Metrologie


Nadine Noser
Diese Lernkarten bieten einen grundlegenden Einblick in die Metrologie und behandelt Themen wie die Atmosphäre, Wetterphänomene und Klimazonen. Sie beleuchtet die Rolle von Luft, Temperatur, Wind, Wolken und Niederschlag sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen Elementen. Die Karteikarten eignen sich für Schüler, die die Grundlagen der Meteorologie und Klimatologie verstehen möchten, indem sie die verschiedenen Schichten der Atmosphäre, die Auswirkungen von CO2 und die Bedeutung von Wasserdampf und Strahlung erkunden.
Flashcards
277
Students
7
Language
German
Category
Nature Studies
Created / Updated
30.05.2013 / 25.06.2015

Cartes-fiches

Mesosphäre und Mesopause

abnehmende Temp., labile Schichtung

weil die Dichte der Luft mit zunehmender

Höhe zunimmt; Obergr. bei temp. min

(80km); tiefste temp im Sommer über

Polargebiete: -130°C, fühlbar

messbar; interessante Erscheinung:

leuchtende NACHTWOLKEN (aus

Eiskristallen, die an Vulkanstaubkernen

kondensiert haben)

Thermosphäre

starke temp. zunahme (wegen s. geringer

Dichte der Luft temp. kaum messber =>man

muss sie berechnen); Obergrenze 600 bis

1000 km; stark ionisierte Schichten enthalten

freie Elektronen=>Ionosphäre (von mitte

Mesosphäre bis ende Thermosphäre); hier

reagiert Sauerstoff unter der UV-Strahlung zu

positiv geladenen Ionen (O₂+) und freien

Elektronen

Polarlicht ≈ Aurora Borealis oder

Nordlicht in Alaska; Aurora Australis

oder Südlicht im Süden

bei Plasmaausbruch der Sonne trifft die

Schockwelle der Teilchenwolke auf das

Erdmagnetfeld auf und verformt dieses. Ein teil

der Teilchen bewegt sich entlang des

Magnetfeldes, das an den POLEN zur Oberfläche

hin GEÖFFNET IST, und löst Polarlichter aus; grün

dominant (entsteht, wenn unterhalb von 80 km

Luftmoleküle die Energie aufnehmen, dabei

werden sie ionisiert (=zum leuchten angeregt);

Sonnenwind sorgt für stetige Bewegung

Exosphäre

Diffusionskraft ist stärker als die

Bindung durch die Schwerkraft der

Erde; v.a. Wasserstoff und Helium

entweichen; Ausdehnung 800km bis

über 10000km

Luftdruck

Gewichtskraft (=atmosphärische Masse

(M) * Erdbeschleunigung (g)) pro

Flächeneinheit, die die Atmosphäre auf

den Boden ausübt; Mittlerer Druck auf

Meereshöhe: 1013 hPa = 1013 mbar =

760 Torr (=mm Quecksilbersäule);

Extremwerte: ~850 hPa im Auge eines

Taifuns, 1080 hPa in winterlichen

sibirischen Hochdruckgeb

Luftdruck (Abnahme und

Schwankung)

nimmt mit zunehmender Höhe

exponentiell ab, weil Luft kompresibel ist

(auf 0 mü.M. pro 8m um 1hPa, auf 5500

mü.M. pro 15m um 1 hPa); auf 5500

Meter halb so gross wie auf 0 m ü.M., auf

11000m einen viertel; tägliche

Schwankungen: 0.5 bis 1 hPa mit 2 max

und 2 min; jährliche Schwankungen:

Druckmax. im Winter, min. im So

Luftdichte

abhängig von Temp und Luftdruck; auf 0

mü.M. 1.225kg

m3 bei standardbed; Luftdichte nimmt

langsamer ab mit steigender Höhe als

Luftdruck, weil die gleichzeitig

abnehmende temp. der Dichteabnahme

entgegenwirkt); WASSERDAMPF hat eine

GERINGERE DICHTE als LUFT! => feuchte

Luft hat kleinere Dichte als trockene

Barometrische Höhenformel

weil QFE's (Druck auf Stationshöhe) auf

(internationalen) Wetterkarten nicht

vergleichbar sind (wegen unt.

Stationshöhe), wird der Druck mittels der

Barometrischen Höhenformel auf die

Referenzhöhe (=0mü.M.) umgerechnet

zu QFF (Druck reduziert auf 0mü.M.)

oder QNH (Druck bei

Standardatmosphäre u Standardtemp)

Standardatmosphäre

=internat. Normalatmosphäre, festgelegt für

Luftfahrt (fliegen auf Druckfläche

(=Flightlevel), nicht auf m.ü.M) und Eichung

von Messgeräten; auf Meereshöhe: temp

(+15°C), Druck (1013 hPa), Tempabnahme

(0.65 °C / 100m), Tropopausenhöhe (11km),

Temp. Tropopausenhöhe (-56.5°C);

Isothermie (=temp. verändert sich nicht mit

der Zeit) bis 20km

Temperatur - Definition und

Masseinheiten, Extreme

Mass für in der Luft enthaltende

Wärmeenergie = kinetische Energie der

Luftmoleküle; temp. grösser=>kin. Energie

gr; Siedep. H2O: 100°C = 212°F=373 K,

Schmelzp. H2O: 0°C = 32°F = 273K; tiefste

temp. Welt: Antarktis -89°C, höchste Welt:

Lybien +57°C; max

min CH: -42°C bei la Brévine und +39°C

Basel; Tempabnahme Troposphäre: 2°C pro

300m

Temperatur - Erwärmung und

Abkühlung der Luft (je 3)

Erwärmung: 1)Einfallende Sonnenstrahlung

(erwämt Erdboden), 2)Konduktion

(Wärmeübertragung durch Kontakt), 3)

Konvektion (auftriebsbedingte Aufwinde)

Turbulenz; Abkühlung: 1)Terrestrische

Abstrahlung, 2)Konduktion (findet bei viel

Wind kaum statt=> windige Nächte bleibt

Luft warm), 3)Konvektion

Turbulenz

aktuelle Temperatur

über die kinetische Energie der

Moleküle definierte Temp. T; = Temp.

des trockenen Thermometers (bei

100% Luftfeuchtigkeit: aktuelle Temp

= Feuchttemp)

Feuchttemperatur

temp. des feuchten Thermometers; aus

der Differenz zur "aktuellen Temp." wird

die LUFTFEUCHTIGKEIT bestimmt; Sensor

wird benetzt => Luft strömt mittels

Ventilator beim Sensor vorbei, wobei Luft

aufgenommen wird. =>sensoroberfläche

kühlt ab => je trockener die Luft, umso

mehr H2O nimmt sie auf und umso

kühler wird der Sensor

Potentielle Temperatur

zur Kennzeichnung einer Luftmasse:

Temp. die ein Luftpaket annehmen

würde, wenn es unter einen Druck von

1000 hPa gebracht würde (ohne

Wärmezuführung von aussen!);

berücksichtigt die adiabatische

Erwärmung oder Abkühlung bei

vertikaler Verlagerung; verwendet in

numerischen Modellen

Pseudopotentielle Temperatur

= equivalent potentielle Temperatur; Mass über

Feuchtigkeit + Wärmeinhalt; Temp., die ein Luftpaket

erreicht, wenn es hypothetisch ohne Zuführung von

Wärme von aussen zunächst gehoben wird, bis aller

enthaltener Wasserdampf auskondensiert und

ausgefallen ist, und dann unter den Druck von 1000 hPa

gebracht wird; höher als die potentielle Temp.,

entspricht der Erwärmung, die beim Föhn beobachtet

werden kann; zur Kennzeichnung einer Luftmasse, die

Gebirge überströmt und in der darum Kondensationsund

Verdunstungsprozesse statt finden

Taupunkt

Temp. auf die die feuchte Luft

abgekühlt werden muss, damit sich

Tau bildet (=Sättigung der Luft mit

Wasserdampf eintritt). zur best. der

Luftfeuchtigkeit; am genausten für

Messung von rel. Luftfeuchtigkeit

Virtuelle Temperatur

Mass für Luftfeuchtigkeit; Temp., die

trockene Luft annehmen müsste, um

bei gleichem Druck die gleiche Dichte

wie feuchte Luft (immer leichter als

trockene Luft!!) zu haben => immer

höher oder gleich wie die "aktuelle

Temp."

Luftfeuchtigkeit definition

= Wasserdampfgehalt der Luft;

Wasserdampf: leichter als trockene

Luft, bis 4% der Luft, nach

Kondensation als Dunst, Wolken,

Nebel o. Dampfschwaden erkennbar

Luftfeuchtigkeit definition

= Wasserdampfgehalt der Luft;

Wasserdampf: leichter als trockene

Luft, bis 4% der Luft, nach

Kondensation als Dunst, Wolken,

Nebel o. Dampfschwaden erkennbar

Absolute Feuchtigkeit

Menge Wasserdampf in Gramm PRO

KUBIKMETER feuchter Luft

Spezifische Feuchtigkeit

Mege Wasserdampf in Gramm PRO

KILOGRAMM feuchter Luft

Mischungsverhältnis (Masse

Luftfeuchtigkeit)

Angabe der Menge Wasserdampf in

Gramm pro KILOGRAMM TROCKENER

LUFT

Relative Luftfeuchtigkeit

Verhältnis in % zwischen der

effektiven und der maximal

möglichen Menge an Wasserdampf in

der Luft ( in Bergen 10 - 20%

möglich); wird direkt mit Hygrometer

gemessen;

Luftfeuchtigkeit - Beziehung zu Temp

und Druck

mit steigender Temp. nimmt die

maximal mögliche Menge zu

(-20°C=0.8 g/kg, +30°=28g/kg);

(mit steigendem Druck nimmt die

Temperatur zu)

Hochdrucklage

dreht im Uhrzeigersinn; Atlantische

Störungszonen werden nach Norden abgedrängt;

geringe Druckunterschiede (gr. Isobarenabstand)

=> schwache Luftbewegung; Wenn in der

Bodenkarte und in der Höhenk. ein hoch

erkennbar =>stabil, sonst (nur Bodenk)

Zwischenhoch; SUBSIDENZ; WOLKENAUFLÖSUNG

(durch Erwärmung u Austrocknung der

absinkenden Luft); Schönwettercumuli (können

wachsen und Gewitter ankündigen); INVERSION

Subsidenz

typ. Merkmal von Hochdrucklage;

(grossräumige) Absinkung von Luft,

die dabei komprimiert wird und sich

durch den erhöhten Druck erwärmt;

hört bodennnah auf=> darum vor

allem im Winter oben oft wärmer als

bodennah

Inversion

bildet sich oft bei Hochdrucklage

über der Grundschicht; in dieser

Schicht nimmt temp. mit

zunehmender Höhe zu; darunter

sammeln sich Schadstoffe an (starker

Dunst); kein Vertikaler Austauch in

der Atmosphäre

Nebeldecke bei Hochdrucklage

meist Nov bis Januar mit 200m Dicke,

Obergrenze um 600m; Im Winter ist

Erdoberfläche kühl und bodennahe Luft kühlt

ab=> bildung ausgedehnter

Bodennebelfelder, weil Luft durch die

Abkühlung gesättigt wird + Sonne vermag

nicht aufzuwärmen im Winter; während

Hochs ist es im Gebirge meist sonnig, in den

Niederungen jahreszeitlich unterschiedlich;

Bisenlage

wenn Hochdruckgebiet nördlich und

Tiefdruckgebiet über dem westlichen

Mittelmeer=>Druckgefälle über dem

Alpenraum=> erzeugt Ost- bis

Nordostströmung=> auf Grund der

Kanalisierung wird Windgeschwindigkeit

immer grösser gegen Genf (Böenspitze

über 90 km/h); im Rhonetal Mistral

genannt; im Winter Hochnebel

Hochnebel bei Bisenlage

meist bis 1100mü.M.; im Sommer ist

anströmende KONTINENTALE LUFT

trocken=>schönes Wetter; im Winter ist kont. Luft

FEUCHT=>Hochnebel (Stratus) über den

Niederungen; durch das Hochdruckgebiet nördlich

hat es Subsidenz (warme, trockene Luft) und von

osten kommt feuchte Luft=>In der Mitte bildet

sich eine Inversion = Obergrenze der Stratus;

Wolkenuntergrenze hängt vom

Feuchtigkeitsgehalt der Luft ab

Inversion bei Biesenlage

Inversionsuntergrenze=Obergrenze des

Hochnebels; Taupunkt und Temp. Kurve

kommen immer näher zusammen (nähern

sich der Nebeldecke), bleiben aufeinander (in

der Nebeldecke), gehen wieder auseinander

(Temp steigt an, Taupunkt sinkt)

=Inversionsuntergrenze;

Inversionsobergrenze=dort, wo temp wieder

abnimmt; je näher sich Taupunktkurve +

Tempkurve sind, umso feuchter

Föhnlage = Südföhn (Drucksituation)

Zentrum des verursachenden Tiefs liegt im

Raum Ärmelkanal; Kaltfront zum Tief ist

bereits in Ostfrankreich, Niederschlaggebiet

im Jura; kleines Hoch in Oberitalien;

Isobarenverlauf über Alpen in S-Form

(Föhnknie); Voraussetzung: Süd- bis

südwestliche Höhenströmung über Alpen;

Luftdruck in Zürich 10 bis 15 hPa tiefer als in

Locarno (auf 0 müM red. Werte);

Föhnlage Bewölkungssituation

auf der Alpensüdseite: Staubewölkung weil feuchte Luft

steigt und abkühl=>starker Niederschlag!=>feuchttrübes

wetter; Nordseite: Luft sinkt, erwärmt sich und

trocknet aus => Wolkenauflösung bewirkt Föhnloch

über den Voralpen bis Bodensee; nach Hinderniss

machen stabile Luftmassen Wellenbewegung

=>Leewellen in Nordseite (Linsenförmige

Wolken=Föhnfische), darunter (unter Alpenkammhöhe)

oft Rotoren (Walzen mit horizontaler Achse); weiter

Richtung Norde Frontalbewölkung; Föhnmauer am

Alpenkamm

Föhnlage Windgeschwindigkeit und

Föhntäler

in Föhntälern bis 130 km

h; am Alpenkamm bis 180km

h; Typische Föhntäler: Zentralwallis,

Urner Reusstal, Glanerland, St.Galler

und Churer Rheintal, Täler im Berner

Oberland; Föhnloch: Zentralwallis,

Berner Oberland, Zentral- &

Ostschweiz, Nordbünden

Staulage = Nordwind = Nordföhn

Hochdruckgebiet mit Zentrum westlich der

Schweiz + Tief in Osteuropa; physikalisch sehr

ähnlich (auch Druckgefälle)zu Südföhn, nur Seiten

und Richtungen vertauscht; feuchte Luft aus

Nordsee und staut sich am Alpennordhang

(Nordstau), Niederschläge geringer weil "Nordluft"

weniger Wasserdampf enthält; tiefe

Schneefallgrenze im Winter; Einfluss in der

Ostschweiz grösser, weil sich in der Westschweiz

der Hochdruckeinfluss bemerkbar macht

Staulage (Alpensüdseite +

Windrichtung)

südlich Linie Biasca-Bergell Himmel

"wolkenlos" und Luft klar, sowie turbulenter

Nordwind, der gelegentlich bis zur Po-Ebene

vorstösst; optimale Windrichtung= 300°;

Westw. (270°)= schlechte Staukomponente

+milde Meeresluft; Nordwind (360°)=gute

Staukomponente, aber meist zu kontinentale

Luftmasse (kleineres Feuchteangebot)

Staulage (Niederschlag)

v.a. Alpennordhang vom Berner Oberland bis

Alpstein, nördliches Graubünden, bei

starkem Höhenwind auch westliche Voralpen

+inneralpine Regionen; Flachland=wenig; v.a

im Winterhalbjahr=>Starkschneefall (bis

50-80 cm / 24 Stunden); Intensität abhängig

von:a)Feuchteangebot, b)Stärke und Richtung

der Strömung; c)Krümmung der Strömung

Vb-Lage (5-B-Wetterlage) =

Tiefdrucklage (Zugbahn)

wenn die Verlagerung des Zentrums eines Tiefs entlang

der definierten Vb-Zugbahn (von Italien über Po-Ebene

oder Nordadria über Slowenien um die Alpen herum,

nordwärts über Österr., Ungarn und Polen) erfolgt; auf

dem Weg nach Nordost müssenn die Luftmassen an den

Alpen aufsteigen, wodurch sie sich abkühlen => häufig

Starkregen; treffen die wasserreichen Wolken auf die

nach Süden vorgerückte Kaltfront, kommt es meist zu

sintflutartigen Niederschlägen; Tiefs auf der Vb-

Zugbahn bewegen sich nur langsam vorwärts

Vb-Lage (Ablauf)

1) Tief verstärkt sich über Mittelmeer (gr.

Niederschlagpot. im Spätsommer und Herbst, weil Meer

dann am wärmsten), 2)Tief nimmt viel Feuchte auf, 3)

weitere Zugbahn richtung Nordost, 4) Winddrehung über

den Alpen auf Nord bis Nordost (Nordstau);

Niederschlagsgebiete: Alpennordhang, nördl. Wallis +

nördl. Graubünden in CH, häufiger A, H, D, CZ, SK, PL; s.

grossflächige Starkniederschlagsereignisse (bis 100

(200)mm

48 h) =>Hochwassergefahr

Gegenstromlage

markante Luftmassengrenze über Alpenkamm =>

gr. Unterschiede Schneefallgrenze (1800-3000m);

in den unteren Schichten fliesst aus NE Kaltluft

ein; darüber gleitet Warmluft aus S auf; in der ges.

CH möglich; von Süden her konvektiv durchsetzte,

flächige Niederschläge (8-12mm/h); Niederschl.

kommen von S über Alpen, bodennahe Kaltluft

verhindert Föhneffekte und sorgt für weitere

Hebung der warmfeuchten Luft; Schneefallgrenze

oft rel. tief trotz warmer Luftmasse (NSabkühlung)

Study