A-Theorie | Meteorologie
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A-Theorie | Meteorologie Daniel Naschberger www.naschi.at [email protected] Version 02 2016 Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 1 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 2 Daniel Naschberger I Wohnhaft in Innsbruck I aufgewachsen in der Wildschönau I Meteorologie Masterstudent an der Uni Innsbruck Meine Qualifikationen I DHV Ausbildungsteam für Meteorologie I Skyperformancetrainer I Gleitschirmfluglehrer seit 2012 I Tandempilot seit 2008 I Gleitschirmpilot seit 2005 Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Inhalt Großskaliges Wetter Unsere Atmosphäre Sonne als Energiequelle Globale Zirkulation Corioliskraft Hoch- und Tiefdruckgebiete Wolkenarten Fronten Idealzyklon überregionaler Wind Luftmassen und Klima Kleinskaliges Wetter Luv und Lee Adiabatische Prozesse Stabilität Thermik Überentwicklungen - Gewitter Thermische Windsysteme Föhn Wetteranalye Wetterbriefing Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 3 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 4 Unsere Atmosphäre - Zusammensetzung I 78% Stickstoff I 21% Sauerstoff I 0, 93% Argon I Spurengase: I Wasserdampf I Methan I Kohlenstoffdioxid I Ozon I Lachgas Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Unsere Atmosphäre - Aufbau I Troposphäre: Temperatur von 15◦ C auf −55◦ C (ICAOStandardatmosphäre). I ca. 11 km Höhe befindet sich die Tropopause Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 5 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 6 Unsere Atmosphäre - Luftdruck I Einheit hPa I 1013 hPa Standardluftdruck auf MSL I alle 5, 5 km halbiert sich der Luftdruck I 8m Höhendifferenz sind auf MSL rund 1hPa Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Sonne als Energiequelle I kurzwellige Sonnenstrahlung erwärmt den Boden I warmer Boden strahlt langwellige Wärmestrahlung wieder zurück I insgesamt wird gleich viel Energie von der Sonne geliefert wie von der Erde wieder abgestrahlt wird − Nettobilanz ist gleich 0 Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 7 Globale Zirkulation Die unterschiedliche Verteilung von Energie ist der Antrieb für unser Wetter. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 8 Globale Zirkulation - In der Höhe I Die unterschiedlichen Zellen: I I I 0◦ − 30◦ Headley-Zelle - Passatwinde 30◦ − 60◦ Ferrel-Zelle Westwindzone 60◦ − 90◦ Polarzelle polare Ostwinde I 23.5◦ Neigung der Erde I 30 bis 60 Breitengrad (Europa) ist die Westwindzone I bei 30◦ und 60◦ liegt der Südtropenjet und Polarjet Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 9 Globale Zirkulation - Am Boden Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 10 Corioliskraft I Corioliskraft ist eine Scheinkraft I I nur wirksam auf großen Skalen (ab 100km) Bahngeschwindigkeit am Pol beträgt 0 km/h I Bahngeschwindigkeit am Äquator beträgt 1674km/h I verantwortlich für die Drehung von Hoch- und Tiefdruckgebieten Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 11 Hoch- und Tiefdruckgebiete Hochdruckgebiete (Antizyklone): Tiefdruckgebiete (Zyklone): I drehen sich auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn I drehen sich auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn I im Zentrum ist der Druck am höchsten I im Zentrum ist der Druck am geringsten I in Hochdruckgebieten sinken Luftmassen großräumig ab I in Tiefdruckgebieten steigen Luftmassen großräumig auf I Antizyklone zeichnen sich durch kaum Bewölkung, kaum Niederschlag und wenig Wind aus. Sie eignen sich besonders gut für Fluganfänger. I mit Zyklonen sind Fronten, Bewölkung, Niederschlag und Wind verbunden Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 12 Wolkenarten Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 13 Frontensysteme − Warmfront Als Front bezeichnet man die Trennlinie (Grenze) zwischen zwei Luftmassen. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 14 Frontensysteme − Kaltfront Kaltfronten sind gefährlicher als Warmfronten! Frühzeitig Wetterinformationen (Regenradar) einholen und das Wolkenbild laufend beobachten! Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 15 Frontensysteme − Okklusion Im Bereich von Okklusionen verlaufen die Wettergeschehnisse deutlich schneller. Im Bereich des Okklusionspunkts ist mit den größten Niederschlagsmenge zu rechnen. Auf die zwei Typen von Okklusionen treffen folgende Merkmale zu: Warmfrontokklusionen: Kaltfrontokklusionen: I vor der Luftmassengrenze (Okklusion) befindet sich eine kalte Luftmasse und die nachströmende wärmere Luftmasse gleitet auf diese auf I vor der Luftmassengrenze (Okklusion) befindet sich eine warme Luftmasse und die nachströmmende kalte Luftmasse schiebt sich unter diese Luftmasse I Warmfrontokklusionen haben ähnliche Eigenschaften wie Warmfronten I aufgrund der großflächigen Labilisierung sind Kaltfrontokklusionen gefährlicher als Warmfrontokklusionen I Kaltfrontokklusionen haben ähnliche Eigenschaften wie Kaltfronten Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 16 Idealzyklon 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 Idealzyklones ist nur noch die Okklusion vorhanden Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 17 Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 18 Idealzyklon Idealzyklon − Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 19 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 20 Idealzyklon − Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Idealzyklon − Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 21 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 22 Idealzyklon − Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Idealzyklon − Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 23 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 24 Idealzyklon − Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at Idealzyklon − Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 25 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 26 Idealzyklon − Wolkenbild Daniel Naschberger - http://www.naschi.at überregionaler Wind Der überregionale Wind ist die Ausgleichsströmung zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 27 Luftmassen und Klima Der Herkunftsort dient zur Namensgebung der Luftmasse. Folgende Eigenschaften treffen auf die Luftmassen zu: I Luftmassen untscheiden sich durch: I Dichte I Wassergehalt I Temperatur I Vorticity (Wirblichkeit: Dabei versteht man Drehimpulserhaltung von Luftmassen) I Bei einer Verweildauer von mehr als drei Tagen nehmen Luftmassen die Eigenschaften der darunterliegenden Landmasse an. I maritime Luftmassen sind feucht I I kontinentale Luftmassen sind trocken I I maritimes Klima ist niederschlagsreich und weist keine großen Tages- und Jahresschwankungen auf kontinentales Klima ist geprägt von großen Tages- und Jahresschwankungen und Niederschlagsarmut Luftmassen grenzen sich sehr stark voneinander ab und wollen sich nicht vermischen (Fronten) Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 28 Luv und Lee I Luv: Die wind-zugewandte Seite nennt man Luv. Hier ist mit wenig Turbulenz zu rechnen. I Lee: Auf der wind-abgewandten Seite, dem Lee, ist auf jeden Fall mit Turbulenz zu rechnen. Die Turbulenzen werden größer je höher die Windgeschwindigkeit und die Luftundurchlässigkeit des Hindernisses ist. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 29 Adiabatische Prozesse Als einen adiabatischen Prozess bezeichnet man den physikalischen Vorgang, wenn ein Luftpaket vertikal ab- oder aufsteigt. Beim Ab- oder Aufstieg findet kein Austausch mit der Umgebungsluft statt. I Die Ausdehnung beim Aufstieg oder Kompression beim Abstieg bewirkt eine Dichteänderung. Dabei kühlt oder erwärmt sich das Luftpaket entlang der Adiabaten. I I Trockenadiabate: 1◦ C/100m Bspl.: Föhn Feuchtadiabate: 0.65◦ C/100m Bspl.: bei 100% Luftfeuchte (in Wolken) I Steigt ein Luftpaket entlang der Trockenadiabate auf und erreicht 100% Luftfeuchte, dann erfolgt der weitere Aufstieg entlang der Feuchtadiabate. Vise Versa für den Abstieg. I die Umgebungsluft bzw. Hindernisse lassen Luftmassen steigen oder sinken Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 30 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 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 31 Thermik Die wichtigsten Voraussetzungen für Thermik: I zur Sonne ausgerichtete Hänge (morgens Osthänge, mittags Südhänge, abends Westhänge) I unterschiedliche Erwärmungsraten (Bodenbeschaffenheit) I trockener Untergrund I Schichtung der Atmosphäre Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 32 Thermik - Blauthermik I bei Blauthermik besteht keine Gefahr von Überentwicklungen I aufsteigende Thermikblasen stoßen an eine markante Isotherme oder Inversion − Turbulenz I aufgrund der fehlenden Wolkenbildung schwieriger lokalisierbar Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 33 Thermik - Wolkenthermik I CU-Wolken liefern einen guten Anhaltspunkt über den Zustand des Aufwindbandes I bilden sich an der Basis (Unterseite) domfömige Wölbungen aus, so kann mit einem starken Aufwind gerechnet werden I innerhalb der Wolke besteht Sichtverlust und durch die schwächere Abkühlung nimmt das Steigen zu I unter einer Wolke kann die Höhe nur anhand von Nachbarwolken abgeschäzt werden I bei Wolkenthermik besteht die Gefahr von Überentwicklungen Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 34 Überentwicklungen - Gewitter Zutaten für ein Wärmegewitter I Sonneneinstrahlung I feucht und warme Luftmasse I labile Schichtung I geringe Windgeschwindigkeiten 1. aus einer Schönwetter Cumuluswolke (CU) wächst im Tagesverlauf eine Gewitterzelle mit hoher vertikaler Ausdehnung heran 2. Im 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 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 35 Thermische Windsysteme - Talwindsystem Die beiden Grafiken zeigen eine Taleinwindsituation. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at I Die Talwindzirkulation entwickelt sich besonders gut bei stabilen Hochdrucksystemen. I Durch den besseren Einfallswinkel im steilen Gelände und görßerer Oberfläche entsteht ein Hitzetief. I Die resultierende Ausgleichsströmung zwischen Alpenvorland und Alpen (bzw. Hang und Tallagen) nennt man Talwind. I Nach Sonnenuntergang kehrt sich das System um. Die Gebirge kühlen selbst und die darüberliegende Luftmasse schneller ab als das Alpenvorland − die Luft fließt talauswärts. I Der Taleinwind weht einen kürzeren Zeitraum als der Talauswind und ist dadurch stärker. I Luv- und Leegebiete können sich tageszeitlich verändern. A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 36 Talwindsystem - tageszeitlicher Verlauf Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 37 Föhn Föhn ist ein Wind, der - im Allgemeinen auf der Leeseite von Gebirgen - durch Absinken wärmer und relativ trockener wird. I Es muss ein Gebirge vorhanden sein, das Luftmassen bzw. Druckgebiete voneinander trennt. I Die Gebirge werden dann um- und/oder überströmt. I Im Lee des Gebirges sind die resultierenden Windgeschwindigkeiten höher als im Luv. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 38 Föhn Dynamisch induzierter Südföhn Hydrostatisch induzierter Südföhn I der höhere Druck befindet sich auf der Alpensüdseite I Ausgleichsströmung in Richtung tieferem Druck I auf der Alpensüdseite fällt kaum bzw. kein Niederschlag Daniel Naschberger - http://www.naschi.at I An der Alpensüdseite ist die Luft deutlich kühler als auf der Alpennordseite. I Bedeckter Himmel mit Niederschlag oder eine kalte Luftmasse, die an die Alpen angestaut wird. A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 39 Föhn Meistens ist Föhn eine Kombination aus hydrostatischen (Kaltluft) und dynamischen (Anströmungsrichtung) Effekten. I Auf der Luvseite befindet sich ein hochreichender Kaltluftsee mit darüber stabil geschichteter Luft. I Der schützende Kaltluftsee kann sich entweder durch tageszeitliche Erwärmung und/oder Turbulenz auflösen. Daniel Naschberger - http://www.naschi.at I 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 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 40 Föhn Folgende Punkte sind Anzeichen für Föhnwetterlagen: I hohe Windgeschwindigkeiten im Lee des Gebirgskammes I geschliffene Wolken (AC lenticularis) I untypisches Talwindsystem bei voller Sonneneinstrahlung Aufgrund der Ausrichtung des Alpenbogens gibt es ... I Nordföhn (Alpenhauptkamm Südseite) I Südföhn (Alpenhauptkamm Nordseite) I Westföhn (Alpenhauptkamm Nordseite) sehr selten Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 41 Wetterbriefing I Großskaliges Wetter mit Hilfe einer Bodenwetterkarte I I I I Fußgängerwetterbericht I I I I I Zusammenhang zwischen Großwetterlage und Fußgängerwetterbericht. Zwischenfragen an Schüler kurze Aufarbeitung und Nachbesprechung der aktuellen Information Statistische Wettervorhersagen (Meteoblue, Wetteronline, ...) I I I I Textwetterbericht für die Region Verknüpfung von Großwetterlage mit Wettererscheinungen (Gewitter, langanhaltender Niederschlag, Hochnebel, Temperatur, ...) Flugwetterbericht I I Druckgebiete Frontensysteme zu erwartender überregionaler Wind Niederschlagswahrscheinlichkeiten Unsicherheiten bei Wind Vergleich mit Textwetterberichten Wiederholung I I I 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 A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 42 Daniel Naschberger [email protected] www.naschi.at Daniel Naschberger - http://www.naschi.at A-Theorie | Meteorologie Version 02 2016 43
