Wasser – Wärme – Klima
Wasser hat von allen in der Natur vorkommenden Stoffen mit die größte spezifische Wärmekapazität. Diese Tatsache wird in der Technik, z. B. bei Warmwasserheizungen oder der Kühlung von Motoren, bewusst ausgenutzt. Andererseits beeinflussen große Wassermassen, insbesondere große Meere und Ozeane, das Klima vieler Gebiete der Erde.
Besondere Einflüsse auf das Klima besitzen aber auch Meeresströmungen.
Spezifische Wärmekapazität des Wassers
Von allen in der Natur vorkommenden Stoffen hat Wasser mit die größte spezifische Wärmekapazität.
Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt: c = 4,19 kJ / (kg mal K).
Die Formel besagt, dass für die spezifische Wärmekapazität des Wassers Folgendes gilt:
Wenn sich 1 kg Wasser um 1 K abkühlt, so wird eine Wärme von 4,19 kJ an die Umgebung abgegeben. Wenn 1 kg Wasser um 1 K erwärmt werden soll, muss ihm eine Wärme von 4,19 kJ zugeführt werden.
Auswirkungen auf das Klima
Diese physikalische Gesetzmäßigkeit ist die Ursache dafür, dass große Wassermassen, große Binnenseen, Meere und Ozeane, erheblichen Einfluss auf das Klima nehmen können:
Im Sommer wird die Wärme der Sonneneinstrahlung vom Wasser als Energie gespeichert.
Im Herbst und im Winter wird ein erheblicher Teil dieser Energie wieder als Wärme an die Umgebung abgegeben.
Das Klima ist in Gewässernähe dadurch insgesamt milder als in größerer Entfernung von Gewässern. Im Frühjahr und Frühsommer erwärmt sich das Wasser erst allmählich, während es sich im Herbst und Winter wesentlich verzögerter als das Festland abkühlt.
Insgesamt entsteht ein Seeklima, das sich durch relativ milde Winter und relativ kühle Sommer auszeichnet (Bild 1). In der Westwindzone der gemäßigten Breiten, in der große Teile Europas liegen, haben insbesondere die westeuropäischen Staaten, wie Irland, Großbritannien oder Frankreich, ausgeprägtes Seeklima. Nach Osten hin, mit zunehmender Entfernung vom Ozean, nimmt der atlantische Einfluss ab, und das Klima wird kontinentaler.
Insofern ist die Nähe zum bzw. die Entfernung vom Ozean ein wesentlicher klimabestimmender Faktor.
Meeresströmungen
Beeinflusst wird das Klima in vielen Regionen auch durch gewaltige Meeresströmungen.
Ein typisches Beispiel sind die Wirkungen des Golfstroms auf das Klima Westeuropas:
-
Klimadiagramme von Cambridge und Plymouth mit für das Seeklima typischem Jahresgang der Temperatur
Die warme Meeresströmung hat ihren Ursprung im Golf von Mexiko. Sie verlässt ihn mit einer Temperatur von rund 25 °C, bewegt sich an den Küsten Westeuropas entlang in den Nordatlantik, um schließlich im Nordpolarmeer „aufzugehen“.
Die im Nordatlantik ankommende Strömung wirkt bis in eine Tiefe von 1000 m. An der Oberfläche sinkt die Wassertemperatur selbst im Winter nicht unter +5 °C. Deshalb verstärkt der Golfstrom die ohnehin temperaturausgleichende Wirkung des Ozeans noch. Beispielsweise bleiben die Häfen an der Westküste Skandinaviens bis in den hohen Norden im Winter eisfrei, und die Winter sind dort auch wesentlich milder als in vergleichbaren Regionen. Der Golfstrom wird deshalb auch als „Warmwasserheizung“ Westeuropas bezeichnet.
Umgekehrte Verhältnisse herrschen an der Ostküste Nordamerikas. Hier bewirkt der kalte Ostgrönlandstrom, dass im Winter in New York, das auf der gleichen Breite wie Neapel liegt, „arktische“ Temperaturen auftreten können.
Im übrigen haben die besonderen physikalischen Eigenschaften des Wassers auch in der Technik Bedeutung.
Bei Warmwasserheizungen wird genutzt, dass Wasser aufgrund seiner großen spezifischen Wärmekapazität viel Energie in Form von Wärme transportieren kann. Für die Kühlung von Motoren oder als Kühlmittel in Kraftwerken wird u. a. aus diesem Grunde ebenfalls Wasser verwendet.
