Meteorologie Wetterkunde, nicht nur für Piloten Dr. Helmut Albrecht, Institut für Mathematik und Informatik an der PH Ludwigsburg

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


Hoch- und

Tiefdruckgebiete


10151020102510201010

1010

980

925930

970

QFE

QFF

Bodenwetterkarte

1010 1020 1025 1020 1015

1010

1015 1022

1018

1015

1012

1013

10121008

Isobaren

H


Bodenwetterkarte


10151020102510201010

1010

980

925930

970

Höhenwetterkarte

1020 hPA Druckfläche

1015 hPa Druckfläche1010 hPa Druckfläche


Höhenwetterkarte500 hPa-Fläche

5610 m5550 m

5520 m5580 m

5500 m


Höhenwetterkarte

561555 552558 550

560

556

556

552554

553

548

552

546

Isohypsen


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


Höhenwetterkarte


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



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.




Die Corioliskraft


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.


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


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


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.


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


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.


Lokale WindsystemeLand- und Seewind

Seewind


Lokale WindsystemeLand- und Seewind

Landwind


Lokale WindsystemeBerg- und Talwind

Talwind


Lokale WindsystemeBerg- und Talwind

Bergwind


Lokale Windsysteme

Bora: Jugoslawischer Karst -> Adria

Scirocco: warm-feuchter Wind aus Afrika

Mistral: Rhonetal

Bise: Schweiz


Der Föhn

20°

1000m

10°

4000m

-8° -2°

3000m

28°


Eigenschaften von HH und TT

Ein HochHochdruckgebiet pumpt Luft rechtsrechts herum

Ein TiefTiefdruckgebiet pumpt Luft linkslinks herum



101310131013

1020 10051017 1017 1009 1009

1017

1009

1005

998

Im HochHochdruckgebiet sinkt Luft abab.

Im TiefTiefdruckgebiet steigt Luft aufauf.

HH TT



AbsinkenAbsinken von Luft im HochHochdruckgebiet:

• Erwärmung

• Abnahme der rel. Feuchte

• WolkenauflösungWolkenauflösung

AufsteigenAufsteigen von Luft im TiefTiefdruckgebiet:

• Abkühlung

• Zunahme der rel. Feuchte

• WolkenbildungWolkenbildung


Antizyklonale Krümmung:

Wolkenauflösung

Zyklonale Krümmung

Wolkenbildung


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.



HH TT

HH: schwache Winde TT: hohe Windgeschwindigkeiten möglich



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


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!



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“.



HH

TT kk

ww

Es wird keine Luftmasse anderer Temperatur herangeführt:

HH

wwTT

kkDer resultierende Wind ist

stärkerstärker schwächerschwächer

als der geostrophische Wind



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!


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


Thermische HH und TTThermisches HH

1000

900

800

700

600

Abkühlung

Konvergenz


Thermische HH und TTThermisches HH

1000

900

800

700

600

Abkühlung

Konvergenz

Divergenz

HH

TT


Thermische HH und TTThermisches TT

1000

900

800

700

600

Erwärmung

Divergenz


Thermische HH und TTThermisches TT

1000

900

800

700

600

Erwärmung

Divergenz

Konvergenz

HH

TT


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


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


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)


Nebelarten

• Strahlungsnebel

• Advektionsnebel

• Hebungsnebel

• Mischungsnebel

• Frontalnebel


Wolken


Wolkenarten

Cumulus


Wolkenarten

Stratus


Wolkenarten

Cirrus


Wolkenarten

Cumulonimbus


Wolkenarten

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