Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Daniel Naschberger www.naschi.at daniel@naschi.at Version 01 2016 Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 1 Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 2 Daniel Naschberger Wohnhaft in nnsbruck aufgewachsen in der Wildschönau Meteorologie Masterstudent an der Uni nnsbruck Meine Qualifikationen DHV Ausbildungsteam für Meteorologie Skyperformancetrainer Gleitschirmfluglehrer seit 2012 Tandempilot seit 2008 Gleitschirmpilot seit 2005 Daniel Naschberger - http://www.naschi.at
nhalt Großskaliges Wetter Globale Zirkulation Hoch- und Tiefdruckgebiete Wolkenarten Fronten dealzyklon Kleinskaliges Wetter Stabilität Thermik Überentwicklungen - Gewitter Thermische Windsysteme Föhn Wetteranalye Wettermodelle Wetterbriefing Radiosondenaufstiege Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 3 Globale Zirkulation - Am Boden Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 4
Hoch- und Tiefdruckgebiete Hochdruckgebiete (Antizyklone): Tiefdruckgebiete (Zyklone): drehen sich auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn drehen sich auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn im Zentrum ist der Druck am höchsten im Zentrum ist der Druck am geringsten in Hochdruckgebieten sinken Luftmassen großräumig ab in Tiefdruckgebieten steigen Luftmassen großräumig auf Antizyklone zeichnen sich durch kaum Bewölkung, kaum Niederschlag und wenig Wind aus. Sie eignen sich besonders gut für Fluganfänger. mit Zyklonen sind Fronten, Bewölkung, Niederschlag und Wind verbunden Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 5 Wolkenarten Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 6
Frontensysteme Warmfront Als Front bezeichnet man die Trennlinie (Grenze) zwischen zwei Luftmassen. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 7 Frontensysteme Kaltfront Kaltfronten sind gefährlicher als Warmfronten! Frühzeitig Wetterinformationen (Regenradar) einholen und das Wolkenbild laufend beobachten! Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 8
dealzyklon Zeitlicher Ablauf am Boden 1. Luft will sich nicht vermischen - eine Front bezeichnet eine Trennlinie zwischen zwei Luftmassen. Direkt darüber befindet sich der Jetstream (11km). 2. warme Luft stößt gegen kalte Luft vor (Warmfront) kalte Luftmassen stoßen gegen warme Luftmassen vor (Kaltfront) 3. der Kern im Tiefdruckgebiet verstärkt sich 4. der Warmluftsektor verkleinert sich 5. die kalte Luftmasse stößt schneller vor als die warme Luftmasse und deshalb holt die Kaltfront die Warmfront ein - das System okkludiert 6. am Lebensende eines dealzyklones ist nur noch die Okklusion vorhanden Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 9 dealzyklon Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 10
dealzyklon Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 11 Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 12 dealzyklon Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at
dealzyklon Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 13 Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 14 dealzyklon Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at
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Adiabatische Prozesse - Stabilität Luftmassen durchmischen sich nur durch Turbulenz. Es gibt verschiedene Luftschichten in einer Luftsäule, wo unterschiedliche Stabilitäten vorherrschen. Die Temperaturänderung über ein Höhenintervall nennt man einen Temperaturgradienten. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 19 Thermik Die wichtigsten Voraussetzungen für Thermik: zur Sonne ausgerichtete Hänge (morgens Osthänge, mittags Südhänge, abends Westhänge) unterschiedliche Erwärmungsraten (Bodenbeschaffenheit) trockener Untergrund Schichtung der Atmosphäre Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 20
Thermik - Blauthermik bei Blauthermik besteht keine Gefahr von Überentwicklungen aufsteigende Thermikblasen stoßen an eine markante sotherme oder nversion Turbulenz aufgrund der fehlenden Wolkenbildung schwieriger lokalisierbar Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 21 Thermik - Wolkenthermik CU-Wolken liefern einen guten Anhaltspunkt über den Zustand des Aufwindbandes bilden sich an der Basis (Unterseite) domfömige Wölbungen aus, so kann mit einem starken Aufwind gerechnet werden innerhalb der Wolke besteht Sichtverlust und durch die schwächere Abkühlung nimmt das Steigen zu unter einer Wolke kann die Höhe nur anhand von Nachbarwolken abgeschäzt werden bei Wolkenthermik besteht die Gefahr von Überentwicklungen Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 22
Überentwicklungen - Gewitter Zutaten für ein Wärmegewitter Sonneneinstrahlung feucht und warme Luftmasse labile Schichtung geringe Windgeschwindigkeiten 1. aus einer Schönwetter Cumuluswolke (CU) wächst im Tagesverlauf eine Gewitterzelle mit hoher vertikaler Ausdehnung heran 2. m Reifestadium hat sich durch Anstossen der Aufwinde an der Tropopause ein Amboss am Oberrand der Gewitterzelle ausgebildet. Luftmassen steigen unterhalb der Wolke großflächig. 3. Die gefährlichste Situation besteht für Gleitschirmpiloten wenn Gewitterzellen ausregnen. Durch den Regen wird die kalte Luft nach unten transportiert. Die Kaltluft fließt entlang der Täler und es können sehr hohe Windgeschwindigkeiten auftreten. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 23 Thermische Windsysteme - Talwindsystem Die beiden Grafiken zeigen eine Taleinwindsituation. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Die Talwindzirkulation entwickelt sich besonders gut bei stabilen Hochdrucksystemen. Durch den besseren Einfallswinkel im steilen Gelände und görßerer Oberfläche entsteht ein Hitzetief. Die resultierende Ausgleichsströmung zwischen Alpenvorland und Alpen (bzw. Hang und Tallagen) nennt man Talwind. Nach Sonnenuntergang kehrt sich das System um. Die Gebirge kühlen selbst und die darüberliegende Luftmasse schneller ab als das Alpenvorland die Luft fließt talauswärts. Der Taleinwind weht einen kürzeren Zeitraum als der Talauswind und ist dadurch stärker. Luv- und Leegebiete können sich tageszeitlich verändern. Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 24
Talwindsystem - tageszeitlicher Verlauf Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 25 Föhn Föhn ist ein Wind, der - im Allgemeinen auf der Leeseite von Gebirgen - durch Absinken wärmer und relativ trockener wird. Es muss ein Gebirge vorhanden sein, das Luftmassen bzw. Druckgebiete voneinander trennt. Die Gebirge werden dann um- und/oder überströmt. m Lee des Gebirges sind die resultierenden Windgeschwindigkeiten höher als im Luv. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 26
Föhn Dynamisch induzierter Südföhn Hydrostatisch induzierter Südföhn der höhere Druck befindet sich auf der Alpensüdseite Ausgleichsströmung in Richtung tieferem Druck auf der Alpensüdseite fällt kaum bzw. kein Niederschlag An der Alpensüdseite ist die Luft deutlich kühler als auf der Alpennordseite. Bedeckter Himmel mit Niederschlag oder eine kalte Luftmasse, die an die Alpen angestaut wird. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 27 Föhn Meistens ist Föhn eine Kombination aus hydrostatischen (Kaltluft) und dynamischen (Anströmungsrichtung) Effekten. Auf der Luvseite befindet sich ein hochreichender Kaltluftsee mit darüber stabil geschichteter Luft. Der schützende Kaltluftsee kann sich entweder durch tageszeitliche Erwärmung und/oder Turbulenz auflösen. Die Föhnschicht sinkt ab, wenn die Luft im Talniveau wärmer als die Luft auf dem Kammniveau. Potentielle Temperatur Beim Vergleichen von Temperaturen in unterschiedlichen Höhen bringt man die Luftmassen auf gleiches Niveau (Heben und Senken entlang der Trockenadiabate). Aussage zur Stabilität Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 28
Föhn Folgende Punkte sind Anzeichen für Föhnwetterlagen: hohe Windgeschwindigkeiten im Lee des Gebirgskammes geschliffene Wolken (AC lenticularis) untypisches Talwindsystem bei voller Sonneneinstrahlung Aufgrund der Ausrichtung des Alpenbogens gibt es... Nordföhn (Alpenhauptkamm Südseite) Südföhn (Alpenhauptkamm Nordseite) Westföhn (Alpenhauptkamm Nordseite) sehr selten Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 29 Wettermodelle Die Erhaltungsgleichungen der Atmosphäre sind gut gelöst. Aber die numerischen Wettermodelle haben noch folgende Probleme bei der Berechnung des Wetters: zeitliche und räumliche Auflösung Rechenleistung Anfangszustand Modelltopographie Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 30
Wettermodelle - Auflösung, Rechenleistung und Modelltopographie Globale Modelle: ECMWF: GFS: Genestete Modelle: Cosmo WRF: Resolution 10km, 6h, 172 Levels Resolution 12km 6h 172 Levels Grid 2km 2h 172 Levels Grid 12km 3h 172 Levels uvm.: Hirlam, Windfinder,... Jede Art von Grid ist deutlich größer als der Maßstab der Turbulenz (mm und s). n einigen Jahrzehnten kann es vielleicht möglich sein, dass die Rechenleistung für Turbulenz vorhanden ist. Die Resolution von genesteten Modellen ist geringer als die von globalen Modellen. Genestete Modelle decken nur eine bestimmte Fläche auf dem Globus ab. Es werden aber die Randbedingungen von globalen Modellen verwendet. Aufgrund der Auflösung und der Topographie können die Ergebnisse aus einem NWP und der Realität abweichen. Desto länger der Zeitschritt in die Zukunft desto ungenauer wird das Modell. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 31 Wettermodelle - Anfangszustand Ein leicht veränderter Startwert kann am Ende entscheiden wo eine senkrecht fallende Kugel landet. Dient zum Vergleich der veränderten Bedingungen bei Regen oder Sonne. Da der Anfangszustand für die Modelle schwierig zu erfassen und mit Fehlern behaftet ist, wird der Anfangszustand korrigiert und leicht verändert 50 mal berechnet. Die einzelnen Ergebnisse nennt man Ensemble Members. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 32
Wettermodelle - vorhersagbare Situation Wenn viele Ensemble-Mitglieder das gleiche Ergebniss liefern, kann die Wettersituation für einen längeren Zeitschritt berechnet werden. Je unsicherer die Situation, zum Beispiel bei Frontdurchgängen, und größer der Zeitschritt in h desto größer werden die Unterschiede in den einzelnen Modellläufen. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 33 Wettermodelle - Die wichtigsten Karten Geopotential and sotachs Equivalent Potential Temp. + RRR Der Jetstream in 300hPa (rund 9500m Höhe) beeinflusst das Wettergeschehen am Boden fundamental. Aus dieser Karte kann abgelesen werden, ob wir in Hoch- oder in Tiefdruckeinfluss geraten. Die Karte mit der Equivalent Potentiellen Temperatur dient dazu um Fronten in unterschiedlichen Niveaus darzustellen. Dabei eignet sich das 700hPa Niveau im Sommer besonders gut. Karten vom Wetternetzwerk http://ertel2.uibk.ac.at. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 34
Wettermodelle - Die wichtigsten Karten Precipitation Temperature (mean/sdev) Die Niederschlagsmenge in mm für 3h wird hier dargestellt. Rot- gestrichelte umrandete Bereiche deuten Niederschlag aus Konvektion an. Auf dieser Karte wird der Mittelwert und die Standardabweichung der einzelnen Ensemble dargestellt. Es wird die Unsicherheit des Modells widergespiegelt. Farblich markierte Bereiche zeigen die Lage von Fronten an. n diesem Bereich ist der Temperaturgradient und daher die Unsicherheit besonders groß. Karten vom Wetternetzwerk http://ertel2.uibk.ac.at. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 35 Wettermodelle - Die wichtigsten Karten EPS n einem EPS werden die wichtigsten Parameter für einen Gitterpunkt abgebildet. Zum Hauptlauf in Rot wird auch die Statistische Verteilung der einzelnen Ensemble Members dargestellt. Je geringer der Abstand der einelnen Quantile in den Boxplots ist, desto sicherer ist das Modell. Karten vom Wetternetzwerk http://ertel2.uibk.ac.at. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 36
Wettermodelle - Probleme Die Probleme der modellhaften Welt nterpretation von Modellkarten NWP-Modelle werden aufgrund fehlender Rechenleistung vereinfacht. n komplexer Topographie weicht die Modelltopographie von der Realität ab. Die Gitterpunkte sind sehr groß und decken dadurch mehrere Ortschaften ab. Je nach Anströmungsrichtung werden Parameter überschätzt bzw. unterschätzt. Gapfloweffekte (Föhn) werden in Globalen NWP-Modellen sehr schlecht bzw. kaum abgebildet. Es braucht einige Erfahrung, um aus Modellkarten das Wetter richtig zu interpretieren. Für den Laien hilft es aber, die richtige Entscheidung in Bezug auf das Urlaubsziel zu treffen. Meteorologen schreiben anhand von solchen Modellkarten und ihrer Erfahrung Textwetterberichte. Computerprogramme werten die Modellkarten aus, bearbeiten die Modelloutputs nach und vergleichen die Modelloutputs mit vergangenen klimatologischen gemessenen Werten. (Statistische Vorhersage) Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 37 Wetterberichte Bodendruckkarte Textwetterberichte Aus einer Bodendruckkarte kann schon sehr viel abgelesen werden. Fronten, Druckverteilung und überregionaler Wind. Der geübte Pilot kann mit ein wenig Erfahrung herauslesen, auf welche Wettersituation er sich im Tagesverlauf einstellen muss. Lokale Windverhältnisse können aber schwer abgeschäzt werden. Fußgängerwetterbericht und Flugwetterbericht in Kombination mit der Wetterkarte vermitteln den Gesamtüberblick über den Tagesverlauf des Wettergeschehens. Wetterberichte für eine längeren Vorhersagebereich von 5 Tagen spiegeln eher den Trend der kommenden Tage wieder und sollten nicht überbewertet werden. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 38
Wetterberichte Statistische Wetterberichte Textwetterberichte Statistische Wetterberichte sind sehr gut, um sich einen Überblick über die Wetterlage zu schaffen. Dabei ist der Spread (Differenz) bei der Windgeschwindigkeit bzw. Niederschlagsmenge besonders aussagekräftig und spiegelt somit die Vorhersagbarkeit der Situation wieder. Stimmt die Realität mit der Vorhersage überein, wo befindet sich die Front aktuell wie ist ihre Zugbahn. Ein Wetterradar ist eine Messung und liefert die aktuellen Niederschlagsgebiete. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 39 Wetterberichte - Alptherm Alptherm hat sich im Bereich von Gleitschirm- und Segelflugpiloten als gutes Tool für die Vorhersage von Thermik etabliert. Dabei werden Radiosondenaufstiege und Modelloutput-Vertikalprofile verwendet um eine Vorhersage über die Aufwindstärke treffen zu können. Stärken Tagesgang Basishöhen Modellunsicherheiten verstärken sich bei: Wind Frontdurchgänge zu früh angezeigtem Niederschlag gleicher Parametrisierung für Flachland und den Alpen Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 40
Wetterberichte und das aktuelle Wetter richtig beurteilen Faustregeln für die Alpen: Faustregeln für das Flachland: Stimmt der prognostizierte überregionale Wind mit der aktuellen Windgeschwindigkeit am Gipfel überein? Wo ist die Front aktuell und wie schnell wandert die Front weiter? Das Flachland wird vom überregionalem Wind beeinflusst (großflächige Druckverteilung). m Flachland ist durch die gute Fernsicht die Einschätzung des Wolkenbildes leichter. Eingeschränkte Sicht bei Überentwicklungen und Fronten beachten. Es empfielt sich, auf das Regegenradar und aktuelle Windwerte zu achten. Entspricht der aktuelle Wind am Landeplatz der zu erwartenden Windrichtung? Funktioniert das Talwindsystem nicht bzw. weht der Wind zu stark oder in die entgegengesetzte Richtung bei blauem Himmel, dann handelt es sich ggf. um Föhn. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 41 Wetterbriefing Großskaliges Wetter mit Hilfe einer Bodenwetterkarte Druckgebiete Frontensysteme zu erwartender überregionaler Wind Fußgängerwetterbericht Textwetterbericht für die Region Verknüpfung von Großwetterlage mit Wettererscheinungen (Gewitter, langanhaltender Niederschlag, Hochnebel, Temperatur,...) Flugwetterbericht Zusammenhang zwischen Großwetterlage und Fußgängerwetterbericht. Zwischenfragen an Schüler kurze Aufarbeitung und Nachbesprechung der aktuellen nformation Statistische Wettervorhersagen (Meteoblue, Wetteronline,...) Niederschlagswahrscheinlichkeiten Unsicherheiten bei Wind Vergleich mit Textwetterberichten Wiederholung Tagesverlauf vom Wetter wiederholen Tipp zum Überprüfen der aktuellen Wetterwerte Besprechung am Anfang und Ende der Flugpraxis anhand von Talwindsystem und überregionalem Wind Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 42
Radiosondenaufstiege Radiosondenaufstiege dienen für Wettermodelle und Meteorologen als wichtige nformationen über den Grundzustand der Atmosphäre Die wichtigsten nformation aus den Radiosondenaufstiegen sind Stabilität Windrichtung Bewölkungshöhen Gewitterneigung Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 43 Daniel Naschberger daniel@naschi.at www.naschi.at Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Kleinskaliges Wetter und Wetteranalyse Meteorologie Version 01 2016 44