Ziel dieser Unterrichtseinheit zur Innertropischen Konvergenzzone ist es, Schülerinnen und Schüler mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbstständig Daten erheben und mithilfe einfacher Funktionen auswerten können.Als Datenquelle stehen den Lernenden drei Zeitschnitte von thematisch aufbereiteten Satellitenbildern zur Verfügung, aus denen sie Bildwerte auslesen können. Sie helfen den Schülerinnen und Schülern dabei, aus Wasserdampf und Vegetation die Lage der innertropischen Konvergenzzone abzulesen. Die Unterrichtseinheit entstand im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" (FIS) am Geographischen Institut der Universität Bonn. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Vegetationszonen und innertropische Konvergenzzone Die Vermittlung des komplexen Wirkungsgefüges der atmosphärischen Zirkulation und insbesondere der tropischen Zirkulation ist in den Lehrplänen deutscher Schulen fest verankert. Am Beispiel des Zusammenhangs zwischen der Vegetationsverlagerung im Laufe eines Jahres und dem Wasserdampf in der Atmosphäre lernen die Schülerinnen und Schüler im Lernmodul "Innertropische Konvergenzzone" die Hadley-Zelle und die innertropische Konvergenzzone kennen und bringen sie mit Druck- und Temperaturänderungen in Zusammenhang. Somit befindet sich das Lernmodul "Innertropische Konvergenzzone" an der Schnittstelle zwischen Physik und Erdkunde in der Sekundarstufe I (Klassen 7 bis 9). Ablauf Einsatz der Lernumgebung "Innertropische Konvergenzzone" Hier finden Sie Hinweise zu Aufbau und Einsatz der Lernumgebung "Innertropische Konvergenzzone". Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu den Themenfeldern "Vegetationszonen" und "Innertropische Konvergenzzone". Die Schülerinnen und Schüler können die innertropische Konvergenzzone erklären. können die Verlagerung der Vegetationszonen im Jahresverlauf erkennen. können den Zusammenhang zwischen Vegetationsverlagerung, atmosphärischem Wasserdampf und innertropischer Konvergenzzone beschreiben. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik durch Animation und Interaktion zu vermitteln. Den Lernenden wird der Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern als nützliches Werkzeug nähergebracht. Die interaktive Lernumgebung ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Auf Windows-Rechnern wird das Modul durch Ausführen der Datei "ITC.exe" heruntergeladen. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "ITC.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Wichtig ist in beiden Fällen, dass die heruntergeladene Ordnerstruktur erhalten bleibt. Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der unteren Leiste der Lernumgebung eingeblendet (Abbildung 1). Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und eine übergeordnete Aufgabenstellung benennt, gliedert sich der Rest des Moduls in zwei Sequenzen: Der erste Teil bietet Hintergrundinformationen zum Thema. Im zweiten Teil werden die Schülerinnen und Schüler aktiv und wenden eigenständig Bildbearbeitungsmethoden zur Lösung von entsprechenden Aufgaben an. Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. 1. Modulteil: Hintergrundwissen Einleitung Nach dem Start des Lernmoduls sehen die Schülerinnen und Schüler den Einführungstext, der sie über den Inhalt und den Aufbau informiert. Im rechten Bereich des Fensters ist ein Satellitenfilm des Satelliten Envisat zu sehen. Der Film zeigt die Vegetation auf der gesamten Erde im Laufe eines Jahres. Deutlich zu erkennen ist die Verlagerung der Vegetationszonen, die im Laufe des Lernmoduls weiter erforscht werden wird. Durch das Schließen des Fensters gelangen die Lernenden in den ersten Teil des Lernmoduls. Sollten Unklarheiten bezüglich der Bedienung auftauchen, lässt sich durch einen Klick auf das Fragezeichen-Symbol am oberen rechten Rand des Lernmoduls jederzeit eine Bedienungshilfe aufrufen. Zwei Rubriken Der erste Teil des Lernmoduls legt als Hintergrundwissen die Grundlagen für die spätere Arbeit mit den Satellitenbildern im zweiten Modulteil. Dieser Teil besteht aus zwei Rubriken. In der ersten werden die Begriffe "Innertropische Konvergenzzone" und "Hadleyzelle" erklärt und physikalisches Hintergrundwissen über die Zusammenhänge zwischen Sonneneinstrahlung, Druck, Temperatur und Regenfälle geliefert. Mit einem Klick auf den rechten grünen Balken mit der Kennzeichnung "2" öffnet sich die zweite Rubrik, in der mithilfe einer interaktiven Animation das Wirkungsgefüge der Hadley-Zelle und die Verlagerung der innertropischen Konvergenzzone verdeutlicht wird. Es kann jederzeit zwischen Rubrik 1 und 2 hin- und hergeschaltet werden. Nachdem sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Hintergrundwissen beschäftigt haben, gelangen sie über einen Klick auf das Feld Quiz in der Navigationsleiste in einen Bereich, in dem das erlernte Wissen kontrolliert werden kann. Kartierung der innertropischen Konvergenzzone Im zweiten Modulteil erhalten die Schülerinnen und Schüler die Bilddaten und verschiedene Werkzeuge, um Zeitreihen interpretieren und vergleichen zu können (siehe Abbildung 2). Zunächst öffnet sich ein Fenster mit Aufgaben, an denen sich die Lernenden während ihrer Arbeit orientieren können. Sie erhalten jeweils drei Envisat-Bilder des gleichen Bildausschnitts, die die Vegetation beziehungsweise den Wasserdampf in der Atmosphäre zeigen. Die Aufnahmen zeigen den 01.01., 01.04. und 01.07.2011. Per drag & drop können die Bilder in das Hauptfenster gezogen werden. Im rechten Bereich des Anwendungsbereichs befinden sich die Werkzeuge, mit denen die Schülerinnen und Schüler die Bilddaten vergleichen können. Unter "Linie anlegen" können sie pro Bild eine Linie legen, zum Beispiel durch die dichteste Vegetation, den Rand der Wüste oder den dichtesten Wasserdampf. Nach einem Klick auf die Schaltfläche "Pixelwerte auslesen" werden am Mouse-Zeiger die Pixel-Werte im Bild angezeigt. Bei einem Klick auf "Bilder vergleichen" können die beiden zuletzt geöffneten Bilder miteinander verglichen werden. Die angelegten Linien bleiben in jedem Fall erhalten. So können die verschiedenen Zeitschnitte untereinander, aber auch die verschiedenen Bildarten miteinander verglichen werden. Abschluss Haben die Schülerinnen und Schüler die Bildkorrekturen durchgeführt und die gestellten Aufgaben beantwortet, können sie durch Beantworten der Fragen im zweiten Quiz die Bearbeitung des Moduls abschließen.

In dieser Unterrichtseinheit zu den Themen Wetter und atmosphärische Zirkulation analysieren und interpretieren die Lernenden Bilder eines Wettersatelliten und verstehen den grundlegenden Aufbau von Hoch- und Tiefdruckgebieten sowie die Grundlagen der globalen atmosphärischen Zirkulation. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Zentrales Element dieser Unterrichtseinheit ist ein Satellitenfilm, der die Wetterphänomene im Verlaufe eines Tages darstellt. Mithilfe des Films wird die atmosphärische Zirkulation in den globalen Zusammenhang eingebettet und besonders einprägsam veranschaulicht. Der Film regt die Schülerinnen und Schüler zur Auseinandersetzung mit der Entstehung und den Zusammenhängen von Wolken- und Windsystemen, Konvektions- und Advektionsprozessen sowie globalen Austauschprozessen an. Das Projekt FIS des Geographischen Institutes der Universität Bonn beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Dabei entstehen neben klassischen Materialien auch Anwendungen für den computergestützten Unterricht.Die Unterrichtseinheit "Atmoshpärische Zirkulation" hat zum Ziel, den Schülerinnen und Schülern die Themenkomplexe Wetter und atmosphärische Zirkulation in ihrem Gesamtzusammenhang näher zu bringen. Dadurch sind sie in der Lage, atmosphärische Prozesse als treibende Kraft für die Unterschiede im Naturpotential verschiedener Räume zu verstehen. Anhand eines Satellitenfilms, der das Wettergeschehen auf der Erde an einem Tag in voller Länge zeigt, werden die Jugendlichen besonders anschaulich in die globalen Zusammenhänge eingeführt. Dabei sollen die Lernenden zunächst eine Lesekompetenz in Bezug auf Wettersatellitenbilder aufbauen, um dann erste Wetterphänomene erkennen und erklären zu können. Darauf aufbauend können zunehmend komplexere Themenbereiche, wie Konvektions- und Advektionsprozesse sowie die Passatzirkulation und planetarische Frontalzone erarbeitet werden. Unterrichtsverlauf und Arbeitsmaterialien Ausgehend von einem Satellitenfilm erarbeiten sich die Lernenden schrittweise die globale Verteilung von Wolken- und Windsystemen. Die Schülerinnen und Schüler können Bilder von Wettersatelliten interpretieren und zur Analyse der atmosphärischen Zirkulation nutzen. können unterschiedliche Druck- und Wolkengebilde unterscheiden und sie Klimazonen zuordnen. können Grundlagen der atmosphärische Zirkulation beschreiben. Zum Abspielen der kurzen Filmsequenz zur atmosphärischen Zirkulation benötigen Sie entweder den Adobe Flash Player oder den Apple Quicktime Player (beide kostenlos erhältlich). 1. Stunde: Wettergeschehen im Satellitenbild Zu Beginn kann den Schülerinnen und Schülern der Satellitenfilm über einen Beamer gezeigt werden. Der Film besteht aus einer Abfolge von Bildern, die während eines Tages vom Meteosat-Satelliten aufgenommen wurden. Anhand des Meteosat-Filmes sollen die Schülerinnen und Schüler die wesentliche Gliederung der planetarischen Zirkulation erkennen können. Die Wolkenverteilung und -bewegungen sind anschaulich zu erkennen. Folie 1 (folie_1_wolkenarten.pdf) zeigt anschaulich typische Wolkenformen aus verschiedenen Regionen der Erde. Anschließend regt das Arbeitsblatt 1 (ab_1_wolkenarten.pdf) zur Auseinandersetzung mit den verschiedenen Wolkentypen an. Die Folien 2 (folie_2_nordhalbkugel.pdf) und 3 (folie_3_tropen.pdf) zeigen noch einmal im Ausschnitt die Wolkenverteilung der Außertropen und der Tropen. Ziel ist es, den grundlegenden Aufbau von Hoch- und Tiefdruckgebieten erklären zu können. Damit sollen die Lernenden in die Lage versetzt werden, Wolkenbilder gleichsam "lesen" zu können. Optional können mithilfe der Folien 2a und 2b die von den Lernenden gemachten Aussagen zur Außertropischen Zirkulation überprüft werden. Die beiden Abbildungen zeigen die Druckverteilung, Temperatur- und Bewölkungssituation am Tag der Satellitenbildaufnahme. Im letzten Teil dieser Unterrichtseinheit bringen die Schülerinnen und Schüler die Erkenntnisse der vergangenen Stunden in einen globalen Zusammenhang. Als wichtige Elemente sollen die Lernenden hierbei die Bedeutung der innertropischen Konvergrenzzone (ITC), der Hadley-Zelle sowie der Coriolis-Kraft kennen lernen. Im Arbeitsblatt 4 lokalisieren sie die relevanten Windsysteme und sollen den Wärme- und Energietransport in der Atmosphäre erklären können.