met210-111-VII-2-1_Synoptik

Einführung
in die Meteorologie (met210)
- Teil VII: Synoptik
Clemens Simmer
VII Synoptische Meteorologie
Synoptik ist die Zusammenschau der Wettervorgänge in
Raum und Zeit mit dem Ziel der Wetteranalyse und
Wettervorhersage. Die Synoptik ist Teil der Angewandten
Meteorologie.
1. Allgemeines
- Definitionen
- Darstellungsweisen
- Dreidimensionale Sicht
2. Synoptische Systeme mitterer Breiten, oder
„Wie entstehen Tiefs und Hochs“
- verschiedene Skalen
- Vorticitygleichung
- Frontentheorien
2
VII.2.1 Grundlegendes und Skalen
27.10.2002, 12 UTC
VIS
IR
Tiefs sind durch ausgeprägte Wirbelstrukturen
in den Wolken zu erkennen.
Fronten erscheinen oft als isolierte Bänder.
Hochs sind weniger auffällig und oft nur
durch wolkenfreie Gebiete
kenntlich.
3
Einige Beobachtungen
• Tiefdruckgebiete wandern meist von West nach Ost.
• Tiefdruckgebiete entstehen meist in bestimmten
geographischen Regionen; sie entstehen dann oft in ganzen
Familien, d.h. nacheinander bilden sich Tiefs an einem Ort und
wandernd dann sich weiter entwickelnd ostwärts.
• Tiefdruckgebiete wirken „dynamisch“ und haben einen klaren
Lebenszyklus über mehrere Tage während Hochdruckgebiete
eher passiv und oft auch strukturlos wirken. Ihre Form ändert
sich oft erratisch; manche Hochs können Wochen existieren.
• Tiefs haben Fronten während Hochs i.a. keine Fronten
besitzen.
• Achtung: Die hier später behandelten dynamischen Tiefs und
Hochs der Westwindzone unterscheiden sich grundsätzlich von
den thermischen Tiefs und Hochs, die wir im Folgenden
kurz abhandeln.
4
Erläuterung zu thermischen Druckgebilden
- Hitzetief H
kalt
warm
kalt
Ursache von Hitzetiefs: Erwärmung der
kalt
unteren Atmosphäre durch positive
Strahlungsbilanz am Boden, es folgen
 Ausbeulen der Isobarenflächen nach oben
 sich entsprechend bildende
Druckgradienten in der Höhe führen zu
seitlichem Abfließen der Luft in der Höhe
 dadurch Druckfall im Zentrum (Tief!)
 Einfließen der Luft zum Zentrum am Boden
kalt
Thermische Tiefs haben einen warmen
Kern!
 Hurrikane (tropische Zyklonen) sind
gewissermaßen auch thermische Tiefs.
warm
kalt
H
T
warm
kalt
5
Erläuterung zu thermischen Druckgebilden
- Kältehoch -
T
warm kalt warm
Ursache: Abkühlung der unteren
Atmosphäre durch negative
Strahlungsbilanz am Boden, es folgen
 Ausbeulen der Isobarenflächen
 Druckgradienten in der Höhe führen zu
seitlichem Einfließen
 In Folge Druckanstieg im Zentrum
 Ausfließen aus Zentrum am Boden
warm kalt warm
T
H
warm kalt warm
6
Thermische
Druckgebilde in der
globalen
atmosphärischen
Zirkulation am
Boden im
Nordwinter und
Nordsommer
Isolinien: Bodendruck; Pfeile: horizontaler Wind
Kontinentale
Kältehochs im
Winter
Kontinentale
Hitzetiefs im
Sommer
Datenquelle: NCEP-Reanalysen; Entwurf: H. Mächel
7
Gegenüberstellung von thermischen und
dynamischen Druckgebilden
H
T
T
warm
H
warm kalt warm
Thermische Tiefs
und Hochs
kalt
Divergenz
kalt
Konvergenz
Dynamische Tiefs
und Hochs werden
durch StrömungsT
strukturen (Divergenzen und Konvergenzen) in der Höhe
angetrieben.
Die resultierende Strömung am Boden verändert dann aber
wieder auch die Strömung in der Höhe.
H
8
Die Westwinddrift – zirkumpolare Wellen
Bodenfronten
• Die mittleren Breiten sind
durch vorherrschende
westliche Winde in allen
Höhen gekennzeichnet (u.a.
durch thermischen Wind).
• Eine Frontalzone in der
Troposphäre umzieht in
Wellen beide Hemisphären.
(aus Roedel, 1994)
Isohypsen der 300 hPa Fläche
• Die Frontalzonen setzen sich
dabei in der Troposphäre
nach unten fort und sind
dabei nach oben zur kalten
Luft geneigt.
9
Beispiel: Bodenkarte vom 10.3.2003, 12 UTC
10
Beispiel: Boden- und 500hPa-Karte vom
10.3.2003, 12 UTC
Die Frontalzone in der Höhe ist durch gedrängte Isohypsen zu erkennen.
Isothermen und Isohypsen sind i.w. parallel zueinander; unterschiedlich temperierte
Luftmassen fließen parallel zueinander.
Am Boden setzt sich die Frontalzone in Kalt- und Warmfronten fort.
Isothermen und Isohypsen (hier Isobaren!) stehen im Winkel
zueinander; unterschiedlich temperierte Luftmassen werden daher
11
gegeneinander geführt.
Übungen zu VII.2.1
1. Wie unterscheiden sich thermische und dynamische
Tiefs?
2. Warum sind Wolken auf Satellitenbildern im sichtbaren
Spektralbereich UND im infraroten Spektralbereich hell?
12