Einführung in die Meteorologie (met210) · 2013-03-26 · M ww Td C L T d T d a N W h L N Aufbau...
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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
3
VII.1.2 Darstellung synoptischer Felder
(Wetterkarten)
• Kodierung synoptischer Beobachtungen
• Aufbau des „Stationsmodells“
• Bodenwetterkarten
• Höhenkarten
• Relative Topographie
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pp
PPPCTT H
CMVV
ww
Td CLTdTd
a
W NL h
N
Aufbau des
Stationssymbols
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 Zonenbezeichnung
iii Stationskennung
N Bedeckungsgrad
dd Windrichtung in Dekagrad
ff Windgeschwindigkeit in Knoten (1 kn =ca. 0,5 m/s)
VV Sichtweite (kodiert)
ww Wetter zum Beobachtungszeitpunkt
W Wetter seit letztem Haupttermin (6 oder 3 Stunden)
PPP Luftdruck ohne 100er, reduziert, in 10tel hPa
TT Lufttemperatur in°C
NL Bedeckungsgrad der tiefen Wolken
CL,M,H Art der tiefen, mittelhohe, hohen Wolken (kodiert)
h Unterkantenhöhe der tiefsten Wolken (kodiert)
TD Taupunkttemperatur in °C
a Verlauf der Barographenkurve
pp Luftdruckänderung in 10tel hPa der letzten 3 Stunden
RR Niederschlag der vergangenen 12 Stunden (kodiert)
Tn,x Minimum bzw. Maximumtemperatur
6 27.10.2002 00 UTC
Einige Charakteristika der Bodenwetterkarte
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Charakteristika der Bodendruckkarte 1. 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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Warmfront mit Erwärmung in allen Schichten
Warmfront mit Erwärmung nur am Boden
Warmfront mit Erwärmung nur in der Höhe
Maskierte Warmfront mit Abkühlung am Boden
Quasistationäre Front
Kaltfront mit Abkühlung in allen Schichten
Kaltfront mit Abkühlung nur am Boden
Kaltfront mit Abkühlung nur in der Höhe
Maskierte Kaltfront mit Erwärmung am Boden
Okklusionsfront (Zusammenschluß von Warm- und Kaltfront)
Gealterte Okklusionsfront
Kaltfront-Okklusion mit Abkühlung am Boden
Konvergenzlinie
Warmfront-Okklusion mit Erwärmung 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
x
p p z gzg gz Φ
x 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
p p-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 v
L v
L v
v
L
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
Wetterkarten gibt es u.a. unter
• http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDeskt
op?_nfpb=true&_pageLabel=_dwdwww_spezielle_nutzer_
hobbymeteorologen_karten&activePage=&_nfls=false
• http://profi.wetteronline.de/
• http://www.wetter3.de/
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Übungen zu VII.1.2
1. 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 )
v
L
gz gzT
R p p