Einführung in die Meteorologie Teil II

Roger K. Smith

Einführung in die Meteorologie I

Kinetische Gastheorie

Struktur und Zusammensetzung der Atmosphäre

Thermodynamik der AtmosphäreFeuchtigkeit die Nützung von Aerologischen Diagramme

Luftmassen und FrontenEs gibt ein Skript von mir!

Synoptische Analyse aussertropische Wettersysteme

Wettervorhersage

Dynamik der Atmosphäre

Einführung in die Meteorologie II

Es gibt auch ein Skript von mir:

Einführung in die Meteorologie Teil II

Es steht im Internet zur Verfügung

Weil sie alle lesen können, werde ich nicht alle Stoff imSkript besprechen

Trotzdem kann alle dieser Stoff geprüft werden

Skript

Buch J. M. Wallace & P. V. HobbsAtmospheric Science: An introductory surveyAcademic Press, 1977

Einige Fragen

Eine allgemeine Frage ist: wie macht man eine Wettervorhersage?

Was braucht man um das machen zu können?

Insbesonders - was muss gemessen werden?

Und was kann gemessen werden?

Was für Messungen stehen zur Verfügung?

• Subjektiv– Synoptische Analyse der Bodenkarte und

extrapolieren• Objektiv

– Objektive Analyse der zur Verfügung stehenden Daten und mit Hilfe eines numerischen Wettervorhersagemodells

Methoden der Wettervorhersage

Stationsmeldungen Grossbritannien 12 Apr 2002 06Z

Darstellung von Beobachtungen

Stationsmodell Beispiel

Windgeschwindigkeiten

Windrichtungen

Nord(Wind aus Norden)

(0o oder 360o)

Nordost(45o)

Südost(135o)

West(270o)

Südhalbkugel -beachte die Orientierung

der Striche

Bedeckungsgrad

wolkenlos einzelne wolken

wolkig bedeckt Bedeckungsgradnicht angebbar- der äussere Kreis bedeutetWindstille

Wetter

anhaltenderRegen geringe

Intensität

anhaltenderSchneefall

mässigeIntensität

Regens-chauer

Sprühregenin der

letzten Stunde

Nebel

Gewitter

gefrierende SprühregenGraupel oder Hagel

wolkenlos nicht angebbar bedeckt

1024.7 mb 1003.7 mb 993.6 mb

Druckänderung

Niederschlagsmenge dervergangenen 6 Stunden inInch (1 in = 25.4 mm)

Beispiel

Bodenstationsnamen DeutschlandHöhe

Stationsmeldungen Deutschland/Mitteleuropa 11 Apr 2002 06Z

Radiosondenstationenin Europa

Stationsmeldungen Australien/Ost-Indonesien 10 Jan 2000 00Z

Bodenfronten und Isobaren zum Termin 4 Jan 1957 12Z

Bodenfronten und Isothermen 04 Jan 1957 12Z

warm

kalt

Bodenfronten und Isolinien der Taupunkttemperatur 4 Jan 1957 12Z

feucht

trocken

trocken

Fronten

warm

kalt

Hydrostatische Gleichgewicht in einer nicht rotierenden Flussigkeit

Hydrostatische Gleichgewicht in einer sich rotierenden Flussigkeit

warm

kalt

Trennfläche ist geneigt

Rotationskräfte

Warmfront KaltfrontStationärfront

Höh

e k

m

12

8

4

0 500 1000 km

0 10 20 StdBewegung

warm kalt

0oC

Frontalzone

Tropopause

Tm Pm

0o C

Ana-WarmfrontH

öhe

km

12

8

4

0 500 1000 km

0 10 20 StdBewegung

warmkalt

0o C

Frontalzone

Tropopause

TmPm

0o C

Ana-Kaltfront

Höh

e k

m

12

8

4

0 km5001000Bewegung

warmkalt

0oCFrontalzone

Tropopause

0o C

Kata-Kaltfront

Höh

e k

m

12

8

4

0 500 1000 kmBewegung

warmeLuftmasse kalte

Luftmasse

0oC Frontalzo

ne

Tropopause

Nieseln

Kata-Warmfront

Eine Fallstudie

Winterfall vom November, 1994 über den USA

Im Skript beschrieben

Ursprünglich aus dem Buch von Wallace und Hobbs

N

Isohypsen im 500 mb-Niveau am 20 Nov. 1964, 00Z

N

Isohypsen im 500 mb-Niveau - November 1964

19/ 00 Z 19/ 12 Z

20/ 00 Z 20/ 12 Z

N

HH

T

H

H

H H

H

H

T

T

Luftdruck (auf Meereshöhe reduziert) und Bodenwinde

19 Nov.00Z

19 Nov.12Z

20 Nov.00Z

N

Temperaturen in C und Lagen der Bodenfronten

19 Nov.00Z

20 Nov.00Z

N

3-stündige Druckänderung (mb) Isallobaren Abstand 4 mb/3 Std

T

T

N

T

T

H

Die Bodenwetterkarte vom 20 November 1964, 12Z

N

Der Strömungsverlauf in der freien Atmosphäre

An der Entstehung der meisten Wettervorgänge sind höhere Schichten der Atmosphäre beteiligt

Man benötigt für die Beschreibung der Wetterlage neben der Bodenwetterkarte auch Höhenwetterkarten

Es wurde beobachtet daß die Tiefdruckgebiete am Boden vom Wind in der Mitte der Troposphäre (in ca. 500 mb) gesteuert werden

Höhenwetterkarten

Radiosonden messen Temperatur und Wind in Abhängigkeit vom Druck

Es ist zweckmäßig, die Höhen bestimmter Druckflächen zu berechnen und die Meßwerte in dem jeweiligen Druckniveau anzugeben

In den Höhenwetterkarten sind Isohypsen (Linien gleicher geopotentieller Höhe) eingetragen

850 mb

Isohypsen im 850 mb Niveau am 20 November 1964, 12 Z

N

700 mb

Isohypsen im 700 mb Niveau am 20 November 1964, 12 Z

N

500 mb

Isohypsen im 500 mb Niveau am 20 November 1964, 12 Z

N

250 mb

Isohypsen im 250 mb Niveau am 20 November 1964, 12 Z

N

100 mb

Isohypsen im 100 mb Niveau am 20 November 1964, 12 Z

N

Omaha, NB

Lake Charles, LO

Nashville, TE

Pittsburgh, PA

Huntington, WV

Jackson, MI

Brownsville, TX

Buffalo, NY

North Bay, Ont

Athens, GE

Charleston, WV

Columbia, MS

Temperatur (oC)

Luf

tdru

ck(m

b)

Höh

e(k

m)

Columbia, MS

Athens, GE

Omaha, NB

Nashville, TE

20

15

10

5

100

70

150

200

250300

400

500

700

8501000

TropopauseAT, NA

TropopauseOM

N

Höh

e(k

m)

Luf

tdru

ck(m

b)10

5

100

250

500

OM CB NA AT CH0

J

1000

Isothermen und Isotachen im Querschnitt am 20 Nov. 1964, 12 Z

Isotachen

IsothermenN

Luf

tdru

ck(m

b)

Höh

e(k

m)

15

10

5

100

250

500

1000 OM AT CH

0

J

Isentropen und Isotachen im Querschnitt am 20 Nov. 1964, 12 Z

IsentropenCB NA

Isotachen N

Schichtdicke

Die Schichtdicke ist der geopotentielle HöhenunterschiedZ2 − Z1 zwischen zwei beliebigen Niveaus in der Atmosphäre:

d2 1 v

1

2

pR dpZ Z Tpg p

− = ∫

Tv ist die mittlere virtuelle Temperatur der eingeschlossenen Luft

N

p2

p1

Z2 - Z1Tv

Schichtdicke

Die relative Topographie stellt Isolinien konstanter Schichtdicke dar - z. B.

Gebiete niedriger Schichtdicke sind Gebiete niedriger mittlerer Temperatur

Relative Topographie

552 dm

546 dm

kalt

560 dm

H H

T

1016 mb

1008 mb1016 mb

1024 mb

564

558

552

582 dm

576

570

564

504558

522 540

Bodendruck

Schichtdicke

500 mbIsohypsen

20 Nov. 1964, 12 Z

N

a bc

500 mb IsohypsenBodendruck

1000 - 500 mb Schichtdicke

Stadien einer Zyklonenentwicklung

Wellenbildung Warmsektorzyklone OkklusionsstadiumN

250

500

10

5

kmmb

T TH H

warm

warm

warm

kalt

kalt

kalt

Tropopause

Idealisierte Querschnitt durch Tief- und Hochdruckgebiete

Druckflächen

Ende