Meteorologie Teil 1 Dr. Volker Beer

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1 Meteorologie Teil 1 Dr. Volker Beer

2 Gliederung: - Historische Entwicklung der Meteorologie - Vom Wetter zum Klima - Klimafaktoren - Tiefdruckgebiet Entwicklung Warmfront Kaltfront Okklusion - Hochdruckgebiet - Föhn - Gewitter

3 Historische Entwicklung der Meteorologie: Erfindung meteorologischer Instrumente in der 1. Hälfte des 17.Jahrhunderts Galileo Galilei Bedeutendster Physiker und Astronom Beschäftigte sich auch mit Saugpumpen Erkannte, diese heben Wasser um maximal 10 Meter Ging in Wiederspruch zur damals herrschenden Theorie des HORROR VACUI nach der es keine leeren Räume gibt Führte erste Experimente durch

4 Fortführung der Arbeiten nach Galileis Tod: Vinzenzo Vivani Evangelista Torricelli Italienischer Mathematiker Schüler Galileis

5 Versuche zum Nachweis des Luftdrucks: Versuche mit Wasser gefüllten, später mit Quecksilber gefüllten Röhren Der Flüssigkeitsspiegel schwankt, reagiert auf die Veränderungen des atmosphärischen Luftdrucks Das Barometer war erfunden Der Begriff Barometer wurde durch Robert Boyle ( ) geprägt

6 Versuche zum Nachweis des Luftdrucks: Otto von Guericke Physiker, Ingenieur, Bürgermeister von Magdeburg führte unabhängig Vakuumversuche durch

7 Versuche zum Nachweis des Luftdrucks: Magdeburger Halbkugeln

8 Versuche zum Nachweis des Luftdrucks: Wassergefülltes Barometer

9 Die barometrische Höhenformel: Jankhouma, 6471 m, 455 hpa Bei einem Luftdruck von 1013 hpa lastet auf 1 cm² 1 kp

10 Die Temperaturmessung: Galileo Galilei experimentierte um 1611 mit weingeistgefüllten, nicht skalierten Thermometern Gabriel Daniel Fahrenheit Anders Celsius

11 Die Temperaturmessung: Gabriel Daniel Fahrenheit entwickelte mit Quecksilber gefüllte, skalierte und vergleichbare Thermometer. Anders Celsius verbreitete um 1740 die heute gebräuchliche Temperaturskala ( C), die seit 1710 in Schweden genutzt wurde, in ganz Europa.

12 Die Meteorologie: 1780: Pfälzer Meteorologische Gesellschaft Erstes meteorologisches Messnetz mit einheitlichen Messkriterien 14 Stationen in Deutschland 19 Stationen in Österreich-Ungarn, Schweiz, Italien, Frankreich, Belgien und Skandinavien zusammen 3 Stationen in Übersee (Grönland, Bradford, Cambridge) Häufige Rückschläge, jahrzehntelange Unterbrechung der Messreihen 1872: Erste Meteorologenversammlung in Leipzig 1950: Gründung der World Meteorological Organisation (WMO) 1979: Erste Klimakonferenz der WMO in Genf Die exakt messende Meteorologie ist eine junge Wissenschaft Systematische, vergleichbare Messungen gibt es erst seit dem Ende der Kleinen Eiszeit!

13 Definitionen: Wetter: Atmosphärischer Zustand zu einem bestimmten Zeitpunkt. Witterung: Wetter im Zeitraum von Tagen, Wochen, Monaten und Jahreszeiten. Klima: Mittlerer Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Erdort, bezogen auf eine bestimmte Zeitepoche, mit Rücksicht auf die mittleren und extremen Veränderungen, denen die zeitlich und örtlich definierten atmosphärischen Zustände unterworfen sind (KÖPPEN 1923, 1931, erweitert durch CONRAD 1936, zitiert aus HEYER 1988). Klima ist die Synthese des Wetters über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können. (HUPFER 1996)

14 Wetterhütte: Luftdruck Luftfeuchte Temperatur Minimum Maximum Isttemperatur Wind Mittel Stärkste Böe Niederschlag Niederschlagsart Niederschlagsmenge

15 Wetterhütte:

16 Vom Wetter zum Klima Tägliche Aufzeichnung meteorologischer Elemente Nebenstehend Auszug aus einem Wetterjournal vom Juni 1976

17 Vom Wetter zum Klima Verdichtung der Daten zu Tages-, Monats- und Jahresmittelwerten Obenstehend Temperaturmittel 1975 bis 2001

18 Vom Wetter zum Klima Verdichtung der Daten zu 30 - Jahresmittelwerten Obenstehend Klimadiagramm

19 Klimafaktoren Externe Faktoren: Erdbahnparameter (Exzentrizität, Obliquität, Präzession) Tektonische Prozesse (Kontinentaldrift, Vulkane, Gebirgsbildung) Sonne (Aktivitätszyklen, Zunahme um % in 4 Mrd. Jahren)

20 Klimafaktoren Interne Faktoren: Ozeane (CO 2 -Senke, Meereszirkulationen: Thermohaline Zirkulation (THC) Auftriebsgebiete, Nordatlantikstrom, El Nino, ) Atmosphärische Zirkulationen wie North Atlantic Oscillation (NAO), Antarctic Oscillation (AAO), El Niño Southern Oscillation (ENSO) Albedo (Eisfläche, Vegetationsfläche, planetare Albedo) C-Kreislauf (Karbonat-Silikat-Verwitterung) Vegetation (CO 2 -Senke, Albedo, CH 4 )

21 Klimafaktoren/Atmosphäre Die globale atmosphärische Zirkulation

22 Tiefdruckgebiet Entwicklung Warme und kalte Luftmassen verwirbeln sich

23 Tiefdruckgebiet Entwicklung

24 Tiefdruckgebiet Entwicklung

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26 Warmfront Eine warme Luftmasse verdrängt einer kältere Luftmasse. Die warme Luftmasse hebt sich und gleitet auf die kalte Luftmasse auf. Warmfronten bewegen sich langsamer als Kaltfronten und schieben sich im spitzen Winkel auf die kalte Luft bis diese ausgeräumt ist. Die Niederschläge sind gleichmäßig und anhaltend (Landregen), die Frontbreite beträgt km. Erste Anzeichen einer Warmfront sind Cirruswolken, gefolgt von Cirrostratus und Altostratus. Weitere Verdichtung zu Nimbostratus (typische Regenwolke). Nach Frontdurchgang (Warmsektor) dominieren Stratocumulus-Wolken. Die Cirruswolken eilen der Hauptfront um bis zu 1000 km voraus. Dese Wolkentypen haben eine mehr oder minder horizontal ausgerichtete Struktur.

27 Warmfront

28 Warmfront

29 Warmfront

30 Warmfront

31 Warmfront

32 Warmfront

33 Weihnachtstauwetter Ein atlantisches Frontensystem führt milde Luft gegen das blockierende Hoch über Rußland Niederschlagsradar

34 Kaltfront Eine kältere Luftmasse verdrängt eine wärmere Luftmasse. Da kalte Luft dichter als warme Luft ist, schiebt die Kaltluft die wärmere Luft vor sich her und zwingt diese zum Aufsteigen. Die aufsteigende warme Luftmasse kühlt sich ab, erreicht ihren Taupunkt. Wolkenbildung setzt ein. Bei Frontdurchgang heftige Niederschläge. Meist von kurzer Dauer da die Frontbreite etwa km beträgt. Die aufsteigende Warmluft bildet vertikale Wolkentürme (Cb). Heftige Regengüsse, Gewitter, Hagel und in extremen Fällen Tornados sind die Folge. Die einströmende Kaltluft ist deutlich kühler und trockener als die ausgeräumte Warmluft. Bei Frontdurchgang kann die Temperatur innerhalb von einer Stunde um bis zu 15 C fallen.

35 Kaltfront

36 Kaltfront

37 Kaltfront

38 Kaltfront

39 Fortsetzung in Teil 2 Kaltfront