Hoofdstuk 2

§1 §2 §3 §4
§ 2.1 De aarde als systeem
De vier sferen
Atmosfeer, hydrosfeer, lithosfeer en biosfeer, hebben elk hun eigen unieke eigenschappen en componenten.
De atmosfeer
> De dampkring, de atmosfeer, is van groot belang voor het leven op aarde en speelt een belangrijke rol bij de vorming van de landschappen. De atmosfeer is opgedeeld in 4 lagen. De troposfeer, 8/18km dik, de stratosfeer, tot 50km hoogte, de mesosfeer vanaf 50km tot 75km hoogte, de thermosfeer vanaf 80km hoogte.
- Voor het leven op aarde is de troposfeer van essentieel belang. Daar spelen zich de kringlopen van water en koolstof en de klimaatprocessen zich af. De laag bevat 80% van de gassen die de dampkring vormen.
- De stratosfeer is een stabiele laag en bevat 20% van de gassen van de atmosfeer waaronder ozon. Ozon blokkeert de instraling van UV licht.
De hydrosfeer
> De hydrosfeer is het vloeibare gedeelte van de aardse sferen. Het omvat de oceanen, meren, rivieren en het grondwater, bodemwater, gletsjers en het vaste ijs in de bergen en op de polen. 97% van het water zit in de oceanen en is dus zout water.
De biosfeer
> De biosfeer omvat alle levende organismen op aarde.
Kringlopen
> Bepaalde kringlopen spelen een rol bij het begrijpen van de exogene en endogene krachten die de aarde vormgeven. Hierbij zie je de relaties tussen de elementen van verschillende sferen.
Waterkringloop
> Water komt op aarde voor in 3 vormen: vast, vloeibaar en gasvormig. Water bepaald voor een groot deel het klimaatsysteem en het is een belangrijk element bij de exogene krachten die de landschappen vormgeven. Waterkringloop: water verdampt uit zeeën, meren, rivieren, planten. En via de neerslag, infiltratie en afstroming komt het water uiteindelijk weer in de zee terecht.
De koolstofkringloop
> De koolstofkringloop is van groot belang. Alle levensvormen bestaan uit koolstofcomponenten. Koolstof kan voorkomen in gas-fase, vloeibare-fase en vaste-fase.
- Vulkanen, industrieën, chemische verwering en de ademhaling van planten en dieren zorgen voor aanvulling van koolstof in de atmosfeer.
- Door fotosynthese wordt de CO2 omgezet in O2. Bij de fotosynthese in oceanen wordt CO2 uit de atmosfeer gehaald en door plankton opgenomen. De geproduceerde O2 komt in het water terecht. Het plankton bouwt skeletjes van CaCO3, bij het afsterven worden de skeletjes als sedimenten op de bodem afgezet. Zo ontstaat kalksteen waarin de koolstof opgeslagen zit. Ook worden op de bodem organische deeltjes omgevormd tot olie en gas. Op het land kan veen inkolen tot steenkool.
= ‘’Slinks’’ of ‘’putten’’ zijn plaatsen waar de koolstof voor langere tijd wordt opgeslagen. Aan de andere kant zijn er weer ‘’bronnen’’ die de koolstof terug de atmosfeer in brengen. Uiteindelijk ontstaat er een evenwicht.
> Uit de kringlopen kun je afleiden dat er relaties bestaan tussen de sferen.
Energiebalans
Aangezien de aarde gedurende langere tijd een vrij constante temperatuur heeft, moet er een balans zijn tussen de inkomende en uitgaande energie, de energiebalans. Wat er ingestraald wordt moet er ook weer uitgestraald worden. Kortgolvige straling direct van de zon, wordt 30% van teruggekaatst. Van de resterende 70% die wordt opgenomen door alles, wolken aardoppervlak en etc., worden dingen opgewarmd, die dingen zenden de energie weer terug in langgolvige straling, infraroodstraling, er wordt weer 70% uitgestraald. Dus in totaal komt er 100& in en gaat er ook weer 100% uit.
Stralingsbalans op verschillende plekken op aarde
> Op langere termijn blijft de energiebalans constant. Op kortere termijn en lokaal zijn er wel grote verschillen.
- De energiebalans verschilt per breedtegraad. Op de polen moet de ‘’zonnestraal’’ veel meer ‘’verdeeld’’ worden en een langere afstand afleggen om er te komen, terwijl op de tropen een ‘’zonnestraal’’ niet wordt ‘’verdeeld’’ en veel sneller bij de tropen kan komen. Hierdoor is er uiteindelijk een warmte-overschot bij de tropen een tekort aan warmte op de polen. Het overschot van de tropen zal tot een transport van warmte leiden naar de polen. Dit is de motor van de oceaanstromen en luchtcirculatie. De extreme plaatselijke verschillen in de energiebalans worden hierdoor verminderd dan wel gecompenseerd.
-  De zonne-energie wordt in het ene gebied meer weerkaats dan in het andere. Deze weerkaatsing heet het albedo. De absorptie, opnemen, van warmte zal bij een hoger albedo minder zijn. Het albedo is afhankelijk van de aard van het oppervlak, bos weerkaats minder, ijs weerkaats veel.

§ 2.2 Klimaten
De luchtcirculatie
> Lagedrukgebied, een tekort aan luchtdeeltjes. Het lagedrukgebied bij de bij de tropen wordt de intertropische convergentiezone ITC genoemd. Hoog in de troposfeer komt een stroming op gang die van de tropen af is gericht, die lucht slaat verderop weer neer, er ontstaan daar dan hogedrukgebieden. De opgestegen lucht aan de evenaar moet worden aangevuld: er komt laag in de troposfeer een luchtstroming ofwel wind vanuit de subtropen op gang richting de tropen op gang. Rond de polen heerst een omgekeerde situatie. De lucht is koud en zakt. Zo vormt zich hier een hogedrukgebied. Die lucht vult dan weer andere lagedrukgebieden aan.
Door al deze luchtstromen worden grote verschillen in energiebalans ten dele gecompenseerd.
De wet van Buys Ballot
> Op het noordelijk halfrond heeft de stroming een afwijking naar echts en op het zuidelijk halfrond een afwijking naar links. Dit komt door de draaiing van de aarde, Corioliseffect. De stromen gaan van een hoge luchtdruk gebied naar een lage luchtdruk gebied.
Moessons en passaten
> De loodrechte instraling van de zon verplaatst zich tussen de keerkringen. De Intertropische convergentiezone (ITC), de zone met het tropische minimum, ligt in juli noordelijker van evenaar en in januari zuidelijker van de evenaar. De lagedrukgebieden zuigen vanuit het zuiden, vanaf de zee, lucht aan. Met de afwijking naar rechts (wet van Buys Ballot) brengen deze aanlandige zuidwesten winden in de zomer veel neerslag. Ze worden moessons genoemd.
- Op de oceanen waaien op het noordelijk halfrond hete hele jaar door noordoostenwinden van het hogedrukgebied naar de ITC. Dit zijn de noordoost passaten, ook wel ‘’trade winds’’. Op de zeeën van het zuidelijk halfrond waaien op die breedten zuidoostpassaten.
Warmtetransport via de zeestromen
> Het ontstaan van zeestromen wordt bepaald door de factoren wind, zoutgehalte en temperatuur.
- De warmwateroppervlaktestromen verplaatsen zich aangedreven door de winden, en hebben, door de rotatie van de aarde, op het noordelijk halfrond een afwijking naar rechts en op het zuidelijk halfrond een afwijking naar links. Zeestroom van warm naar kouder gebied is warme zeestroom, zeestroom van kouder naar warmer gebied is koude zeestroom.
- Er beslaat ook nog een wereldomspannend circulatiepatroon van waterstromen: de thermohaline circulatie. Deze diepzeestroom ontstaat door verschillen in zoutgehalte en temperatuur. In de Atlantische oceaan wordt warm zout water via de ‘’warme Golfstroom’’ naar het noorden getransporteerd (GB 182A). Dankzij deze thermohaline circulatie hebben wij in Noordwest-Europa een relatief mild klimaat. Wanneer er niet genoeg water afzinkt zal de warme Golfstroom tot stilstand komen. In Europa wordt het dan kouder en zou er een ijstijd kunnen ontstaan.
Het kerstkind
> Onder normale omstandigheden waaien er op de Grote Oceaan in de buurt van de evenaar de noord- en zuidoostelijke winden: de passaten. Deze winden stuwen het oppervlaktewater naar het westen. Boven het warme water stijgt massaal vochtige lucht op, waardoor er veel neerslag valt. Aan de andere kant van de Grote Oceaan, Zuid Amerikaanse westkust, blaast de aflandige passaatwind het oppervlaktewater van de kust weg. Het wordt aangevuld door koud voedingsrijk water uit de diepte van de oceaan. Het koude water staat weinig damp af en bij een lage vochtigheid is de neerslag veel minder.
- Elke 2 tot 7 jaar wordt dit circulatiepatroon doorbroken. Ten zuiden van de evenaar gaat dan boven de Grote Oceaan een westelijke wind waaien. De passaatwinden zijn te zwak geworden om het warme water weg te blazen. Zo wordt veel warm oppervlaktewater aangevoerd. Er wordt geen voedingsrijk koud water aangevoerd waardoor er minder vissen en plankton komen. Dit is El Nino. Het warme water zorgt ook voor veel neerslag dat kan zorgen voor overstromingen.
Klimaatfactoren
> Het klimaat is de gemiddelde weertoestand op een bepaalde plek op de aarde gedurende 30 jaar. Er zijn verschillende factoren van toepassing.
= De scheve stand van de aardas.
- Door de scheve stand van de aardas schuift de zon jaarlijks van een positie recht boven de Kreeftskeerkring op 21 juni, naar een positie recht boven Steenbokskeerkring op 21 december. Op de hele wereld geeft de scheve stand van de aardas aanleiding tot het optreden van seizoenen. In de tropen zijn de verschillen tussen de seizoenen echter veel kleiner dan in de poolstreken.
- Door de hoge zonnestand in de tropen stijgt de opgewarmde lucht op, koelt af, condenseert, waardoor daar veel stijgingsregens vallen.
= De verdeling van land en zee.
- De zee heeft een grotere warmtecapaciteit dan het land. Daardoor zijn de temperatuurverschillen tussen seizoenen op het land veel groter dan op zee. Als gevolg daarvan hebben aanlandige zeewinden in de zomer een afkoelende werking boven en op het land en in de winter een verwarmende werking. Dat heet de ‘’matigende werking’’ van de zeewinden.
- Luchtstromen boven zee drijven zeestromen aan. Die stromen kunnen bijdragen aan de herverdeling van warmte over de aarde.
- Uit de zee kan water verdampen dat vervolgens op een ander plaats weer condenseert. Van land verdampt minder water dus van een aflandige wind zal minder regen vallen dan van een aanlandige wind.
= De hoogteligging.
De atmosfeer wordt met toenemende hoogte kouder.
= De ligging van gebergten.
- De gebergten kunnen achterliggend gebied beschermen tegen winden.
- Wanneer aanvoer van lucht de bergen bereikt, moet de luchtmassa stijgen. De lucht koelt af, de waterdamp in de lucht condenseert en er valt stuwingsneerslag. Aan de andere zijde van berg daalt de vochtige lucht en wordt weer warmer. Deze vrij droge gebieden liggen aan de lijzijde of in de regenschaduw van de gebergten.
Elk klimaat een eigen plek
> De aarde kan je onderverdelen in klimaatzones.




 

Klimaatzones Koppen

Nederlandse naam

Temperatuur

Neerslag

Tropische regenklimaten

 

 

 

Af

Tropisch regenwoudklimaat

Winter >18*C

Hele jaar

Aw

Savanneklimaat

Winter >18*C

Drogere winter

Droge Klimaten

 

 

 

BS

Steppeklimaat

-

200-500mm/jaar

BW

Woestijnklimaat

-

<200mm/jaar

Maritieme klimaten (zeeklimaten)

 

 

 

Cf

Gematigd zeeklimaat

Zomer >10*C winter -3~18*C

Hele jaar

Cs

Middellands zeeklimaat

Zomer >10*C winter -3~18*C

Drogere zomer

Cw

Chinaklimaat

Zomer >10*C winter -3~18*C

Drogere winter

Continentale klimaten (landklimaten)

 

 

 

Df

Landklimaat

Zomer >10*C winter <-3>10*C

Hele jaar

Dw

Landklimaat droge winter

Zomer >10*C winter <-3>10*C

Drogere winter

Polaire klimaten

 

 

 

ET

Toendraklimaat

Zomer tussen

Weinig (vooral sneeuw)

EF

Sneeuwklimaat

Zomer <0*C

Weinig (vooral sneeuw)

EH

Hooggebergteklimaat

Groot dag- en nachtverschil

Veel (vooral sneeuw)

§ 2.3 Verwering en erosie
Verwering
> Fysische verwering en chemische verwering.
- Bij fysische verwering valt het gesteente uiteen zonder dat de samenstelling verandert.
= Vorstwering. Water sijpelt spleten in, bevriest en dooit weer tot de steen helemaal splijt.
= Insolatie. Overdag erg warm, steen zet uit, ’s nachts erg koud, steen krimpt weer. Na verloop van tijd valt de steen in stukjes uiteen.
= Plantengroei. Plantenwortels kunnen in kleine spleetjes van een steen gaan groeien en op ten duur de hele steen kapot maken.
> Bij chemische verwering verandert de samenstelling van het gesteente. Hierbij reageren de mineralen met water en zuurstof. Sommige mineralen lossen hierdoor op. Zuur water kan kalksteen helemaal oplossen.
Karstverschijnselen
> Stalactieten en stalagmieten en onderaardse meren in grotten. Dit alles is gevormd door zuur water in kalksteen. CO2 van zure regen en van planten en bacteriën in vochtige klimaten, komt in het bodemwater terecht en zakt naar het grondwater. De zone met het verzadigde zure water kan overal in het omringend gesteente de kalksteen doen oplossen. Wanneer de waterspiegel daalt hangen er waterdruppels met kalk aan het plafond die langzaam verdampen waardoor de kalk achterblijft. Aan de oppervlakte van zo’n landschap met karstverschijnselen kunnen riviertjes en beekjes zomaar in de ondergrond verdwijnen.
Waarom verweert niet elk gesteente even gemakkelijk?
> De processen van verwering hebben te maken met 4 factoren:
1 Aard van het moedergesteente. Sommige typen gesteenten zoals kalksteen, zijn zwakker en/of lossen gemakkelijker op waardoor chemische ne fysische verwering vaker voorkomt.
2 Het klimaat. Extreme temperatuurverschillen bevorderen fysische verwering. Warme, vochtige klimaten met veel planten bevorderen chemische verwering.
3 Dekkende bodemlaag aanwezig? Bij een dekkende bodemlaag zal er meer water worden vastgehouden en meer bacteriën aanwezig zijn door plantengroei waardoor fysische en chemische verwering meer kan krijgen.
4 Tijd. Hoe langer iets bloot staat aan verwering, hoe meer het wordt afgebroken.
Erosie en sedimentatie
> Erosie: het verweerde materiaal van gesteenten kan worden getransporteerd door water, wind, ijs en zee waarbij een uitschurende werking optreedt. Uiteindelijk wordt het materiaal ergens anders neergelegd, gesedimenteerd.
= De schurende werking van het ijs met stenen slijt diepe U-dalen uit. In de bergen ontstaan door verwering en erosie spitse toppen, steile hellingen en komvormige bekkens.
= Winderosie kan op 2 manieren. De wind kan losse deeltjes wegblazen en ergens anders weer laten ophopen. De wind kan beladen met zanddeeltjes gesteenten zandstralen waardoor er delen worden weggeblazen.
= Erosie en sedimentatie hangen af van het type rivier in hoeverre er veel uitschuring of afzetting plaatsvindt.
- Bij dalvormende rivieren wordt een kloof of diep dal gevormd. Door de hoogteverschillen is de stroomsnelheid groot, er kunnen diepe canyons ontstaan.
- Wanneer een rivier in een vlak gebied stroomt met weinig hoogteverschillen en er het hele jaar genoeg water afgevoerd wordt, gaat zo’n rivier meanderen, er ontstaan brede lussen. Langzaam stromend water waardoor er veel gesedimenteerd kan worden. Aan de monding van de rivier ontstaan deltakusten als door veel slib de bedding geblokkeerd wordt en er allerlei vertakkingen ontstaan.
- Vlechtende rivier. Bestaat uit een stelsel van veel kleine, middelmatig brede en ondiepe waterlopen die zich herhaaldelijk splitsen en weer samenkomen. Komen voor in gebieden met onregelmatige waterafvoer met veel puin erin: semi woestijnen en berggebieden. Het erosiemateriaal wordt in grote puinwaaiers aan de voet van de bergen gesedimenteerd.
= Golven van de zee kunnen een sterk eroderende en sedimenterende werking hebben. Zand kan worden meegenomen en elders weer gesedimenteerd worden.
Het effect van de zwaartekracht
> Door de zwaartekracht kunnen grote verplaatsingen voorkomen, gesteente lawine aka bergstorting, gaat erg snel, of een modderstroom of een aardverschuiving. Soms gaat het proces maar heel langzaam.

 

Langzaam, lage verzadiging van water

Iets hogere snelheid, meer water

Gemiddelde snelheid, hoge waterverzadiging

Hoge snelheid, grote hoeveelheid lucht

Gesteente

 

Bergafglijding of landslide of aardverschuiving

 

Steenlawine en bergstorting

Los sediment

Kruip of soil creep

afschuiving

Modderstroom, lahar of mudflow

 

§ 2.4 Colorado en Donau
De Colorado
> Oorsprong Colorado ligt in hooggebergte Rocky Mountains in de VS. In een plateau gebied heeft de rivier door diepe kloven in het landschap gesneden en zijn er canyons ontstaan. In het bergklimaat van de Rocky Mountains voeden een paar kleine gletsjers en smeltende sneeuw in de lente de vele stromende beekjes. Het teveel aan water in de zomer zorgde voor problemen en het tekort in de winter ook, om dit beter te reguleren zijn veel dammen gebouwd.
- Door de dammen levert de Colorado nu elektriciteit, drinkwater en water voor de landbouw.
- De rivier is ongeschikt voor grote scheepsvaart door de snelle beekjes en vele dammen. Veel mensen raften wel over de snelle stromende beekjes.
De Donau
> De bronnen van de Donau liggen in Donaueschingen in Duitsland. De rivier ontspringt in het Zwarte Woud. De Donau stroomt ook door verschillende kloven waar door middel van sluizen de stroomversnellingen zijn getemperd en het goed bevaarbaar is geworden. De benedenloop van de rivier wordt gevormd door de brede, goed ontwikkelde riviervlakten in het laagland en achterliggend heuvelgebied, hier is de Donau een meanderende rivier. Bij de monding van de Zwarte Zee splitst de Donau in 3 takken en heeft zo een grote delta gevormd.
- De Donau is in grote stukken goed bevaarbaar en levert drinkwater op. Ondanks vele sluizen en dammen zijn er toch nog problemen met overstromingen en de ecologie in sommige gebieden.