UI12 Wädenswil Metrologie FS13
Metrologie
Metrologie
Wasser-Quelle für die Atmosphäre
Verdunstung (kann in latenter Wärme
ausgedrückt werden), am höchsten in den
Subtropen (absinkender Ast der
Hadleyzelle) und klein in den hohen Breiten
quasi-periodische Prozesse
nicht perfekt periodisch: sie kombinieren
mehrere Frequenzen; z.B. Sonnenzyklus
(aktivitätszylus schwankt zw. 7 u. 17
Jahren)
Aperiodische Prozesse
haben gar keine Periode: sie können nicht
mit einer wiederkehrenden Eigenschaft
(Zyklus) erklärt werden. Die angegebene
Frequenz kann in diesem Fall eher als Mass
für ihre „Lebenserwartung“ verstanden
werden.
Externe Forcing (Antrieb Mechanismen) (4)
Klimasystem hat keinen Einfluss auf die
Quelle der Änderung; a) Laufbahn der Erde
(saisoniale und langjährige Zeitskala), b)
Sonnenaktivität (Sonnenflecken), c)
vulkanische Aktivität, d)anthropogene
Einflüsse (Co2-ausstoss, Abholzung, Ozon,
Aerosol,...)
Interne (stochastische) Mechanismen
Klimasystem wirkt auf die Quelle der
Änderung zurück; =Klimavariationen, die
nur auf den Wechselwirkungen der
unterschiedlichen Systemkomponenten
beruhen (Athmosphäre, Litho-, Hydro-,...)
Sonnenflecken
=magnetische Stellen auf der Sonnenoberfläche; etwa
10000km breit; dunkle Flecken, weil kühler als der
Rest der Oberfläche + weniger sichtbares Licht
abstrahlen; Zahl u. Grösse ist einfachste Mass für die
Sonnenaktivität; Ursache: periodische Änderung im
Magnetfeld der Sonne; bei hoher Sonnenaktivität:
auch Fackeln (=helle, magnetisch bedingte
Strukturen); Leuchtkraft +Energieabgabe grösser bei
hoher Sonnenaktivität; Wegen Fackeln erscheint die
Sonne 0.1% heller bei max. als bei Min.; 11-jähriger
Zyklus; vor 8000 J gleiche aktivität
Erdbahn Parameter (Milankovitch Zyklen)
a) Erdschiefe: Neigung der Erdachse
gegenüber der Laufbahn der Erde
(22.1°-24.5°), b) Exzentrität: Form der
Laufbahn (Ellipse); c) Präzession: die
Orientierung der Erdachse bezüglich der
Vertikalen (Achse, die senkrecht auf
Laufbahn ist)
Erdschiefe
Jahreszeiten; im Frühling und Herbst am meisten Energie
am Äquator;
Exzentrizität
Mass dafür, wie stark eine Ellipse von Kreis abweicht; 2
Hauptperioden von 100 und 400ky; Wegen Exzentrizität
der Erdbahn ist heute die Strahlungsintensität der Sonne im
Wi in der Nordhalbkugel (So im Süden) um 7% stärker als im
So in der Nordhalbkugel (Wi im Süden),bei max. 23% mehr
(klimatische) Präzession
Periphel=nächster Punkt zur Erde, Aphitel=weitester; =
Kreiselbewegung der Rotationsachse der Erde;
zyklus=26000 Jahre; verändert Ausrichtung der Erdachse
(sonnennächster Tag verändert sich)
Vulkanausbruch
injiziert grosse Mengen an
Schwebstoffteilchen und Gase in die
Atmosphäre ->messbarer Effekt auf die
Temp.; wichtigste: Wasserdampf, CO2 und
SO2 (Wasserstoffchlorid
(HCl),Wasserstofffluorid (HF) und Asche =
grosse); Effekt auf die Strahlungsbilanz
hängt davon ab, wie hoch der Ausbruch
reicht
Vulkanausbruch, Effekte von Sulfurdioxid
(SO2)
grösster kurzfristige Effekt Ausbruchs: SO2
kombiniert mit H2O (g) in der Atmosphäre ergibt
Schwefelsäure, die schnell kondensiert und feine
Sulfat-Aerosole erzeugt. Diese reflektieren die
Sonnenstrahlung (erhöhen Albedo) => Abkühlung der
Troposphären und absorbieren die langwellige
Strahlung der Erde => erwärmen Stratosphäre, Effekt
kann 2-3 J. n. Ausbruch andauern; Sulfat-Aerosole:
indirekt für Zerstörung von Ozon; mit der Zeit:
Partikel kleben aneinander und fördern Bildung
Cirrenwolken=> wärmender Effekt
CO2 vs Vereisung
CO2- Konzentration war viel höher vor
500My (erste Lebewesen mit Zellkerne
=>wohl nicht geeignet für menschliches
Dasein :-) ), Eiszeiten entsprechen Perioden
mit tiefen CO2-gehalten (warme Zeiten -
hohe gehalte);
Hat die Erde einen Thermostat?, Was
reguliert CO2, was Temp.?
Vor 5-6 Gj war die Sonne 30% schwächer
und doch hatte es Leben auf der Erde;
Wechselspiel mit CO2 und Temp.?; was
reguliert Temp.?: Konfiguration der Ozeane
(Gateways), Wärmetransport der Ozeane;
was reguliert CO2?=> chem. Verwitterung,
See Floor Spreading, Continental Uplifting,
Gaia Hypothese
Chemische Verwitterung
abhängig von: Temp. (je wärmer, desto
mehr), Niederschlag, Vegetation, Höhe und
Neigung; H2O und CO2 bilden Kohlensäure
H2CO3 => greift Gestein an + zerteilt, so
dass die Komponenten als Ionen vom
Wasser weiter zu Meer transportiert
werden; Je mehr CO2 desto mehr wird
verwittert
Continental Uplifting
beruht sich darauf, dass die chemische
Verwitterung zunehmen sollte, wenn die
exponierte Fläche wächst. Ein solcher Fall
wäre das Zusammenprallen von
Kontinenten als sich die Himalayas gebildet
haben.
Gaia Hypothese
nimmt an, dass die Organismen und ihre
nichtorganische Umwelt eng in ein
komplexes System gebunden sind, das die
nötigen Bedingungen für Leben auf der
Erde aufrechterhalten.
Gateways
Öffnungen zwischen Meeresbecken.
Seefloor Spreading Hypothese
Chemischer Verwitterungszykluss: Vulkane
bringen CO2 in Atmosphäre, Atmosphäre
wärmt sich auf ->nimmt mehr H2O auf =>
chem. Verwitterung nimmt zu (CO2 wird
der Atmosphäre entzogen), C wird durch
Subduktion wieder dort hin gebracht, wo es
durch schmelzen wieder dem Vulkan zur
Verfügung steht. ( :-) Ergänzte Hypothese:
wir geben nun viel CO2 frei, darum haben
wir zur Zeit weniger Vulkanausbrüche :-) )
orbitale Parameter
= Exzentrität, Erdschiefe, Präzession;
wichtig für die Strahlungsverteilung in
Winter und Sommer. Insbesondere
beeinflussen sie das Schmelzen von
Eisschilder oder Gletscher.;
Sensorik
kombination von lokalen Beobachtungen (Wolken, Luftdruck, Wind) für Kurzfristprognose resp. Nowcasting (Gewittererkennung mittels Radar);
Hilfsmittel: Auge, Barometer
Persistenz
Wetter von heute = Wetter von morgen; um den Erfolg der vom Menschen vorhergesagten Prognosen zu berechnen, wird diese mit der Persistenz verglichen
Bodenwetterkarte
beinhaltet Stationsmeldungen und Isobaren (=Linien des gleichen Drucks); Druckverteilung mit Fronten, Bewölkungs- und Niederschlagsgebiete, bes. Wettererscheinungen; dominant:
TIEF-u.Hochdruckgebiete
Höhenwetterkarte
enthält Topografie bestimmter Druckflächen;
(850hPa=1500m: aussage über 2m Höchstemp, weil
Untergrenze der feien Atmosphäre; 700hPa=3km:
verlagerung von grossräumigen feuchtgebieten;
500hPa=5.5-6 km: Steuerungsnivau(=Vorhersage der
Zugrichtung und -geschwindigkeit) von Tief- u.
Hochdruckgebieten); Isohypsen sind eingezeichnet; aus
Daten derRadiosonden und Pilotballone(=ballon ohne
Instrument,lediglich Radarreflektor; erfasst vertikales
Windprofil+best. Wolkenuntergrenze)
Isohypse
werden bei Höhenkarte analysiert;
=Höhenlinie auf der Druckfläche;
doch auch auf Höhenkarten sind die
Tiefs dort, wo die niedrigeren Zahlen
sind - (Tiefs sind tiefer gelegen in der
Atmosphäre?)
Extrapolation
3. Schritt der Wettervorhersage
(vorher: Wetteranalyse,
Verlagerungsgeschwindigkeit und
Intensitätsentwicklung); mit
Vergleichen von älteren Bodenkarte
mit der neuen auf die Zukunft
schliessen
numerische Methode
mathematisch-physikalische
Methode
numerische-theoretische Methode
numerische Wettervorhersage
geht von der Grundidee aus, dass die
zuküftige Entwicklung der Wetterlage
berechnet werden kann mit
1.AUSGANGSZUSTAND,
2.PHYSIKALISCHEN GESETZMÄSSIGKEITEN
UND GLEICHUNGEN; im PC-modell
müssen alle Atmosphärischen Prozesse
brücksichtigt werden
Atmosphärische Prozesse (10)
Luftströmung, Sonnenstrahlung,
Atmosphärenstrahlung, Evaporation
und Wärmeaustausch, Meer,
Bodenabstrahlung, Reibung, Bildung
von Wolken, Gebirgseffekte, Bildung
von Schnee und Regen
numerische Analyse
liefert "bester Anfangszustand der
Atmosphäre" für numerische
Methode; benötigt 7 Variablen (3
Windkomponente: x,y,z=vertikal,
Luftdruck, Lufttemp., Luftdichte,
Luftfeuchte); Messungen sollten am
besten Weltweit und lückenlos sein
Datenassimilation
aus unvollständigen und fehlerhaften
Messdaten der wahrscheinlichste
Ausgangszustand kreiren; Resultat ist
die Numerische Analyse mit dem
besten Anfangszustand der
Atmosphäre auf dem Modellgitter"
physikalische Gleichungen
mit sieben Gleichungen wird ein
Gleichungssystem geschaffen zur
Vorausberechnung der Verteilung der 7
Variablen; teil der numerischen Methode;
Gleichungssystem ist nichtlinear und
muss darum mit iterativ numerischem
Verfahren gelöst werden =>darum
numerische Wettervorhersage
Modellgitter für numerische Methode
ist über die ganze Erde verteilt bis in Höhe
von 11 km; hat Millionen von Gitterzellen; es
gibt jedoch Meteorologische Phänomene, die
räumlich oder zeitlich kleiner sind und
darum nicht explizit berechnet werden
können - diese werden Parametrisiert
(=werden über die mitteleren Grössen
ausgedrückt); je höher die Auflösung, desto
weniger parametrisieren!
Quellen der Unsicherheit bei
(numerischen) Wettervorhersagen
Schmetterlingseffekt (weil Wettersyst. chaotisch
können kl. Störungen schnell wachsen),
ungenauer Anfangszustand der Atmosphäre
(Messungenauigkeit), limitierte Anz.
Beobachtungen (v.a. Meer), Beobachtungen nie
exakt, Modell-Fehler, Fehler in Randbedingungen
(z.B. Schneebedeckung, Veget, Meerestemp.),
Modellauflösung (vereinfachung der Realität -
man weiss nicht, was zwischen den Gitterpunkten
geschieht)
Ensemble Vorhersagen
Modelle reagieren sehr sensitiv auf
die Anfangsbedingungen=> mit 50
leicht veränderten
Anfangsbedingungen gibt es 50
versch. Vorhersagen=>
Eintetenswahrscheinlichkeit kann
abgeleitet werden
Eingrenzung der Unsicherheit (3)
1. Ensemble Vorhersagen, 2.
Variabilität der Ergebnisse der
periodischen Modellberechnungen
berücksichtigen, 3. Variabilität
zwischen den Vorhersagen
verschiedener Wettermodelle
berücksichtigen
MOS
=Model-Output-Statistics; verknüpfung
numerischer Produkte mit
Vorsagephänomen (z.B. Nebel, Gewitter)
durch statistische Beziehungen; zur
Vorhersage von lokalem Wetter;
Zusammenhang zwischen Modellfeldern
und lokalen Wetterphänomen werden mit
Korrelationskoeffizient untersucht; daten
der letzten 5 j.
Klimatologie als Witterungsprognose
durchschnittliches Wetter über x
Jahre am 26. Mai = das Wetter am 26.
mai 2013; z.B. Weihnachtstauwetter;
Integral über das Wetter
Analogfall (kurz- bis
Mittelfristprognose)
bei gleicher Wetterlage gibt es das
gleiche Wetter (Vergl. der Aktuellen
Wetterkarte mit einer möglichst
ähnlichen vergangenen)
Zeitskalen der Prognosen
(Vorhersagezeit): Nowcasting
(=Ultrakurzfristprognose),
Kürzestfristp., Kurzfristp.,
Mittelfristp., Langfristp.
Nowcasting(bis 2 h: Messsyst+NWV lokal),
Kürzestfristp.(bis 12h: Synoptik+NWV
(numerische Wettervorhersagemodelle)
lokal), Kurzfristp.(1-3 Tage: NWV regional+
synoptik), Mittelfristp.(bis 10 T.: NWV global),
Langfristp. (eigentliche Witterungsprognose:
allg. Witterungscharakter, keine einz.
Wetterereignisse; wochen - bis monat: NWV
+Ozan+Klimatologie+Muetitaler
wetterfrösche :-) )
Vorhersagbarkeit (heute+Max.)
max: 2 bis 3 Wochen; heute bis Tag+7 oder
8; alle 10 Jahre steigert man sich um einen
Tag; brauchbar= wenn
korrelationskoeffizient über 0.6 beim
Vergleich von Vorhersage und tats.
eingetretenes Wetter; Zukunft: Steigerung
durch bessere Modellaufläsung
(Verdoppelung der Auflösung sorgt NICHT
für doppelt so gute Prognosen)
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Cartes-fiches
Konvektion
löst Gewitter aus; =auftriebsbedingte
Aufwinde; verursacht durch
labilisierte Luftschichtung
Energiequelle Sonne (Energie)
Energieabgabe in Form von
elektromagnetischen Wellen, die kein
Medium brauchen, um sich
fortzupflanzen (können auch durch
Vakuum gehen); Im Innern 15 Mio Kelvin,
aussen 6000 Kelvin; Plasmaausbrüche
verursachen Nordlicht durch Partikel, die
in Richtung Erde fliegen
Solarkonstante
= Strahlungsfluss (Strahlungsenergie pro
Flächen- und Zeiteinheit)von der Sonne
an der Obergrenze der Erdatmosphäre
beträgt im Jahresmittel 1370J
s
m2 = 1370 W
m2; bezogen auf die Erdoberfläche sind
das 342 W
m2
Sonnenflecken
viele Flecken: aktive Sonne, gr.
Energieabgabe; wenige Flecken:
ruhige Sonne, red. Energieabgabe;
Sonnenzyklus im Schnitt 11 Jahre;
ungewöhnlich langanhaltend ruhige
Sonne seit Mitte 2007
Leuchtkraftverlauf der Sonne
Leuchtkraft- und Temperaturverlauf
hatten eine 75 % Korrelation ausser
bei vulkanischer Aktivität und
überproportionaler
Temperaturanstieg im Vergl. zur
Leuchtkraft seit der Industrialisierung
(ab dann nur noch 30% korrelation)
Wellenlänge
Frequenz des Sonnenlichts
für die emittierte Strahlung gilt die
Beziehung, dass
Lichtgeschwindigkeit=Wellenlänge*Frequenz
=>je kleiner die Wellenlänge, desto höher
die Frequenz (=Mass für die Aggressivität /
Energieladung der Strahlung); von Ultraviolett
(0.1) bis Infrarot-Strahlung (1000); das
blaue Licht wird am meisten gestreut =>
Himmel blau
Strahlungsgesetz: Stefan-Boltzmann-
Gesetz
besagt, dass die gesamte
Strahlungsenergie eines schwarzen
Körpers über alle Wellenlängen der 4.
Potenz der Temperatur proportional
ist! E (abgestr. Gesamtenergie)=
Strahlungsgesetz: Wiensche
Verschiebungsgesetz
T*ℷmax=konstant, T=Temperatur des
Strahlers {in Kelvin},
ℷmax=Wellenlänge des Maximums;
gibt den Zusammenhang zwischen
der Temp. und der Wellenlänge der
maximalen Strahlungsintensität
wieder!
Rayleigh - Streuung
ℷ⁴, Iℷ=Streuungsintensität bei Wellenlänge ℷ; Streuung an
Luftmolekülen, die deutlich kleiner sind als die
Lichtwellenlängen => darum Streuung in alle
Richtungen; weil die Streuung stark von der 4. Potenz
der Wellenlänge abhängt, wird blaues Licht viel stärker
gestreut als rotes (je kleiner die Wellenlänge, umso
stärker die Streuung)=> darum Himmel blau; am
Morgen+Abend erscheint er uns rot, weil der
Unterschied in der Intensität der versch. Wellenlängen
umso grösser ist, je länger der Weg des Lichtes durch
die Atmosphärenschichten ist
Streuung (blau, rot, allg)
weil die Streuung stark von der 4. Potenz(Rayleigh),
resp. 1.3 Potenz (Mie) der Wellenlänge abhängt, wird
blaues Licht viel stärker gestreut als rotes (je kleiner die
Wellenlänge, umso stärker die Streuung und umso
stärker die jeweilige Farbe)=> darum Himmel blau; am
Morgen+Abend erscheint er uns rot, weil der
Unterschied in der Intensität der versch. Wellenlängen
umso grösser ist, je länger der Weg des Lichtes durch
die Atmosphärenschichten ist (Streuung spielt k(l)eine
(re) Rolle); blaues Licht so stark gestreut, dass man es
kaum noch sieht
roter Sonnenaufgang
untergang
Meterologie Klimatologie — Strahlung
roter Sonnenaufgang =
Schlechtwetterzeichen: trockene Luft ist
im Osten=> sie war schon bei uns=> ev.
kommt feuchte Luft hinterher; roter
Sonnenuntergang = Schönwetterzeichen:
Wetter kommt von Westen=> rote
trockene Luft kommt noch bei uns
vorbei; je trockener die Luft um so
"kitschiger" die rote Farbe
Mie-Streuung
(ℷ^1.3), Iℷ=Streuungsintensität bei Wellenlänge ℷ;
Streuung an Dunst-Partikeln, Aerosolen, Staub, die
grösser sind als die Lichtwellenlänge; Streuung erfolgt
mit zunehmender Teilchengrösse immer mehr nach
vorne; hängt nur wenig von der Wellenlänge ab =>
Dunst ist desshalb farblos weisslich-grau; auf Grund der
starken Vorwärtsstreuung erscheint der dunstige
Himmel in Richtung Sonne deutlich heller als in der
entgegengesetzten Richtung (dort "sehen" wir v.a. die
Effekte der Rayleigh-Streuung)
Spektrale Energieverteilung der
Sonnenstrahlung
das grüne Licht hat die höchste
Strahlungsintensität und unser Auge reagiert
am empfindlichsten auf diesen
Wellenlängenbereich (wir können s. viele
versch. Grüntöne unterscheiden); für die
Absorption des sichtbaren Bereichs ist v.a.
O3 und O2 verantwortlich; für Infrarot
Wasserdampf; ein gr. Teil der Strahlung
kommt nie an, weil es vom Ozon absorbiert
wird
Jahreszeitliche Bestrahlung und
Weglänge
Neigung der Erde zur Sonne entscheidend
(=Einstrahlungswinkel), weil dies einen
enormen Einfluss auf die Energie pro
Flächeneinheit hat; Abstand zur Sonne spielt
praktisch keine Rolle; Weglänge: bis zu den
Polen haben die Sonnenstahlen einen
längeren Weg (umso kleiner die Energie)
durch die Atmosphäre im Gegensatz zum
Äquator (egal, ob sommer oder winter)
Strahlungs- und Energieflüsse
von der kurzwelligen Strahlung wird 35% ins
Weltall zurückgestrahlt, 15% bleiben in der
Atmosphäre, ca. 50% wird von der Erdoberfl.
absorbiert; Terrestrische Strahlung
(langwellig): 20% Abstrahlung der Erde direkt
ins Weltall (und 30% der Erde in die
Atmosphäre durch Verdunstung/Konvektion)
die Atmosphäre gibt wiederum 35 % ins
Weltall ab
Globalstrahlung
Summe aus der kurzwelligen direkten
(=erreicht direkt den Boden)
Sonnenstrahlung und der kurzwelligen
diffusen Himmelsstrahlung (=wurde erst
von Luftmolekülen, Wassertröpfchen u.
Aerosolen gestreut); mittlere
Globalstrahlung ist am Äquator am
höchsten
Höhenabhängige Gegenstrahlung
die Gegenstrahlung nimmt mit zunehmender
Höhe ab, weil der Luftdruck abnimmt und
somit auch der Wasserdampfgehalt;
Gegenstrahlung = von der Erde abgestrahlte
langwellige Strahlen werden von
Wasserdampfmolekülen reflektiert und zur
Erde zurück geschickt; (Treibhauseffekt
kleiner in grössen Höhen ?)
Albedo α
reflektierter zu einfallender kurzwelligen
Strahlung {in %} = Kurzwelliges (solares)
Reflexionsvermögen; z.B. reiner Neuschnee:
α=75-90%, Meer, See (durch Turbulenz
+Wellengang wird Strahlung eingefangen):
α=6-12%, Asphalt: α=5-10%,
Beton:α=10-35% =>Beton
umweltfreundlicher :-); Albedo an den Polen
am höchsten, auf dem Meer am tiefsten
Strahlungsbilanz Q der Erdoberfläche
Q= 102 W
m2 im Mittel (Jahreszeit- und
Breitenabhängig); (Breitenmittel: Bei
Äquator einen Überschuss und an
den Polen ein Defizit, weil dort
Ausstrahlung grösser als
Einstrahlung)
Globales Wassertransportsystem
Grafik Strahlung Folie 24
Wind Definition, Richtung, Geschwindigkeit
Def: Luftströmung in der Atmosphäre. zu
berücksichtigen sind Windrichtung und
Geschwindigkeit!; Richt: Angabe in Grad
oder Himmelsrichtung, Benennung nach
Richtung aus der der Wind KOMMT;
Geschw: Angabe in Beaufort, Knoten (1
Seemeile/h), m
s, km
h;
Isotachen
Linien gleicher Windgeschwindigkeit
Windmessung
auf möglichst freiem Feld, 10 m über
Boden; den MITTLEREN Wind (=
Durchschnitt der letzten 10 min) und die
Windböen (=Sekundenwind) werden
gemessen
Definition und Messgrössen von Wind
siehe Grafik
Wie entsteht Wind?
Wind entsteht durch Druckunterschiede
(=Druckgradient), fliesst vom höheren zum
tieferen Druck, kein Druckgefälle = kein
Wind; bei Druckgradient entsteht eine
Gradientkraft (P): Druck auf Meereshöhe
muss genommen werden, um P zu
berechnen, P=(P₂-P₁)
L, L=Länge, P₂=höherer Druck,
P₁=niedrigerer Druck
Coriolis Kraft (C)
der zum niedrigeren Druck hinwehende
Wind wird nach rechts abgelenkt (auf
Nordhalbkugel); C ist abhängig von der
Windgeschwindigkeit und von der
geografischen Breite (am Äquator C=0)
Geostrophischer Wind (v)
Gleichgewicht zwischen Gradientkraft und
Corioliskraft (=geostrophisches
Gleichgewicht); weht Isobarenparallel; gute
Näherung für die Winde in der freien
Troposphäre (=ungestört in höheren
Luftschichten), wenn die Isobaren nicht
stark gekrümmt sind; C ist rechtwinklig zur
Bewegungsrichtung des Geostrophischen
Windes;
Geostrophischer Wind einzeichnen,
Geschwindigkeit
1) Druckgradiente suchen 2)
Gradientrichtung einzeichnen 3) Ablenkung
nach rechts einzeichnen (vom höheren
Druck ausgesehen) 4) Geostr. Wind
Isobarenparallel in der Richtung der
Ablenkung einzeichnen; je näher die
Isobaren zusammen sind, umso stärkerer
Geostrophischer Wind herrscht
Wind am Boden
Wind am Boden fliesst NICHT geostropisch,
weil durch Reibung abgelenkt wird; über
Land: Ablenkung ≈ 30°,
Geschwindigkeitsreduktion ≈ 50%; über
Meer: Ablenkung≈10°,
Geschwindigkeitsreduktion ≈ 30%;
Reibungsschicht: 1000-1500 m über Grund
Einfluss der Reibung bei Bodenwind (4),
Wohin wird Bodenluft abgelenkt?
1) vermindert Geschwindigkeit 2)
Corioliskraft wird kleiner => 3) v wird in
Richtung P abgelenkt => Luft wird zum
TIEF HIN abgelenkt
Böigkeit des Windes (Ursache, Ausmass)
durch die Rauhigkeit der Oberfläche is die
Reibung in der bodennahen Schicht stark
erhöht => Windböen; Böen können den
mittleren Wind bis zu 50% übersteigen
Küstenkonvergenz
verursacht Wolkenfelder am Meer auf
Grund der unterschiedlichen Reibung über
Land und Wasser: die schnelle Luft wird
aufgestaut und muss aufsteigen
(=>Wolkenbildung), weil die Luft über dem
Land sehr stark abgebremst wird
Talwind
wind vom Tal; am Tag erwärmt sich die Luft
an den Berghängen, sie steigt auf und zieht
neue Luft nach; Talwind deutlich stärker als
Bergwind; sehr ausgeprägt bei Flachdruckund
Hochdrucklagen
Bergwind
in der Nacht: bodennahe Luft an den
Berghängen kühlt sich ab, diese Luft ist
dichter als die Umgebungsluft => sie sinkt
in die Täler und fliesst aus den Tälern
heraus; s. ausgeprägt bei Hoch- &
Flachdrucklagen
Windfluss im Tief
Luft fliesst INS Tief, Ablenkung nach Rechts
durch Corioliseffekt => Drehung im
Gegenuhrzeigersinn; vertikale
Luftströmung: aufsteigende Luft, die sich
abkühlt, Wasserdampf kondensiert =>
Wolkenbildung
Windfluss im Hoch
Luft fliesst AUS dem Hoch, Ablenkung nach
Rechts => Drehung im Uhrzeigersinn;
vertikale Luftströmung: es ist Subsidenz
vorhanden (=absinkende Luft erwärmt sich,
Wasser verdunstet, Wolken lösen sich auf)
Jet Stream = Strahlstrom (Def)
kräftige Windströmung mit über 60 kt (≈
110 km/h); einige 100 km breit, mehrere
1000 km lang; v.a. in der oberen
Troposphäre
Luftmasse Def
Luftvolumen über grösserem Gebiet mit
ähnlichen Eigenschaften (v.a. Feuchtigkeit,
Temp., Herkunft); Unterschiede zwischen
Luftmassen durchschn. 10 - 15° C; KEINE
fliessenden Übergänge; in der
Übergangszone bilden sich Fronten auf
Grund des Temp. unterschiedes auf engem
Raum
Jet Stream - Druckgefälle
je schmaler die Übergangszone, umso grösseres Gefälle der
Druckflächen; polare Luftmasse (blau): kalte, dichte Luft, h1
klein; Subtropische Luftmasse (rot): warm, weniger dichte
Luft, h2 gross; Gefälle wird gegen oben immer steiler
Jet Stream - Entstehung
entsteht an Luftmassengrenzen; z.B. beim
Zusammentreffen von polarer Kaltluft und
subtropischer Warmluft => Polarfrontjet;
am Boden führt dieses Zusammentreffen zu
Warm- und Kaltfronten;
