1 Tutorium Physische Geographie Sitzung 2 Mittwoch 15.45- 17.15 Uhr Claudia Weitnauer

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Tutorium Tutorium Physische GeographiePhysische Geographie

Sitzung 2Sitzung 2

Mittwoch 15.45- 17.15 UhrMittwoch 15.45- 17.15 Uhr

Claudia WeitnauerClaudia Weitnauer

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Wiederholung Separative Wiederholung Separative KlimatologieKlimatologie

1.1. KlimaelementeKlimaelemente

2.2. Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung

3.3. Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung

4.4. NiederschlagNiederschlag

5.5. WolkenWolken

33

KlimaelementeKlimaelemente

Physikalisch messbare Elemente in der Physikalisch messbare Elemente in der

AtmosphäreAtmosphäre LufttemperaturLufttemperatur LuftdruckLuftdruck LuftfeuchtigkeitLuftfeuchtigkeit VerdunstungVerdunstung WindWind NiederschlagNiederschlag

44

LufttemperaturLufttemperatur

Temperatur der bodennahen Atmosphäre, Temperatur der bodennahen Atmosphäre, die nicht Sonnenstrahlung, Bodenwärme, die nicht Sonnenstrahlung, Bodenwärme, Wärmeleitung (z.B. des Bodens) Wärmeleitung (z.B. des Bodens) beeinflusst istbeeinflusst ist

Messung in 2m Höhe im SchattenMessung in 2m Höhe im Schatten Maßeinheiten Kelvin bzw. CelsiusMaßeinheiten Kelvin bzw. Celsius Bestimmung des Tagesmittel der Bestimmung des Tagesmittel der

Lufttemperatur durch Mannheimer Lufttemperatur durch Mannheimer StundenStunden

55

LuftdruckLuftdruck

Kraft, die die Atmosphäre innerhalb Kraft, die die Atmosphäre innerhalb eines bestimmten Niveaus pro Fläche eines bestimmten Niveaus pro Fläche ausübtausübt

Masseinheit: hPaMasseinheit: hPa Durchschnittlicher Bodenluftdruck Durchschnittlicher Bodenluftdruck

auf Meereshöhenniveau: 1013 hPaauf Meereshöhenniveau: 1013 hPa Luftdichte nimmt mit zunehmender Luftdichte nimmt mit zunehmender

Höhe abHöhe ab

66

LuftfeuchtigkeitLuftfeuchtigkeit

Anteil des Wasserdampfs am Anteil des Wasserdampfs am LuftgemischLuftgemisch

Wichtigste Feuchtemaße:Wichtigste Feuchtemaße:

Dampfdruck e, Taupunkttemperatur Dampfdruck e, Taupunkttemperatur ππ, Sättigungsdefizit, relative und , Sättigungsdefizit, relative und absolute Luftfeuchtigkeit, spezifische absolute Luftfeuchtigkeit, spezifische Feuchte, FeuchttemperaturFeuchte, Feuchttemperatur

77

VerdunstungVerdunstung

Verdunstung ist abhängig von:Verdunstung ist abhängig von: Verfügbare StrahlungsenergieVerfügbare Strahlungsenergie WassertemperaturWassertemperatur LufttemperaturLufttemperatur SättigungsdefizitSättigungsdefizit WindgeschwindigkeitWindgeschwindigkeit ErdoberflächenbeschaffenheitErdoberflächenbeschaffenheit Vertikaler TemperaturgradientVertikaler Temperaturgradient Vertikaler DampfdruckgradientVertikaler Dampfdruckgradient

88

Humidität und AriditätHumidität und Aridität

Abgrenzungen:Abgrenzungen: Zahlreiche empirische Abgrenzungen Zahlreiche empirische Abgrenzungen

(siehe Tabelle Vorlesung)(siehe Tabelle Vorlesung) Klimatische WasserbilanzKlimatische Wasserbilanz

WWkk= N – pV = 0= N – pV = 0 Strahlungstrockenheitsindex nach BudykoStrahlungstrockenheitsindex nach Budyko

II< 1 < 1 humid humidI 1-2 I 1-2 arid aridI > 2 I > 2 vollarid vollarid

99

Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung Entstehen durch horizontale Entstehen durch horizontale

Luftdruckunterschiede Luftdruckunterschiede lösen einen Wind lösen einen Wind aus aus

Windvektor zweidimensional, durch Windvektor zweidimensional, durch Richtung und Geschwindigkeit Richtung und Geschwindigkeit gekennzeichnet; wird nach der Richtung gekennzeichnet; wird nach der Richtung bezeichnet aus der er kommtbezeichnet aus der er kommt

Luftdrucktypen:Luftdrucktypen:Hochdruck: Gebiete relativ hohen Hochdruck: Gebiete relativ hohen LuftdrucksLuftdrucksTiefdruck: Gebiete relativ tiefen DrucksTiefdruck: Gebiete relativ tiefen Drucks

1010

Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung

1.1. Kleinräumig:Kleinräumig: Kein Einfluss der Kein Einfluss der

Erdrotation Erdrotation bemerkbarbemerkbar

Direkte thermische Direkte thermische AusgleichszirkulationAusgleichszirkulation

Z.B. Land- See- Z.B. Land- See- Windsystem, Berg- Windsystem, Berg- Talwind- System, Talwind- System, urbane Flurwindeurbane Flurwinde

2.2. GroßräumigGroßräumig Einfluss der Einfluss der

Erdrotation muss Erdrotation muss berücksichtigt werdenberücksichtigt werden

Geostrophischer Wind Geostrophischer Wind (ohne (ohne Reibungseinfluss)Reibungseinfluss)

Geotriptischer Wind Geotriptischer Wind (mit (mit Reibungseinfluss)Reibungseinfluss)

1111


Großräumige Luftbewegung:Großräumige Luftbewegung:Einfluss der Erdrotation:Einfluss der Erdrotation: Winkelgeschwindigkeit:Winkelgeschwindigkeit:

ωω= 2= 2ππ/ 1/ 1αα

Mitführungsgeschwindigkeit:Mitführungsgeschwindigkeit:

vvφφ= = ωω* R * cos * R * cos φφR= Erdradius; R= Erdradius; φφ= geograph. Breite= geograph. Breiteφφ=0 =0 Maximum am Äquator Maximum am Äquatorφφ= 90= 90° ° Minimum an den Polen Minimum an den Polen

1212

Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung Rechtsablenkung auf der NHK und Rechtsablenkung auf der NHK und

Linksablenkung auf der SHK aufgrund Linksablenkung auf der SHK aufgrund verschiedener Mitführungsgeschwindigkeitenverschiedener Mitführungsgeschwindigkeiten

Trägheit: zeitverzögerte Anpassung an die Trägheit: zeitverzögerte Anpassung an die MitführungsgeschwindigkeitMitführungsgeschwindigkeit

Coriolisbeschleunigung:Coriolisbeschleunigung:C= 2C= 2ωω* sin* sinφφ*v*vv= Windgeschwindigkeit (velocity)v= Windgeschwindigkeit (velocity) nimmt mit zunehmender Breite undnimmt mit zunehmender Breite undWindgeschwindigkeit zu, d.h. am Äquator=0 Windgeschwindigkeit zu, d.h. am Äquator=0

1313


Entstehung des geostrophischenEntstehung des geostrophischen

Windes:Windes: am Äquator dominiert Gradientkraft, d.h. am Äquator dominiert Gradientkraft, d.h.

auf der NHK Nordwind und auf der SHK auf der NHK Nordwind und auf der SHK SüdwindSüdwind

Zunehmende Breite= größere Corioliskraft Zunehmende Breite= größere Corioliskraft Ablenkung nach Osten Ablenkung nach Osten

Im Bereich der Frontalzone C=G, Im Bereich der Frontalzone C=G, Westwind, der isobarenparallel verläuftWestwind, der isobarenparallel verläuft

1414


Entstehung von geotriptischem Wind:Entstehung von geotriptischem Wind: Einfluss der ReibungEinfluss der Reibung Reibung bremst LuftpaketeReibung bremst Luftpakete Reibung immer entgegengesetzt zur Reibung immer entgegengesetzt zur

Bewegungsrichtung; spielt v.a. in der Bewegungsrichtung; spielt v.a. in der Peplosphäre eine RollePeplosphäre eine Rolle

Ablenkung in Richtung der Ablenkung in Richtung der Gradientkraft, d.h. zum tiefen Druck Gradientkraft, d.h. zum tiefen Druck hinhin

1515


Hochdruckgebiete: Massendivergenz Hochdruckgebiete: Massendivergenz (Ausströmen von Luft)(Ausströmen von Luft)

Tiefdruckgebiete: Massenkonvergenz Tiefdruckgebiete: Massenkonvergenz (Einströmen von Luft)(Einströmen von Luft)

Hoch: antizyklonale Rotation (auf NHK: im Hoch: antizyklonale Rotation (auf NHK: im Uhrzeigersinn; auf SHK: im Uhrzeigersinn, Uhrzeigersinn; auf SHK: im Uhrzeigersinn, divergentes Ausströmen in Bodennähedivergentes Ausströmen in Bodennähe

Tief: zyklonale Rotation, konvergentes Tief: zyklonale Rotation, konvergentes Einströmen in BodennäheEinströmen in Bodennähe

1616

Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung

Adiabatisch:Adiabatisch: Luftpaket, dass in Luftpaket, dass in

einer Luftmasse einer Luftmasse aufsteigt ohne aufsteigt ohne Energie von außen Energie von außen aufzunehmen oder aufzunehmen oder abzugeben; kein abzugeben; kein MischungsprozessMischungsprozess

Trockenadiabatisch:Trockenadiabatisch: Temperaturgradient: Temperaturgradient:

11°C/100m°C/100m

Feuchtadiabatisch:Feuchtadiabatisch: Temperaturgardient:Temperaturgardient:

0,5-0,7°/100m0,5-0,7°/100m

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Ursachen:Ursachen:1.1. Orographisch erzwungenOrographisch erzwungen2.2. Verwirbelung einer Strömung:Verwirbelung einer Strömung:Konfluenz, Diffluenz, horizontale oderKonfluenz, Diffluenz, horizontale odervertikale Scherungvertikale Scherung3.3. Katabatischer KaltluftabflussKatabatischer Kaltluftabfluss4.4. Advektion unterschiedlich temperierter Advektion unterschiedlich temperierter

LuftmassenLuftmassen AufgleitbewegungAufgleitbewegung Erzwungener AufstiegErzwungener Aufstieg5.5. Konvergenzen und DivergenzenKonvergenzen und Divergenzen6.6. Labile SchichtungLabile Schichtung

1818


Stabile Schichtung:Stabile Schichtung: Keine vertikale DurchmischungKeine vertikale Durchmischung Luftpaket wird zum Aufstieg bewegt, geht Luftpaket wird zum Aufstieg bewegt, geht

aber in Ausgangsposition zurückaber in Ausgangsposition zurück Luftpaket, das kälter ist als seine Luftpaket, das kälter ist als seine

Umgebungsluft wird zum Aufstieg Umgebungsluft wird zum Aufstieg gezwungen (z.B. mechanische gezwungen (z.B. mechanische Turbulenz)Turbulenz) kühler und dichter als kühler und dichter als UmgebungsluftUmgebungsluft hat das Bestreben hat das Bestreben wieder in Ausgangsposition wieder in Ausgangsposition zurückzukehrenzurückzukehren

1919


Labile Schichtung:Labile Schichtung: Luftpaket wird durch Kräte zum Luftpaket wird durch Kräte zum

Ausstieg bewegt, ist wärmer als Ausstieg bewegt, ist wärmer als Umgebung, geringere Dichte, spezif. Umgebung, geringere Dichte, spezif. Leichter Leichter steigt weiter auf steigt weiter auf

2020


Konvektion:Konvektion: vertikalen Aufstieg von Luft vertikalen Aufstieg von Luft

Advektion:Advektion: horizontalen Aufgleiten von horizontalen Aufgleiten von

wärmerer Luft auf kältere Luft wärmerer Luft auf kältere Luft

2121


Konvektion- Ursachen:Konvektion- Ursachen: Labile Schichtung (Aufheizen einer Labile Schichtung (Aufheizen einer

Unterlage, Kaltluftadvektion in der Höhe)Unterlage, Kaltluftadvektion in der Höhe) Kaltfront- EinbruchKaltfront- Einbruch Vergenzen im horizontalen StrömungsfeldVergenzen im horizontalen Strömungsfeld In den Tropen dominiert NS- Bildung durch In den Tropen dominiert NS- Bildung durch

Konvektion (auch Advektion)Konvektion (auch Advektion) In den Außertropen dominiert frontal- In den Außertropen dominiert frontal-

zyklonale NS- Bildung (beinhaltet auch zyklonale NS- Bildung (beinhaltet auch Advektion und Konvektion)Advektion und Konvektion)

2222

WolkenWolkenWolkenklassifikationen:Wolkenklassifikationen: Nach Nach

Wolkenstockwerken Wolkenstockwerken (hohe, mittelhohe, (hohe, mittelhohe, tiefe)tiefe)

Nach physikal. Nach physikal. Zusammensetzung Zusammensetzung (Wasser-, Eis-, (Wasser-, Eis-, Mischwolken)Mischwolken)

Nach der Genese Nach der Genese (Konvektionswolken, (Konvektionswolken, Aufgleitwolken, Aufgleitwolken, Ausstrahlungswolken)Ausstrahlungswolken)

Wolkengattungen: Wolkengattungen: unterschiedliche unterschiedliche vertikale Erstreckungvertikale Erstreckung

2323

NiederschlagNiederschlag

Bildung durch Koagulation:Bildung durch Koagulation: Vorwiegend in den TropenVorwiegend in den Tropen Zusammenballung kleiner Wassertropfen beim Zusammenballung kleiner Wassertropfen beim

Tröpfchenwachstum Tröpfchenwachstum Sublimationswachstum:Sublimationswachstum: Bildung von Schneekristallen durch verzweigtes Bildung von Schneekristallen durch verzweigtes

Ankristallisieren von unterkühlten Ankristallisieren von unterkühlten Wassertröpfchen an Eiskristallen (ab bestimmter Wassertröpfchen an Eiskristallen (ab bestimmter Größenordnung Übergang zu Graupel und Größenordnung Übergang zu Graupel und Schneeflocken)Schneeflocken)

Sog. Bergeron- Findeisen- ProzessSog. Bergeron- Findeisen- Prozess

2424

NiederschlagNiederschlag

Haupttypen:Haupttypen: (Land-) Regen(Land-) Regen Schauer (niederschlag)Schauer (niederschlag)

2525

Vielen Dank für die Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!Aufmerksamkeit!

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