Einführung in die Physische Geographie

Prof. Dr. Otto Klemm

Teil Klima und Wasser

7. Niederschlag

Abfluss

Wolken: Definition, Enstehung Wolken sind Aerosole, deren Partikel wässrige Lösungen sind.

Nebel ist eine Wolke mit Bodenkontakt

Eine Wolke ensteht durch:

• Isobare Abkühlung, v.a. „Strahlungsnebel“

• adiabatische Abkühlung, bei Hebungsprozessen

• Mischung wasserdampfgesättigter Luftmassen unterschiedlicher Temperatur

In jedem Fall wird die Taupunkt – Temperatur unterschritten bzw. die

relative Luftfeuchte angehoben auf Werte nahe 100 %.

Bildung von Niederschlag

1. In Mitteleuropa muss dafür die Eisphase durchschritten werden.

2. reines Anwachsen durch Kondensation führt normalerweise nicht zu Regentropfen, Koagulation ist notwendig

Aus Aerosolpartikeln, die durch Anlagerung von Wasser quellen, werden zunächst Wolkentropfen gebildet.

Wolken-Partikel können ggfs. so weit anwachsen, dass sie zum Niederschlag kommen.

Beachte:

-20 -15 -10 -5 0 5 100

5

10

Wa

sse

rda

mp

fdru

ck /

hP

a

Temperatur / °C

Sättigungs-Dampfdruck – Kurve des Wassers

gas

flüssig

fest

flüssig m

öglich

(Abweichung vom Gleichgewicht)

Eiskern

Schnee Regen

schmelzen

große Eiskörner

Hagel

Schneeflocken

Koagulation

Wie entsteht Regen?

Wolkenfamilien

Quelle: Strahler & Strahler, 2002

Wolken

Cumulonimbus calvus Cb cal

Qu

elle

: w

ww

.wo

lke

na

tlas.

de

Wolken

Cumulonimbus pileus Cb pil

Wolken

Quelle: Strahler & Strahler, 2002

Niederschlag

Die Niederschlagsmenge wird angegeben in Einheit mm = l m-2

Als Zeitreihe wird sie meist kumuliert dargestellt:

Quelle: http://kli.uni-muenster.de

Niederschlag in Münster, Anfang Oktober 2003

Niederschlag - Abfluss

Quelle: Strahler & Strahler, 1997

Unter dem Abfluss R (engl. runoff, im Deutschen oft Q) versteht man das

Wasservolumen, das pro Zeiteinheit einen definierten oberirdischen

Fließquerschnitt (Abflussquerschnitt) durchfließt.

Gelegentlich wird auch der Begriff Durchfluss verwendet.

Der Wasserstand eines Gewässers sagt allein hingegen nichts über die

Wasserführung aus, er dient weniger zur hydrologischen Charakterisierung als

vielmehr der Schiffahrt oder zum Hochwasserschutz (z.B. Deichberechnung,

Alarmauslösung).

Zum Vergleich von Einzugsgebieten wird die Abflussspende q ermittelt. Sie ist

der Quotient aus dem Abfluss R und der Fläche des zugehörigen

Einzugsgebietes AE:

Die Maßeinheit für die Abflussspende ist m³/(s · km²), wenn der Abfluss in m³/s

(Kubikmeter pro Sekunde) angegeben wurde.

Abfluss

AE

Rq

Abfluss

Abkürzung Bezeichnung

Q Abfluss

W Wasserstand

MQ mittlerer Abfluss, z.B. über 1 Jahr

MW mittlerer Wasserstand

MHQ mittlerer Hochwasserabfluss

MHW mittlerer Hochwasserstand

HHQ höchster jemals gemessener Hochwasserabfluss

HHW höchster jemals gemessener Hochwasserstand

(M)NQ (mittlerer) Niedrigwasserabfluss

MNW mittlerer Niedrigwasserstand

NNQ niedrigster jemals gemessener Niedrigwasserabfluss

NNW niedrigster jemals gemessener Niedrigwasserstand

Quelle: http://www.hydroskript.de/html/_index.html?page=/html/hykp0702.html

Das hydrologische Jahr (Wasserwirtschaftsjahr) geht vom 1.11. bis 31.10.

Niederschlag - Abfluss

Niederschlag - Abfluss

Quelle: Goudie, 2002

Form des Einzugsgebietes

Niederschlag - Abfluss

Quelle: Goudie, 2002

Längsprofil des Einzugsgebietes

Quelle: Goudie, 2002

Bifurkationsrate = Bifurkationsverhältnis = Verzweigungsverhältnis

Rb = Nu+1 / Nu

Niederschlag - Abfluss

Niederschlag - Abfluss

Infiltration

Quelle: http://www.hydroskript.de/html/_index.html?page=/html/hykp0702.html

Niederschlag - Abfluss

Quelle: Lawrence and Dingman, 1994

Beispiel für ein Wassereinzugsgebiet auf Grundlage einer topographischen Karte

Niederschlag - Abfluss

Quelle: Strahler & Strahler, 2002

Niederschlag - Abfluss

Quelle: Goudie, 2002

Anzahl der Flussläufe verschiedener Ordnung

Niederschlag - Abfluss

Quelle: Goudie, 2002

Typen von Flussnetzen

Ems

htt

p:/

/ww

w.u

mw

elta

mt.

org

/akt

ue

ll/d

ate

ien

/tis

chvo

rlag

e_

gf2

.pd

f

Quelle: Lawrence and Dingman, 1994

Niederschlag - Abfluss

Impuls – Antwort - Funktion

Unit Hydrograph

Quelle: Lawrence and Dingman, 1994

Entwicklung eines Unit Hydrograph

Unit Hydrograph

Quelle: Lawrence and Dingman, 1994

Unit Hydrograph = Einheitsganglinie

Quelle: Lawrence and Dingman, 1994

Unit Hydrograph

Superposition von Einheitsganglinien

Quelle: Lawrence and Dingman, 1994

Unit Hydrograph

Quelle: Strahler & Strahler, 2002

Niederschlag - Abfluss

Abflussregimes

Quelle: http://www.hydroskript.de/html/_index.html?page=/html/hykp0702.html

Abfluss

Quelle: Strahler & Strahler, 2002

Hochwasserwahrscheinlichkeit

http://geo4.uibk.ac.at/users/georges/ue_hy03/sitzung05-03-page.pdf

Hochwasserwahrscheinlichkeit

http://geo4.uibk.ac.at/users/georges/ue_hy03/sitzung05-03-page.pdf

Hochwasserwahrscheinlichkeit

http://geo4.uibk.ac.at/users/georges/ue_hy03/sitzung05-03-page.pdf

Hochwasserwahrscheinlichkeit

http://geo4.uibk.ac.at/users/georges/ue_hy03/sitzung05-03-page.pdf

http://www.netzwerkprojekt.de/hochwasser/downloads/altrandsberg-poster-a4.pdf

Beispiel Perlbach (Gemeinde Altrandsberg, Oberpfalz)

Hochwasserwahrscheinlichkeit