hogedrukgebied) ondervindt een wind op het noordelijk halfrond een afwijking naar rechts en op het zuidelijk halfrond een afwijking naar links. Luchtcirculatie = De kringloop van de luchtmassa s (het windsysteem) in het onderste deel van de atmosfeer. Op de schaal van de aarde zijn er op ieder halfrond drie grote circulatiecellen: 1. De Hadlelycel (tussen 0* en 35* breedte) Luchtcirculatiecel in de tropen en subtropen. De lucht stijgt op door de intensieve verhitting op plaatsen met een loodrechte zonnestand bij de evenaar. Zowel het noordelijk als zuidelijk halfrond kennen een Hadleycel. 2. De Ferrelcel (tussen 35* en 60* breedte) De Ferrelcel in de gematigde breedten moet op wereldschaap het systeem sluiten. Deze cel wordt aan het aardoppervlak gedomineerd door westenwinden. 3. De Polaire cel (tussen 60* en 90* breedte) De zwak ontwikkelde Polaire cel wordt aan het aardoppervlak gedomineerd door zware koude lucht die van het hogedrukgebied bij d pool gaat wegstromen. 4.3 De eigenschappen van hoge- en lagedrukgebieden Door verschillen in temperatuur tussen zee en land is er vaak sprake van kernen van lage of hoge luchtdruk: 1. Kernen van lage luchtdruk worden gekenmerkt door het stijgen van lucht. Opstijgende lucht, wolkvorming, neerslag, toestroming van lucht. 2. Kernen van hoge luchtdruk kennen een dalende luchtstroming. Dalende lucht, wolkloos, droogte, uitstroming van lucht. 4.4 De luchtcirculatie op lage breedten Bij de luchtcirculatie op aarde zijn de volgende elementen belangrijk: 1. Lage druk in de tropen (ITCZ) Zone van lage druk in de tropen die het gevolg is van de intensieve verhitting op plaatsen met een loodrechte zonnetoestand. De ITCZ heeft geen vaste ligging maar verschuift in samenhang met het verplaatsen van de loodrechte zonnestand. Omdat land sneller opwarmt dan zee, is de verschuiving boven landoppervlak het sterkst. 2. Hoge druk in de subtropen De gestegen lucht in de tropen stroomt op beide halfronden hoog in de atmosfeer naar hogere breedten. 3. Passaten Constant waaiende winden aan het aardoppervlak van het subtropische hogedrukgebied rond de 30* breedte naar de intertropische convergentiezone (ITCZ) rond de evenaar. Op het noordelijk halfrond waaien ze door de afwijking die veroorzaakt wordt door de Corioliskracht uit het noordoosten (noordoostpassaat) en op het zuidelijk halfrond uit het zuidoosten (zuidoostpassaat). Wereldwijs, Aarde 1, Hoofdstuk 3 4

5 Corioliskracht = de neiging van een bewegend voorwerp op of boven de aardoppervlakte om van zijn koers af te drijven door de draaisnelheid en draairichting van de aarde (west naar oost). Toelichting: Een van de krachten die de watercirculatie in de oceanen veroorzaakt. 4. Moessons Een passaat waarbij sprake is van een halfjaarlijkse omkering van de windrichting. In de zomer is er een natte moesson (sterke verhitting en lage luchtdruk) en in de winter een droge moesson (afkoeling en hoge luchtdruk. 4.5 De luchtcirculatie in de gematigde breedten Depressies = Bijzonder soort lagedrukgebied in de gematigde breedten. Ontstaat door de gedwongen stijging van de lucht bij de botsing van warme lucht uit de subtropen en koude lucht uit het poolgebied. De zware koude lucht dringt zich onder de warme lucht die hierdoor draaiend opstijgt. 4.6 El Niño Langjarige verandering in het luchtdruksysteem van de Hadleycvel in de Grote Oceaan. De subtropische hoge druk is dan minder droog en de lage druk bij de evenaar van de ITCZ minder laag. Normaal gesproken zorgen stabiele passaatwinden in de Grote Oceaan voor westwaarts transport van de warme bovenlaag van het zeewater. Bij Indonesie, Nieuw-Guinea en de Filipijnen vinden we het warmste zeewater met hierboven intensieve stijging van lucht, lage druk (ITCZ) en veel neerslag. In het oostelijk deel van de Grote Oceaan zorgt het westwaartse transport van de warme bovenlaag voor opwellend koud voedsel- en visrijk zeewater aan de kust alsmede voor droogte. Tijdens El Nino vermindert door het geringere luchtdrukverschil de kracht van de passaten en ontstaat er zelfs een omkering van de windrichting. Een zwakke westenwind zorgt voor een oostwaartse verplaatsing van het warmste zeewater en van de lage druk. In Indonesie en Nieuw-Guinea ontstaan door minder lage druk droogteperioden en bosbranden. Voor de kust van Peru en Ecuador wordt de toestroming van warm zeewater voor minder opwelling van voedselrijk water en voor minder vis. Er is meer neerslag met kans op overstromingen. 5. DE KLIMAATGEBIEDEN OP AARDE 5.1 Klimaatindeling Klimaatgebieden = Gebied met gelijke klimaatkenmerken volgens het klimaatsysteem van Köppen. 5.2 De klimaatgebieden van Köppen Klimaatindeling van Köppen = Indeling in klimaatgebieden waarbij de plantengroei op aarde gekoppeld is aan drie kenmerken: - De gemiddelde temperatuur (per jaar, van de warmste maand, an de koudste maand) - De gemiddelde jaarlijkse neerslag - Het seizoen waarin de neerslag valt. Hij gebruikt in zijn klimaatsysteem: - de letters A, B, C, D Wereldwijs, Aarde 1, Hoofdstuk 3 5

6 - de kleine letters f (neerslag in alle jaargetijden), s (droge zomers) en w (droge winters) 5.3 Klimaten verklaren zie boek blz LANDSCHAPSZONES EN KLIMAAT 6.1 Het landschap: de samenwerking van geofactoren Landschap = De waarneembare samenhang van ene gebied zoals deze ontstaan is door de samenwerking van geofactoren: gesteente en relief, klimaat en lucht, bodem, water, vegetatie,en mens en dier. Geofactoren = De factoren die samen de werking van het landschap bepalen. Binnen de geofactoren is sprake van een rangorde. Klimaat heeft de hoogste positie in de rangorde. Dat wil zeggen een klimaatverandering op de andere geofactoren zal doorwerken. Klimaatverandering = Een verandering van het klimaat in een land of gebied door natuurlijke of menselijke oorzaken. 6.2 De landschapszones op aarde Landschapszones = Aardomvattend natuurlijk gebied, dat wat betreft de opbouw en werking van klimaat, plantengroei, water en bodem een eenheid vormt. In iedere landschapszone is de werking van de natuurlijke processen en de aanpassing van de mens daaraan anders. Tropische zone = Landschapszone in de tropen met een A-klimaat (Af en Aw) en al natuurlijke vegetatie tropisch regenwoud, moessonbos of savanne. Van evenaar naar pool: Aride en semi-aride zone = De landschapszone in het gebied van de woestijnen steppeklimaat (BW en BS) met woestijnplanten grassteppeplanten. Subtropische zone = Landschapszone in de warme gematigde zone (subtropen) met een Middellandse Zeeklimaat (Cs) en een altijd groene mediterrane vegetatie. De neerslag valt er vooral in de winter en ind e zomer is er doorgaans sprake van vochttekort. Gematigde zone = De landschapszone in het gebied van het Cf- en Df-klimaat met zomergroen loofbos als natuurlijke plantengroei. Boreale zone = De landschapszone in het gebied van een D-klimaat met naaldbos als natuurlijke plantengroei en permafrost. Polaire zone = Landschapszone met een E-klimaat met toendraplanten als vegetatie, en permafrost. 6.3 Water en plantengroei Transpiratie = De verdamping van water door de planten door de opname van water en voedingsstoffen door plantenwortels uit de bodem. Het water is de transporteur van voedingsstoffen door de plant en verdampt uiteindelijk via de huidmondjes aan de bladeren. Oppervlakteverdamping = Verdamping van het neerslagwater op het aardoppervlak van de bodem of de bladeren van de planten. Vochtbalans en de bodem = Grafiek waarin het verloop van neerslag en verdamping door het jaar aangeeft wanneer er in de bodem sprake is van een vochttekort of een vochtoverschot. Wereldwijs, Aarde 1, Hoofdstuk 3 6

7 6.4 De landschapszones in het geologisch verleden IJstijd = Perioden tijdens het Pleistoceen waarbij de julitemperatuur benden de 10 C daalde. Er was bij de polen sprake van een forse groei van ijskappen en opschuiving van de koude klimaten en landschapszone naar gematigde breedten. Interglaciaal = Tussentijds. Periode met een julitemperatuur boven de 10 C. In het Pleistoceen schoof tijdens een tussenijstijd de polaire en boreale landschapszones weer richting pool. De huidige geologische periode (het Holoceen) kunnen we ook beschouwen als een tussenijstijd. 7. LANDSCHAPSZONES EN DE MENS 7.1 Landdegradatie en hazard management Landdegradatie = Alle veranderingen in het landschap die het vermogen van bodem en grond verminderen om gezond voedsel, gewassen, zoet water, brandhout (natuurlijk hulpbronnen) te produceren. Ramp = Landdegradatie op grote schaal met veel schade en/of een groot aantal slachtoffers. Natuurramp = Ramp door een natuurlijke oorzaak met grote economische schade en/of veel slachtoffers. Vooral aardbevingen, hurricanes, vulkaanuitbarstingen en tsunami s kunnen zorgen voor een ramp. Milieuramp = Ramp waarbij door menselijk handleen ernstige schade wordt aangebracht aan het milieu (water, lucht en bodem) als leefomgeving van mensen, planten en dieren. Hazard management = Het geheel van maatregelen om de schade door natuurrampen of milieurampen te voorkomen of hun effecten te verminderen. Het is een planmatige vorm van beheersing van gevaar. Risico = In het geval van een ramp: het mogelijke gevaar voor schade of verlies. Factoren die de omvang van de schade door landdegradatie bepalen zijn: 1. De omvang en reikwijdte van de oorzaak van landdegradatie. 2. De kwetsbaarheid van de samenleving. Belangrijk zijn de bevolkingsdichtheid, de bevolkingsspreiding en de waarde van gebouwen en economische activiteiten. 3. De voorbereiding van de samenleving. Dit is een belangrijk onderdeel van hazard management. De beleving (perceptie) van het risico van landdegradatie door de samenleving bepaalt of er wel of niet een goede voorbereiding plaatsvindt. Belangrijk is de herhalingsperiode waarbij een mogelijke ramp optreedt. Herhalingsperiode = De frequentie waarmee gevaar door een natuur- of een milieuramp optreedt. Heeft invloed op de beleving van risico. 4. Concrete maatregelen van de overheid, het bedrijfsleven en de burgers kunnen de omvang van schade beperken. In een berggebied met veel erosie kunnen bijvoorbeeld terrassen worden aangelegd. Het ontwikkelingspeil van een gebied en zijn bewoners heeft grote invloed op de omvang van maatregelen om schade te beperken. Overheid, Bedrijfsleven, Burgers = Betrokkene bij het voorkomen of beperken van de schade van landdegradatie door een natuurramp of milieuramp. 7.2 Landdegradatie in de aride en semi-aride landschapszone Bodemerosie = Het opnemen en afvoeren van de gronddeeltjes aan de bovenkant van de bodem door wind of water. Kan door de mens versneld worden, bijvoorbeeld door het kappen van bomen of het weghalen van begroeiing. Verwoestijning = Een ernstige vorm van landdegradatie waarbij een gebied door natuurlijke of menselijke oorzaken steeds minder plantenmassa kan produceren en steeds meer woestijnachtige kenmerken krijgt. 1. Het kan steeds minder plantenmassa produceren door natuurlijke planten of gewassen. Wereldwijs, Aarde 1, Hoofdstuk 3 7

8 2. Het krijgt steeds meer eigenschappen van een woestijn (schaarse plantengroei, geen humus in de bodem, groot verschil tussen dag- en nachttemperatuur, veel windwerking, veel watererosie) Overbeweiding = Verdwijnen van de bodembeschermende plantengroei door een te intensieve beweiding door vee. Komt vaak voor in de steppegebieden aan de randen van woestijnen. Bodemuitputting = Sterke afname van het vermogen van de bodem om plantenmateriaal te produceren door uitputting van voedingsstoffen. Treedt op bij intensieve benutting van bodems zonder voldoende toevoer van meststoffen. Verzilting = Toename van de concentratie aan zouten in en op de bodem. Is vaak het gevolg van het verdampen van irrigatiewater. De in het irrigatiewater opgeloste zouten slaan bij verdamping neer. Irrigatielandbouw = Landbouw met gebruik van irrigatiewater dat via een netwerk van waterlopen en irrigatiegoten wordt aangevoerd of wordt opgepompt. Bij irrigatielandbouw is het watergebruik door de grote verdamping hoog. Grondwater = Het water in het gedeelte van de bodem of ondergrond waar poriën geheel gevuld zijn met water. Oases = Gebieden in woestijnen en steppegebieden met een groot aanbod aan water in een verder droge omgeving. Vaak is er sprake van rivieroases die gevoed worden door water dat uit omringende gebergten toestroomt. Grondwater kan ook uit diepe gesteentelagen worden opgepompt. 7.3 Landdegradatie in de subtropische en gematigde landschapszone In beide landschapszones hebben ingrepen van de mens geleid tot vormen van landdegradatie: 1. Ontbossing van hellingen ten behoeve van de landbouw of het toerisme hebben in vele gevallen geleid tot bodemerosie en het optreden van aardverschuivingen. Geulerosie = Beginvorm van watererosie op een helling. De geultjes vormen het begin van het ontstaan van een dalstelsel. Aardverschuivingen = Het naar beneden glijden van een met water verzadigde puinmassa over een glijvlak. Bij veel aardverschuivingen komt glijden voor in combinatie met vloeien. 2. Irrigatielandbouw zorgt in de subtropische zone voor verzilting. 7.4 Landdegradatie in de boreale en polaire landschapszone Permafrost = Permanent bevroren bodem en ondergrond in de polaire en boreale landschapszones. De bovenlaag ervan (de actieve laag) ontdooit in de zomer en bevriest in de winter. De permafrost is in de polaire landschapszone het dikst. In de boreale landschapszone wordt de permafrost minder diep en meer onderbroken. 7.5 De landschapszones in de toekomst Duurzaam landgebruik = Vorm van gebruik van het landschap dat de mogelijkheden voor toekomstige generaties niet in gevaar brengt. Er is een evenwicht tussen de mogelijkheden van het landschap en de benutting ervan voor menselijke activiteiten. Belangrijk is het evenwichtige gebruik van de watervoorraad en het tegengaan van landdegradatie door bodemerosie, verzilting, verwoestijning en vervuiling. Wereldwijs, Aarde 1, Hoofdstuk 3 8