Bannerbild (Quelle: SWR – Screenshot aus der Sendung) (Foto: SWR – Screenshot aus der Sendung)

total phänomenal · Erde und Klima

Ganz schön windig | Unterricht

STAND
Autor/in
Ulrike Schweiger


Themen:
• Wind
• Wetterbeobachtung
• Wetter
• Meteorologie
• Corioliskraft
• Hurrikan
• Tornado
• Luftdruck
• Klima
• Jetstream

Fächer:
• Geographie
• NWT
• Physik
• NWA
• MNT

Klassenstufen:
ab Klasse 8, alle Schularten

Fächeranbindung und Kompetenzen

Lehrplanbezüge Gymnasium Baden-Württemberg

- Schüler können die Grundzüge des Wettergeschehens im Zusammenspiel der Klimafaktoren und Klimaelemente erklären.
- Schüler können die Grundlagen der globalen atmosphärischen Zirkulation in ihrer Dynamik darlegen.

Bezüge bestehen zu den Lehrplänen in Rheinland-Pfalz und dem Saarland sowie weiteren Schularten.

Methodenkompetenz

Die Fähigkeiten und Fertigkeiten der Schüler sollen ausgebildet werden zur reflektierten Nutzung von verbaler, bildhafter, quantitativer und symbolischer Informationsquellen, um Rauminformationen gewinnen, verarbeiten, dokumentieren, präsentieren und bewerten zu können. Zunächst liegt der Schwerpunkt auf kleinräumigen Fallbeispielen, zunehmend wird jedoch der Maßstabsbereich erweitert und schließlich die globale Dimension einbezogen.

Unterrichtsplanung/-konzept

Ob Tornados, Hurrikane, Orkane oder leichte Brisen – Winde haben Auswirkungen auf die Umgebung: Sie beeinflussen das Wettergeschehen und ihre Unberechenbarkeit übt seit jeher eine Faszination auf den Menschen aus. In den folgenden 6 bis 8 Unterrichtsstunden klärt sich die Frage, wie sich aus thermischen sowie dynamischen Druckgebilden heraus lokale Winde, aber auch globale Windsysteme entwickeln.

Die erste Filmsequenz (00:00–00:53) zeigt Auswirkungen hoher Windgeschwindigkeiten. Mit ihr findet der Einstieg in das Thema statt. Gemeinsam kann überlegt werden, welche aktuellen Ereignisse es zum Thema gibt und welche regionalen und globalen Windsysteme bekannt sind. Das Arbeiten mit Arbeitsblatt 1 und Arbeitsblatt 2 liefert einen Überblick über die bekanntesten Winde sowie Windsysteme weltweit und stellt die Beaufort-Skala vor, welche die Windstärke anhand der Windgeschwindigkeiten klassifiziert.

Satellitenaufnahme : Hurrikan. (Foto: SWR – Screenshot aus der Sendung)
Satellitenaufnahme eines Hurrikans

Doch wie entstehen nun Wind sowie die globalen weltumfassenden Windsysteme? Wie entstehen Wirbelstürme, die sich mit rasender Geschwindigkeit um die eigene Achse drehen – alles mit sich reißend?

Durch ein kleines Experiment im Klassenzimmer (Arbeitsblatt 3) finden Schüler in der Gruppe (je 4–5 Schüler) heraus, dass warme Luft leichter ist als kalte und aufsteigt. Das Grundverständnis für die Entstehung thermisch bedingter Hoch- beziehungsweise Tiefdruckgebilde (Höhenhoch und Bodentief) wird so geschaffen.

Die zweite Filmsequenz (01:19–02:32) erklärt daraufhin die Entstehung unterschiedlicher thermischer Druckgebilde über Land und Wasser – sowie deren hieraus resultierenden Ausgleichswinde: Landwind beziehungsweise Seewind. Das Arbeitsblatt 4 sichert die Ergebnisse.

Tornado. (Foto: SWR – Screenshot aus der Sendung)
Aufnahme eines Tornados, dessen Rüssel die Erde erreicht hat

Dieses Wissen kann nun auf die globale Ebene übertragen werden: Die strahlungsbedingt entstandenen Temperaturunterschiede zwischen Pol und Äquator lassen Hoch- wie Tiefdruckgebiete entstehen und sind folglich Ursache für die großen weltweiten Windsysteme: Hypothesen zur Entstehung können formuliert werden (Arbeitsblatt 5).

Die beiden Abenteurer Piccard und Jones wussten dies auch und nutzten die globalen Winde zur Weltumsegelung in einem Ballon. Ihre Flugroute ist bekannt (siehe Folie). Im Vergleich zeigt sich jedoch: Die von den Schülern erarbeiteten Entstehungshypothesen zu den Windsystemen stimmen nicht überein mit den Winden, welche die beiden Piloten – anhand ihrer Flugroute nachvollziehbar – tatsächlich nutzten. Um die globalen Windsysteme vollständig erklären zu können, muss die Schülerhypothese folglich ergänzt werden.

Die dafür notwendige Erkenntnis liefert die dritte Filmsequenz (05:04–07:32). Sie verdeutlicht, wie die durch die Erdrotation entstehende Corioliskraft die bewegten Luftmassen ablenkt: Auf der Nordhalbkugel nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links. Die Entstehung der Westwindzone wird erklärt, das Windgesetz formuliert – Arbeitsblatt 6 sichert die Ergebnisse.

Durch das Arbeiten mit Arbeitsblatt 7 wird klar, wie der Jetstream entsteht und wie sich schließlich, aus seinem jahreszeitlich bedingten Mäandrieren heraus die weltweiten Hoch- beziehungsweise Tiefdruckgebilde strömungsdynamisch entwickeln. Ihre Winde bestimmen meist das Wetter in Europa.

Das Arbeitsblatt 8 liefert eine Übersicht über die globalen Druckgebilde und Windsysteme. In den folgenden Unterrichtsstunden können weitere ergänzt und deren Entstehung besprochen werden.

Die in den mittleren Breiten dominierenden Wettergeschehen – zyklonal wie antizyklonal – werden mit dem Arbeitsblatt 9a thematisiert, ihre Entstehung erklärt und die Wetterphänomene beschrieben. Im Folgenden kann nun das bis dato theoretische Wissen praktisch angewendet werden: Die vierte Filmsequenz (02:34–04:58) erklärt das Lesen einer Wetterkarte, das Arbeitsblatt 9b sichert das Gelernte.

Zu guter Letzt werden beispielhaft Wirbelstürme wie Hurrikan und Tornados vorgestellt: fünfte Filmsequenz (07:33–13:06). Im Lehrer-Schüler-Gespräch werden die typischen Charakteristika besprochen und ihre Entstehung erarbeitet. Der Tafelanschrieb hält dies fest.

Durch die Hausarbeit (Arbeitsblatt 10) beschäftigen sich die Schüler noch einmal mit dem Erlernten der letzten Stunden: Eine Wetterkarte kann nun vollständig ausgewertet werden.

Tabellarischer Unterrichtsverlauf

PhaseInhalt / ArbeitsauftragSozialformMedien
EinstiegErscheinungsformen von WindPlenumFilmsequenz 1
Erarbeitungsphase I
Sicherungsphase I
Lokale Winde und weltweite Windsysteme

Problemstellung: Wie entsteht der Wind?
EinzelarbeitArbeitsblatt 1, 2
Atlas
Erarbeitungsphase II/
Sicherungsphase II
Entstehung thermisch bedingter DruckgebildeGruppenarbeit / SchülerexperimentArbeitsblatt 3
Erarbeitungsphase III
Sicherungsphase III
Beispiel Land-Seewind-SystemPartnerarbeitFilmsequenz 2
Arbeitsblatt 4
Erarbeitungsphase IV
Sicherungsphase IV
Hypothesenbildung
Reiseroute Ballonfahrt
Corioliskraft und Entstehung des Jetstream
EinzelarbeitArbeitsblatt 5
Folie
Filmsequenz 3
Arbeitsblatt 6
Erarbeitungsphase V
Sicherungsphase V
Entstehung strömungsdynamischer DruckgebildeEinzelarbeitArbeitsblatt 7, 8
Erarbeitungsphase VI
Sicherungsphase VI
Zyklonales und antizyklonales Wettergeschehen in den mittleren BreitenEinzelarbeitArbeitsblatt 9a
Erarbeitungsphase VII Sicherungsphase VIIAuswertung der Wetterkarte
Beispiel Orkan Lothar
Einzelarbeit / Praktische AnwendungFilmsequenz 4
Arbeitsblatt 9b
Erarbeitungsphase VIII
Sicherungsphase VIII
Beispiel Hurrikan, TornadoLehrer-Schüler-GesprächFilmsequenz 5
Tafel
HausarbeitWetterkarte auswertenEinzelarbeitArbeitsblatt 10

Alle Themen zum Schwerpunkt total phänomenal · Erde und Klima

Ganz schön windig

Er kann Verwüstungen unvorstellbaren Ausmaßes anrichten, aber auch mit sanfter Kraft Segelschiffe oder Mühlen antreiben – der Wind. Seine Ursache lag lange Zeit im Verborgenen. Erst mit der modernen Meteorologie kamen Forscher seiner Entstehung auf die Schliche. Der Wind ist nicht nur eine lokale Erscheinung, sondern auch eine treibende Kraft für das Wetter und das Klima auf der Erde. Als Ausgleich von Druckunterschieden kann Wind in den unterschiedlichsten Formen entstehen, von der leichten Brise bis hin zum tropischen Wirbelsturm mit verheerender Zerstörungskraft. Die Sendung erläutert die grundlegenden Mechanismen der Wind- und Sturmentstehung sowie den Einfluss auf das globale Wettergeschehen.

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Gletscher

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Treibhaus Erde

Ohne Treibhauseffekt wäre die Erde ein lebensfeindlicher, eiskalter Planet mit frostigen minus 18 Grad Celsius. Für die derzeitige Durchschnittstemperatur von angenehmen 15 Grad sorgen Gase, die nur in winzigen Spuren vorkommen. Doch seit der Industrialisierung erhöht der Mensch die Konzentration dieser Treibhausgase. Das heizt der Erde so richtig ein, und statt behaglich wird es langsam ungemütlich. „total phänomenal“ zeigt, wie der Treibhauseffekt funktioniert und wie empfindlich die Umwelt reagiert, wenn wir den Kohlenstoffdioxid-Ausstoß ungebremst fortsetzen. Bereits jetzt nehmen Stürme und Hochwasser zu, Dürregebiete breiten sich aus, und Wissenschaftler befürchten, dass der Golfstrom ins Stocken geraten könnte.

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Vulkane

Erst wenn ein Vulkan Feuer speit, wird uns bewusst, welch ungeheure Energie im Inneren der Erde steckt. Trotz aller Gefahren faszinieren Vulkane die Menschen seit Urzeiten, ziehen sie magisch an. Manche Völker betrachten die Feuerberge als Sitz der Götter; für andere sind sie touristische Ausflugsziele. An vielen Orten werden die äußerst fruchtbaren Vulkanböden für die Landwirtschaft genutzt. Rohstoffe wie Basalt, Bims, Schwefel und Erze werden abgebaut.
Um die Menschen rechtzeitig warnen zu können, suchen Forscher rund um den Globus nach Anzeichen für einen Vulkanausbruch. Inzwischen messen sie sogar von Satelliten aus kleinste Hebungen und Senkungen des Bodens. Sie lüften immer neue Geheimnisse über die Vorgänge tief im Inneren der Erde. Dennoch lassen sich bis heute keine absolut verlässlichen Voraussagen treffen; für diejenigen, die am Rande eines Vulkans leben, besteht immer ein Restrisiko.

Planet Schule: Total phänomenal - Vulkane WDR Fernsehen

Glaciers

Eine Reise um die Welt zeigt die faszinierende Welt der kalten Schönheiten aus Schnee und Eis. 3-D-Animationen und Zeitraffer erklären die Entstehung der Gletscher, machen deutlich, dass sie ständig in Bewegung sind und die Landschaft formen. Doch die einst mächtigen Eisriesen schwinden zusehends, nicht nur an den Polen, sondern auch in den Alpen. Gletscher gelten als sensible Gradmesser des Klimawandels. An diesen „Fieberthermometern“ der Erde versuchen Forscher abzulesen, wie sich der rasche globale Temperaturanstieg künftig auswirken wird.

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Pretty Windy

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