Lehrerinfos zum Kit 3: Die Weltbevölkerung
Die Interpretation eines Satellitenbildes bedarf vieler Zusatzinformationen;
deshalb Geodaten (GIS) nutzen!

Das Themenset Nr. 3 behandelt die räumliche Verteilung der Weltbevölkerung. Die globale und die regionale Bevölkerungsverteilung sind die zentralen Themen. Was sind die Ursachen für die großen Unterschiede der Bevölkerungsdichte auf der Welt und was sind die Folgen?

Das Themenset bietet folgende Möglichkeiten:

• Identifizierung großer Bevölkerungskonzentrationen in der Welt;
• Analyse der Beziehungen zwischen Raum und Gesellschaft in unterschiedlichen Maßstäben;
• Bestimmung der entscheidenen Faktoren für die Existenz bevölkerungsreicher und -armer Gebiete weltweit;
• Unterrichtsideen: Verstädterung und Versorgung, Ressourcenverbrauch, GIS-Daten nutzen

Verteilung der Bevölkerungskonzentration

Der Begriff Ökumene meint geografisch den ständig besiedelten und landwirtschaftlich nutzbaren Teil der Erdoberfläche. Hier haben die Menschen die Landschaft umgestaltet und bebaut. Entscheidend für die Intensität der Veränderungen im Vergleich zur Naturlandschaft ist die jeweilige Bevölkerungsdichte (Bevölkerungszahl/Fläche). Die Bevölkerungsdichte ist in Gunstgebieten höher, in Ungunstgebieten ist sie nahe Null, das sind die sog. unbesiedelten Gebiete.

Die weltweite Bevölkerungsverteilung zeigt sechs Eigenarten:

1. Obwohl im Jahr 2005 6,5 Milliarden Menschen auf der Erde lebten, ist diese nach wie vor ein gering bevölkerter Planet mit einer global gesehen geringen Bevölkerungsdichte von 50 Einwohnern pro km2 Landfläche.
2. Der Mensch lebt ausschließlich auf Inseln und Kontinenten. Die Größe der Ökumene liegt bei etwa 3 Millionen km2, das ist knapp 1 % der gesamten Erdoberfläche (Landflächen und Ozeane).
3. Die Siedlungsdichte ist auf der Erde sehr unregelmäßig, Landflucht und Verstädterung verstärken die Gegensätze zwischen städtischer Verdichtung und ländlicher Bevölkerungsentleerung. 50 % der Weltbevölkerung lebt heute in Stadtgebieten.
   Insgesamt sind vier große Siedlungsgebiete zu erkennen, die sich alle in Eurasien befinden: In Ostasien konzentrieren sich 23 % der Weltbevölkerung auf 3 % der Landfläche; auf dem indischen Subkontinent 21 % auf 2 % der Landfläche; in Europa (in seiner größten Ausdehnung bis zum Ural) 12 % auf 7 % der Landfläche und in Südostasien 8,5 % auf 3 % der Landfläche.
   Andere bevölkerungsreiche Gebiete befinden sich am Golf von Guinea in Afrika, an der brasilianischen Atlantikküste und im Nordosten Noramerikas.
   Die dünn besiedelten bzw. menschenleeren Gebiete sind die Kälte- und Hitzewüsten in allen Kontinenten sowie der amerikanische und afrikanische Tropengürtel.
4. Wegen der Klimagunst verteilt sich die Weltbevölkerung größtenteils auf die gemäßigten Breiten der Nordhalbkugel – die Südhalbkugel ist außerdem zu 75 % mit Wasser bedeckt.
5. Die Bevölkerung konzentriert sich immer mehr in den verkehrsgünstigen Randgebieten der Kontinente. Heute leben knapp 1 Milliarde Menschen in Küstennähe.
6. Aber auch in Bezug auf die Höhe ist eine ungleiche Bevölkerungsverteilung festzustellen: 80 % der Weltbevölkerung lebt in Gebieten unter der 500 m-Höhenlinie, das sind 57 % der Landflächen.

Deckblatt

Aufnahme Deckblatt: Das Satellitenbild der Erde bei Nacht (NASA / DLR)

Auf diesem Bild ist die nächtliche Beleuchtung festgehalten. Das Bild wurde aus Sensordaten im sichtbaren Licht erstellt, die in wolkenlosen Nächten ohne helles Mondlicht entstanden sind. Es zeigen sich in erster Linie Verkehrsflächen mit künstlicher Beleuchtung, vereinzelt aber auch Feuerereignisse. Diese Aufnahme wurde von der NASA erstellt und vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) bearbeitet.

Wie erklärt man sich die Verteilung dunkler und heller Flächen auf der Satellitenbildkarte der Erde? Warum ist Afrika so dunkel? Warum sind die Ränder der Kontinente oft so auffallend hell? Wie erklärt sich die Helligkeitsverteilung aus den 6 Eigenheiten der Bevölkerungsverteilung? (Siehe oben)

Mittelteil

Diese Satellitenbilder zeigen sehr unterschiedliche Regionen in verschiedenen Maßstäben.

Bild 1: Packeis in Grönland (Envisat / MERIS – 17. Mai 2002)

Auf diesem Bild ist die Ostküste Grönlands zu sehen. Die durchschnittliche Eisdicke dieser knapp 1,9 Millionen km2 großen Insel liegt bei 2,3 km. Zwar führen die Schneefälle in den höher gelegenen Gebieten derzeit zu einer geringfügigen Verdickung der Eisschicht, aber das Eis in den Randgebieten und das arktische Packeis gehen rasch zurück. Die Unterscheidung zwischen Eis (im Bild grünlich) und Wolken (im Bild rötlich) sind für die Satellitensensoren schwierig. Man löst dieses Problem zumeist über Temperaturmessungen.
Mit knapp über 55 000 Einwohnern ist die Bevölkerungsdichte äußerst gering: 0,029 Einwohner pro km2. Die schwierige Lebenssituation am Rande der Ökumene ist die Ursache.

Bild 2: San Francisco

Dieses Bild wurde von dem ESA-Satelliten PROBA aus einer Höhe von 600 km aufgenommen und verdeutlicht die besonderen geometrischen Strukturen der amerikanischen Städte.

Bild 3: Das Amazonasbecken (Envisat / MERIS)

Hier sind der Rio Negro, der das Bild durchquert, und der Rio Solimões am unteren rechten Bildrand zu sehen. Rechts ist ein schmaler Streifen gerodetes Ackerland entlang einer Straße zu erkennen.
Das gesamte Amazonas-Gebiet weist eine Bevölkerung von nur knapp 20 Millionen Einwohnern auf einem Gebiet von fast 5 Millionen km2 auf, was einer durchschnittlichen Bevölkerungsdichte von 4 Einwohnern pro km2 entspricht. Fast die Hälfte der Bevölkerung konzentriert sich in den Großstädten, deren Gesamtfläche nicht einmal 0,5 % des gesamten Gebietes ausmacht.

Bild 4: Die Wüste Namib (Envisat / MERIS)

Die Wüste Namib ist geologisch die älteste Wüste der Welt. Sie erstreckt sich über knapp 2 000 km entlang der Atlantikküste.
Namibia gehört zu den drei Ländern mit der weltweit niedrigsten Bevölkerungsdichte.

Bild 5: Neu-Delhi (Spot-5)

Neu-Delhi, die Hauptstadt Indiens, hat über 14 Millionen Einwohner und erstreckt sich über eine Gesamtfläche von 1 483 km2.

Bild 6: Asien bei Nacht (NASA / DLR)

Die japanische Bevölkerungskonzentration ist auf dieser Aufnahme besonders gut zu sehen, aber auch die beiden hoch entwickelten Regionen Taiwan und Hongkong.
IIn China fallen viele dünne Lichtbänder auf, die sich nach einer Atlas-Recherche als eine Ansammlung mittelgroßer Städte entlang der großen Verkehrsachsen zu erkennen geben.

Bild 7: Asien und der Indische Subkontinent (Envisat / MERIS)

Diese Aufnahme zeigt vor allem die Vegetation und das Relief des Subkontinents. Das Bild entstand aus Daten des MERIS-Instruments (MEdium Resolution Imaging Spectrometer) auf Envisat, einem Sensor im sichtbaren Licht mit breitem Aufnahmestreifen. Der Sensor ist insbesondere für die Beobachtung der Vegetation ausgelegt. Der Aufnahmestreifen des Sensors beträgt 1 150 km bei einer Auflösung von 300 m. MERIS ermöglicht alle drei Tage eine weltweite Beobachtung, MERIS hat eine zeitliche Auflösung von 3 Tagen.

Seite 5 – Siedlungsgebiete in Italien

Bild 8: Norditalien und die Poebene (Envisat / MERIS)

Auf diesem Bild sind Vegetation und Relief der Poebene zu erkennen, der bevölkerungsreichsten Region Italiens. Die Wasserflächen des Ligurischen und des Adriatischen Meeres sowie der Lago Maggiore, der Comer See und der Gardasee sind klar zu sehen. Die hellgrünen Bereiche in der Lagune von Venedig und entlang der Adriaküste zeigen die Schlammfracht der hier mündenden Flüsse.

Seite 6 – Die Funktionen von Erderkundungssatelliten

Bild 11: Karte der Stickstoffdioxidemissionen (NO2) über Europa

Diese Aufnahme wurde anhand der Messungen des SCIAMACHY-Instruments des Satelliten Envisat erstellt und vom IUP in Heidelberg bearbeitet.

Eine nach 18 Monaten Beobachtungsarbeit des Satelliten Envisat erstellte Karte der Stickstoffdioxid-Verteilung rund um den Erdball zeigt deutlich den Einfluss der menschlichen Aktivitäten auf die Luftqualität. Im Bildausschnitt liegen die Gebiete mit hohen Konzentrationen genau dort, wo die Industriegebiete liegen.

Der ESA-Satellit Envisat wurde im Februar 2002 mit zehn Instrumenten an Bord gestartet und ist der weltweit größte Umweltsatellit. Sein abbildendes Abtast-Absorptionsspektrometer für atmosphärische Kartografie (SCIAMACHY) zeichnet das Spektrum des durch die Atmosphäre fallenden Sonnenlichts auf. Die Ergebnisse werden anschließend digital gefiltert, um nach „Fingerabdrücken“ zu suchen, die von der Absorption bestimmter Spektralbereiche des Lichts durch Spurengase zurückgelassen werden. Stickstoffdioxid (NO2) ist ein hauptsächlich vom Menschen erzeugtes Gas, das in hohen Konzentrationen zu Lungenschäden und Atemproblemen führt. In der Atmosphärenchemie nimmt es eine wichtige Rolle ein, da es zur Produktion von Ozon in der Troposphäre führt. Die Troposphäre ist die unterste Schicht der Atmosphäre, in der sich unser Wetter abspielt. Die Troposphäre reicht bei uns bis ca. 10 km und in den Tropen bis zu ca. 20 km Höhe.

Der vom Menschen verursachte NO2-Ausstoß geht hauptsächlich auf Kraftwerke, die Schwerindustrie und den Verkehr zurück. Außerdem entsteht das Gas bei der Verbrennung von Biomasse. Vereinzelte, bodengestützte Messungen der Stickstoffdioxid-Verteilung in der Atmosphäre werden in vielen westlichen Industrienationen bereits seit geraumer Zeit durchgeführt. Das so entstehende Gesamtbild ist jedoch äußerst lückenhaft. Eine effiziente weltweite Beobachtung ist daher nur aus dem Weltraum möglich.

Die verbesserte Auflösung von SCIAMACHY ermöglicht die Aufnahme zahlreicher Details und insbesondere die Identifizierung einzelner Städte als Verschmutzungsquellen. Der Anteil an NO2-Partikeln über Großstädten mit hoher Luftverschmutzung wie London kann bei bis zu 100 Teilchen pro Milliarde (ppm) Luftpartikel liegen.

Bilder 12 und 13: Grundlagen der Atmosphärenanalyse per Satellit

Die mittlere Auflösung von SCIAMACHY liegt bei 60 x 30 km. Das Instrument beobachtet die Atmosphäre unter zwei verschiedenen Blickwinkeln: Sowohl Messungen in Richtung Erdoberfläche (sog. Nadir-Messungen) als auch tangentiale Messungen in Richtung der Flugbahn (Limb-Messungen) sind möglich. Dies ergibt Informationen über die Verschmutzung in verschiedenen Atmosphärenschichten.

Damit arbeitet das Instrument sehr zuverlässig, es kann sich mit unterschiedlichen Messverfahren sozusagen selbst korrigieren. Das Funktionsprinzip von GOMOS ist auf Bild Nr. 13 dargestellt. Hier wird ein bekannter Stern anvisiert. Das Licht des Sterns wird durch die Atmosphäre, die wie ein Filter wirkt, gemessen. Da die Eigenschaften der Lichtstrahlen dieser Sterne hinreichend bekannt sind, geben alle Abweichungen in Lichtfarbe und -intensität Aufschluss über die chemische Zusammensetzung der oberen Atmosphäre.

SCIAMACHY ist ein Spektrometer, das gestreutes Licht in einem sehr breiten Wellenlängenbereich misst. Auf diese Weise kann es Informationen zur Verteilung von Spurengasen, Ozon und verwandten Gase, Wolken und Staubpartikeln in der Atmosphäre gewinnen. Dabei misst es Sonnenlicht sowie transmittiertes, reflektiertes und in der Erdatmosphäre oder am Erdboden gestreutes Licht im ultravioletten, sichtbaren und nahinfraroten Wellenlängenbereich. Mit einem Aufnahmestreifen von 960 km Breite kann es den Erdball in sechs Tagen einmal komplett abdecken. Das Instrument hat damit eine zeitliche Auflösung von 6 Tagen.

Unterrichtsideen

Level 1, Jgst. 5 und 6:

- zum Kit
- zum Thema Weltbevölkerung und Tragfähigkeit der Erde
- zum Thema Umweltbelastung

Level 2, Jgst. 7 mit 9:

- zum Kit
- zum Thema Weltbevölkerung und Tragfähigkeit der Erde
- zum Thema Umweltbelastung

Level 3, Jgst. 10 mit 12:

- zum Kit
- zum Thema Weltbevölkerung und Tragfähigkeit der Erde
- zum Thema Umweltbelastung