Einführung in die Allgemeine Klimatologie

60 Pages·2012·1.19 MB·German

Wolfgang Weischet / Wilfried Endlicher
Einführung in die
Allgemeine Klimatologie
Studienbücher der
Geographie
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8., durchgesehene Au(cid:2) age
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Borntraeger
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Studienbücher der Weischet / Endlicher 1
Geographie Einführung in die 2
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Allgemeine Klimatologie
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Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“
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Studienbücher der
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2 Geographie
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6 (Früher: Teubner Studienbücher der Geographie)
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13 (cid:14)(cid:5)(cid:13)(cid:15)(cid:16)(cid:2)(cid:17)(cid:5)(cid:16)(cid:2)Jörg Bendix, Marburg(cid:2)(cid:2)
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18 (cid:14)(cid:5)(cid:13)(cid:15)(cid:16)(cid:2)(cid:17)(cid:5)(cid:16)(cid:2)Hans Gebhardt, Heidelberg(cid:2)(cid:2)
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(cid:14)(cid:5)(cid:13)(cid:15)(cid:16)(cid:2)(cid:17)(cid:5)(cid:16)(cid:2)(cid:14)(cid:6)(cid:7)(cid:19)(cid:2)(cid:18)(cid:4)(cid:7)(cid:10)(cid:4)(cid:5)(cid:24)(cid:2)(cid:28)(cid:26)(cid:11)(cid:8)(cid:29)(cid:4)(cid:5)(cid:2)
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33 Die Studienbücher der Geographie behandeln wichtige Teilgebiete, Probleme
34 und Methoden des Faches, insbesondere der Allgemeinen Geographie. Über
35 Teildisziplinen hinweggreifende Fragestellungen sollen die vielseitigen Verknüp-
36 fungen der Problemkreise sichtbar machen. Je nach der Thematik oder dem For-
37 schungsstand werden einige Sachgebiete in theoretischer Analyse oder in welt-
38 weiten Übersichten, andere hingegen stärker aus regionaler Sicht behandelt.
39 Den Herausgebern liegt besonders daran, Problemstellungen und Denkansätze
40 deutlich werden zu lassen. Großer Wert wird deshalb auf didaktische Verarbei-
41 tung sowie klare und verständliche Darstellung gelegt. Die Reihe dient den Stu-
42 dierenden zum ergänzenden Eigenstudium, den Lehrern des Faches zur Fortbil-
43 dung und den an Einzelthemen interessierten Angehörigen anderer Fächer zur
44 Einführung in Teilgebiete der Geographie
Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“
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Einführung 1
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Allgemeine 6
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Klimatologie 9
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8., durchgesehene Auflage
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Dr. rer. nat. Wpolfgang Weischet 19
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Professor an der Universität Freiburg i.Br.
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Dr. rer. nat. Wilfried Endlicher 23
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Psrofessor an der Humboldt-Universität
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zu Berlin
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Mit 109 Figuren, 13 Tabellen und einer (cid:30)afel 30
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Gebr. Borntraeger Verlagsbuchhandlung
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Berlin · Stuttgart 2012 43
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Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“
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1 Weischet /Endlicher: Einführung in die Allgemeine Klimatologie
2
Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Weischet
3
4 Geboren 1921 in Solingen-Ohligs. 1940–1942 Studium der Meteorologie und Geophysik in Ham-
burg und Berlin. Diplom-Meteorologe, Assessor im Reichswetterdienst. 1945–1948 Studium der
5
Geographie, Physik und Mathematik in Bonn. 1948 Promotion bei Prof. Troll in Bonn. Anschlie-
6 ßend Wiss. Assistent von Prof. Louis, zunächst in Köln, ab 1951 in München. 1954 Habilitation für
7 Geographie in München. 1955/56 Gastforscher an der Universidad de Chile, Santiago. 1959-1961
8 Prof. für Geographie und Direktor des Instituto de Geografia y Geologia, Universidad Austral de
9 Chile in Valdivia. Seit 1961 o. Prof. und Direktor des Institutes für Physische Geographie der Uni-
10 versität Freiburg/Br.; 1969/70 Visiting Prof. University of Wisconsin, Milweaukee. 1982 Mit-
glied in der Deutschen Akademie der Naturforscher und Ärzte LEOPOLDINA. März 1989 Emeritie-
11 rung. Gestorben am 13. Januar 1998.
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13 Prof. Dr. rer. nat. Wilfried Endlicher
14 Geboren 1947 in Heidenheim/Brenz. 1969–1975 Studium der Geographie, Romanistik und Meteo-
15 rologie in Freiburg/Br. und Grenoble. Staatsexamen 1975, ansochließend Wiss. Mit. am Inst. für
16 Phys. Geogr. der Universität Freiburg; 1979 Promotion bei Wolfgang Weischet mit einer Diss. zum
Weinbauklima des Kaiserstuhls. 1982–84 DAAD-Gastdozent an der Universidad de Concepción/
17
Chile, 1985 Habilitation in Freiburg mit einer Schrift zurr Landschaftsdegradation in Chile. 1986 Do-
18
zent an der Univ. Erlangen-Nürnberg, 1987 Heisenberg-Stipendiat der DFG und Visiting Professor
19 an der Univ. of Florida in Gainesville. 1988–1997p Prof. für Geoökologie am Fachbereich Geogra-
20 phie der Univ. Marburg, seit 1998 Prof. für Klimageographie am Geogr. Inst. der Humboldt-Univer-
21 sität zu Berlin. 2004 Mitglied in der Deutschen Akademie der Naturforscher und Ärzte LEOPOLDINA.
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22 7. vollständig neu bearb. Auflage. Borntraeger 2008
23 6. überarb. Auflage, unveränderter Nachdruck. Borntraeger, 2002
24 6. überarb. Auflage. Teubner, 1995
s
5. überarb. u. erweiterte Auflage. Teubner, 1991
25
4. überarb. u. erweiterte Auflage. Teubner, 1999
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3. überarb. u. erweiterte Auflage. Teubner, 1983
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27 2. durchgesehene Auflage. Teubner, 1979
28 1. Auflage, Teubner. 1997
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ISBN 978-3-443-07148-6
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ISSN 1618-9175
31 Information on this title: www.borntraeger-cramer.de/9783443071486
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© 2012 Gebr. Borntraeger, Berlin, Stuttgart
34 Gedruckt auf alterungsbeständigem Papier nach ISO 9706-1994
35
Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außer-
36 halb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig
37 und strafbar. Das gilt besonders für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und
38 die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
39 Verlag: Gebr. Borntraeger Verlagsbuchhandlung, Johannesstr. 3A,
40 D-70176 Stuttgart, Germany
41 [email protected]
www.borntraeger-cramer.de
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43 Satz: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth
44 Printed in Germany by: Gottlob Hartmann GmbH, Stuttgart
Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“
1
Vorwort zur 1. Auflage 2
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Der vorliegende Text ist – über einige Jahre verteilt und wiederholt verändert – mit 5
dem Ziel abgefasst worden, auch all jenen Geographen, Geographiestudenten und an- 6
deren Interessenten, die von der Schule her keinen engeren Bezug zu den Naturwissen- 7
schaften mitbringen, den Einstieg in die physikalische Betrachtungsweise der Klima- 8
tologie zu ermöglichen. Mit dem klimageographischen Faktenwissen allein kommt 9
man nämlich auf die Dauer nicht recht weiter. Der künftige Geograpehielehrer wird 10
vielmehr im Zusammenhang mit Fragen der Umweltbelastung, den tatsächlichen oder 11
behaupteten anthropogenen Klimabeeinflussungen und den ökologischen Schlüssel- 12
b
funktionen des Klimas in den Lebensräumen der Erde zunehmend mehr auf gründliche 13
Einsichten in die geophysikalischen Prozesse und deren entscheidende Einflußfakto- 14
ren angewiesen sein. Viele der Kurzschlüsse über die Doominanz sozio-ökonomischer 15
Bezüge oder den geringen Stellenwert physisch-geographischer Gegebenheiten beru- 16
hen nämlich darauf, daß die naturwissenschaftlichen Zusammenhänge nicht genügend 17
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tief und genau erkannt werden und oberflächliches Faktenwissen einem gar nicht die 18
Möglichkeit gibt, in eine echte kritische Prpüfung der Alternativen einzutreten. 19
20
Natürlich ist der dargebotene Stoff nicht umfassend und vollständig. Da ich z.Z.
21
gleichzeitig an einer Neuauflage der umfangreichen Klimageographie des verstorbenen
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22
Kollegen Blüthgen arbeite, glaube ich sogar ziemlich genau zu wissen, was alles fehlt.
23
Jedoch, bevor ich eine Ableitung durch das Hinzufügen von allen möglichen Er-
24
scheinungen aus der klimagseographischen Substanz belaste, die nicht in eine gene-
25
tisch konzipierte Gedankenführung hineinpassen, lasse ich sie lieber weg. Mein Bemü-
26
hen galt nicht der Vollständigkeit, sondern der konsequenten Herleitung von
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27
Einsichten in physikalische Grundlagen und atmosphärische Prozesse, welche bei der
28
Genese des Klimas eines Raumes die entscheidende Rolle spielen. Damit soll die Basis
geschaffen weLrden für das Verständnis der Klimadifferenzierung auf der Erde auf gene- 29
30
tischer Grundlage. Diese regionalklimatologische Differenzierung wird in Verknüp-
31
fung von geographisch charakteristischen Klimaeffekten und dynamisch konzipierter
32
Klimagenese in einem gesonderten Band behandelt. Am Schluss des vorliegenden
33
Textes steht die Darstellung der Allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre.
34
Es kann natürlich sein, dass manchen Leser die physikalische Materie zunächst hart an-
35
geht und dass er manche Sätze beim ersten Lesen nicht auf Anhieb versteht. Lassen Sie
36
sich davon nicht gleich abschrecken. Die Sätze müssen zuweilen im Interesse der Ein-
37
deutigkeit konstruiert werden und wirken dann überladen, schwerverdaulich. Sie haben
38
aber den Vorteil, dass sie letztlich rekonstruierbar sind und einen eindeutigen Sinn er-
39
geben. Den benötigt man für eine konsequente Ableitung. Auch Formeln sind − richtig
40
verstanden − keine Zumutung oder Belastung, sondern eine Erleichterung, stellen sie
41
doch nichts weiter als eine verkürzte, auf Eindeutigkeit abgestellte Ausdrucksweise
42
dar. Was sie aussagen, ist zudem jeweils in einfachen Worten noch hinzugefügt.
43
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Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“
6 Vorwort zur 1. Auflage
1 Die behandelte Materie gehört seit langem zum gesicherten Grundlagenwissen der
2 Geowissenschaften. Dementsprechend sind im Text keine Literaturbezüge enthalten.
3 Ich möchte aber meinen Lehrern und Autorenkollegen meinen herzlichen Dank für all
4 das abstatten, was ich durch Wort und Schrift von ihnen gelernt habe und ich nun in mei-
5 ner Sicht der Dinge und meiner Vorstellung von ihrer didaktisch adäquaten Präsentati-
6 on weiterzugeben versuche. Die Bücher, aus denen ich gelernt habe, sind nachstehend
7 aufgeführt.
8
Zu großem Dank verpflichtet bin ich auch meinen Mitarbeitern im Geographischen In-
9
stitut I der Universität Freiburg: H. Goßmann und W. Nübler für manchen kritischen
10 e
Hinweis, W. Hoppe für die sorgfältige kartographische Arbeit an den zahlreichen Figu-
11
ren, Frau Beil und Frau Ohr für die stete Hilfe bei der Erstellung des Manuskriptes.
12
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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft verdanke ich eine finanzielle Unterstützung
13
während eines Forschungssemesters in der University of Wisconsin, wo ich be-
14
15 sonders von den Kollegen David H. Miller und Wernero Schwerdtfeger dankenswerter
Weise manche Anregungen erhalten habe.
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Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“
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Vorwort zur 7. Auflage 2
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Wolfgang Weischet hat diese Einführung mehrfach überarbeitet und auf den jeweils 5
neuesten Stand der Wissenschaft gebracht, letztmals 1995. In den seither vergange- 6
nen Jahren hat die Forschung über den anthropogen induzierten Klimawandel, diese 7
Menschheitsherausforderung, neue Einsichten gewonnen. Die nunmehr bekannten Fak- 8
ten sowie die naturwissenschaftlichen Grundlagen der ablaufenden Prozesse sind in 9
zwei Kapiteln angefügt worden. Außerdem rechtfertigte die Relevanze der mesoska- 10
laren Dimension des Klimas ein zusätzliches Kapitel, d.h. Stadt- und Geländeklima 11
werden mit behandelt. Bei den gesicherten klimatologischen Sachverhalten, also 12
b
dem weitaus größten Teil des Buches, wurden einige wenige Kürzungen und Ergän- 13
zungen sowie Überarbeitungen der Figuren vorgenommen. Eine Einleitung mit De- 14
finitionen und Ausführungen zum Klima als System, oebenfalls eine Erkenntnis der 15
letzten Jahre, wurde vorangestellt. Das Literaturverzeichnis wurde erweitert und In- 16
ternetquellen kamen neu hinzu. Auch eine andere Zitierweise und ein Verzeichnis 17
r
von Maßeinheiten und Umrechnungsformeln schienen mir hilfreich. Diese Einfüh- 18
rung behandelt die Allgemeine Klimatologpie. Detaillierte Ausführungen zur Regio- 19
nalen Klimatologie haben beide Autoren bereits 1996 bzw. 2000 vorgelegt. 20
21
Mein Dank gilt den Kollegen Eberhard Parlow, Lutz Jäger und Christian-Dietrich
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Schönwiese, die instruktive Diagramme zur Verfügung stellten, sowie dem Kollegen
23
Jörg Bendix für seine Herausgebertätigkeit. Mein Dank gilt v.a. aber meinen Mitar-
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beitern Dr. Thomas Draheims, Dr. Reinhard Kleßen, Dr. Marcel Langner und Dipl.-
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Geogr. Anja Pagenkopf für ihre kritischen Hinweise zur Neuauflage. Frau Sylvia
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Zinke-Friedrich, Herr Matthias Baumann und Herr Matthias Grätz unterstützten
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27
mich bei der Herstellung und Herrn Gerd Schilling bin ich für die sorgfältige karto-
28
graphische Arbeit zu Dank verpflichtet. Nicht zuletzt danke ich auch Dr. Nägele vom
Verlag SchweLizerbart für das Angebot der Neubearbeitung. 29
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Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“
8 Vorwort zur 1. Auflage
1 Vorwort zur 8. Auflage
2
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Je besser wir den komplexen Mechanismus unseres Klimas verstehen und je sicherer
4
wir die Eingriffe des Menschen in dieses System beurteilen können, desto größer
5
wird die damit verbundene Verantwortung für unsere Erde, von der globalen bis zur
6
lokalen Skala. Derartige Fragen beschäftigen Wissenschaft, Zivilgesellschaft und
7
Politik gleichermaßen. Thematisch einschlägige Studienbücher müssen deshalb un-
8
ablässig an den aktuellen Wissensstand angepasst werden. In dieser durchgesehenen
9
10 Neuauflage wurden einige Fehler beseitigt, verschiedene Abschnitte eetwas gestrafft
und einzelne Kapitel und Diagramme durch aktuelle Daten ergänzt. Dies betrifft ins-
11
besondere die Thematik des Klimawandels. Die Literatur- und Internet-Verzeichnis-
12
b
se wurden überarbeitet. Mein Dank gilt auch dieses Mal dem gleichen Personenkreis
13
wie bei der voran gegangenen Auflage, insbesondere aber meinen Mitarbeiterinnen
14
und Mitarbeitern am Lehrstuhl für Klimageographie des Geographischen Instituts
15 o
der Humboldt-Universität zu Berlin, die mir in vielfacher Hinsicht den Rücken frei
16
hielten und die Arbeit an dieser Neuauflage erst ermöglichten. Ich würde mich freu-
17
en, wenn das Studienbuch auch weiterhin zu einrem besseren Verständnis des Klimas
18
unseres „blauen Planeten“ beitragen würde.
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Berlin, im Frühjahr 2012 Wilfried Endlicher
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Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“
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Inhalt 2
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Vorwort zur ersten Auflage ......................................................................................5 5
Vorwort zur siebten Auflage ....................................................................................7 6
7
Vorwort zur achten Auflage .....................................................................................8
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1 Das Klima mit seinen Raum- und Zeitdimensionen ...................................15
e 10
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2 Erddimensionen und Beleuchtungsklimazonen ..........................................23
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2.1 Erddimensionen ........................................................b..............................23
13
2.2 Himmelsmechanische Tatsachen ............................................................23 14
2.3 Jahreszeiten ...................................................o..........................................25 15
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3 Die Sonne als Energiequelle und die Ableitung des solaren Klimas .........32 17
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3.1 Energiequelle und Solarkonstante ..........................................................32
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3.2 Fakten des solaren Klimas ......................................................................32
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4 Die Atmosphäre, ihre Zusamemensetzung und Gliederung ........................39
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4.1 Die Zusammensetzung der Atmosphäre .................................................39 23
4.2 Die vertikale Strusktur der Atmosphäre ...................................................41 24
25
4.3 Die Masse der Atmosphäre .....................................................................45
26
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5 Die solaren Strahlungsströme unter dem Einfluss der Atmosphäre .........46
28
5.1 DasL Sonnenspektrum am Grunde der Atmosphäre .................................46 29
5.2 Die diffuse Reflexion ..............................................................................48 30
31
5.3 Die selektive Absorption ........................................................................51
32
5.4 Das Problem der stratosphärischen Ozonabnahme und des
33
„Ozonlochs“ ............................................................................................52
34
5.5 Regionale Abwandlung des solaren Klimas bei Annahme einer 35
homogenen Atmosphäre .........................................................................56 36
5.6 Die Globalstrahlung, ihre Komponenten und der Einfluss der 37
geographischen Breite ............................................................................58 38
39
5.7 Das Verhältnis von direkter und diffuser Einstrahlung in verschie-
40
denen Klimazonen und seine Folgen ......................................................60
41
5.8 Die mittlere Verteilung der Globalstrahlung ..........................................62 42
5.9 Der Strahlungsumsatz an der Erdoberfläche ..........................................63 43
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Borntraeger, Fr. Pfeifer, „Weischet, Klimatologie“