https://projekte.zum.de/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=LeKrGMB 2026-10-29T12:06:07Z Benutzerbeiträge MediaWiki 1.43.11 https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalit%C3%A4tsprinzip_und_Determinismus&diff=97508 2024-07-05T08:30:38Z

<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>=== Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Man unterscheidet zwischen starker und schwacher Kausalität:<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft&lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt;, werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels (Standard 6-seitiger Würfel, gleiche Chance auf jede Ziffer), werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Empfindlichkeit für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Weil alles eine klare Ursache und Wirkung hat lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace] im Zuge eines Gedankenexperiments:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Deterministisches Chaos =====<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>=== Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Man unterscheidet zwischen starker und schwacher Kausalität:<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft&lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt;, werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels (Standard 6-seitiger Würfel, gleiche Chance auf jede Ziffer), werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Empfindlichkeit für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Weil alles eine klare Ursache und Wirkung hat lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace] im Zuge eines Gedankenexperiments:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Deterministisches Chaos =====<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>=== Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Man unterscheidet zwischen starker und schwacher Kausalität:<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft&lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt;, werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels (Standard 6-seitiger Würfel, gleiche Chance auf jede Ziffer), werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Empfindlichkeit für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Weil alles eine klare Ursache und Wirkung hat lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace] im Zuge eines Gedankenexperiments:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Deterministisches Chaos =====<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97504 2024-07-05T08:27:38Z

<p>LeKrGMB: /* Quellenangaben */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen.&lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert.&lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> <br /> '''Szenarien'''<br /> <br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können.&lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B. die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B. Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, weshalb Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen können.&lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> == Klimamodelle ohne Computerprogramme ==<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references responsive=&quot;0&quot; /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen.&lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert.&lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> <br /> '''Szenarien'''<br /> <br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können.&lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B. die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B. Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, weshalb Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen können.&lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> == Klimamodelle ohne Computerprogramme ==<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97501 2024-07-05T08:25:30Z

<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> <br /> '''Szenarien'''<br /> <br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B. die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B. Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, weshalb Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen können. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> == Klimamodelle ohne Computerprogramme ==<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97500 2024-07-05T08:24:51Z

<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> <br /> '''Szenarien'''<br /> <br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B. die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B. Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, weshalb Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen können. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97499 2024-07-05T08:24:37Z

<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> '''Szenarien'''<br /> <br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B. die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B. Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, weshalb Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen können. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> '''Szenarien'''<br /> <br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B. die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B. Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, weshalb Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen können. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97497 2024-07-05T08:23:17Z

<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> '''Szenarien'''<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B. die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B. Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, weshalb Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen können. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalit%C3%A4tsprinzip_und_Determinismus&diff=97492 2024-07-05T08:04:07Z

<p>LeKrGMB: /* #Kausalitätsprinzip */</p> <hr /> <div>=== Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Man unterscheidet zwischen starker und schwacher Kausalität:<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft&lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt;, werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels (Standard 6-seitiger Würfel, gleiche Chance auf jede Ziffer), werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Empfindlichkeit für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Weil alles eine klare Ursache und Wirkung hat lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace] im Zuge eines Gedankenexperiments:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Deterministisches Chaos =====<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalit%C3%A4tsprinzip_und_Determinismus&diff=97491 2024-07-05T08:03:55Z

<p>LeKrGMB: /* 1. Kausalitätsprinzip */</p> <hr /> <div>=== #Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Man unterscheidet zwischen starker und schwacher Kausalität:<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft&lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt;, werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels (Standard 6-seitiger Würfel, gleiche Chance auf jede Ziffer), werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Empfindlichkeit für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Weil alles eine klare Ursache und Wirkung hat lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace] im Zuge eines Gedankenexperiments:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Deterministisches Chaos =====<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalit%C3%A4tsprinzip_und_Determinismus&diff=97490 2024-07-05T08:03:30Z

<p>LeKrGMB: /* Kausalitätsprinzip */</p> <hr /> <div>=== 1. Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Man unterscheidet zwischen starker und schwacher Kausalität:<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft&lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt;, werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels (Standard 6-seitiger Würfel, gleiche Chance auf jede Ziffer), werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Empfindlichkeit für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Weil alles eine klare Ursache und Wirkung hat lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace] im Zuge eines Gedankenexperiments:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Deterministisches Chaos =====<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97482 2024-07-05T07:07:09Z

<p>LeKrGMB: /* Herausforderungen von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B. die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B. Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, weshalb Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen können. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97478 2024-07-05T06:59:46Z

<p>LeKrGMB: /* Szenarien */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs auf und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B: Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, können Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Conways_Spiel_des_Lebens&diff=97470 2024-07-05T06:55:06Z

<p>LeKrGMB: /* Einblick in die Programmierung */</p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Spiel des Lebens) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> =====Spiel=====<br /> [https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=drive_link Spiel selbst ausprobieren] <br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.&lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> Beispiele für die verscheidenen Muster:<br /> <br /> '''Stabil'''<br /> [[Datei:2x2 Conway.png|links|mini|200x200px|Eine 2x2 Formation, die sich nicht verändert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Oszillierend'''<br /> [[Datei:3x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 3x1 Formation, die oszilliert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Verschwindend'''<br /> [[Datei:1x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 1x1 Formation, die verschwindet]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Bewegend'''<br /> [[Datei:Glider Conway.gif|links|mini|Ein sog. &quot;glider&quot;, der sich diagonal bewegt|200x200px]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt:<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht.<br /> #Auf Grundlage der Anzahl der lebenden Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt.<br /> #Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen.<br /> #Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben. &lt;ref&gt;https://www.youtube.com/watch?v=YDKuknw9WGs&lt;/ref&gt;<br /> 3. Eine zufällige Auswahl einer Zahl zwischen 0 und 255 für jeweils den Rot-, Grün, und Blauwert der Färbung einer lebenden Zelle ist für die Vielzahl verschiedener Farben verantwortlich.<br /> <br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: /* Einblick in die Programmierung */</p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Spiel des Lebens) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> =====Spiel=====<br /> [https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=drive_link Spiel selbst ausprobieren] <br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.&lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> Beispiele für die verscheidenen Muster:<br /> <br /> '''Stabil'''<br /> [[Datei:2x2 Conway.png|links|mini|200x200px|Eine 2x2 Formation, die sich nicht verändert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Oszillierend'''<br /> [[Datei:3x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 3x1 Formation, die oszilliert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Verschwindend'''<br /> [[Datei:1x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 1x1 Formation, die verschwindet]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Bewegend'''<br /> [[Datei:Glider Conway.gif|links|mini|Ein sog. &quot;glider&quot;, der sich diagonal bewegt|200x200px]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt:<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht.<br /> #Auf Grundlage der Anzahl der lebenden Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt.<br /> #Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen.<br /> #Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben.<br /> &lt;ref&gt;https://www.youtube.com/watch?v=YDKuknw9WGs&lt;/ref&gt;<br /> <br /> 3. Eine zufällige Auswahl einer Zahl zwischen 0 und 255 für jeweils den Rot-, Grün, und Blauwert der Färbung einer lebenden Zelle ist für die Vielzahl verschiedener Farben verantwortlich.<br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: /* Einblick in die Programmierung */</p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Spiel des Lebens) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> =====Spiel=====<br /> [https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=drive_link Spiel selbst ausprobieren] <br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.&lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> Beispiele für die verscheidenen Muster:<br /> <br /> '''Stabil'''<br /> [[Datei:2x2 Conway.png|links|mini|200x200px|Eine 2x2 Formation, die sich nicht verändert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Oszillierend'''<br /> [[Datei:3x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 3x1 Formation, die oszilliert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Verschwindend'''<br /> [[Datei:1x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 1x1 Formation, die verschwindet]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Bewegend'''<br /> [[Datei:Glider Conway.gif|links|mini|Ein sog. &quot;glider&quot;, der sich diagonal bewegt|200x200px]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt:<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht.<br /> #Auf Grundlage der Anzahl der lebenden Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt.<br /> #Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen.<br /> #Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben.<br /> 3. Eine zufällige Auswahl einer Zahl zwischen 0 und 255 für jeweils den Rot-, Grün, und Blauwert der Färbung einer lebenden Zelle ist für die Vielzahl verschiedener Farben verantwortlich. &lt;ref&gt;https://www.youtube.com/watch?v=YDKuknw9WGs&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Spiel des Lebens) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> =====Spiel=====<br /> [https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=drive_link Spiel selbst ausprobieren] <br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.&lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> Beispiele für die verscheidenen Muster:<br /> <br /> '''Stabil'''<br /> [[Datei:2x2 Conway.png|links|mini|200x200px|Eine 2x2 Formation, die sich nicht verändert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Oszillierend'''<br /> [[Datei:3x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 3x1 Formation, die oszilliert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Verschwindend'''<br /> [[Datei:1x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 1x1 Formation, die verschwindet]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> '''Bewegend'''<br /> [[Datei:Glider Conway.gif|links|mini|Ein sog. &quot;glider&quot;, der sich diagonal bewegt|200x200px]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt:<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht.<br /> #Auf Grundlage der Anzahl der lebenden Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt.<br /> #Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen.<br /> #Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben.<br /> 3. Eine zufällige Auswahl einer Zahl zwischen 0 und 255 für jeweils den Rot-, Grün, und Blauwert der Färbung einer lebenden Zelle ist für die Vielzahl verschiedener Farben verantwortlich.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>=== Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Man unterscheidet zwischen starker und schwacher Kausalität:<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft, &lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt; werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels (6-seitiger Würfel mit gleicher Wahrscheinlichkeit für jede Ziffer), werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Sensititvität für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Aufgrund der Tatsache, dass alles eine klare Ursache und Wirkung hat, lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace] im Zuge eines Gedankenexperiments:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Deterministisches Chaos =====<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: /* Strukturen */</p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Spiel des Lebens) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> =====Spiel=====<br /> [https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=drive_link Spiel selbst ausprobieren] <br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.&lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> [[Datei:1x1 Conway.gif|mini|200x200px]]<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> Beispiele für die verscheidenen Muster:<br /> <br /> #Stabil<br /> <br /> [[Datei:2x2 Conway.png|links|mini|200x200px|Eine 2x2 Formation, die sich nicht verändert]]<br /> <br /> #Oszillierend<br /> <br /> [[Datei:3x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 3x1 Formation, die oszilliert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt:<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht.<br /> #Auf Grundlage der Anzahl der Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt.<br /> #Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen.<br /> #Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben.<br /> 3. Eine zufällige Auswahl einer Zahl zwischen 0 und 255 für jeweils den Rot-, Grün, und Blauwert der Färbung einer lebenden Zelle ist für die Vielzahl verschiedener Farben verantwortlich.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: Hochgeladen mit VisualEditor Seite</p> <hr /> <div>{{Information<br /> |description = 1x1<br /> |source = Eigene Arbeit<br /> |author = [[User:LeKrGMB|LeKrGMB]]<br /> }}<br /> <br /> == Lizenz ==<br /> {{Bild-CC-by-sa/4.0/de}}</div>

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<p>LeKrGMB: /* Strukturen */</p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Spiel des Lebens) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> =====Spiel=====<br /> [https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=drive_link Spiel selbst ausprobieren] <br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.&lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> Beispiele für die verscheidenen Muster:<br /> <br /> #Stabil[[Datei:2x2 Conway.png|links|mini|200x200px|Eine 2x2 Formation, die sich nicht verändert]]<br /> <br /> #Oszillierend[[Datei:3x1 Conway.gif|links|mini|200x200px|Eine 3x1 Formation, die oszilliert]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt:<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht.<br /> #Auf Grundlage der Anzahl der Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt.<br /> #Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen.<br /> #Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben.<br /> 3. Eine zufällige Auswahl einer Zahl zwischen 0 und 255 für jeweils den Rot-, Grün, und Blauwert der Färbung einer lebenden Zelle ist für die Vielzahl verschiedener Farben verantwortlich.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: Hochgeladen mit VisualEditor Seite</p> <hr /> <div>{{Information<br /> |description = 3x1<br /> |source = Eigene Arbeit<br /> |author = [[User:LeKrGMB|LeKrGMB]]<br /> }}<br /> <br /> == Lizenz ==<br /> {{Bild-CC-by-sa/4.0/de}}</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>[[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche 2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe 2/Kausalitätsprinzip und Determinismus|Kausalitätsprinzip und Determinismus]]<br /> <br /> [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche 2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe 2/Conways Spiel des Lebens|Conways Spiel des Lebens]]<br /> <br /> [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche 2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe 2/Simulationen - Schwerpunkt Klimwandel|Simulationen - Schwerpunkt Klimawandel]]<br /> <br /> {{DISPLAYTITLE:Arbeitsgruppe 2}}</div>

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<p>LeKrGMB: /* Herausforderungen von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dafür sorgen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B: Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, können Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: /* Herausforderungen von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B: Luft- und Wasserströmungen [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus|chaotischer]] Natur sind, können Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: /* Herausforderungen von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B: Luft- und Wasserströmungen chaotischer Natur sind, können Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen<br /> [[Gymnasium Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalitätsprinzip_und_Determinismus]]<br /> . &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97388 2024-07-04T09:38:03Z

<p>LeKrGMB: /* Herausforderungen von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parametern abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B: Luft- und Wasserströmungen chaotischer Natur sind, können Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97387 2024-07-04T09:37:37Z

<p>LeKrGMB: /* Herausforderungen von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern erfolgt durch das Lösen komplexer nichtlinearer Gleichungssysteme, was große Rechenleistungen erfordert und somit nur von Supercomputern durchgeführt werden kann. Dem gegenüber steht die Tatsache, dass immer mehr Rechenleistung benötigt wird, z.B. um die Prognosen zu präzisieren oder globale Klimamodelle auch für eine detaillierte isolierte Analyse des Klimas bestimmter Regionen verwenden zu können. &lt;ref&gt;https://de.wikipedia.org/wiki/Klimamodell&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.abendblatt.de/hamburg/article234563395/deutsches-klimarechenzentrum-hamburg-rotherbaum-levante-neuer-supercomputer.html&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parameter abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B: Luft- und Wasserströmungen chaotischer Natur sind, können Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: /* Herausforderungen von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Durch die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern werden regionale Begebenheiten vergleichsweise ungenau dargestellt. Besonders bei globalen Klimamodellen ist die Gittergröße von 4.000 bis 10.000 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; dafür verantwortlich, dass Ungenauigkeit ensteht. Auch wenn bei regionalen Modellen dieses Problem mit einer kleineren Gittergröße von 150 bis 200 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; zu lindern ist, fehlt aktuell die Rechenleistung um auf globalen Modell mit diesen Gittergrößen berechnen zu können. &lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parameter abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B: Luft- und Wasserströmungen chaotischer Natur sind, können Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen. &lt;ref&gt;https://www.itas.kit.edu/pub/v/1997/sard97a.pdf&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: /* Klimamodelle */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Durch die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern werden regionale Begebenheiten vergleichsweise ungenau dargestellt. Besonders bei globalen Klimamodellen ist die Gittergröße von 4.000 bis 10.000 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; dafür verantwortlich, dass Ungenauigkeit ensteht. Auch wenn bei regionalen Modellen dieses Problem mit einer kleineren Gittergröße von 150 bis 200 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; zu lindern ist, fehlt aktuell die Rechenleistung um auf globalen Modell mit diesen Gittergrößen berechnen zu können. &lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parameter abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;Des Weiteren ist zu beachten, dass Klimakomponenten wie z.B: Luft- und Wasserströmungen chaotischer Natur sind, können Ungenauigkeiten seitens der Parameter teilweise zu völlig anderen Ergebnissen führen.<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97383 2024-07-04T09:07:01Z

<p>LeKrGMB: /* Verschiedene Arten von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Globale und regionale Klimamodelle ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Durch die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern werden regionale Begebenheiten vergleichsweise ungenau dargestellt. Besonders bei globalen Klimamodellen ist die Gittergröße von 4.000 bis 10.000 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; dafür verantwortlich, dass Ungenauigkeit ensteht. Auch wenn bei regionalen Modellen dieses Problem mit einer kleineren Gittergröße von 150 bis 200 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; zu lindern ist, fehlt aktuell die Rechenleistung um auf globalen Modell mit diesen Gittergrößen berechnen zu können. &lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parameter abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97382 2024-07-04T09:06:21Z

<p>LeKrGMB: /* Herausforderungen von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Verschiedene Arten von Klimamodellen ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Hohe Rechenleistung.''' Durch die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern werden regionale Begebenheiten vergleichsweise ungenau dargestellt. Besonders bei globalen Klimamodellen ist die Gittergröße von 4.000 bis 10.000 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; dafür verantwortlich, dass Ungenauigkeit ensteht. Auch wenn bei regionalen Modellen dieses Problem mit einer kleineren Gittergröße von 150 bis 200 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; zu lindern ist, fehlt aktuell die Rechenleistung um auf globalen Modell mit diesen Gittergrößen berechnen zu können. &lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parameter abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97381 2024-07-04T09:05:16Z

<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Verschiedene Arten von Klimamodellen ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Genauigkeit.''' Durch die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern werden regionale Begebenheiten vergleichsweise ungenau dargestellt. Besonders bei globalen Klimamodellen ist die Gittergröße von 4.000 bis 10.000 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; dafür verantwortlich, dass Ungenauigkeit ensteht. Auch wenn bei regionalen Modellen dieses Problem mit einer kleineren Gittergröße von 150 bis 200 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; zu lindern ist, fehlt aktuell die Rechenleistung um auf globalen Modell mit diesen Gittergrößen berechnen zu können. &lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parameter abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97380 2024-07-04T09:04:33Z

<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Zukunftsbeschreibungen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt eine Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas, sogenannte Klimaprojektionen. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen und mithilfe eines Klimamodells die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre vorraussagt. Diese Szenarien werden verwendet, um &quot;wenn-dann&quot; Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> <br /> == Verschiedene Arten von Klimamodellen ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (ca. 15km * 15km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Genauigkeit.''' Durch die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern werden regionale Begebenheiten vergleichsweise ungenau dargestellt. Besonders bei globalen Klimamodellen ist die Gittergröße von 4.000 bis 10.000 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; dafür verantwortlich, dass Ungenauigkeit ensteht. Auch wenn bei regionalen Modellen dieses Problem mit einer kleineren Gittergröße von 150 bis 200 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; zu lindern ist, fehlt aktuell die Rechenleistung um auf globalen Modell mit diesen Gittergrößen berechnen zu können. &lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parameter abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==<br /> &lt;references&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Simulationen_-_Schwerpunkt_Klimwandel&diff=97372 2024-07-04T08:41:32Z

<p>LeKrGMB: /* Verschiedene Arten von Klimamodellen */</p> <hr /> <div>== Klimasimulation ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Klimamodelle ==<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> TODO: Klimaprojektionen<br /> <br /> ===== Szenarien =====<br /> Szenarien sind Simulationen, die auf vorher entwickelten Annahmen basieren. Man stellt ein Prognose für die Entwicklung des Bevölkerungswachstums, des Umweltmanagements, der technologischen Entwicklung und des Ressourcenverbrauchs und berechnet mithilfe dieser Annahmen mögliche Entwicklungen des Klimas häufig Klimaprojektionen genannt. Ein oft genutztes Beispiel ist das Treibhausgasszenario, welches anhand von aktuellen und wahrscheinlich stattfindenden Klimaschutzmaßnahmen die Emissionen vorraussagen. Diese Szenarien werden verwendet um &quot;wenn-dann&quot;-Aussagen zu treffen.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Projektionen =====<br /> <br /> == Verschiedene Arten von Klimamodellen ==<br /> Man unterscheidet zwischen globalen und regionalen Klimamodellen. Erstere haben meist eine sehr grobe Auflösung und werden dafür verwendet, das Klimasystem der gesamten Erde zu illustrieren. Aufgrund der vergleichsweise großen Gitterzellen (ca. 100km * 100km) und des Fehlens von z.B. regionalen topographischen Details weisen diese somit keine hohe Genauigkeit für die einzelnen Regionen auf. Regionale Klimamodelle hingegen bestehen aus weitaus kleineren Gitterzellen (zwischen 12,5km und 20km) und können somit Prognosen für das Klima in einer bestimmten Region akkurater berechnen.&lt;ref&gt;https://klimainformationssystem.bayern.de/grundlagen/datengrundlage#:~:text=Globale%20Klimamodelle%20haben%20eine%20relativ,oder%20nur%20n%C3%A4herungsweise%20dargestellt%20werden&lt;/ref&gt;<br /> <br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> # '''Genauigkeit.''' Durch die Berechnung des Klimas in Gitterfeldern werden regionale Begebenheiten vergleichsweise ungenau dargestellt. Besonders bei globalen Klimamodellen ist die Gittergröße von 4.000 bis 10.000 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; dafür verantwortlich, dass Ungenauigkeit ensteht. Auch wenn bei regionalen Modellen dieses Problem mit einer kleineren Gittergröße von 150 bis 200 km&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt; zu lindern ist, fehlt aktuell die Rechenleistung um auf globalen Modell mit diesen Gittergrößen berechnen zu können. &lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Fehlendes Systemwissen.''' Die Klimaentwicklung ist von mehreren Parameter abhängig, darunter auch das Wetter. Jedoch ist z.B: die Bildung von Gewitterwolken nicht ausreichend genug erforscht, um diese im Modell realitätsnah zu simulieren. Dies führt dazu, dass dem Detailanspruch einer Klimasimulation in mancher Hinsicht noch nicht ganz gerecht werden kann.&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> # '''Unvorhersehbare Faktoren.''' Technologischer Fortschritt, Bevölkerungswachstum oder Ressourcenverbrauch sind einige Beispiele von Faktoren, die man nie eindeutig vorhersehen kann. So kann zum Beispiel eine genetisch veränderte Pflanze dazu führen, dass deutlich mehr CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; gebunden wird.&lt;ref&gt;https://www.heise.de/hintergrund/Gentech-Pappeln-sollen-mehr-Kohlenstoff-aufnehmen-7067231.html&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/folgen-des-klimawandels/klimamodelle-szenarien#was-sind-treibhausgasszenarien-und-wofur-werden-sie-genutzt&lt;/ref&gt;<br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==<br /> <br /> ===== Klimamodelle ohne Computerprogramme =====<br /> <br /> In den 1960er Jahren wurde hauptsächlich die Strahlungsbilanz der Erde und der Sonne betrachtet. Trotz der technischen Grenzen und fehlendem Wissen, konnte man zum Beispiel schon die Veränderung der Jahresmitteltemperatur herausfinden, wenn man den CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Gehalt der Atmosphäre verdoppeln würde. Es wurden auch verstärkende Effekte, wie die Schnee-/Eis-Albedo-Rückkopplung festgestellt, welche zu sogenannten Kipppunkten führen, an denen eine Entwicklung nur mit wesentlich mehr Aufwand aufgehalten werden kann.&lt;ref&gt;https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Klimamodelle&lt;/ref&gt; <br /> <br /> ===== Klimamodelle mit Computerprogrammen =====<br /> <br /> == Quellenangaben ==</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Conways_Spiel_des_Lebens&diff=97365 2024-07-04T08:16:28Z

<p>LeKrGMB: /* Einführung */</p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Spiel des Lebens) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.<br /> &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> =====Spiel=====<br /> Spiel selbst ausprobieren: https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=sharing<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt:<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht.<br /> # Auf Grundlage der Anzahl der Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt.<br /> # Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen.<br /> # Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben.<br /> 3. Eine zufällige Auswahl einer Zahl zwischen 0 und 255 für jeweils den Rot-, Grün, und Blauwert der Färbung einer lebenden Zelle ist für die Vielzahl verschiedener Farben verantwortlich.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Conways_Spiel_des_Lebens&diff=97364 2024-07-04T08:15:57Z

<p>LeKrGMB: /* Einblick in die Programmierung */</p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Leben-Spiel) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.<br /> &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> =====Spiel=====<br /> Spiel selbst ausprobieren: https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=sharing<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt:<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht.<br /> # Auf Grundlage der Anzahl der Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt.<br /> # Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen.<br /> # Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben.<br /> 3. Eine zufällige Auswahl einer Zahl zwischen 0 und 255 für jeweils den Rot-, Grün, und Blauwert der Färbung einer lebenden Zelle ist für die Vielzahl verschiedener Farben verantwortlich.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Conways_Spiel_des_Lebens&diff=97363 2024-07-04T08:09:50Z

<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Leben-Spiel) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.<br /> &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> =====Spiel=====<br /> Spiel selbst ausprobieren: https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=sharing<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> ==Einblick in die Programmierung==<br /> Das in Python geschriebene Programm basiert auf der library &quot;pygame&quot; und die Konvertierung zu einer .exe-Datei erfolgte mithilfe von &quot;cx_Freeze&quot;. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden folgende Schritte getätigt:<br /> <br /> 1. Eine Generation aus einer zufälligen Anzahl von Quadraten an zufälligen Orten im Koordinatensystem wird erstellt.<br /> <br /> 2. Sobald der Nutzer das Spiel per Leertaste gestartet hat, wird in Intervallen von je ca. 1s ein Algorithmus mit folgenden Aktionen durchgeführt<br /> <br /> # Es wird eine Liste aller lebenden Zellen erstellt und zu jeder Zelle die zugehörigen Nachbarn ausfindig gemacht<br /> # Auf Grundlage der Anzahl der Nachbarn wird dann entschieden, ob eine Zelle im nächsten Zyklus weiterleben wird oder stirbt<br /> # Jetzt werden die einzelnen Nachbarn der lebenden Zellen examiniert und gegebenenfalls zum Leben erweckt, wenn sie die 4. Regel erfüllen<br /> # Die Liste mit den &quot;neuen&quot; Zellen, die sich sozusagen bewiesen haben, wird als Ergebnis des Algorithmus an das Programm weitergegeben.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Leben-Spiel) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.<br /> &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> =====Spiel=====<br /> Spiel selbst ausprobieren: https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=sharing<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Quellenangaben==<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Conways_Spiel_des_Lebens&diff=97356 2024-07-04T07:47:25Z

<p>LeKrGMB: Die Seite wurde neu angelegt: „==Einführung== Das &quot;Game of Life&quot; (Leben-Spiel) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt; ==Regeln== Das Spiel folgt insgesamt 4 Re…“</p> <hr /> <div>==Einführung==<br /> Das &quot;Game of Life&quot; (Leben-Spiel) ist ein zellulärer Automat, der 1970 von dem Mathematiker John Horton Conway entwickelt wurde. Das Spielfeld besteht aus einer zweidimensionalen Gitterfläche, auf der jede Zelle entweder &quot;lebendig&quot; oder &quot;tot&quot; ist. Der Zustand jeder Zelle in der nächsten Generation hängt von den Zuständen ihrer acht benachbarten Zellen ab. &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Regeln==<br /> Das Spiel folgt insgesamt 4 Regeln.<br /> <br /> 1. Wenn eine Zelle 1 oder 0 Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Unterpopulation<br /> <br /> 2. Wenn eine Zelle 4 oder mehr Nachbarn hat, stirbt sie, sozusagen an Überpopulation<br /> <br /> 3. Wenn eine Zelle 2 oder 3 Nachbarn hat, überlebt sie.<br /> <br /> 4. Jedes Quadrat, welches 3 Nachbarn hat und noch unbelebt ist, wird zu einer Zelle.<br /> &lt;ref&gt;https://playgameoflife.com/&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ==Strukturen==<br /> Diese Regeln führen zu einer Vielzahl von Mustern und Strukturen, die über zellulare Generationen hinweg auf dem Gitter erscheinen können. Einige Muster bleiben stabil, manche oszillieren zwischen verschiedenen Zuständen, andere bewegen sich über die Spielfläche und wieder andere verschwinden gänzlich.<br /> <br /> <br /> Spiel selbst ausprobieren: https://drive.google.com/file/d/1lS448UzwYDKRGBovcNVsVYm4VRVcf-oe/view?usp=sharing<br /> <br /> Quellen:<br /> <br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>==== Klimasimulation ====<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Klimamodelle ===<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> TODO: Klimaprojektionen<br /> <br /> == Klimaszenarien ==<br /> Klimaszenarien sind Beschreibungen, die auf <br /> <br /> <br /> == Verschiedene Arten von Klimamodellen ==<br /> <br /> == Herausforderungen von Klimamodellen ==<br /> <br /> <br /> == Geschichte von Klimamodellen ==</div>

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<p>LeKrGMB: /* Klimasimulationen */</p> <hr /> <div>==== Klimasimulation ====<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um mögliche klimatische Szenarios auf Grundlage von bekannten Daten zu berechnen. &lt;ref&gt;https://www.klimasimulationen.de/#:~:text=Klimamodelle%20simulieren%20das%20Klimasystem%20der,sich%20in%20Zukunft%20entwickeln%20k%C3%B6nnte.&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Klimamodelle ===<br /> Ein Klimamodell ist eine vereinfachte Darstellung der Realität in Form eines Computerprogramms. Hierbei werden die verschiedenen Komponenten des Klimasystems Land, Eis, Ozean und Atmosphäre auf Grundlage von naturwissenschaftlichen Gesetzen und bestimmten klimatischen Szenarien simuliert. &lt;ref&gt;https://ncas.ac.uk/learn/what-is-a-climate-model/&lt;/ref&gt; <br /> <br /> == (Treibhaus-)Szenarien ==</div>

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<p>LeKrGMB: Die Seite wurde neu angelegt: „== Klimasimulationen == Die Anwendung eines Klimamodells, um“</p> <hr /> <div>== Klimasimulationen ==<br /> Die Anwendung eines Klimamodells, um</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>[[Kausalitätsprinzip und Determinismus|Kausalitätsprinzip und Determinismus]]<br /> <br /> [[Conways Spiel des Lebens]]<br /> <br /> [[Simulationen - Schwerpunkt Klimwandel]]<br /> <br /> Die Namen der Links (und damit die Titel der Seiten) können natürlich noch geändert werden ;-)</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2&diff=97166 2024-07-03T06:04:07Z

<p>LeKrGMB: neue Überschrift</p> <hr /> <div>[[Kausalitätsprinzip und Determinismus|Kausalitätsprinzip und Determinismus]]<br /> <br /> [[Conways Spiel des Lebens]]<br /> <br /> Simulationen - Schwerpunkt Klimwandel<br /> <br /> Die Namen der Links (und damit die Titel der Seiten) können natürlich noch geändert werden ;-)</div>

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<p>LeKrGMB: Die Seite wurde neu angelegt: „=== Test ===“</p> <hr /> <div>=== Test ===</div>

LeKrGMB https://projekte.zum.de/index.php?title=Gymnasium_Marktbreit/Wissenschaftswoche_2024/11aMatheInfo/Arbeitsgruppe_2/Kausalit%C3%A4tsprinzip_und_Determinismus&diff=97035 2024-07-01T10:28:11Z

<p>LeKrGMB: /* Determinismus */</p> <hr /> <div>=== Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Man unterscheidet zwischen starker und schwacher Kausalität:<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft&lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt;, werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels, werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Empfindlichkeit für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Weil alles eine klare Ursache und Wirkung hat lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace] im Zuge eines Gedankenexperiments:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Deterministisches Chaos =====<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

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<p>LeKrGMB: </p> <hr /> <div>=== Kausalitätsprinzip ===<br /> Wenn nur nach dem Ereignis A (Ursache) immer das Ereignis B (Wirkung) folgt, so spricht man von einer '''kausalen Verknüpfung''' zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B.&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos/grundwissen/kausalitaetsprinzip-grenzen-der-newtonschen-mechanik&lt;/ref&gt;<br /> Es wird zwischen starker und schwacher Kausalität unterschieden.<br /> <br /> ===== Starke Kausalität =====<br /> <br /> Die Vorgänge, bei denen ähnliche Anfangsbedingungen ähnliche Wirkungen erzielen, wie etwa das Herunterfallen eines Apfels von einem Baum aufgrund der Schwerkraft&lt;ref&gt;https://www.studysmarter.de/schule/physik/mechanik/kausalitaet/&lt;/ref&gt;, werden als stark kausal bezeichnet.&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> ===== Schwache Kausalität =====<br /> Die Vorgänge, bei denen trotz ähnlicher Anfangsbedingungen erheblich unterschiedliche Wirkungen erzielt werden, wie etwa das Werfen eines Laplace-Würfels, werden als schwach kausal bezeichnet. Diese Empfindlichkeit für kleine Änderungen ist auch als [https://de.wikipedia.org/wiki/Schmetterlingseffekt Schmetterlingseffekt] bekannt. &lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt;&lt;ref&gt;https://www.leifiphysik.de/waermelehre/deterministisches-chaos&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Determinismus ===<br /> Der Begriff Determinismus beschreibt die Auffassung, dass alles im Universum in einem kausalen Zusammenhang steht. Jedem Ereignis liegt eine Ursache zugrunde und jedes Ereignis ist gleichzeitig selbst eine Ursache. Weil alles eine klare Ursache und Wirkung hat lässt sich die Vergangenheit und Zukunft berechnen, solange man einen Zustand genau kennt. So schreibt [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre-Simon_Laplace Pierre-Simon Laplace]:<br /> <br /> &quot;Wir müssen also den gegenwärtigen Zustand des Weltalls als die Wirkung seines früheren Zustands und andererseits als Ursache des Darauffolgenden betrachten. Ein 'Geist' (später Laplacscher Dämon genannt) der für einen gegebenen Augenblick alle Kräfte kennen würde, von denen die Natur belebt ist, sowie die gegenseitige Lage der Wesen, aus denen sie besteht, und der überdies umfassend genug wäre, um diese Gegebenheiten zu analysieren, könnte mit derselben Formel die Bewegung der größten Weltkörper und des kleinsten Atoms ausdrücken. Nichts wäre für ihn ungewiss, Zukunft und Vergangenheit lägen offen vor seinen Augen.&quot;&lt;ref&gt;Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités, 1814&lt;/ref&gt;<br /> <br /> === Deterministisches Chaos ===<br /> In einem System herrscht deterministisches Chaos, wenn eine &quot;Gültigkeit der Schwachen [(Determinismus) und eine Verletzung der starken] Kausalität [(Chaos)]&quot;&lt;ref&gt;Duden Physik - Gymnasium Bayern - 10. Schuljahr - Schulbuch&lt;/ref&gt; vorliegt. Ein solcher Vorgang ist ohne die exakten Anfangsbedingungen nicht annähernd vorhersehbar bzw. berechenbar, er wird als chaotisch bezeichnet.<br /> <br /> === Quellenangaben ===<br /> &lt;references /&gt;</div>

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