nicht nur für Piloten

Transkript

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

2 Inhalt Grundlagen Adiabatische Vorgänge Hoch- und Tiefdruckgebiete Fronten Wetterinformation

3 Hoch- und Tiefdruckgebiete

4 Bodenwetterkarte H QFE QFF Isobaren 1012

5 Bodenwetterkarte

6 Höhenwetterkarte 1015 hpa Druckfläche 1020 hpa Druckfläche hpa Druckfläche

7 Höhenwetterkarte 500 hpa-fläche 5550 m 5610 m 5580 m 5520 m 5500 m

8 Höhenwetterkarte Isohypsen

9 Höhenwetterkarte Hauptdruckflächen: Druckfläche mittlere Höhe 100 hpa m 200 hpa m 300 hpa 9000 m 400 hpa 7200 m 500 hpa 5500 m 700 hpa 3000 m 850 hpa 1500 m

10 Höhenwetterkarte

11 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/Isohypsen: schwacher Druckgradient

12 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.

13 Windrichtung und -stärke

14 Die Corioliskraft

15 Die Corioliskraft bewirkt auf der Nordhalbkugel eine Rechtsablenkung senkrecht zur Bewegungsrichtung auf der Südhalbkugel werden Bewegungen nach links abgelenkt Die Corioliskraft ist proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit. Ihre Wirkung nimmt mit steigender geografischer Breite zu.

16 Windrichtung... unter dem Einfluß der Corioliskraft keine Reibung konstanter Druckgradient geradliniger Isobarenverlauf v G C Der geostrophische Wind weht isobarenparallel

17 Windgeschwindigkeit... in Hoch- und Tiefdruckgebieten Bei gleichem Isobarenabstand Z H T herrscht im Hochdruckgebiet eine höhere und im Tiefdruckgebiet eine niedrigere Windgeschwindigkeit als der Isobarenabstand vermuten lässt. Diesen Wind bezeichnet man als Gradientwind

18 Windgeschwindigkeit... unter Reibungseinfluss R 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.

19 Das barische Windgesetz Änderung des Windes mit der Höhe: 1500 m: Richtung +30 Geschwindigkeit x m: +20 x 2 Boden: Über 1500 m läuft die Luftströmung meist schon isobarenparallel

20 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.

21 Land- und Seewind Lokale Windsysteme Seewind

22 Land- und Seewind Lokale Windsysteme Landwind

23 Berg- und Talwind Lokale Windsysteme Talwind

24 Berg- und Talwind Lokale Windsysteme Bergwind

25 Lokale Windsysteme Bora: Jugoslawischer Karst -> Adria Scirocco: warm-feuchter Wind aus Afrika Mistral: Rhonetal Bise: Schweiz

26 Der Föhn 4000m 3000m 1000m

27 Eigenschaften von H und T Ein Hochdruckgebiet pumpt Luft rechts herum Ein Tiefdruckgebiet pumpt Luft links herum

28 Eigenschaften von H und T H T Im Hochdruckgebiet sinkt Luft ab Im Tiefdruckgebiet steigt Luft auf.

29 Eigenschaften von H und T Absinken von Luft im Hochdruckgebiet: Erwärmung Abnahme der rel. Feuchte Wolkenauflösung Aufsteigen von Luft im Tiefdruckgebiet: Abkühlung Zunahme der rel. Feuchte Wolkenbildung

30 Antizyklonale Krümmung: Wolkenauflösung Zyklonale Krümmung Wolkenbildung

31 Eigenschaften von H und T Höhe [m] Das Aufsteigen von Luftmassen führt umgekehrt zu einer Labilisierung. Beim Absinken einer Luftmasse entsteht eine Absink-Inversion, manchmal auch Subsidienz- oder Schrumpfungsinversion genannt. Temp. [ C]

32 Eigenschaften von H und T H T H: schwache Winde T: hohe Windgeschwindigkeiten möglich

33 Eigenschaften von H und T Zusammenfassung: H pumpt Luft nach rechts Luft sinkt ab Wolkenauflösung Absinkinversion schwache Winde T pumpt Luft nach links Luft steigt auf Wolkenbildung Labilisierung hohe Windgeschwindigkeiten möglich

34 Warme und kalte Luft 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 1000 hpa warm

35 Warme und kalte Luft 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 Topographie. kalt 1000 hpa warm

36 Warme und kalte Luft Es wird keine Luftmasse anderer Temperatur herangeführt: T k T w H w stärker Der resultierende Wind ist als der geostrophische Wind H k schwächer

37 Warme und kalte Luft Es wird eine Luftmasse mit anderer Temperatur herangeführt: T T w k k w H H Warmluftadvektion: Kaltluftadvektion: Rechtsdrehung des Windes mit der Höhe! Linksdrehung des Windes mit der Höhe!

38 Thermische H und T Annahme: H aus schwerer, kalter Luft Russisches Festlandshoch: starke Bodenausstrahlung Abkühlung der Luftmassen durch Gebirge am Abfließen behindert QFF: 1070 hpa T aus warmer, leichter Luft Hitzetief über der Iberischen Halbinsel

39 Thermische H und T Thermisches H 600 Konvergenz Abkühlung

40 Thermische H und T 600 Thermisches H T Konvergenz Divergenz H Abkühlung

41 Thermische H und T Thermisches T 600 Divergenz Erwärmung

42 Thermische H und T Thermisches T H 600 Divergenz Konvergenz T Erwärmung

43 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

44 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

45 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)

46 Nebelarten Strahlungsnebel Advektionsnebel Hebungsnebel Mischungsnebel Frontalnebel

47 Wolken

48 Wolkenarten Cumulus

49 Wolkenarten Stratus

50 Wolkenarten Cirrus

51 Wolkenarten Cumulonimbus

52 Wolkenarten