248 KB - Hoch-am-Wind

SBF - Kurs Teil 9
- Adolf & Detlef - 1.Halbjahr 2003 - SGZ - Yachtschule K.H. Degenhardt
gelesen ? Weiter mit SBF-Kurs Teil 10
Die Atmosphäre
Hochdruckgebiet
Tiefdruckgebiet
Wind
Corioliskraft
Windgeschwindigkeiten
Stationskreis
Lokale Winderscheinungen
Gewitter
Knotenkunde - Trossenstek
Detlef Brox
Seite 1 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Die Atmosphäre
Die Atmosphäre ist die durch die Massenanziehung der Erde
festgehaltene Gashülle. Mit wachsendem Abstand von der Oberfläche
der Erde verdünnt sich diese Gashülle und weist besondere Schichten
(Stockwerke) auf.
Ionosphäre
100-400Km
Polarlichter - Sternschnuppen
Stratosphäre / Mesosphäre
Die Stratosphäre reicht bis in eine Höhe von ca. 35Km. Die
Temperatur nimmt nur geringfügig ab, nimmt zur Mesosphäre hin
sogar zu. Das Ozonmaximum wird in einer Höhe von ca. 18-25 Km
Höhe erreicht ("Ozonschicht"). Die Mesosphäre selbst reicht bis in
eine Höhe von ca.100Km.
Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre bildet die
Tropopause. Ihre Höhe variiert zwischen 17Km an den Tropen und
9Km an den Polargebieten.
Die Troposphäre ist der untere Teil der Atmosphäre.
Sie enthält fast den gesamten Wasserdampfgehalt der Atmosphäre.
Teilweise existieren Schichten in denen die Temperatur mit
wachsender Höhe zunimmt anstatt abzunehmen. Man spricht von
Inversionen. Sie treten meist in einer Höhe von 1-2 Km auf. Hier findet
infolge der vertikalen und horizontalen Strömungen die stärkste
Durchmischung statt. Hier findet das Wetter statt.
Die Zusammensetzung der Atmosphäre
Die Atmosphäre besteht aus einem Gemisch verschiedener
gasförmiger Elemente deren Mischungsverhältnis bis in große Höhen
konstant ist. Da ständig durch Vertikale und horizontale
Luftbewegungen ein Austausch stattfindet ist das Mischungsverhältnis
überall fast identisch.
Sauerstoff : Der Anteil des Sauerstoffs an der Gesamtmenge ist
relativ klein.
Kohlendioxyd : Kohlendioxid ist mengenmäßig mit geringem Anteil
vertreten. Kohlendioxid absorbiert einen erheblichen Teil der
langwelligen Ausstrahlung der Erde und trägt zur Glashauswirkung
bei.
Ozon : Ist eine giftige dreiatomige Form des Sauerstoffs und kommt
in der unteren Atmosphäre nur in sehr geringen Mengen vor. Es ist in
Höhen zwischen 20 und 50 Km konzentriert.
Wasserdampf : Die Wasserdampfkonzentration ist sehr
unterschiedlich. Der Anteil in der Atmosphäre (Bodennähe) liegt bei 4
Volumenprozent als Maximalwert in den feuchten Tropen 1.3
Volumenprozent im Durchschnitt der warmen 0.4 Volumenprozent der
kalten Jahreszeit der Mittelbreiten. Mit zunehmender Höhe nimmt der Wasserdampfgehalt als Folge der
Temperaturabnahme rasch ab. Seine entscheidenste Bedeutung liegt in der Fähigkeit seinen
Aggregatzustand (gasförmig - flüssig - fest) zu ändern.
Aerosole Sind Bestandteile der Atmosphäre die als Emission in die Atmosphäre gebracht werden. Dort
bleiben sie eine Zeit lang in der Schwebe und werden (wenn sie vorher keine chemische Reaktion
eingehen) als Immission wieder abgesetzt. aufgewirbelter Staub, verspritztes Seewasser, Rauch aus
offenen Bränden oder Schornsteinen, Mikroorganismen. In unseren Breiten bekannt: Abregnender
Saharasand.
Detlef Brox
Seite 2 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Hochdruckgebiet
Ein Hochdruckgebiet oder eine Antizyklone ist ein Gebiet, in dem der Luftdruck allseitig zum Zentrum
hin zunimmt. Es entsteht dadurch, das erwärmte Luft in der Höhe langsam auseinander strömt und
abkühlt. Da sie nun kühler ist als die umgebende Luft, sinkt sie wieder zum Boden. Die Luft staut sich
am Boden und wird durch eventuelle Hindernisse am Auseinanderströmen gehindert. Das Zentrum wird
von einer oder mehreren kreisförmigen Isobaren in eher weiteren Abständen zueinander umgeben. Das
Hoch wird auf der Nordhalbkugel vom Wind in Richtung des Uhrzeigers umströmt. Im Zentrum der
Hochs werden in der Regel 1025-1030 hPa gemessen, gelegentlich auch bis 1050 hPa. Der höchste
Bodenluftdruck wurde bisher mit 1082 hPa in einem winterlichen Hoch in Sibirien gemessen.
Hochdruckgebiete können einige tausend Kilometer Durchmesser haben und sehr lange bestehen
bleiben. Die Winde sind im Hoch gewöhnlich schwach, der Himmel ist weniger mit Wolken bedeckt und
im allgemeinen frei von Regenwolken. Die Luft sinkt in Hochdruckgebieten ab und wird dabei trockener,
d.h. Wolken werden aufgelöst, neue können sich nicht bilden, es herrscht überwiegend schönes Wetter.
Nur im Winter kann es zu Nebel kommen.
Die obere Abbildung zeigt ein Hochdruckgebiet, da es rechts herum dreht (im Uhrzeigersinn) auf der
Nordhalbkugel, mit Isobaren und angaben über den Luftdruck in Hektopascal sowie Angaben über die
Windrichtungen durch die Windpfeile.
Ändert sich der Luftdruck schnell, so ändert sich auch das Wetter sehr schnell.
Detlef Brox
Seite 3 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Tiefdruckgebiet
Unter einem Tiefdruckwirbel oder einer Zyklone ("Tief") versteht man ein Gebiet mit niedrigerem
Luftdruck als in der Umgebung. Durch Sonneneinstrahlung auf den Boden wird die Lichtenergie der
Sonne in Wärme umgewandelt. Da der Boden ein schlechter Wärmespeicher ist, gibt er die
Wärmeenergie an die bodennahen Luftschichten ab. Die erwärmte Luft steigt nach oben. Durch
Hindernisse am Boden wie z. B. Bäume oder Bodengegebenheiten kann nicht genug Luft nachströmen
und es entsteht ein Luftdefizit am Boden. In Mitteleuropa liegt der Druck der Tiefs ca. bei 990-1000 hPa,
in Orkantiefs bei 950-970 hPa. In tropische Wirbelstürmen treten mit 880-890 hPa die tiefsten
Luftdruckwerte auf der Erde auf. Auf der Nordhalbkugel werden die Zyklonen vom Wind im
Gegenuhrzeigersinn umweht. Sind die Isobaren sehr eng beieinander so herrscht auf einer räumlich
sehr kleinen Distanz ein großer Luftdruckunterschied. Dies bedeutet immer starken Wind (Sturm,
Orkan)
An der Vorderseite tritt die Warmfront mit einem ausgedehnten Niederschlagsgebiet (Landregen) auf; im
"Warmsektor" folgt dann nach Durchzug der Warmfront eine Aufheiterung (oft mit lebhaftem Wind), an
der Rückseite bringt die Kaltfront plötzliche Abkühlung mit böigen Winden (Drehung auf Nordwest) und
heftigen Regenschauern, oft auch Gewittern. Zum Kern des Tiefs hin verkleinert sich der Warmsektor,
so dass sich Warm- und Kaltfront zur Okklusion zusammenschließen.
Die Abbildung der Zyklone zeigt ein Tiefdruckgebiet, da es links herum dreht (gegen den Uhrzeigersinn)
auf der Nordhalbkugel, mit Isobaren und angaben über den Luftdruck in Hektopascal sowie Angaben
über die Windrichtungen durch die Windpfeile für warmen und kalten Wind. Mit Warmfront, Warmsektor
und Kaltfront, Kaltsektor.
Sinkt der Luftdruck schnell, so muss mit starkem Wind gerechnet werden.
Der Luftdruck wird in Hektopascal gemessen. (Abk.: hPa)
Detlef Brox
Seite 4 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Wind
Wind wird nach der Richtung benannt aus der er weht. Ein Wind der vom Norden her kommt wird
Nordwind genannt.
Ein Tiefdruckgebiet will seinen niedrigen Luftdruck ausgleichen und zieht deshalb Luft aus der
Umgebung an. Ein Hochdruckgebiet will seinen hohen Luftdruck ausgleichen und gibt Luft an die
Umgebung ab. Diese ausgleichenden Luftströmungen nehmen wir als Wind war. Wenn sich Hochdruck
- und Tiefdruckgebiete nebeneinander befinden, wird der Luftdruckunterschied größer und der Wind
wird stärker. Der Wind weht vom Hochdruckgebiet zum Tiefdruckgebiet.
Detlef Brox
Seite 5 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Corioliskraft
Da die Sonne am Äquator fast das ganze Jahr über sehr hoch steht liegen die Tagestemperaturen
durchschnittlich bei 30°C. Warme Luft steigt nach oben.
An den Polen herrscht aufgrund der tief stehenden Sonne ein Wärme- bzw. Energiedefizit. Kalte Luft
fällt nach unten. Um hier die Drücke und Energien auszugleichen, müsste die über dem Äquator
aufgestiegene warme Luft oben zu dem polaren Tiefdruck strömen. Umgekehrt müsste unten die kalte
Luft (Hoch) an den Polen zu dem Tief am Äquator strömen.
So entstünde auf jeder Hemisphäre ein großer, wärmeaustauschender Kreislauf.
Diese einfache Theorie wird in der Praxis aber durch die Erdrotation verhindert. Da die Erde am Äquator
einem Umfang von ca. 40000 Kilometer hat, bewegt sich jeder Punkt am Äquator mit einer
Geschwindigkeit von 1670 km/h im Raum. 30° Nord oder Süd sind es nur noch 1450km/h, 45° Nord
oder Süd nur noch 1180km/h und 60° Nord oder Süd nur noch 835kmh also etwa die Hälfte der
Geschwindigkeit am Äquator.
Die Luft unterliegt, wie jede andere Masse der Massenträgheit, d.h. sie ändert eine einmal
angenommenen Eigenschaft, in diesem Fall die Geschwindigkeit nur sehr langsam. Wenn die Luft mit
einer Geschwindigkeit von 1670km/h am Äquator langsam polwärts strömt, wäre sie am 30. Breitengrad
in Rotationsrichtung ca. 220km/h schneller als die Erde unter ihr. Der Luftstrom wird dadurch nach
Osten verschoben und zu einem Westwind.
Wenn die Luft von den Polen in Richtung Äquator strömt, wäre sie am 60. Breitengrad wesentlich
langsamer als die Erde unter ihr. Sie wird also nach Westen abgelenkt.
Also wird die Luft, die auf ein Tiefdruckgebiet zu strömt auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt
und bewegt sich gegen den Uhrzeigersinn um das Tiefdruckgebiet herum. Die Luft, die von einem
Hochdruckgebiet wegströmt, wird auf der Nordhalbkugel auch nach rechts abgelenkt, sie bewegt sich
mit dem Uhrzeigersinn um das Hochdruckgebiet herum. Die Kraft, welche die Ablenkung der
Luftströmungen verursacht ist eine (Schein)Kraft die aus der Rotation der Erde resultiert.
Sie ist nach dem französischen Physiker Gaspard Gustave de Coriolis benannt, Corioliskraft.
Es gibt auf jeder Halbkugel zwei Kreislaufsysteme,
welche die Luft austauschen, das eine zwischen Äquator
und 30. Breitengrad und das andere zwischen Pol und
60. Breitengrad. So erreicht aber weder die warme Luft
vom Äquator die Pole noch die polare Kaltluft den
Äquator. Für den Austausch zwischen 30. und 60.
Breitengrad funktioniert das Kreislaufsystem nicht, da
die warme Luft, die am 30. Breitengrad als Westwind
von oben kommt dort nicht gleichzeitig wieder aufsteigen
kann. Ebenso kann die kalte Luft von den Polen, die am
60. Breitengrad als Ostwind am Boden weht, nicht
gleichzeitig von oben fallen und in Richtung Äquator
strömen. Da warme Luft sich ausdehnt, also mehr Platz
einnimmt als die gleiche Menge kalte Luft, reichen die
Kreislaufsysteme am Äquator wesentlich höher in die
Atmosphäre als diejenigen an den Polen. Die warme
Luft "rollt" wie von einem Berg in Richtung der Pole und
wird aufgrund der Coriolis-Ablenkung zu einem
Westwind. Allerdings findet so immer noch kein
Austausch von warmer und kalter Luft statt, nur der
Höhenunterschied zwischen den beiden Kreisläufen wird
immer größer. Also "rollt" die Luft immer schneller in Richtung der Pole und auch der Westwind wird
kräftiger.
Man kann bei Wasser beobachten: wenn es schneller fließt, bilden sich Verwirbelungen im Wasser und
da Luft dem Wasser sehr ähnlich ist, entstehen auch im Westwind Verwirbelungen. Die Verwirbelungen
gehen mal in Richtung Pole mal in Richtung Äquator, dort nehmen sie entweder warme oder kalte Luft
mit und schaffen so die Verbindung zwischen dem 30. und 60. Breitengrad. Obwohl diese Wirbel (Tief)
ganz zufällig entstehen, ist in einigen Gebieten doch einer Häufung zu beobachten z.b. die Islandtiefs.
Wenn sich im Wasser ein Stein oder ein anderes Hindernis befindet, entstehen dahinter Wirbel. Ebenso
verhält es sich mit der Luft. Sucht man also Hindernisse in der Westwindströmung, findet man zwei
geographischen Gegebenheiten, die für unser Wetter relevant sind:die Rocky Mountains und die Spitze
von Grönland. Der Westwind kann um das Gebirge nicht herum und muss drüber hinweg wehen.
Dadurch erhöht sich die Geschwindigkeit und die Wirbel entstehen. Wenn der Westwind an der Spitze
von Grönland vorbei weht entsteht ein Islandtief.
Detlef Brox
Seite 6 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Windgeschwindigkeit
Beaufort - Tabelle
Kn
Bft
Bezeichnung
Auswirkung
1
0
Windstille
Spiegelglatte See
1-3
1
Leiser Zug
Kleine Kräuselwellen ohne Schaumkämme
4-6
2
Leichte Brise
Kleine, kurze Wellen, glasige, nicht brechende Kämme
7-10
3
Schwache
Brise
Kämme beginnen sich zu brechen. Schaum glasig, vereinzelt
Schaumköpfe
11-15
4
Mäßige Brise
Kleine, längere Wellen. Verbreitet Schaumköpfe
16-21
5
Frische Brise
Lange, mäßige Wellen. Überall Schaumkämme
22-27
6
Starker Wind
Größere Wellen und Schaumflächen, Kämme brechen, etwas Gischt
28-33
7
Steifer Wind
See türmt sich, Schaum legt sich in Windrichtung
34-40
8
Stürmischer
Wind
Mäßig hohe Wellenberge mit langen Kämmen, Gischt weht ab,
Schaumstreifen
41-47
9
Sturm
Hohe Wellenberge, dichte Schaumstreifen, See "rollt". Gischt
beeinträchtigt Sicht
48-55
10
Schwerer
Sturm
Sehr hohe Wellenberge, lange überbrechende Kämme. See, weiß
durch Schaum, rollt schwer und stoßartig, Gischt beeinträchtigt Sicht
59-63
11
Orkanartiger
Sturm
Extrem hohe Wellenberge. Wellenkämme werden überall zu Gischt
zerblasen, Sicht herabgesetzt
64-71
12
Orkan
Luft mit Schaum und Gischt angefüllt, See vollständig weiß, Sicht
stark herabgesetzt
Stationskreis
Auf der Bodenwetterkarte werden aktuelle Wettermeldungen auf kleinstem Raum durch den
Stationskreis und die darum gruppierten Angaben dargestellt.Der Stationskreis selbst gibt die
Bewölkung an.
Detlef Brox
Seite 7 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Die Windfahne gibt Windrichtung und Windgeschwindigkeit an. Der Pfeil zeigt vom Stationskreis
ausgehend die Richtung an aus dem der Wind kommt. (Kompassrose)
Lokale Winderscheinungen
Der Seewind
Tagsüber wird das Land stärker erwärmt als die See und gibt mehr Wärme ab. Die Luft über Land steigt
nach oben. Hauptzeit dieser Erscheinung ist am Nachmittag.
Der Landwind
In der Nacht kühlt das Land ab, während die See die Wärme speichert. Warme Luft steigt über der See
auf.
Detlef Brox
Seite 8 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Orografische Winde
Aufgrund von besonderen Geländeformationen kann Wind an besonderen Stellen sehr stark auftreten.
z.B. wird der Wind zwischen den Alpenwestseite und den französischen Cevennen durch das Rhonetal
gepresst und es entsteht eine Düsenwirkung.
Der dabei entstehende MISTRAL bläst nicht selten mit bis zu 70kn auf das Mittelmeer hinaus oder der
Wind wird über eine hohe Hügelkette hinweg geweht und fällt anschließend hinunter auf das Wasser.
Ein Beispiel hierfür ist die BORA die ebenfalls nicht selten mit bis zu 70kn auf das Mittelmeer hinaus
weht. Andere orografische Winde sind: Scirocco, Ghibli, Khamsun
Gewitter
In unseren gemäßigten Breiten ist jedes Jahr mit ca.
30 Gewittertagen zu rechnen.
Obwohl Gewitter nur engräumig auftreten, sind sie
die energiereichsten Erscheinungen im gesamten
Wettergeschehen. Die Wolke eines Gewitters ist die
Cumulonimbus, die mit Ihren oberen Ausläufern bis
an den Rand der Troposphäre reicht.
Leider ist diese Wolke vom Boden aus meist nicht zu
sehen, da sie in großflächige Schichtwolken
eingebettet ist.
Probleme bei Gewitter :
Wind mit hoher Geschwindigkeiten aus wechselnden
Richtungen.
Oftmals sehr böig,
starke Niederschläge, auch als Hagel oder Schnee,
Blitzschläge.
Detlef Brox
Seite 9 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003
Knoten
Trossenstek
Der Trossenstek ist ein sicherer Verbindungsknoten. Er wird meist für dickere Kabel und Trossen
verwendet.
siehe auch
segeln&mehr Seemannschaft - Knotenkunde
gelesen ? Weiter mit SBF-Kurs Teil 10 - Adolf & Detlef
mailto : [email protected]
Detlef Brox
Seite 10 von 10
002-sbf-09.doc 08.04.2003