A. H. Fink, A. Krüger, V. Ermert Übung Synoptik für Fortgeschrittene WS 2008/2009 Nächste Übung...

A. H. Fink, A. Krüger, V. Ermert Übung Synoptik für Fortgeschrittene WS 2008/2009

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• Freitag, 19.11.2008, 11:45 Uhr

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• Anwesenheitsliste

3. Übung: Gewitterindizes und Hodogramm


• Statische Stabilität, potenzielle Labilität

Was ist die potenzielle oder konvektive Labilität

(engl.: „potential/convective lability“)?

Durch Hebung ganzer Luftschichten oder horizontaler Konvergenz kann eine ursprünglich stabile Schichtung in eine feuchtlabile Schichtung umgewandelt werden. In jedem Fall tritt eine Destabilisierung der atmosphärischen Schichtung ein.


Tritt keine Sättigung ein und wird ein Luftpaket gehoben, so dehnt es sich aus. Die obere Schichtgrenze verlagert sich stärker nach oben, als die untere (z‘ > z). Grund:

z. B. vertikale Hebung um 10 hPa, dann gilt:

190/200: lnp = 0,05

490/500: lnp = 0,02

Die Folge ist eine leichte Destabilisierung. Falls horizontale Konvergenz das vertikale Strecken verstärkt würde sich die Tendenz zur Destabi-lisierung verstärken.

Quelle: Iribane und Cho (1980), Fig. IV-10

d=Trockenadiabated=FeuchtadiabteA,B, Profil vor der HebungA,B, Profil nach der Hebung

dz=−RLT vg

d ln p



Bei potenzieller oder konvektiver Labilität ist die untere Schichtgrenze näher an der Sättigung bzw. erreicht früher ihr Hebungs-kondensationsniveau als die obere Schicht-grenze. Dies ist häufig der Fall, da der Boden die Quelle der Feuchte darstellt.

Falls Hebungsprozesse einsetzen reduziert sich dadurch die Temperatur der oberen Schichtgrenze stärker als die der unteren. Somit nimmt die atmosphärische Stabilität ab. Die Stabilität der Schicht wird feuchtlabil oder kann sogar absolut labil werden.






Bei potenzieller oder konvektiver Stabilität ist es genau umgekehrt: An der unteren Schichtgrenze ist im Vergleich zur oberen deutlich trockener. Im gezeigten Beispiel erzeugt die Hebung eine Inversion.




Was ist der Unterschied zwischen bedingter und potenzieller/konvektiver Labilität?

Bedingte Labilität: Die Atmosphäre ist labil unter der Bedingung („bedingt“) von Sättigung. Eine Schicht oberhalb des KKN kann an einem Strahlungstag nach Erreichen der Auslösetemperatur gesättigt werden.

Potenzielle Labilität: Eine stabile Schicht in der Atmosphäre kann durch Hebung bzw. Konvergenz (d.h. Streckung der Luftsäule) in eine bedingt labile oder sogar absolut labile Schicht umgewandelt werden. Potenzielle Labilität wird an Fronten oder durch eine bodennahe Konvergenzzone ausgelöst.

• Statische Stabilität, bedingte und potenzielle Labilität


• Profile potenzieller Temperaturen

Die pseudopotenzielle Temperatur

(e) des pseudoadiabatisch

aufsteigenden Luftpakets bleibt während des Aufstiegs erhalten. Ein Test auf Auftrieb durch

Vergleich mit e der Umgebung

reicht nicht, da e stark vom

aktuellen Mischungsverhältnis (m)

abhängt. e der Umgebungsluft

kann daher stark abnehmen, nur weil eine sehr trockene Schicht folgt (z. B. über einer Inversion). Diese Abnahme geht nicht auf eine Dichteänderung zurück.

Quelle: Holton (1992), Fig. 9.10

LZB

LFC


• Profile potenzieller Temperaturen


LZB

LFC

Auf-

trieb

Ein hinreichendes Kriterium für Auftrieb ist:

In der Abbildung steigt ein Luftpaket vom Boden mit dem

Bodenwert eines TEMPS von e

auf. Dieser Wert bleibt erhalten (vertikale gestrichelte Linie). Im

ersten Schnittpunkt mit e der

Umgebung liegt das LFC, im zweiten Schnittpunkt das LZB.

Bem.: Bei einer labil geschichteten Atmosphäre liegt das LFC tiefer.

*

e Luftpaket (z) > e (z)*


• Profile potenzieller TemperaturenProfile potenzieller Temperaturen


LZB

LFC

Auf-

trieb

Die vertikale Änderung der pseudopotenziellen Temperatur kann als Indikator für potenzielle Instabilität verwendet werden:

Diese Bedingung zeigt an, dass eine höher gelegene Schicht trockener ist. Durch Hebung bzw. Konvergenz kann sie labilisiert werden. Dies geschieht umso leichter, je näher die Schicht an der Sättigung ist.

potenziell labil


• Profile potentieller Temperaturen

Die Vertikalprofile der potenziellen, pseudopotenziellen und der pseudopotenziellen Temperatur bei Sättigung erlauben leicht das Aufspüren trockenlabiler, potenziell labiler und feuchtlabiler Schichten.

Im gezeigten Beispiel zeigt sich eine absolut stabile, bis 650 hPa potentiell labile und bis 550 hPa feuchtlabile (in diesem Fall sogar bedingt labil, weil trockenstabil) Schichtung.


LZB

LFC


*

*

und

• Statische Stabilität, potenzielle Temperaturen

Beachte:

• Bei der vertikalen Ableitung nach p drehen sich die Vorzeichen in der dritten Spalte um

• Absolute Labilität (überadiabatische Schichten) kommen nur kurzzeitig in Bodennähe bei sommerlichen Strahlungstagen vor

feuchtlabil

feuchtlabil

bedingt labil

potenziell labil

absolut labil

- Erhalten in gesättigten Auf- und Abwindschläuchen

w„wet-bulb potential temperature“

- Erhalten beim Aufstieg in einer Wolke bzw. in einer gesättigten Atmosphäre

epseudopotenzielle Temperatur bei Sättigung

- Auslösung durch Hebung einer Schicht- Erhalten bei pseudopotenziellem Aufstieg

epseudopotenzielle Temperatur

- Erhalten bei Aufstieg ohne Kondensation

potenzielle Temperatur


• Münchener Hagelunwetter:

Quelle:

http://www.wetter-zentrale.com/cgi-bin/webbbs/wzconfig1.pl?read=9

• Literatur:

Kurz, M., 1985: Zum Münchener Hagelunwetter am 12.07.1984. Meteorologische Rundschau, 38, 129-144.

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