Het klimaatsysteem (Aardrijkskunde vwo), les 1: Uitleg
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Het klimaatsysteem
Examenstof aardrijkskunde vwo
Lesduur is: 45 minIntroductie
Onderdelen in deze les
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Het klimaatsysteem
Examenstof aardrijkskunde vwo
Les 1 van 3: uitleg. Les 2 is de examentraining, les 3 de terugblik met quiz. Syllabus: C1 5a.4 (klimaatsysteem: windsystemen en zeestromen). Image credit: NOAA Environmental Visualization Lab / Wikimedia Commons, publiek domein
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Wat ga je kunnen?
Ik kan uitleggen hoe zonne-energie en aardrotatie windsystemen en zeestromen aandrijven en hoe die de klimaatgebieden op aarde bepalen.
Deze slide heeft geen instructies
Waarom is het bij de evenaar warm en bij de polen koud?
Verwachte woorden: zon, invalshoek, dichter bij de zon, ijs, sneeuw, wind, zee. Pak de misvatting 'dichter bij de zon' meteen op: het gaat om de invalshoek, niet om de afstand. Gebruik de woorden zon, wind en zee als brug naar de drie blokken: stralingsbalans, windsystemen en zeestromen.
De aarde gefotografeerd vanuit Apollo 17, december 1972
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
De stralingsbalans
De aarde ontvangt zonnestraling (kortgolvig) en straalt zelf warmte uit (langgolvig)
Ongeveer 30 procent van de zonnestraling wordt direct teruggekaatst door wolken, ijs en land
Op mondiale schaal is inkomende en uitgaande straling in een dynamisch evenwicht
Verandert één kant, dan verschuift het evenwicht: de temperatuur past zich aan
Achtergrond: het terugkaatsende deel heet albedo; ijs en sneeuw hebben een hoog albedo. Broeikasgassen houden een deel van de uitgaande warmtestraling vast, maar klimaatverandering valt hier buiten de stof; houd het bij het evenwicht. Veelgemaakte fout: denken dat de aarde warmte opstapelt; over lange tijd gaat er evenveel energie uit als erin. Image credit: NASA, bemanning Apollo 17 / Wikimedia Commons, publiek domein
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Overschot bij de evenaar, tekort bij de polen
Bij de evenaar valt zonlicht bijna loodrecht in: veel energie per vierkante meter
Bij de polen valt het schuin in en kaatst ijs veel terug: minder energie
Tussen de keerkringen is een stralingsoverschot, bij de polen een stralingstekort
Wind en zeestromen voeren het overschot naar de polen: atmosferische en oceanische circulatie
Zonder dat transport zouden de tropen veel heter en de polen veel kouder zijn
De grens tussen overschot en tekort ligt ongeveer rond 35-40 graden breedte. Veelgemaakte fout: leerlingen noemen de afstand tot de zon als oorzaak; het verschil komt door de invalshoek en de lengte van de weg door de atmosfeer. Dit is de motor van het hele klimaatsysteem: alle circulatie in dit onderwerp verplaatst warmte van laag naar hoog breedte.
Zandduinen van Erg Chebbi in de Sahara, Marokko, 2021
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Stijgende en dalende lucht
Warme lucht zet uit en stijgt op: aan de grond ontstaat een lagedrukgebied
Stijgende lucht koelt af, waterdamp condenseert: wolken en regen
Dalende lucht warmt op en droogt: een hogedrukgebied. Wind stroomt van hoge naar lage druk
Gebergten dwingen lucht omhoog: de loefzijde is nat, de lijzijde droog
De Sahara ligt onder de subtropische hogedrukgordel: dalende lucht warmt op, de relatieve luchtvochtigheid daalt en er vormen zich geen wolken. Het droge gebied achter een gebergte heet regenschaduw. Veelgemaakte fout: denken dat hoge druk warm weer betekent; hoge druk betekent vooral droog en helder, in de winter kan het juist koud zijn. Image credit: Thomas Fuhrmann / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Waarom is er bij de polen een stralingstekort?
De polen liggen verder van de zon af
Zonlicht valt schuin in en ijs kaatst veel terug
Aan de polen is er het hele jaar nacht
De polen stralen geen warmte uit naar de ruimte
Goed: de schuine invalshoek spreidt de energie over een groter oppervlak en ijs heeft een hoog albedo. Verwachte fout: de afstand tot de zon; het verschil in afstand tussen evenaar en pool is verwaarloosbaar.
Vul in
Boven een warm gebied stijgt lucht op en ontstaat lage luchtdruk. Waar lucht daalt, ontstaat hoge luchtdruk en valt er weinig neerslag.
Stijgende lucht: lage druk, wolken en regen. Dalende lucht: hoge druk, droog. Verwachte fout: bij warme lucht hoge druk invullen, omdat leerlingen hoge druk koppelen aan warm weer.
Wolkenband van de ITCZ boven de Atlantische Oceaan, satellietbeeld juli 2010
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Drukgordels en de ITCZ
Bij de evenaar stijgt warme lucht op: de ITCZ, een gordel van lage druk met veel regen
Rond 30 graden daalt de lucht: de subtropische hogedrukgordel met woestijnen
Van 30 naar 0 graden waaien de passaten, tussen 30 en 60 graden de westenwinden
De ITCZ verschuift met de stand van de zon: in juli naar het noorden, in januari naar het zuiden
ITCZ: intertropische convergentiezone, waar de passaten van beide halfronden samenkomen (convergeren). De circulatie tussen ITCZ en 30 graden heet de Hadleycel. Rond 60 graden ligt nog een lagedrukgordel (poolfront), bij de polen hoge druk. Boven land verschuift de ITCZ verder dan boven zee, omdat land sneller opwarmt. Veelgemaakte fout: denken dat de ITCZ altijd precies op de evenaar ligt. Image credit: NOAA Environmental Visualization Lab / Wikimedia Commons, publiek domein
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Corioliseffect en Buys Ballot
Door de draaiing van de aarde buigt bewegende lucht af: het corioliseffect
Op het noordelijk halfrond buigt wind af naar rechts, op het zuidelijk halfrond naar links
Wet van Buys Ballot: sta met je rug naar de wind, dan ligt op het NH de lage druk links
Zo wordt de passaat naar de evenaar een noordoostpassaat op het NH
Op het zuidelijk halfrond waait de zuidoostpassaat
Rond een lagedrukgebied draait de wind op het NH tegen de klok in, rond een hogedrukgebied met de klok mee; op het ZH is het omgekeerd. Het corioliseffect is nul op de evenaar en het sterkst bij de polen. Veelgemaakte fout: de windrichting noemen naar waar de wind heen gaat; een noordoostpassaat komt uit het noordoosten.
Moessonregen in Matheran, Westelijke Ghats (India), augustus 2008
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
De moesson
Een moesson is een wind die per seizoen van richting wisselt, door verschuivende drukgebieden
Zomer: Zuid-Azië warmt sterk op, de ITCZ schuift noordwaarts, er ontstaat lage druk boven land
Vochtige lucht stroomt van de Indische Oceaan naar land: de natte zuidwestmoesson
Winter: het land koelt af, hoge druk boven Azië geeft een droge noordoostmoesson
De zuidoostpassaat steekt in de zomer de evenaar over en buigt door het corioliseffect af naar rechts: zo wordt hij een zuidwestenwind. Tegen de Westelijke Ghats en de Himalaya wordt de vochtige lucht omhoog gedwongen, wat extra regen geeft. De moesson laat zien hoe de ligging van land en oceaan het klimaat op continentale schaal bepaalt. Veelgemaakte fout: denken dat moesson 'regen' betekent; het is een wind. Image credit: McKay Savage / Wikimedia Commons, CC BY 2.0
Video: Wat is een passaat & moesson? (Aardrijkskunde Kennisclips). Kijkvraag: waarom verandert de zuidoostpassaat in een zuidwestenwind als hij in de zomer de evenaar oversteekt? Laat leerlingen daarna het corioliseffect en de verschuiving van de ITCZ noemen.
Uit welke richting waait de passaat op het noordelijk halfrond?
Uit het noordwesten
Uit het zuidoosten
Uit het noordoosten
Uit het zuidwesten
Lucht stroomt van de subtropische hoge druk naar de ITCZ (naar het zuiden) en buigt op het NH af naar rechts, dus naar het westen: een noordoostpassaat. Verwachte fout: noordwesten, door links en rechts om te draaien.
Zet op volgorde: zo ontstaat de zomermoesson in India
Zon, opwarming van land, lage druk, aanvoer van vochtige lucht, regen. Verwachte fout: de regen vóór de aanvoer van zeelucht zetten.
Zeewatertemperatuur rond de Golfstroom voor de oostkust van de VS, satellietbeeld 2005
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Zeestromen: warm en koud
Passaten en westenwinden duwen het zeewater voort: oppervlaktestromen door de wind
Op de westkant van oceanen stroomt warm water naar de polen: een warme zeestroom, zoals de Golfstroom
Op de oostkant stroomt koud water naar de evenaar: een koude zeestroom, zoals de Humboldtstroom
Warm of koud zegt iets over het water ten opzichte van de omgeving
Door wind en corioliseffect draaien de grote stroomkringen op het NH met de klok mee en op het ZH tegen de klok in. Een warme zeestroom langs de westkust van Europa (Noord-Atlantische stroom, verlengde van de Golfstroom) geeft zachte winters. Koude zeestromen langs Peru en Chili (Humboldt) en Namibië (Benguela) koelen de lucht af: die wordt stabiel, er vormt zich mist maar nauwelijks regen, zo ontstaan kustwoestijnen als de Atacama en de Namib. Veelgemaakte fout: denken dat een warme zeestroom altijd warm water is; hij is warmer dan het water eromheen. Image credit: NASA (MODIS) / Wikimedia Commons, publiek domein
Thermohaliene circulatie: rood is warm oppervlaktewater, blauw is koud diepwater
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Thermohaliene circulatie
Zeestromen worden ook aangedreven door verschillen in temperatuur en zoutgehalte
Bij Groenland koelt het water sterk af en wordt het zouter door ijsvorming: het wordt zwaar
Het zware water zinkt naar de bodem: de diepwaterpomp
Het diepe water stroomt over de hele aarde en komt elders weer boven: een wereldwijde lopende band
Thermo is warmte, halien is zout: samen bepalen ze de dichtheid van zeewater. Een tweede diepwaterpomp ligt bij Antarctica. Het duurt honderden tot ongeveer duizend jaar voordat water de hele ronde maakt. De diepwaterpomp trekt warm oppervlaktewater aan naar het noorden en helpt zo de warmte naar Noordwest-Europa te brengen. Veelgemaakte fout: denken dat alleen de wind de zeestromen aandrijft. Image credit: Robert Simmon, NASA; bewerking Robert A. Rohde / Wikimedia Commons, publiek domein
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Klimaten volgens Köppen
A tropisch: elke maand gemiddeld 18 °C of meer, rond de ITCZ
B droog: verdamping groter dan neerslag, onder de hogedrukgordel en langs koude zeestromen
C gematigd: koudste maand tussen -3 en 18 °C, zoals Nederland (Cfb)
D landklimaat: koudste maand onder -3 °C, warmste boven 10 °C, alleen op het NH
E poolklimaat: warmste maand onder 10 °C
Tweede letter: f neerslag het hele jaar, w droge winter, s droge zomer, m moesson; bij B: W woestijn, S steppe. Relateer de gebieden aan de circulatie: A bij de ITCZ, B onder de subtropische hoge druk en langs koude zeestromen, Cfb door westenwinden en de warme Noord-Atlantische stroom. D komt alleen op het NH voor, omdat het ZH op die breedte geen groot continent heeft. Veelgemaakte fout: B als 'warm' zien; het criterium is droogte.
Waardoor is de kust van Peru en Noord-Chili zo droog?
De koude Humboldtstroom koelt de lucht af
De ITCZ ligt het hele jaar boven Peru
De warme Golfstroom verdampt het water
De westenwinden brengen droge landlucht
Koude zeestroom: de lucht erboven koelt af en wordt stabiel, er stijgt geen lucht op en er valt nauwelijks regen. Daarbij ligt het gebied onder de subtropische hoge druk. Verwachte fout: westenwinden, omdat leerlingen de Andes als regenschaduw zien, maar de Andes houdt juist de vochtige lucht uit het oosten tegen.
Leg uit hoe de diepwaterpomp bij Groenland werkt.
Goed antwoord: het oppervlaktewater koelt sterk af en wordt zouter doordat bij ijsvorming het zout achterblijft; daardoor wordt het zwaarder (hogere dichtheid) en zinkt het. Dat trekt warm oppervlaktewater aan uit het zuiden. Verwachte fout: alleen 'koud water zinkt' zonder de rol van het zoutgehalte.
Wat vond je het lastigst?
Stralingsbalans
Drukgordels en de ITCZ
Corioliseffect en moesson
Zeestromen en Köppen
Gebruik de uitslag om in de examentraining extra tijd te geven aan het lastigste onderdeel.
Waarom heeft Nederland zachtere winters dan plaatsen in Canada op dezelfde breedte?
Goed antwoord: westenwinden brengen zeelucht vanaf de Atlantische Oceaan, die in de winter verwarmd is door de warme Noord-Atlantische stroom (verlengde van de Golfstroom), die op zijn beurt mede in stand wordt gehouden door de diepwaterpomp. Canada ligt aan de oostkant van een continent en krijgt koude landlucht. Verwachte fout: alleen 'de Golfstroom' zonder de rol van de westenwinden.
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Begrippen (1/2)
stralingsbalans: evenwicht tussen inkomende zonnestraling en uitgaande warmtestraling
ITCZ: gordel van lage druk bij de evenaar waar de passaten samenkomen
hogedrukgebied: gebied met dalende lucht, droog en helder weer
corioliseffect: afbuiging van bewegende lucht en water door de aardrotatie
wet van Buys Ballot: rug naar de wind: op het NH ligt de lage druk links
Deze slide heeft geen instructies
AARDE · KLIMAATSYSTEEM
Begrippen (2/2)
passaat: wind van de subtropische hoge druk naar de ITCZ
moesson: wind die per seizoen van richting wisselt
thermohaliene circulatie: zeestroming door verschillen in temperatuur en zoutgehalte
diepwaterpomp: plek waar koud, zout en zwaar water naar de bodem zinkt
koude zeestroom: zeestroom kouder dan de omgeving, maakt de kust droog
Deze slide heeft geen instructies
