Clemens Simmer Einführung in die Meteorologie (met210) - Teil VII: Synoptik.

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Clemens Simmer Einführung in die Meteorologie (met210) - Teil VII: Synoptik

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Clemens Simmer

Einführung in die Meteorologie (met210)

- Teil VII: Synoptik

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V.1 Allgemeines zur Synoptik

1. Definition und Grundlagen • Definition• wissenschaftliche und technische Grundlagen • Geschichte

2. Darstellung synoptischer Felder• Bodenkarten• Höhenkarten• Stationsmodell

3. Thermische Verknüpfung von Boden- und Höhenwetterkarten• thermischer Wind• Barotrope und barokline Felder

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VII.1.2 Darstellung synoptischer Felder (Wetterkarten)• Kodierung synoptischer Beobachtungen• Aufbau des „Stationsmodells“• Bodenwetterkarten• Höhenkarten• Relative Topographie

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pp

PPPCTT H

C MVV

w w

Td C LTdTd

a

WNLh

ddffN

Aufbau desStationssymbols

Beispiel:

22°C Lufttemperatur, 18°C Taupunkt, 1021,2 hPa Luftdruck, um 0,5 hPa in den letzten 3 Stunden gestiegen, 2/8 Bewölkung, nur niedrige Wolken (2/8) der Unterkantenklasse 4 (<600 m), Cumulus, 3 mm Niederschlag in letzten 6 Std.,Wind aus Ostsüdost mit 10 Knoten (langer Strich), die Sichtweite ist gering (kodiert), es gibt und ab keine signifikanten Wettererscheinungen,…

1 kn = 1 sm/h = 1,852 km/h = 0,514 m/s

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synoptische Wetterbeobachtung (?) IIiii Nddff VVwwW PPPTT NLCLhCMCH TdTdapp 7RRTnTn 7RRTxTx

10111 81020 ccccc 12754 4cccc 55+06 7cc57 7cc51 6 UTC 18 UTC

II Zonenbezeichnungiii StationskennungN Bedeckungsgraddd Windrichtung in Dekagradff Windgeschwindigkeit in Knoten (1 kn =ca. 0,5 m/s)VV Sichtweite (kodiert)ww Wetter zum BeobachtungszeitpunktW Wetter seit letztem Haupttermin (6 oder 3 Stunden)PPP Luftdruck ohne 100er, reduziert, in 10tel hPaTT Lufttemperatur in°CNL Bedeckungsgrad der tiefen WolkenCL,M,H Art der tiefen, mittelhohe, hohen Wolken (kodiert)h Unterkantenhöhe der tiefsten Wolken (kodiert)TD Taupunkttemperatur in °Ca Verlauf der Barographenkurvepp Luftdruckänderung in 10tel hPa der letzten 3 StundenRR Niederschlag der vergangenen 12 Stunden (kodiert)Tn,x Minimum bzw. Maximumtemperatur

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synoptische Wetterbeobachtung (!) II i i i iRixhVV Nddff 00fff 1sTTT 2sTTT 3PPPP 4PPPP 5appp 6RRRt 7wwWW10111 11ccc 81020 10272 20198 30014 40117 52016 60011 7cccc

II Zonenbezeichnungiii StationskennungiR Regenkennungix Stationstyp und Wetterkennung h Unterkantenhöhe der tiefsten Wolken (kodiert)VV Sichtweite (kodiert)N Bedeckungsgrad in Achteldd Windrichtung in Dekagradff Windgeschwindigkeit in Knoten (1 kn =ca. 0,5 m/s)00fff optional für Windgeschwindigkeiten größer als 1001sTTT Lufttemperatur in 0.1°C mit Vorzeichen2sTTT Taupunkttemperatur in 0.1°C mit Vorzeichen3PPPP Luftdruck ohne 1000er, gemessen, in 10tel hPa 4PPPP Luftdruck ohne 1000er, reduziert, in 10tel hPa5appp Verlauf der Barographenkurve, Luftdruckänderung in 10tel hPa (3h)6RRRt Niederschlag (kodiert 001=1mm) mit Meßzeitraum t (kodiert 1=6h) ww Wetter zum BeobachtungszeitpunktWW Wetter seit letztem Haupttermin (6 oder 3 Stunden)

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727.10.2002 00 UTC

Einige Charakteristika der Bodenwetterkarte

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Charakteristika der Bodendruckkarte1. Die Linien stellen den auf Meeresniveau reduzierten Druck dar

im Abstand von 5 hPa dar.2. Winde sind parallel zu Isobaren mit dem niedrigeren Druck

links und einer Richtungstendenz zum niedrigeren Druck.3. Je enger die Isobaren, desto stärker ist der Wind. 4. In Tiefs ist die Strömung links herum (zyklonal) in Hochs

rechts herum (antizyklonal).5. 1-3 folgen aus der geostrophischen Windrelation (Ausgleich

von Druckgradient und Coriolisbeschleunigung).6. Fronten als Grenzen zwischen Kalt- und Warmluft sind durch

dicke Linien mit Symbolen gekennzeichnet, welche Charakter und Zugrichtung der Fronten andeuten.

7. Tiefs haben Frontalzonen (Warm- und Kaltfronten), an denen die Isobaren (und der Wind) einen zyklonalen Sprung aufweisen (Margulessche Grenzflächenneigung).

8. In Tiefs – besonders an Fronten – tritt vermehrt Bewölkung und Niederschlag auf (folgt u.a. aus Konvergenz (=Zusammenströmen) der Luftströmung verbunden mit Aufsteigen) (Aufgleiten, Querzirkulation).

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W arm front m it E rw ärm ung in a llen Schichten

W arm front m it E rw ärm ung nur am Boden

W arm front m it E rw ärm ung nur in der H öhe

M askierte W arm front m it Abkühlung am Boden

Q uasista tionäre Front

Kaltfront m it Abkühlung in a llen Sch ichten

Kaltfront m it Abkühlung nur am Boden

Kaltfron t m it Abküh lung nur in der H öhe

M askierte Ka ltfront m it E rw ärm ung am Boden

O kklusionsfront (Zusam m enschluß von W arm - und Kaltfront)

G ealterte O kklusionsfront

Ka ltfront-O kklusion m it Abkühlung am Boden

Konvergenzlin ie

W arm front-O kklusion m it E rw ärm ung am Boden

Frontenkennzeichnung

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Höhenkarten• sind Topographien von isobaren Flächen, angegeben in

geopotentiellen Metern (gpm) h=(g/g0)z– absolute Topographien, z.B. 850 hPa, 700 hPa, 500 hPa, 300 hPa, …

enthalten• h850, h700, … als Isolinien (sog. Isohypsen) in gpd(eka)m

• Isothermen• relevante Messwerteintragungen (Radiosonden, Flugzeuge, Satellit)

als reduziertes Stationsmodell– relative Topographien, z.B. h300 – h700

• geben Informationen über die mittlere virtuelle Temperatur in den Schichten (niedrige Höhendifferenz = kalt, große Höhendifferenz = warm, siehe später)

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Beispiel einer 500 hPa Höhenkarte (oben, ohne Stationseintragungen) mit Bodenkarte

Kennzeichen:• Isohypsen in gpm (~550 gpm

bei 500 hPa)• kaum abgeschlossene

Isohypsen• Drängung der Isohypsen im

Bereich der Polarfront• keine eingezeichnete Fronten• Tröge gegenüber Bodentiefs

am Boden nach Westen oder Nordwesten verschoben

• Rückenzentren gegenüber Bodenhochs nach Westen oder Südwesten verschoben

• Frontenneigung durch Vergleich mit Bodenkarte erkennbar.

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Zusammenhang Isobaren - Isohypsen• Beim Übergang zu Isohypsen vereinfacht sich die Gleichung für den

geostrophischen Wind weil die Dichte entfällt. • Dadurch entsprechen der gleichen Isohypsendrängung der gleiche

geostrophische Wind – und zwar unabhängig von der Höhe.

0

siehe statischeAbbildung Grundgleichung

0 0 0

1 1

mit Geopotenzial

mit geopotenzielles Meter

g h

g const

gzg

p

yv k p

f f p

xp p z gz

g gz Φx x x x x

hg g h gz / g

x x

0 0, ,

0

Es folgt

1und schließlich

y z y p

g p p

p dp dh hg g

x dx dx x x

gv k h k

f f

z+Δz

z

pp-Δp

Δp=-ρgΔz

Δx

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Zusammenhang Relative Topographie – mittlere virtuelle Schichttemperatur

Die (geopotentielle) Dicke einer Schicht zwischen zwei festen Druckflächen ist direkt proportional zur mittleren virtuellen Temperatur der Schicht.

2 1 2 1

2 1

1 2

statische GG: , ideale Gasgleichung

ln Integration mit ersetzen durch

ln ln ( )

(ln ln )

L v

L v

v vL v

L v

vL

dp gdz p R T

pgdz

R T

dp gd p dz T T

p R T

gp p z z

R T

gz gzT

R p p

0 2 1 2 1

1 2 1 2(ln ln ) (ln ln )L L

g h h

R p p R p p

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Übungen zu VII.1.21. Wievielen geopotenziellen Metern entsprechen 5000 geometrischen

Metern in 45° Breite?

2. Wieviele geopotenzielle Meter dick ist die relative Topographie 500/1000 hPa bei einer isothermen Atmosphäre von Tv=-10°C? Um wieviele geopotenzielle Meter ändert sie sich, wenn sich die Temperatur um 10°C verändert?

3. Um welches Mittel (arithmetisch, geometrisch,…) der virtuellen Temperatur handelt es sich in

? 2 1

1 2(ln ln )

vL

gz gzT

R p p