Die Windströmungen im äquatorialen Raum über Afrika.

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1 Die Windströmungen im äquatorialen Raum über Afrika. Eine Lernaufgabe zum Thema Passatkreislauf Beschreibung Die Lernaufgabe führt in den tropischen Passatkreislauf ein. Die Schüler/innen lernen nicht zuerst die Theorie kennen und studieren dann die Auswirkungen des Passatkreislaufs, sondern leiten anhand einer konkreten Auswirkung des Passatkreislaufs, nämlich der Niederschlagsverteilung in Afrika, den tropischen Windkreislauf selbständig her. Dazu kombinieren sie ihr Vorwissen so, dass sie eine dreidimensionale Vorstellung von den atmosphärischen Prozessen in den Tropen erhalten. Dauer: ca. 30 Minuten Lernziele Leitidee Der Passatkreislauf ist Teil der atmosphärischen Zirkulation und gehört damit zum geographischen Grundwissen schlechthin. Ohne ihn zu kennen, können andere Teile dieses Systems, wie z.b. die Monsun-Zirkulation, nicht verstanden werden. Dispositionsziele Die Schüler/innen stellen einen Zusammenhang zwischen Sonneneinstrahlung, Windzirkulation und Niederschlagsverteilung in Afrika her. Operationalisierte Lernziele Die Schüler/innen können die tropische Windzirkulation am Beispiel Afrikas in Form eines Profils durch die Lufthülle und in einer Aufsicht mittels eines Arbeitsblattes entwickeln. Sie sind fähig, die Elemente des Kreislaufs in korrekter, geographischer Lage und Beziehung zueinander einzuzeichnen. Es gelingt ihnen, die bildhaft dargestellten Vorgänge schriftlich zu erläutern. Voraussetzungen Vorkenntnisse, die benötigt werden, um die Lernaufgabe lösen zu können: - die geographische Lage Afrikas im Gradnetz - topographisches Grundwissen über Afrika - Veränderungen der Wärmeeinstrahlung auf der Erde vom Äquator zum Pol - Vorgänge bei der Entstehung von Niederschlägen - Verhalten von warmer und kalter Luft - Entstehung und Vorgänge in und zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. 1

2 Lernaufgabe zum Thema: Fach: Schultyp, Maturatyp: Stufe: Bearbeitungsdauer: Autorinnen: Betreuer: Schlussredaktion: Die Windströmumg im äquatorialen Raum über Afrika Geographie Maturitätsschule 9. Schuljahr 30 Minuten Marianne Landtwing und Sibylle Reinfried Jürg Alean Sibylle Reinfried Fassung vom: Dezember 1998 Schulerprobung: November

3 Lerntätigkeiten und Leistungen der Schüler und Schülerinnen in den vorangegangenen Stunden Vorkenntnisse Die Schüler/innen verfügen über topographisches Grundwissen und kennen die Lage Afrikas im Gradnetz. Sie wissen, dass die Wärmeeinstrahlung durch die Sonne am Äquator am grössten ist und polwärts abnimmt. Es ist ihnen klar, dass kalte Luft weniger Wasserdampf aufnehmen kann als warme, dass kalte Luft schwerer ist als warme. Sie haben die Vorgänge und Ursachen um die Bildung von Niederschlägen verstanden. Die Begriffe Hoch- und Tiefdruckgebiet wurden eingeführt. Die Luftbewegungen in und zwischen den Druckgebieten sind bekannt. Die Schüler/innen wissen, was die Corioliskraft ist und wie sie auf bewegte Teilchen wirkt. Vorschlag für eine Hinführung zur Lernaufgabe Informierender Unterrichtseinstieg 1. Mündliche Ausführung 1.1. Thema In den nächsten 15 Minuten erarbeitet Ihr in einer Lernaufgabe, wie die Windströmungen im äquatorialen Raum entstehen und verlaufen. Wir nehmen dazu das Beispiel von Afrika. Ein wichtiger Baustein ist dabei die Kenntnis der Ursachen der Niederschlagsbildung. Diese gilt es geschickt anzuwenden Lernziel Nach dieser Stunde könnt Ihr einer Kollegin oder einem Kollegen erklären wie der Zusammenhang zwischen Sonneneinstrahlung, Windzirkulation und Niederschlagsbildung über Afrika ist Stundenablauf Nach dieser kurzen Einführung werdet Ihr zu zweit eine Lernaufgabe bearbeiten. Sie trägt den Titel Die Windströmumg im äquatorialen Raum über Afrika. Zur Bearbeitung der Lernaufgabe habt Ihr 10 Minuten Zeit. Anschliessend stellen ein oder zwei Schülergruppen ihre Resulate am Hellraumprojektor vor. Die Klasse vergleicht diese Ergebnisse mit den eigenen Lösungen. Wir diskutieren abweichende Lösungen. 3

4 Zum Schluss korrigiert Ihr allfällige Fehler. Ziel ist es, dass jeder eine korrekte Lösung der Lernaufgabe auf seinem Arbeitsblatt hat Gründe für das Lernziel Die tropischen Windverhältnisse sind ein Teil der globalen Zirkulation. Wenn Euch die Windzirkulation über Afrika klar ist, fällt es Euch nach dieser Lernaufgabe leichter, die Windverhältnisse auf anderen Kontinenten zu verstehen. 2. Wandtafel- oder Overheadprojektor-Anschrift 2.1. Was Die Windströmumg im äquatorialen Raum, erarbeitet am Beispiel von Afrika Lernziel Den Zusammenhang zwischen Sonneneinstrahlung, Windzirkulation und Niederschlagsbildung und - verteilung über Afrika herstellen Ablauf 5 Minuten: Einführung 10 Minuten: Bearbeitung der Lernaufgabe 5 Minuten: Präsentation von einer oder zwei Schülerlösungen 10 Minuten: Besprechung der Lernaufgabe Unterlagen für die Fachlehrperson und den einzelnen Schüler/ die einzelne Schülerin Unterlagen für die Fachlehrperson Die vorliegende Dokumentation Lernaufgabe: Die Windströmumg im äquatorialen Raum über Afrika Unterlagen für die Schüler/innen Für die Lernaufgabe: Blatt Die Windströmumg im äquatorialen Raum über Afrika und schriftliche Aufgabenstellung. Für die Besprechung der Lernaufgabe: Atlas (z.b. Schweizer Weltatlas) 4

5 Die Lernaufgabe 1. Die Aufgabenstellung Die schriftliche Aufgabenstellung folgt auf der nächsten Seite. 5

6 Die Windströmumg im äquatorialen Raum über Afrika Du hast in den letzten Geographiestunden einiges über die Vorgänge in der Atmosphäre gelernt, und sollst nun versuchen, Deine Kenntnisse konkret anzuwenden. Ziele: Nach der heutigen Stunde kannst Du erklären, wie die Windzirkulation im Äquatorraum entsteht. Es ist Dir bewusst, dass die Windrichtung am Boden sich von derjenigen in einigen km Höhe unterscheidet. Allgemeines: Für die Lernaufgabe hast Du 10 Minuten Zeit. Du arbeitest mit Deinem Pultnachbarn oder Deiner Pultnachbarin zu zweit. Du notierst Deine Lösung zu den Fragen ins Aufgabenblatt. Zusätzlich schreibst Du eine kurze Begründung Deiner Lösung ins Heft. Für diese Arbeit gibt es keine Noten. Die Aufgaben werden am Ende der Stunde besprochen. Zur Repetition: Warme Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte. Folglich muss es regnen, wenn sich warme Luftmassen abkühlen. Mit zunehmender Höhe nimmt die Lufttemperatur normalerweise ab. Warme Luft hat eine geringere Dichte hat als kalte. Sie hat daher die Tendenz aufzusteigen. Kalte Luft hat eine grössere Dichte als warme; sie sinkt daher ab. Luftmassen werden infolge der Corioliskraft abgelenkt. Aufgaben: Auf Deinem Arbeitsblatt hast Du links eine Karte mit der Niederschlagsverteilung Afrikas. Rechts daneben findest Du die westliche Hälfte Afrikas als Umrissskizze und einen dazugehörenden Querschnitt entlang von ca. 20 E. Der Querschnitt zeigt die Lufthülle bis in eine Höhe von 10 km, das Relief Afrikas wurde vernachlässigt. Deine Aufgabe ist es nun, die Luftbewegungen in den Querschnitt und die Aufsicht einzuzeichnen. Trage die Windrichtung am Boden und in einigen Kilometern Höhe sowie die Vertikalbewegungen mit Pfeilen ein. Wo befinden sich Hoch- und Tiefdruckgebiete? Schreibe anschliessend eine kurze Begründung für Deine Lösung ins Heft. 6

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8 2. Das Neue 2.1. Fachlicher Aspekt Die Schüler/innen kennen das Strömungsmuster- und verhalten der Winde am Boden und in einigen km Höhe. Sie wissen, wo die Komponenten der tropischen Zirkulation im äquatorialen Raum eigezeichnet werden müssen Sie haben die Gründe für die tropische Windzirkulation verstanden. Sie wissen, dass die Windzirkulation am Boden mit derjenigen in grosser Höhe zusammenhängt Methodischer Aspekt Die Schüler/innen haben gelernt, das Thema Niederschlagsbildung mit dem Thema Windströmumg im äquatorialen Raum Afrikas zu kombinieren. Dabei müsen zwei für sie noch abstrakte, physikalische Prozesse verknüpft und das Geschehen in den dreidimensionalen Raum übertragen werden. 3. Richtiges Ergebnis der Lernaufgabe 3.1. Richtige Lösung von Abbildung 2 Die Windströmumg im äquatorialen Raum über Afrika Abbildung 2: Die Windströmumg im äquatorialen Raum über Afrika 8

9 3.2. Schriftliche Begründung der richtigen Lösung Aus der Abbildung 1, Karte Niederschlagsverteilung über Afrika kann der Schüler/ die Schülerin folgendes abgeleiten: Am Aequator regnet es viel, dort müssen also die Luftmassen aufsteigen, Tiedruckgebiete entstehen. Im Bereich von o nördlicher bzw. südlicher Breite regnet es nur wenig. Dies lässt sich sehr gut mit dem Absinken der Luftmassen erklären. Hier entstehen Hochdruckgebiete. Druckunterschiede werden ausgeglichen. Diese Ausgleichsströmung verläuft am Boden Richtung Aequator. In einigen Kilometern Höhe ist sie vom Aequator zum Pol hin gerichtet. Im Mittelmeerraum fällt wieder mehr Regen. Der Mittelmeerraum könnte bereits im Einflussbereich eines anderen Windsystems sein Themen für nachfolgende Stunden Die Fachbegriffe der tropischen Zirkulation in ein Schema / das Arbeitsblatt eintragen: Passatkreislauf, NE- / SE-Passat, ITC oder äquatoriale Tiefdruckrinne, Subtropenhoch. Die jahreszeitliche Verschiebung des Passatkreislaufs erarbeiten. Den Zusammenhang zwischen Klima und Vegetation vom Äquator zum Mittelmeer herstellen (siehe Oskar Bär: Geographie der Kontinente, Seite 72 und 73). 4. Materialien und Dokumentationen Nebst dem Aufgaben- und Arbeitsblatt Die Windströmumg im äquatorialen Raum über Afrika, wird für die Lernaufgabe kein zusätzliches Material benötigt. Für die Besprechung der Lernaufgabe steht den Schüler/innen ein Atlas zur Verfügung. Sie können darin die effektiv herrschenden Windverhältnisse nachschlagen. (z.b. Schweizer Weltatlas, Seite 90) 5. Anhang Von den Autorinnen benutzte Quellen Schüler Duden Die Geographie, ein Lexikon der Schulerdkunde. Mannheim - Leipzig - Wien - Zürich 1997, 3. Aufl. (Dudeverlag) Spiess E.: Schweizer Weltatlas. Zürich 1994, nachgeführte Aufl. (Lehrmittelverlag des Kantons Zürich) Lauer W.: Klimatologie. Braunschweig 1993, 1. Aufl. der Neubearbeitung (Westermann Schulbuchverlag GmbH Weischet W.: Einführung in die Allgemeine Klimatologie, Physikalische und meteorologische Grundlagen. Stuttgart 1977, 1. Aufl. (Teubner) Schumann W.: Knauers Buch der Erde, Band 1, Entstehung und Landschaft. München 1989 (Droemer Knaur) Bär O.: Geographie der Kontinente, ohne Europa mit Sowjetunion. Zürich 1990, unveränderte Aufl. (Lehrmittelverlag des Kantons Zürich). 9