Meteorologie Wetterkunde, nicht nur für Piloten Dr. Helmut Albrecht, Institut für Mathematik und Informatik an der PH Ludwigsburg.
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Meteorologie
Wetterkunde,
nicht nur für Piloten
Dr. Helmut Albrecht, Institut für Mathematik und Informatik an der PH Ludwigsburg
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Inhalt
• Grundlagen• Adiabatische Vorgänge• Hoch- und TiefdruckgebieteHoch- und Tiefdruckgebiete• Fronten• Wetterinformation
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
10151020102510201010
1010
980
925930
970
QFE
QFF
Bodenwetterkarte
1010 1020 1025 1020 1015
1010
1015 1022
1018
1015
1012
1013
10121008
Isobaren
H
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
10151020102510201010
1010
980
925930
970
Höhenwetterkarte
1020 hPA Druckfläche
1015 hPa Druckfläche1010 hPa Druckfläche
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Höhenwetterkarte500 hPa-Fläche
5610 m5550 m
5520 m5580 m
5500 m
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Höhenwetterkarte
561555 552558 550
560
556
556
552554
553
548
552
546
Isohypsen
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Höhenwetterkarte
Hauptdruckflächen: Druckfläche mittlere Höhe100 hPa 16000 m200 hPa 12000 m300 hPa 9000 m400 hPa 7200 m500 hPa 5500 m700 hPa 3000 m850 hPa 1500 m
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Windrichtung und -stärke
Windgeschwindigkeit:
• Dort, wo Luftdruckunterschiede bestehen, wird sich Luft in Bewegung setzen
• Die Größe des Druckunterschieds bestimmt dabei die Geschwindigkeit der Ausgleichsströmung
• Der Druckunterschied wird als „Druckgradient“ bezeichnet und in hPa/Bogengrad (hPa/111km) angegeben
• Der Druckgradient kann somit der Wetterkarte entnommen werden.
• Eng verlaufende Isobaren/Isohypsen: hoher Druckgradient
• Weit auseinanderliegende Isobaren: schwacher Druckgradient
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Windrichtung und -stärke
Ein Ball, der einen Berg hinab rollt, nimmt seinen Weg senkrecht zu den Höhenlinien.
Genauso setzt sich die Luft senkrecht zu den Isobaren/Isohypsen in Bewegung.
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Die Corioliskraft
• bewirkt auf der NordNordhalbkugel eine RechtRechtsablenkung senkrecht zur Bewegungsrichtung
• auf der SüdSüdhalbkugel werden Bewegungen nach linkslinks abgelenkt
• Die Corioliskraft ist proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit.
• Ihre Wirkung nimmt mit steigender geografischer Breite zu.
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Windrichtung... unter dem Einfluß der Corioliskraft • keine Reibung
• konstanter Druckgradient
• geradliniger Isobarenverlauf
1025
1020
1015
1010
1005
G
v
C
Der geostrophische Wind weht isobarenparallelisobarenparallel
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Windgeschwindigkeit... in Hoch- und Tiefdruckgebieten
Z
HT
Bei gleichem Isobarenabstand
herrscht im
HochHochdruckgebiet eine höherehöhere
und im
TiefTiefdruckgebiet eine niedrigereniedrigere Windgeschwindigkeit
als der Isobarenabstand vermuten lässt.
Diesen Wind bezeichnet man als
GradientwindGradientwind
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Windgeschwindigkeit... unter Reibungseinfluss
R
1020
1015
Die Reibung wirkt entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung.
Die Gradientkraft bleibt konstant.
Die Resultierende aus Reibung und Corioliskraft wirkt verzögernd.
Die geringere Geschwindigkeit hat eine kleinere Corioliskraft zur Folge.
Die „Rechtsablenkung“ ist deshalb geringer
Die Windgeschwindigkeit bekommt eine Komponente in Richtung des tiefen Drucks.
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Das barische Windgesetz
Änderung des Windes mit der Höhe:
Boden:
1000 m:
1500 m:
Richtung Geschwindigkeit
+20 °
+30 °
x 2
x 3
Über 1500 m läuft die Luftströmung meist schon isobarenparallelisobarenparallel
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Bestimmung von H und T
Stellt man sich auf dem Boden so, daß man den Wind im Rücken hat...dann ist das Tief links vorn...
und das Hoch rechts hinten.
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Lokale Windsysteme
Bora: Jugoslawischer Karst -> Adria
Scirocco: warm-feuchter Wind aus Afrika
Mistral: Rhonetal
Bise: Schweiz
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Eigenschaften von HH und TT
Ein HochHochdruckgebiet pumpt Luft rechtsrechts herum
Ein TiefTiefdruckgebiet pumpt Luft linkslinks herum
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Eigenschaften von HH und TT
101310131013
1020 10051017 1017 1009 1009
1017
1009
1005
998
Im HochHochdruckgebiet sinkt Luft abab.
Im TiefTiefdruckgebiet steigt Luft aufauf.
HH TT
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Eigenschaften von HH und TT
AbsinkenAbsinken von Luft im HochHochdruckgebiet:
• Erwärmung
• Abnahme der rel. Feuchte
• WolkenauflösungWolkenauflösung
AufsteigenAufsteigen von Luft im TiefTiefdruckgebiet:
• Abkühlung
• Zunahme der rel. Feuchte
• WolkenbildungWolkenbildung
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Antizyklonale Krümmung:
Wolkenauflösung
Zyklonale Krümmung
Wolkenbildung
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Eigenschaften von HH und TTH
öhe
[m]
Temp. [°C]
Beim Absinken einer Luftmasse entsteht eine Absink-InversionAbsink-Inversion, manchmal auch SubsidienzSubsidienz- oder SchrumpfungsinversionSchrumpfungsinversion genannt.
Das Aufsteigen von Luftmassen führt umgekehrt zu einer LabilisierungLabilisierung.
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Eigenschaften von HH und TT
HH TT
HH: schwache Winde TT: hohe Windgeschwindigkeiten möglich
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Eigenschaften von HH und TT
Zusammenfassung:
HH TTpumpt Luft nach rechts pumpt Luft nach links
Luft sinkt ab Luft steigt auf
Wolkenauflösung Wolkenbildung
Absinkinversion Labilisierung
schwache Winde hohe Windgeschwindigkeiten möglich
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Warme und kalte Luft
kalt warm1000 hPa
900
800
700
600
500
900
800
700
600
500
In der warmen Luft muß man weiter hinaufsteigen als in der kalten, um dieselbe Druckänderung zu erhalten.
Es entsteht ein mit der Höhe zunehmendes Druckgefälle und damit eine Ausgleichsströmung, der „thermische Wind!
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Warme und kalte Luft
kalt warm1000 hPa
500
500
Der Abstand zwischen den Druckflächen 1000hPa und 500hPa ist um so größer, je höher die Temperatur der Luftmasse ist.
Der Abstand dieser beiden Druckflächen ist deshalb ein direktes Maß für die mittlere Temperatur der unteren Troposphäre.
In der Karte werden Orte mit gleichem Höhenwert durch Isohypsen verbunden, man erhält die sogenannte„relative Topographierelative Topographie“.
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Warme und kalte Luft
HH
TT kk
ww
Es wird keine Luftmasse anderer Temperatur herangeführt:
HH
wwTT
kkDer resultierende Wind ist
stärkerstärker schwächerschwächer
als der geostrophische Wind
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Warme und kalte Luft
HH
TT
kkww
Es wird eine Luftmasse mit anderer Temperatur herangeführt:
HH
ww
TT
kk
WarmWarmluftadvektion:
RechtsRechtsdrehung des Windes mit der Höhe!
KaltKaltluftadvektion:
LinksLinksdrehung des Windes mit der Höhe!
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Thermische HH und TT
Annahme: HH aus schwerer, kalter Luft
TT aus warmer, leichter Luft
Russisches Festlandshoch:
• starke Bodenausstrahlung
• Abkühlung der Luftmassen
• durch Gebirge am Abfließen behindert
• QFF: 1070 hPa
Hitzetief über der Iberischen Halbinsel
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Thermische HH und TTThermisches HH
1000
900
800
700
600
Abkühlung
Konvergenz
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Thermische HH und TTThermisches HH
1000
900
800
700
600
Abkühlung
Konvergenz
Divergenz
HH
TT
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Thermische HH und TTThermisches TT
1000
900
800
700
600
Erwärmung
Divergenz
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Thermische HH und TTThermisches TT
1000
900
800
700
600
Erwärmung
Divergenz
Konvergenz
HH
TT
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Sichtbehinderungen
• trockener Dunst: Rauch, Staub, Frel < 60%, kaum Sichtbehinderung
• feuchter Dunst: Sicht über 1 km, kein Nässegefühl
• Nebel: Sicht unter 1 km, Nässegefühl, Frel = 100%, Kondensationskerne
• Niederschläge: Schnee, Regen
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Strahlungsnebel
Durch Ausstrahlung erfolgt eine Abkühlung am Boden (Bodeninversion)
Wird dabei der Taupunkt erreicht, schlägt sich die Feuchtigkeit der Luft als Tau nieder.
Bei weiterer Abkühlung entsteht Bodennebel,der von unten nach oben wächst
Die Nebelbildung führt zu einer verminderten Ausstrahlung.
Stärkste Abkühlung: SR + 1/2 h
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Nebelauflösung
Die Nebelauflösung erfolgt hauptsächlich vom Boden her.
Bei geringer Einstrahlungsenergie kann es sein, daß nicht die gesamte Nebelschicht weggeheizt wird.
Der Nebelrest verbleibt als Hochnebel (Stratus) am Himmel und vermindert zusätzlich die Energieeinstrahlung. (Hochdrucklage im Winter)
Dr. H. Albrecht: MeteorologieMeteorologie
Nebelarten
• Strahlungsnebel
• Advektionsnebel
• Hebungsnebel
• Mischungsnebel
• Frontalnebel
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