Meterorologie Atmosphäre
Atmosphäre
Atmosphäre
Von welchen Faktoren ist die Luftdichte abhängig?
Ist von Temperatur und Luftdruck abhängig
- steigende Temp. -> Luftdichte nimmt ab (leichter) / fallender Luftdruck (Tief)
- sinkende Temp.-> Luftdichte nimmt zu (schwerer) / steigender Luftdruck (Hoch)
- steigender Luftdruck ->Luftdichte nimmt zu (schwerer)
- fallender Luftdruck -> Luftdiche nimmt ab (leichter)
Was ist der QFE?
Druck auf Stationshöhe
Gewicht Luftsäule über Station
Was ist der QFF?
mit aktuellen Temp auf Meereshöhe reduzierter Luftdruck
Druck auf Stationshöhe plus Luftsäule zwischen Meereshöhe und Stationshöhe
Luftsäule B ist abhängig von der Temperatur (je höher, desto geringer Gewicht Luftsäule)
Was sind Isobaren?
Linien gleichen Druckes
- rascher Überblick über Drucksysteme
- Abschätung Windrichtung und Windgeschwindigkeit
Was sind Drucksysteme?
H ->Zone mit höchstem Luftdruck
T-> Zone mit tiefstem Luftdruck (engl. L low)
Was sind Hochdruckrücken, Tiefdruckrinnen, Sattel und Trog?
- Hochdruckrücken: Zone der stärksten Krümmung der Isobaren bei einem Hochdruckgebiet
- Trog: Zone der stärksten Krümmung der Isobaren bei einem Tiefdruckgebiet
- Tiefruckrinne: langgestreckte Zone tiefen Luftdrucks mit mehreren Tiefdruckzentren
- Sattel: wenn sich Hoch und Hoch / Tief und Tief gegenüberstehen
Was sind Isohypsen?
Linen gleicher Höhe
Welcher Einfluss hat die Temperatur auf die Druckflächen?
Wird Luft abgekühlt, beansprucht diese ein kleineres Volumen, gleichzeitig nimmt die Dichte zu.
Abstand der Druckflächen ist kleiner als bei warmer Luft
! Vom Hoch ins Tief geht schief !
Druck bleibt bei warmen und kalter Luft gleich, nur Dichte ändert sich!
Wie sind die Werte der Standardatmosphäre?
- Druck auf Meereshöhe: 1013,25hPa
- Temperatur auf Meereshöhe: +15°C
- Temp.abnahme in Troposphäre: 0.65°C / 100m
- Tropopausenhöhe: 11km
- Temp. auf Tropopausenhöhe: -56.5°C
- Temp. zwischen 11km und 20km: -56.5°C = Isothermie
- trockene Luft (kein Wasserdampf)
Wie kann die Standardtemperatur berechnet werden? (Bestimmung der wahren Höhe?)
Temp. auf Meereshöhe: +15°C
Temperaturabnahme pro 1000ft. : 2°C
Was ist der QNH?
Luftdruck nach Standardatmosphäre auf Meereshöhe reduziert
Wie ist der QFF Wert, wenn die Luft kälter ist als ISA (Standardatmosphäre)?
QFF ist grösser als QNH!
Temp. ist tiefer, Luft ist somit kälter und dichter. Damit das Gewicht grösser. Demzufolge ist der Wert des QFF grösser
Wie ist der QFF Wert, wenn die Temp. wärmer ist als ISA (Standardatmosphäre)?
Der QFF Wert ist tiefer/kleiner als QNH
Die Temp. ist höher, die Luft wärmer und somit leichter. Das Gewicht der Luftsäule demzufolge weniger gross und somit auch der Wert QFF.
Wie verändert sich die Höhenmesseranzeige eines Flugzeuges, wenn der effektive Druck 1023 hPa beträgt?
wird grösser!
Höherer Druck (Standardatmosphäre 1013hPa) = tiefere Temp (kältere Luft) = grösserer Wert
Was sind Flugflächen?
FL = Flight level
Flug mit Standard-Einstellung = Flug auf Flugflächen
Bsp. FL 45 = 4'500ff. FL180= 18'000ft.
Auf Luftstrassen (airways) fliegen alle Flugzeuge nach Standardeinstellung, also auf bestimmten Flugflächen
Was passiert vom Hoch ins Tief?
Vom Hoch ins Tief geht schief!
Die Höhe der Druckfläche nimmt Richtung Tiefdruckgebiet ab, somit sinkt das Flugzeug
Das Flugzeug fliegt tiefer, als der Höhenmesser anzeigt
Was passiert von warm zu kalt?
von warm nach kalt, das knallt/wird man nicht alt!
In kalter Luft ist vertikaler Abstand von Druckflächen kleiner als in warmer Luft.
Somit nimmt wahre Höhe des Flugzeuges trotz gleichbleibender Höhenmesseranzeige ab
Wie ist die Temperatur auf Tropopausenhöhe in Polargebiet und Äquator? Wo ist sie höher?
Temperatur ist bei Polargebiet höher als über dem Äquator
True Altitude
Wie macht man eine Druckkorrektur bei folgendem Beispiel?
Ein Flugzeug fliegt bei Standard-Bedingungen und hat eine Höhenmesseranzeige von 18'000ft. (FL180). Der effektive Druck auf Meereshöhe wäre 1033hPa. Wie ist die wahre Höhe des Flugzeugs?
1013,2hPa ist höher als 1033 (=schwerer = tiefer), daher wäre es eigentlich höher
X x 27ft. , Differenz 1013 und 1033 = 20. Also 20 x 27 = 540ft.
Flugzeug wahre Höhe 18'540ft.
True Altitude
Wie macht man eine Temperatur-Korrektur bei folgendem Beispiel?
Wenn durchflogene Luft 10°C wärmer ist als Standard (ISA)? Bei Höhe 18'000ft.
vertikaler Abstand der Druckflächen nimmt mit steigender Temperatur zu, 4% pr 10°C Temperaturzunahme
10° Differenz, also 4%
4% von 18'000ft. = 720ft.
True Altitude 18'720ft.
Wie ist die Atmosphäre aufgebaut?
von oben nach unten:
- Exosphäre
- Thermosphäre
- Mesosphäre
Stratopause
- Stratosphäre
Tropopause
- Troposphäre
Aus welchen Gasen besteht die Atmosphäre?
Bis wo geht die Troposphäre und wie verhält sich die Temperatur?
Troposphäre geht bis ca. 11km, in dieser Schicht befindet sich das Wetter.
Die Temperatur nimmt mit zunehmender Höhe +/- konstant ab.
Wie verläuft die Temperatur in der Stratosphäre?
zwischen 20km - 50km Höhe nimmt die Temperatur wieder zu.
Wie ist die Temperaturabnahme in der Troposphäre?
0.65° / 100m
Wie wird die unterste Grenzschicht (bis ca. 1000m Höhe) der Troposphäre genannt?
Atmosphärische Grenzschicht (planetary boundary layer) / Reibungsschicht
Wie hoch ist die Tropopause an den unterschiedlichen Breiten?
- Polare Region 8km
- mittlere Breiten 11km
- Tropen 16km
Was ist die Höhenkrankheit?
mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck immer mehr ab, somit auch der Druck des Sauerstoffs. Ab 3km Höhe können erste Symptome bemerkt werden
Welche Symptome merkt man zwischen 3km und 5km Höhe?
- Willensschwäche
- Schlafbedürfnis
- Atemnot
- Schwindel
- Kopfschmerzen
- Euphorie
- Sinne gestört
Welche Symptome treten in einer Höhe zwischen 5km und 7km auf?
Welche Symptome treten bei einer Höhe zwischen 7km und 8km auf?
- Krämpfe
- Lähmungen
Was passiert oberhalb von 8km Höhe?
Tod
Was ist Konduktion?
Wärmeübertragung durch Molekularbewegung innerhalb fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe.
Bsp. Metallstab
Was ist Konvektion?
Vertikale Strömungsbewegung in Gasen und Flüssigkeiten
Meteorologie: Wärmeaustausch durch vertikale Luftströmungen
Was ist Turbulenz?
Ungeordnete, wirbelnde Bewegung, die Luftteile aus ihrer Umgebung herausreisst und mit anderen Luftteilchen vermischt. Dadurch kann auch Wärme übertragen werden
Was ist Advektion?
Übertragung von Wärme durch horizontale Strömung
Was sind Siedepunkt und Schmelzpunkt von Wasser in Celcius und Kelvin?
- Siedepunkt 100°C, Schmelzpunkt 0°C
- Siedepunkt 373 K, Schmelzpunkt 273 K
Wie erwärmt sich die Luft?
- Durch Sonneneinstrahlung erwärmt sich der Boden
- durch Konduktion werden die unmittelbar über der Erdoberfläche liegenden Luftmoleküle erwärmt
- durch Konvektion und Turbulenz wird diese Wärme auf ein grösseres Luftvolumen verteilt
Wie kühlt sich Luft ab?
- Temperatur sinkt auf Erdoberfläche, da diese Energie abstahlt in der Nacht
- Die unmittelbar über der Erdoberfläche Luftmoleküle werden durch Konduktion abgekühlt
- durch Konvektion und Turbulenz wird die Abkühlung auf ein grösseres Luftvolumen verteilt
Wie sieht der tägliche Gang der Temperaturen aus?
- Während Nacht sinkt Lufttemperatur über bodennahen Schichten
- Unmittelbar nach Sonnenaufgang ist Abstahlung immer noch stärker als Einstrahlung -> Lufttemp. sinkt weiter
- erst ca. 30min. nach Sonnenaufgang ist Einstrahlung gleich gross wie Abstrahlung -> tiefste Temperatur
- mit steigender Sonne nimmt Einstrahlung zu -> Temp. steigt
- Nachmittags ist Einstrahlung wieder gleich gross wie Abstrahlung -> höchste Temp. (Sommer 16-17 Uhr, Winter 13.30 - 14.30)
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Lernkarten
Wie ist die Atmosphäre aufgebaut?
von oben nach unten:
- Exosphäre
- Thermosphäre
- Mesosphäre
Stratopause
- Stratosphäre
Tropopause
- Troposphäre
Aus welchen Gasen besteht die Atmosphäre?
Bis wo geht die Troposphäre und wie verhält sich die Temperatur?
Troposphäre geht bis ca. 11km, in dieser Schicht befindet sich das Wetter.
Die Temperatur nimmt mit zunehmender Höhe +/- konstant ab.
Wie verläuft die Temperatur in der Stratosphäre?
zwischen 20km - 50km Höhe nimmt die Temperatur wieder zu.
Wie ist die Temperaturabnahme in der Troposphäre?
0.65° / 100m
Wie wird die unterste Grenzschicht (bis ca. 1000m Höhe) der Troposphäre genannt?
Atmosphärische Grenzschicht (planetary boundary layer) / Reibungsschicht
Wie hoch ist die Tropopause an den unterschiedlichen Breiten?
- Polare Region 8km
- mittlere Breiten 11km
- Tropen 16km
Was ist die Höhenkrankheit?
mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck immer mehr ab, somit auch der Druck des Sauerstoffs. Ab 3km Höhe können erste Symptome bemerkt werden
Welche Symptome merkt man zwischen 3km und 5km Höhe?
- Willensschwäche
- Schlafbedürfnis
- Atemnot
- Schwindel
- Kopfschmerzen
- Euphorie
- Sinne gestört
Welche Symptome treten in einer Höhe zwischen 5km und 7km auf?
Welche Symptome treten bei einer Höhe zwischen 7km und 8km auf?
- Krämpfe
- Lähmungen
Was passiert oberhalb von 8km Höhe?
Tod
Was ist Konduktion?
Wärmeübertragung durch Molekularbewegung innerhalb fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe.
Bsp. Metallstab
Was ist Konvektion?
Vertikale Strömungsbewegung in Gasen und Flüssigkeiten
Meteorologie: Wärmeaustausch durch vertikale Luftströmungen
Was ist Turbulenz?
Ungeordnete, wirbelnde Bewegung, die Luftteile aus ihrer Umgebung herausreisst und mit anderen Luftteilchen vermischt. Dadurch kann auch Wärme übertragen werden
Was ist Advektion?
Übertragung von Wärme durch horizontale Strömung
Was sind Siedepunkt und Schmelzpunkt von Wasser in Celcius und Kelvin?
- Siedepunkt 100°C, Schmelzpunkt 0°C
- Siedepunkt 373 K, Schmelzpunkt 273 K
Wie erwärmt sich die Luft?
- Durch Sonneneinstrahlung erwärmt sich der Boden
- durch Konduktion werden die unmittelbar über der Erdoberfläche liegenden Luftmoleküle erwärmt
- durch Konvektion und Turbulenz wird diese Wärme auf ein grösseres Luftvolumen verteilt
Wie kühlt sich Luft ab?
- Temperatur sinkt auf Erdoberfläche, da diese Energie abstahlt in der Nacht
- Die unmittelbar über der Erdoberfläche Luftmoleküle werden durch Konduktion abgekühlt
- durch Konvektion und Turbulenz wird die Abkühlung auf ein grösseres Luftvolumen verteilt
Wie sieht der tägliche Gang der Temperaturen aus?
- Während Nacht sinkt Lufttemperatur über bodennahen Schichten
- Unmittelbar nach Sonnenaufgang ist Abstahlung immer noch stärker als Einstrahlung -> Lufttemp. sinkt weiter
- erst ca. 30min. nach Sonnenaufgang ist Einstrahlung gleich gross wie Abstrahlung -> tiefste Temperatur
- mit steigender Sonne nimmt Einstrahlung zu -> Temp. steigt
- Nachmittags ist Einstrahlung wieder gleich gross wie Abstrahlung -> höchste Temp. (Sommer 16-17 Uhr, Winter 13.30 - 14.30)
Welchen Einfluss hat die Bewölung auf die Temperatur?
wolkenloser Himmel: es kann ungehindert Energie abstrahlen -> Temp sinkt
bedeckter Himmel: Abstrahlung wird an Wolkendecke grösstenteils reflektiert und absorbiert -> Temp. sinkt nur geringfügig
Welcher Einfluss hat der Wind auf die Temperatur?
Windstille: sehr dünne Luftschicht wird stark abgekühlt -> tiefe Temp
mässiger starker Wind: abgekühlte Luftmolekühle werden mit wärmeren Luftmolekühlen vermischt -> Temp sinkt weniger
Was ist eine Inversion?
Wenn Temperatur in zunehmender Höhe zunimmt
Bodeninversion: wenn Temperatur bereits ab Erdoberfläche zunimmt
Höheninversion: wenn Temp. erst ab einer bestimmten Höhe zunimmt
Was ist eine Isothermie?
Wenn Temperatur in zunehmender Höhe gleichbleibt
Welche Arten von Inversionen gibt es?
- Bodeninversion: schwacher Wind in klarer Nacht
- Tal-Inversion: kalte Luft an Berghängen sinkt -> Kaltluftsee
- Subsidenz-Inversion: Hochdruckgebiet, Höheninversion
- Inversion an Reibungsschichten: turbulent Durchmischung bodennaher Schichten nimmt Temp ab
- Inversion an Fronten
Was ist der Luftdruck?
Druck einer senkrechten Luftsäule
1hPa = 100N pro m2
! halber Druck bei 5'500m in Standardatmosphäre! (Normaldruck 1013hPa)
Von welchen Faktoren ist die Luftdichte abhängig?
Ist von Temperatur und Luftdruck abhängig
- steigende Temp. -> Luftdichte nimmt ab (leichter) / fallender Luftdruck (Tief)
- sinkende Temp.-> Luftdichte nimmt zu (schwerer) / steigender Luftdruck (Hoch)
- steigender Luftdruck ->Luftdichte nimmt zu (schwerer)
- fallender Luftdruck -> Luftdiche nimmt ab (leichter)
Was ist der QFE?
Druck auf Stationshöhe
Gewicht Luftsäule über Station
Was ist der QFF?
mit aktuellen Temp auf Meereshöhe reduzierter Luftdruck
Druck auf Stationshöhe plus Luftsäule zwischen Meereshöhe und Stationshöhe
Luftsäule B ist abhängig von der Temperatur (je höher, desto geringer Gewicht Luftsäule)
Was sind Isobaren?
Linien gleichen Druckes
- rascher Überblick über Drucksysteme
- Abschätung Windrichtung und Windgeschwindigkeit
Was sind Drucksysteme?
H ->Zone mit höchstem Luftdruck
T-> Zone mit tiefstem Luftdruck (engl. L low)
Was sind Hochdruckrücken, Tiefdruckrinnen, Sattel und Trog?
- Hochdruckrücken: Zone der stärksten Krümmung der Isobaren bei einem Hochdruckgebiet
- Trog: Zone der stärksten Krümmung der Isobaren bei einem Tiefdruckgebiet
- Tiefruckrinne: langgestreckte Zone tiefen Luftdrucks mit mehreren Tiefdruckzentren
- Sattel: wenn sich Hoch und Hoch / Tief und Tief gegenüberstehen
Was sind Isohypsen?
Linen gleicher Höhe
Welcher Einfluss hat die Temperatur auf die Druckflächen?
Wird Luft abgekühlt, beansprucht diese ein kleineres Volumen, gleichzeitig nimmt die Dichte zu.
Abstand der Druckflächen ist kleiner als bei warmer Luft
! Vom Hoch ins Tief geht schief !
Druck bleibt bei warmen und kalter Luft gleich, nur Dichte ändert sich!
Wie sind die Werte der Standardatmosphäre?
- Druck auf Meereshöhe: 1013,25hPa
- Temperatur auf Meereshöhe: +15°C
- Temp.abnahme in Troposphäre: 0.65°C / 100m
- Tropopausenhöhe: 11km
- Temp. auf Tropopausenhöhe: -56.5°C
- Temp. zwischen 11km und 20km: -56.5°C = Isothermie
- trockene Luft (kein Wasserdampf)
Wie kann die Standardtemperatur berechnet werden? (Bestimmung der wahren Höhe?)
Temp. auf Meereshöhe: +15°C
Temperaturabnahme pro 1000ft. : 2°C
Was ist der QNH?
Luftdruck nach Standardatmosphäre auf Meereshöhe reduziert
Wie ist der QFF Wert, wenn die Luft kälter ist als ISA (Standardatmosphäre)?
QFF ist grösser als QNH!
Temp. ist tiefer, Luft ist somit kälter und dichter. Damit das Gewicht grösser. Demzufolge ist der Wert des QFF grösser
Wie ist der QFF Wert, wenn die Temp. wärmer ist als ISA (Standardatmosphäre)?
Der QFF Wert ist tiefer/kleiner als QNH
Die Temp. ist höher, die Luft wärmer und somit leichter. Das Gewicht der Luftsäule demzufolge weniger gross und somit auch der Wert QFF.
Wie verändert sich die Höhenmesseranzeige eines Flugzeuges, wenn der effektive Druck 1023 hPa beträgt?
wird grösser!
Höherer Druck (Standardatmosphäre 1013hPa) = tiefere Temp (kältere Luft) = grösserer Wert
