Meteorologische Drucksysteme und Zirkulation

Transkript

1 Meteorologische Drucksysteme und Zirkulation

2 Drucksysteme und Zirkulation Die Sonne Motor der Wetterküche Entstehung der Jahreszeiten grossräumige (globale) Zirkulation ohne Erdrotation mit Erdrotation Westwindzone Jetstreams Drucksysteme Zirkulation im Hoch- und Tiefdruckgebiet Entstehung und verschiedene Arten von Hoch- und Tiefdruckgebieten

3 Entstehung der Jahreszeiten und der grossräumigen Zirkulation

4 Beispiel Frühling / Herbst Äquator 60 N N

5 Entstehung der grossräumigen Zirkulation eine Fläche in 60 N erhält nur 50% der Strahlung wie dieselbe Fläche am Äquator dies führt zu einem Temperaturgradienten von Nord nach Süd dieser Gradient ist auf Grund der Land/Wasser Verteilung uneinheitlich es entsteht eine Zirkulation, diese versucht die entstehenden Temperaturunterschiede auszugleichen

6 Grossräumige Zirkulation ohne Erdrotation aufsteigende Warmluft am Äquator bildet ein Hitzetief in Bodennähe strömt aus Norden Kaltluft nach Druckausgleich

7 Grossräumige Zirkulation mit Erdrotation tropische Konvergenz Passatzone Subtropisches Hoch (Rossbreiten) Westwindzone polare Tiefdruckzone polares Kältehoch diese Zonen verschieben sich mit dem Sonnenstand etwas nach Norden bzw. nach Süden

8 Grossräumige Zirkulation mit Erdrotation

9 Aufbau der Atmosphäre

10 Die Westwindzone der mittleren Breiten ist charakterisiert durch grosse Unbeständigkeit des Wetter und der Strömung wandernde Zyklonen und Antizyklonen Vorstoss von subtropischer Luft bis weit in die Polargebiete und kalter Luft aus den Polargebieten bis weit in die niederen Breiten Kampf zwischen den Luftmassen sorgt für wechselhaftes Wetter im Übergangsbereich von der Warmluft zur Kaltluft bildet sich der Polarfrontjet auf der Nordhalbkugel ist das Zirkulationsschema durch unsymmetrische Verteilung von Land/Meer, sowie durch kalte und warme Meeresströmung sehr komplex auf der Südhalbkugel symmetrische Verteilung

11 Der Polarfrontjet Positionsveränderung im Jahresgang

12 Drucksysteme Strömung im Bodenhoch und Bodentief Nordhalbkugel Reibungsfreie Zirkulation parallel zu den Isobaren Südhalbkugel

13 Drucksysteme Strömung im Bodenhoch und Bodentief Reibungseinfluss: -Windkomponente aus dem Hoch heraus -Windkomponente in das Tief hinein Zirkulationsrichtung gültig auf der Nordhalbkugel!

14 Entstehung eines Tiefdruckgebietes: Phase 1 stationäre Front km

15 Entstehung eines Tiefdruckgebietes: Phase 2 einsetzender Druckfall

16 Entstehung eines Tiefdruckgebietes: Phase 2 einsetzender Druckfall

17 Entstehung eines Tiefdruckgebietes: Phase 3 Konvergenzbildung

18 Entstehung eines Tiefdruckgebietes: Phase 4 Bildung schwaches Tief

19 Entstehung eines Tiefdruckgebietes: Phase 5 Verstärkung des Tiefs Kaltluft fliesst nach S zyklonale Zirkulation Gegenuhrzeigersinn Warmluft fliesst nach N

20 Entstehung eines Tiefdruckgebietes: Phase 6 mit Westdrift Verlagerung Richtung Europa Entstehung der nächsten Welle KF verlagert sich rascher Warmsektor verkleinert sich beginnende Okklusion

21 Entstehung von Tiefdruckgebieten Die Bildung eines Tiefdruckgebietes steht meistens in Zusammenhang mit dem Polarfrontjet Isohypsen Kaltluft z 1 K D z 2 Isotachen Jetachse z 3z4 D Warmluft K z 5

22 Fronten

23 Zum Ablauf Die wetterbestimmenden Luftmassen in Europa Die Kalt- und Warmfront Die Okklusion Verhalten einiger meteorologischer Grössen im Frontbereich Kurze Wiederholung Lokalisierung der Bodenfronten auf Höhenwetterkarten Übungen

24 Luftmassen in Mitteleuropa Winter Sommer

25 Luftmassen und ihren Ursprung

26 Entstehung der Polarfrontwelle

27 Vertikale Struktur der Kaltfront Kaltfront: Beginn der Abkühlung

28 Vertikale Struktur der Warmfront Kaltfront: Beginn der Abkühlung

29 Die Okklusion Die Kaltfront holt die Warmfront ein

30 Die Okklusion mit Kaltfrontcharakter

31 Die Okklusion mit Kaltfrontcharakter

32 Die Okklusion mit Kaltfrontcharakter

33 Die Okklusion mit Warmfrontcharakter

34 Die Okklusion mit Warmfrontcharakter

35 Die Okklusion mit Warmfrontcharakter

36 Höhenwetterkarte: 500 hpa-niveau Geopot. [dam] TT Auf 5530 Metern 23 Grad

37 Druckflächen und Geopotential Am Boden wird der Luftdruck gemessen und auf Meeresniveau reduziert In der Höhe wird hingegen gemessen, auf welcher Höhe ein bestimmter Druckwert erreicht wird Es gibt dabei sogenannte Standarddruckflächen Die wichtigsten davon sind: 850 hpa, 700 hpa, 500 hpa, 300 hpa

38 Darstellung verschiedener Druckniveaus 300 hpa: GPH, Wind 850 hpa: GPH, TT 500 hpa: GPH, TT Bodendruck

39 Geopotential: die Höhe einer Druckfläche T H Druckfläche 500 hpa Luftdruck nimmt ab 5550 m p=490 hpa p=525 hpa Höhe [Dam]

40 Begriff Geopotential / Isohypsen

41 500-hPa Darstellung

42 Polarfrontwelle (Frontensystem) Querschnitt

43 Wetterparameter im Frontbereich

44 Typische Wetterlagen in Mitteleuropa

45 Einteilung der Wetterlagen Advektive Wetterlagen Nicht advektive Wetterlagen Westwindlage Nordlage (Stau) Nordostlage (Bisenlage) Südlage (Föhn) Vb-Lage (spez. Tiefdrucklage) Hochdrucklage Flache Druckverteilung

46 Westwindlage Zügige Westströmung über Mitteleuropa Im unteren EZG der Iller stürmischer Westwind Niederschlag zu den Alpen hinein je nach Windrichtung rasch abnehmend (Lechtal, Südseite) Selten Starkniederschlag im Alpenvorland Schneefallgrenze steigt bei Warmfronten in den inneren Alpen (Lechtal!) nur sehr zögernd an

47 Beispiel Westwindlage 300 hpa: GPH, Wind 850 hpa: GPH, TT 500 hpa: GPH, TT Bodendruck

48 Nordstaulage Ausgeprägte Nordströmung über den Alpen, deutlicher Nordüberdruck Wenn mit Warmluftzufuhr verbunden starkniederschlagsträchtig Bei stärkerer Nordströmung verlagert sich das RR-Max in die Alpen hinein Nordstau kommt in den unteren Schichten auch im Zusammenhang mit der Vb-Lage vor

49 Beispiel Nordstaulage 300 hpa: GPH, Wind 850 hpa: GPH, TT 500 hpa: GPH, TT Bodendruck

50 Nordstau in den Voralpen (Januar 2004)

51 Südföhnlage Starke Südströmung über den Alpen Im Vorhersagegebiet mit Föhn meist trocken und mild

52 Beispiel Südföhnlage (Südstau) 300 hpa: GPH, Wind 850 hpa: GPH, TT 500 hpa: GPH, TT Bodendruck

53 Föhnstimmung über dem Zürichsee

54 Vb-Lage Tiefdrucklage mit spezieller Tief-Zugbahn Grosse vertikale Windscherungen (teils Gegenstrom) Starkniederschlagsträchtigste Lage Bringt oft aktive Phase mit Nordstau

55 Beispiel Vb-Lage 300 hpa: GPH, Wind 850 hpa: GPH, TT 500 hpa: GPH, TT Bodendruck

56 Thur-Hochwasser August 2002

57 Nordostlage (Bisenlage) Nordostströmung vor allem in den unteren Luftschichten Kaltluftzufuhr, meistens trocken, im Winterhalbjahr Hochnebel und kalt

58 Beispiel Nordostlage 300 hpa: GPH, Wind 850 hpa: GPH, TT 500 hpa: GPH, TT Bodendruck

59 Bisenwalze

60 Hochdrucklage Schönwetterlage Im Winter zum Teil Nebel (nur unterer EZG) Im Sommer nur vereinzelt Gewitter

61 Beispiel Hochdrucklage 300 hpa: GPH, Wind 850 hpa: GPH, TT 500 hpa: GPH, TT Bodendruck

62 Blockierte Hochdrucklage

63 Winterliche Hochdrucklage

64 Sommerliche Hochdrucklage

65 Flache Druckverteilung Vor allem im Sommerhalbjahr Je nach Höhenströmung mehr oder weniger gewitterträchtig Kann lokal auch Hochwasser verursachen

66 Beispiel flache Druckverteilung 300 hpa: GPH, Wind 850 hpa: GPH, TT 500 hpa: GPH, TT Bodendruck