KAPITEL III : DAS EMAGRAMM und seine Anwendung für die Segelflugvorhersage. Grenzschichtsonde...

KAPITEL III : DAS EMAGRAMMKAPITEL III : DAS EMAGRAMM

und seine Anwendung für die Segelflugvorhersageund seine Anwendung für die Segelflugvorhersage..

Grenzschichtsonde (S.B.C.) an Super-Dimona der Flugvereinigung Val d’Essonne (F).

KapitelKapitel III: Das Emagramm III: Das Emagramm und seine Anwendung für die und seine Anwendung für die Segelflugvorhersage.Segelflugvorhersage.

III-1: Die EmagrammdarstellungIII-1: Die Emagrammdarstellung

III-2: Die ThermikvorhersageIII-2: Die Thermikvorhersage

III-3: Die Darstellung der Luftfeuchte und Vorhersage III-3: Die Darstellung der Luftfeuchte und Vorhersage derder

KondensationKondensation

III-4: Die Feuchtemessung und die Bestimmung des III-4: Die Feuchtemessung und die Bestimmung des Taupunktes und des KondensationsniveausTaupunktes und des Kondensationsniveaus(Untergrenze der Quellwolken)(Untergrenze der Quellwolken)

III-5: Die Luftmasse «auf einen Blick»III-5: Die Luftmasse «auf einen Blick»

III-6: Das Emagramm 761 von MeteoFrance und III-6: Das Emagramm 761 von MeteoFrance und typischetypische

Beispiele von Grenzschichtsondierungen.Beispiele von Grenzschichtsondierungen.

Anhang 3 : Die Psychrometer-FormelAnhang 3 : Die Psychrometer-Formel

Das Emagramm stellt den Zustand der Das Emagramm stellt den Zustand der Atmosphäre graphisch dar.Atmosphäre graphisch dar.

und erlaubt die Vorhersage der und erlaubt die Vorhersage der Entwicklung im Tagesverlauf.Entwicklung im Tagesverlauf.

• an einem Ortan einem Ort•auf verschiedenen Höhenauf verschiedenen Höhen

KONSTRUKTION DES KONSTRUKTION DES EMAGRAMMSEMAGRAMMS1. Höhenskala1. Höhenskala

(oder Druckniveaus)(oder Druckniveaus) 2. Temperaturskala2. Temperaturskala

Rechtwinkliges EMAGRAMMRechtwinkliges EMAGRAMM

Das Emagramm Das Emagramm ist ein Gitter mit ist ein Gitter mit

einer einer HöhenachseHöhenachse

(oder (oder Druckachse)Druckachse)

und einer und einer TemperatureachTemperatureach

se. se.

Im klassischen Im klassischen Emagramm ist Emagramm ist die Höhe durch die Höhe durch

das Druckniveau das Druckniveau ersetzt.ersetzt.

750 -

Druck [hPa]

800 -

900 -

1000 -

Der Zustand eines Der Zustand eines Gases wie Luft ist Gases wie Luft ist

durch drei Grössen durch drei Grössen charakterisiert: charakterisiert:

Druck P,Druck P,Temperatur T,Temperatur T,

Dichte Dichte LL, ,

die durch die die durch die Zustandsgleichung Zustandsgleichung verknüpft werden: verknüpft werden:

P= P= LL R RLLT T RRL L ist die spezifische ist die spezifische

Gaskonstante Gaskonstante trockener Luft.trockener Luft.

RechtwinkligRechtwinkliges es

EMAGRAMMEMAGRAMM


750 -

Druck [hPa]

800 -

900 -

1000 -

Die Druckflächen Die Druckflächen weisen leider weisen leider

unterschiedliche unterschiedliche Abstände auf.Abstände auf.

Folglich Folglich werden wir in werden wir in

dieser dieser Einführung Einführung

vorerst mit der vorerst mit der Höhenskala Höhenskala arbeiten. arbeiten.


Ein

Zustandspunkt

ist eine gemessene

Temperatur, die auf der Messhöhe

(oder beim Messdruck) im

Emagramm eingetragen wird.

«Zustandspunkt»

21°

2300 m765 hPa


Sie stellt eine erste

Charakterisierung der

Luftmasse dar.

Die Verbindungsli

nie aller Zustandspun

kte heisst

Zustandskurve


Durch die Durch die TemperaturabnahTemperaturabnahme mit der Höhe me mit der Höhe

ist die ist die Zustandskurve Zustandskurve

nach links geneigt nach links geneigt und verlässt und verlässt

rasch das rasch das Emagramm.Emagramm.

SpitzSpitzwinkliges EMAGRAMMwinkliges EMAGRAMM

Damit die Damit die Zustandskurve Zustandskurve eher senkrecht eher senkrecht verläuft, wurde verläuft, wurde

das schiefe das schiefe Emagramm Emagramm geschaffen.geschaffen.

Die Die Temperaturachse Temperaturachse ist um 45° nach ist um 45° nach oben geneigt.oben geneigt.

Schiefes EMAGRAMMSchiefes EMAGRAMMDas Diagramm ist Das Diagramm ist durch eine grün durch eine grün

ausgezogene ausgezogene Kurvenschar Kurvenschar

ergänzt.ergänzt.

Diese Kurven Diese Kurven heissen heissen

«Trocken-«Trocken-adiabaten».adiabaten».

Damit kann die Damit kann die TemperaturänderTemperaturänder

ung einer ung einer Luftblase unter Luftblase unter adiabatischer adiabatischer

Kompression oder Kompression oder Expansion Expansion

verfolgt werden.verfolgt werden. Bemerkung: in den folgenden Diagrammen werden die Trockenadiabaten nur qualitativ dargestellt. Die daraus abgelesenen

numerischen Werte können sich von den exakten Werten leicht unterscheiden. Das Verständnis des Emagrammes wird dadurch nicht

beeinträchtigt.

Beispiel :Beispiel :Trockene LuftblaseTrockene Luftblase

(0 m , 23°)(0 m , 23°)

Welche Temperatur Welche Temperatur erreicht sie bei erreicht sie bei

adiabatischem Aufstieg adiabatischem Aufstieg auf 2500 m ?auf 2500 m ?

23°23°

-5°-5°

Antwort:Antwort:

-5 °

Schiefes EMAGRAMMSchiefes EMAGRAMM


2. Beispiel :

Luftblase bei 3000m und -10°

Welche Temperatur erreicht sie beim Abstieg

auf 500m ?

17°

-10°

Antwort:

17 °

Das Emagramm Das Emagramm enthält eine enthält eine

weitere grüne weitere grüne Kurvenschar.Kurvenschar.

Diese Kurven Diese Kurven stellen die stellen die

Feuchtadiabaten Feuchtadiabaten dar. dar.


Damit kann die Damit kann die TemperaturänderTemperaturänder

ung einer ung einer gesättigtengesättigten

Luftblase unter Luftblase unter adiabatischer adiabatischer

Kompression oder Kompression oder Expansion Expansion

verfolgt werden.verfolgt werden.

Wie bei den Adiabaten können sich die daraus abgelesenen numerischen Werte von den exakten Werten leicht unterscheiden.


Beispiel:Beispiel:

Gesättigtes Luftpaket bei Gesättigtes Luftpaket bei 1000 m und 10°1000 m und 10°

Welche Temperatur ergibt Welche Temperatur ergibt sich bei einem Aufstieg auf sich bei einem Aufstieg auf

3000 m ?3000 m ?

10°10°

-1°-1°

Antwort:Antwort:

- 1 °- 1 °


Das Emagramm Das Emagramm enthält:enthält:

Trockenadiabaten Trockenadiabaten und und

Feuchtadiabaten.Feuchtadiabaten.

Sie zeigen den Sie zeigen den Temperaturverlauf Temperaturverlauf

von auf- und von auf- und absteigenden absteigenden

Luftblasen mit und Luftblasen mit und ohne Sättigung.ohne Sättigung.


Beispiel:

Luftblase bei 0 m und 18°.

Welche Temperatur wird erreicht beim

Aufstieg auf 3500 m, wenn die Sättigung bei 2000 m erfolgt?

18°

Sättigung

-15 °

Antwort:

- 15 °






III-4: Die Feuchtemessung und die Bestimmung des III-4: Die Feuchtemessung und die Bestimmung des Taupunktes und des KondensationsniveausTaupunktes und des Kondensationsniveaus

(Untergrenze der Quellwolken)(Untergrenze der Quellwolken)

III-5: Die Luftmasse «auf den ersten Blick»III-5: Die Luftmasse «auf den ersten Blick»




Die Sonnenstrahlen ändern die Zustandskurve Die Sonnenstrahlen ändern die Zustandskurve kaum.kaum.

Die Erwärmung der Die Erwärmung der Luft erfolgt in Luft erfolgt in Bodennähe.Bodennähe.

Durch die Erwärmung werden gewisse Durch die Erwärmung werden gewisse Luftblasen spezifisch leichter und steigen Luftblasen spezifisch leichter und steigen

auf… auf…

bis ihre Temperatur der bis ihre Temperatur der Umgebungsluft entspricht. Umgebungsluft entspricht.

Im Emagramm Im Emagramm

folgt die Blasentemperatur folgt die Blasentemperatur der Trockenadiabaten …der Trockenadiabaten …

… … bis zur Kreuzung mit bis zur Kreuzung mit der Zustandskurve.der Zustandskurve.

Mit der Emagrammdarstellung einer Mit der Emagrammdarstellung einer Temperatursondierung sollte sich der Temperatursondierung sollte sich der Tagesgang der Konvektion ermitteln Tagesgang der Konvektion ermitteln

lassen.lassen.

• die Sondierung der Luftmasse, die Sondierung der Luftmasse,

• die Temperaturvorhersage am die Temperaturvorhersage am Boden.Boden.

• der Konvektionsbeginn ,der Konvektionsbeginn ,

• die Höhe der Aufwindedie Höhe der Aufwinde

• Unter- und Obergrenzen der Unter- und Obergrenzen der QuellwolkenQuellwolken

Die Ausgangsgrössen sind:Die Ausgangsgrössen sind:

ZeitZeit T° C T° C

8h8h(Sondierung)(Sondierung)

12°12°

10h10h 20°20°

12h12h 24°24°

14h14h 26°26°

16h 16h T maxT max 28°28°

Temperatur-Temperatur-vorhersagevorhersage

ZustandskurveZustandskurve

Vorhersage der KonvektionshöheVorhersage der KonvektionshöheBeispiel:Beispiel:

Konvektionshöhe Konvektionshöhe um 12 h ohne um 12 h ohne

Kondensation ?Kondensation ?

T-12 h = 24°.T-12 h = 24°.

13001300

Am Kreuzungspunkt Am Kreuzungspunkt mit der mit der

Zustandskurve ist Zustandskurve ist der der

Temperaturausgleich Temperaturausgleich mit der Umgebung mit der Umgebung

erreicht.erreicht.

Man folgt der Man folgt der Trockenadiabaten Trockenadiabaten

durch die durch die TemperaturTemperatur.

1300 m1300 m

Antwort:Antwort:

Bei welcher Bei welcher Temperatur wird Temperatur wird

die die Bodeninversion Bodeninversion

aufgeheizt ?aufgeheizt ?

Man folgt der Man folgt der Trockenadiabate Trockenadiabate

durch die durch die Obergrenze der Obergrenze der

Inversion.Inversion.

21°21°

Die gesuchte Die gesuchte Temperatur kann Temperatur kann auf der Höhe des auf der Höhe des Bodens abgelesen Bodens abgelesen

werden.werden.

Antwort:Antwort:

21°21°

Aufheizung der BodeninversionAufheizung der Bodeninversion

Unter- und Obergrenze der Unter- und Obergrenze der QuellwolkenQuellwolken

Das Vorgehen ist Das Vorgehen ist identisch…identisch…

… … nur muss man zusätzlich das nur muss man zusätzlich das Sättigungsniveau kennenSättigungsniveau kennen.

Das entsprechende Vorgehen Das entsprechende Vorgehen werden wir später werden wir später

kennenlernenkennenlernen.

Quellwolken: Unter- und Quellwolken: Unter- und ObergrenzeObergrenzeUnter- und Ober-Unter- und Ober-

grenze um 15 h ?grenze um 15 h ?

T: 23°,T: 23°, Sättigung bei 6°. Sättigung bei 6°.

Ab der Ab der vorhergesagten vorhergesagten

Temperatur folgt man Temperatur folgt man der Trockenadiabate der Trockenadiabate

bis zur bis zur Sättigungstemperatur.Sättigungstemperatur.Man folgt der Man folgt der Feuchtadiabate bis Feuchtadiabate bis zur Kreuzung mit zur Kreuzung mit

der Zustandskurve.der Zustandskurve.

satu

ratio

n

1500 1500 mm

3300 3300 mm

Untergrenze : 1500 m Untergrenze : 1500 m Obergrenze : 3300 mObergrenze : 3300 m

Die Luftfeuchte im EmagrammDie Luftfeuchte im Emagramm

Das Emagramm Das Emagramm enthält noch eine enthält noch eine

Kurvenschar.Kurvenschar.

Sie stellt das Sie stellt das SättigungsSättigungs--

mischungsverhältmischungsverhältnisnis r rss dar und ist dar und ist

in g/kg in g/kg beschriftet.beschriftet.

1

2

3

4

5 10 20

30Bemerkung: rs heisst auch rw

Die Luftfeuchte im EmagrammDie Luftfeuchte im EmagrammEin Luftblase mit der Temperatur T = 12°CEin Luftblase mit der Temperatur T = 12°C

und der Höhe Z (und der Höhe Z (oder Druck poder Druck p),),

105 6 7 8 9 11

12

rs = 8 g/kg

wäre wäre gesättigtgesättigt, , wenn das wenn das

MischungsverhältniMischungsverhältniss

12 g/kg12 g/kg wäre. wäre.

T= 12 °C.

Sein MischungsverhältnisSein Mischungsverhältnissei r = 8g/kg,sei r = 8g/kg,

Man verschiebt die Man verschiebt die Lufttemperatur auf Lufttemperatur auf gleicher Höhe zum gleicher Höhe zum

Mischungsverhältnis Mischungsverhältnis vonvon

rrss = 8 g/kg . = 8 g/kg .

rs = 12 g/kg


Ein Luftpaket der Temperatur T = 12°C in der Höhe Z (beim Ein Luftpaket der Temperatur T = 12°C in der Höhe Z (beim Druck p) und dem Mischungsverhältnis r = 8g/kg,Druck p) und dem Mischungsverhältnis r = 8g/kg,

105 6 7 8 9 11

12

Td =4 °C

r =rs = 8 g/kg

würdewürde gesättigtgesättigt,,wenn seine wenn seine TemperaturTemperatur

bei bei konstantem konstantem DruckDruck

((gleiche Höhegleiche Höhe),),auf T = 4 °C gesenkt auf T = 4 °C gesenkt

würde, wo r = rwürde, wo r = rs s

wärewäreDiese Temperatur Diese Temperatur heisstheisst

«Taupunkttemperat«Taupunkttemperatur»ur»

oder oder TTdd ..

T= 12 °C

.

Hier ist THier ist Tdd = 4 °C = 4 °C

Im Emagramm wird Im Emagramm wird eine Luftblase durch eine Luftblase durch zwei Temperaturen zwei Temperaturen

charakterisiert:charakterisiert:

1-Der Zustandspunkt 1-Der Zustandspunkt mit mit

T = 12 °C und Z (oder T = 12 °C und Z (oder p),p),

2-T2-Td d – dem – dem Schnittpunkt des Schnittpunkt des

(Sättigungs-)(Sättigungs-)MischungsverhältnisMischungsverhältnis

sessesrrss = 8 g/kg mit der = 8 g/kg mit der

Höhen- oder Höhen- oder DrucklinieDrucklinie


rs

105 6 7 8 9 11

12

Td T

Die Taupunkttemperatur

ist die Sättigungstemperatur

einer Luftblase,

unter Abkühlung bei konstantem Druck.

Td


105 6 7 8 9 11

12

Wenn das Mischungs-

verhältnis durch Feuchtezufuhr von 8 auf 12g/kg anstiege,

würde ebenfalls Sättigung auftreten.

12g/kg ist das Sättigungsmischungsverhältnis rs.

rs

T

Das geschieht beim Duschen

und ungenügender

Lüftung.


101055 66 77 88 99 1111

1212

TTdd

Steigt die Luftblase Steigt die Luftblase auf, tritt Sättigung auf, tritt Sättigung

ein, wenn die ein, wenn die Temperatur und der Temperatur und der

Druck dem Druck dem Sättigungs-Sättigungs-

mischungsverhältnis mischungsverhältnis von 8 g/kg von 8 g/kg

entsprechen.entsprechen.Der Der Kondensationspunkt Kondensationspunkt

entspricht dem entspricht dem SchnittSchnitt--punktpunkt zwischen dem zwischen dem

Sättigungsmischungs-Sättigungsmischungs-verhältnis r=8 g/kgverhältnis r=8 g/kg

und der und der Trockenadiabate Trockenadiabate

durch T. durch T.

TTcc

TTcc ist die ist die Temperatur des Temperatur des

KondensationspunktKondensationspunktes.es.

TT

Am Am KondensationspuKondensationspu

nkt nkt

tritt tritt SättigungSättigung ein ein

nach einer nach einer adiabatischen adiabatischen

ExpansionExpansion..

Wenn man das mittlere Wenn man das mittlere Sättigungsverhältnis «rSättigungsverhältnis «rmm» »

der konvektiv der konvektiv durchmischten Schicht durchmischten Schicht

kennt, kennt,

ist es ein Leichtes, die ist es ein Leichtes, die Unter- und Obergrenze der Unter- und Obergrenze der

Quellwolken zu Quellwolken zu bestimmen.bestimmen.

1

2

3

4

5 10 20

30

Unter- und ObergrenzeUnter- und ObergrenzeDas mittlere Das mittlere

Mischungs-verhältnis Mischungs-verhältnis rrmm zwischen 0 und zwischen 0 und 3000 m sei 6g/kg.3000 m sei 6g/kg.

Unter- und Obergrenze für Unter- und Obergrenze für T=24° bei z = 0 ?T=24° bei z = 0 ?

Die Untergrenze ergibt sich aus dem

Schnittpunkt des Mischungsverhältni

sses von =6 g/kgmit der

Trockenadiabaten durch

T=24 °C und Z=0 m.

Die Obergrenze folgt aus dem

Schnittpunkt der Feuchtadiabate

durch den Kondensationspunk

t mit der Zustandskurve.

Untergrenze = 2000 m Obergrenze

= 3000 m

Und für 32° ?

Untergrenze = 2700 m

Obergrenze = Tropopause

Wenn keine Inversion den weiteren Aufstieg

bremst !

Wenn keine Inversion den weiteren Aufstieg

bremst !

1

2

3

4

5 10 20

30

Das Emagramm beim AperoDas Emagramm beim AperoWieviele Flaschen Wieviele Flaschen Pastis braucht es Pastis braucht es für das für das kondensierte kondensierte Wolkenwasser ?Wolkenwasser ?

Verdünnung : 1 Teil Verdünnung : 1 Teil Pastis auf 5 Teile Pastis auf 5 Teile Wasser.Wasser.

Untergrenze r = 6 Untergrenze r = 6 g/kg,g/kg,

Obergrenze r = 4 Obergrenze r = 4 g/kg.g/kg.2 g/kg werden in 2 g/kg werden in

Tropfen und Tropfen und Eiskristalle Eiskristalle

umgewandelt. umgewandelt. (Obergrenze T=-(Obergrenze T=-

5°)5°)Wolkenvolumen: Wolkenvolumen:

rund 100 000 000 m3rund 100 000 000 m3

Kondensat:Kondensat:75 000 l75 000 l

Antwort:Antwort:

rund 15 000 rund 15 000 Flaschen !Flaschen !

Zur Messung der Luftfeuchtigkeit dient das Zur Messung der Luftfeuchtigkeit dient das «Psychrometer ».«Psychrometer ».

Es besitzt ein «Es besitzt ein «TrockenTrockenthermometer»,thermometer»,

an dem man an dem man T T abliestabliest,,

und ein und ein FeuchtFeuchtthermometer,thermometer,

an dem man an dem man TTmm abliestabliest..

Das Feuchtthermometer ist mit Das Feuchtthermometer ist mit einem feuchten Strumpf bedeckt.einem feuchten Strumpf bedeckt.

Hier ein klassisches Hier ein klassisches Psychrometer aus einer Psychrometer aus einer

Wetterhütte.Wetterhütte.

Weitere EinzelheitenWeitere Einzelheiten

R. Vaillant

Bei feuchter Umgebungsluft, Bei feuchter Umgebungsluft,

verdunstet wenig Wasser …verdunstet wenig Wasser …

… … und das und das Feuchtthermometer kühlt Feuchtthermometer kühlt

nur wenig ab.nur wenig ab.

TTmm und T unterscheiden sich nur wenig. und T unterscheiden sich nur wenig.

Bei sehr trockener Bei sehr trockener Umgebungsluft verdunstet viel Umgebungsluft verdunstet viel

Waser vom Strumpf…Waser vom Strumpf…… … und das und das

Feuchtthermometer kühlt Feuchtthermometer kühlt stärker ab.stärker ab.

TTmm und T unterscheiden sich stark. und T unterscheiden sich stark.

das PsychrometerDas Basisinstrument für Das Basisinstrument für Flugzeugsondierungen.Flugzeugsondierungen.

Heute wird eher ein elektronisches Heute wird eher ein elektronisches HygrometerHygrometerbenützt, das die Taupunkttemperatur misst. benützt, das die Taupunkttemperatur misst.

Während langer Zeit warWährend langer Zeit war

Durch ein Sondierung kennt man auf vielen Durch ein Sondierung kennt man auf vielen Höhen (oder Druckniveaus) :Höhen (oder Druckniveaus) :

die Temperatur die Temperatur TT

oder die oder die FeuchttemperaturFeuchttemperatur TTmm

((vom Psychrometervom Psychrometer))

Mit dem Emagramm bestimmt man (graphisch) :Mit dem Emagramm bestimmt man (graphisch) :

Den Den KondensationspKondensationsp

unkt unkt

TcTc

den den TaupunktTaupunkt TdTd

((vom Hygrometervom Hygrometer))

Bestimmung des Kondensationspunktes Bestimmung des Kondensationspunktes aus T und Taus T und Tdd

Zeichne T und Zeichne T und TTdd..

Tm

Tc

Zeichne die Trocken-adiabate

durch T und das und das

MischungsverhältnMischungsverhältnis durch Tis durch Tdd..

TTcc liegt an deren liegt an deren SchnittpunktSchnittpunkt..

Von TVon Tcc folgt man folgt man der der

Feuchtadiabete Feuchtadiabete zum zum

Ausgangsniveau Ausgangsniveau zurück und zurück und findet Tfindet Tmm . .

TdX

T

Folge «rs», zu

Td.

Bestimmung des Bestimmung des Mischungsverhältnisses ausMischungsverhältnisses aus

T und T T und Tmm

Zeichne T et TZeichne T et Tmm.

Tm

Tc

Td

Zeichne die Trocken-Zeichne die Trocken-adiabate durch Tadiabate durch T

und die und die Feuchtadiabate Feuchtadiabate

durch Tdurch Tmm..

TTcc liegt an deren liegt an deren SchnittpunktSchnittpunkt..

Zeichne "r"rss""(Mischungsverhältni(Mischungsverhältni

s)s)durch Tdurch Tcc..

XT

Bestimmung des mittleren Mischungsverhältnisses aus T und Tm

Bestimme Td für einige Messpunkte

in den unteren Schichten.

So bestimmt man ein

mittleres r

… für eine robuste

Bestimmung der Quellwolken !

Instabilität in ungesättigter LuftEine ungesättigte Blase (17,5° bei

500m),

steige adiabatisch auf 2000 m.

und erreicht die Temperatur 0°C.

Die Umgebungstemperatur liegt dort bei -3°C.

Durch die höhere Temperatur wird die Blase weitersteigen.

ist diese Schicht «INSTABIL »

Instabilität in ungesättigter LuftWenn in einer

ungesättigten Schicht der Atmosphäre

die Zustandskurve «links»

der Trockenadiabaten

verläuft ,

Beispiel:

Schicht zwischen 500m und 2000m,

und oberhalb 3000 m.

Instabilität in gesättigter LuftSteigt ein gesättigtes Luftpaket von 17,5°

in 500 m

feuchtadiabatisch auf 2000m,

erreicht es die Temperatur von 11°C.

Die Umgebungstemperatu

r beträgt -3°C.

Durch die höhre Temperatur des aufgestiegenen

Paketes wird es nicht ins Ausgangsniveau

zurücksinken sondern weitersteigen.

Absolute InstabilitätAbsolute InstabilitätDie Schicht zwischen 500 und 2000 m ist

sowohl für gesättigte wie ungesättigte Luft

instabil.

Diese Schicht ist «absolut instabil».

Liegt die Zustandskurve links der Trocken- und der Feuchtadiabate ist

die Instabilität absolut.

Stabilität ungesättigter LuftStabilität ungesättigter Luft

Die Schichtung

ist trockenstab

il.

Ungesättigte Luft von 14 °C,

die adiabatisch vom Boden aufsteigt,

ist in jeder Höhe kälter und somit

spezifisch schwerer als die

Umgebungsluft.

Sie wird wieder in die Ausgangshöhe

absinken.

Stabilität gesättigter LuftStabilität gesättigter Luft

Gesättigte Luft vonGesättigte Luft von14 °C, die feucht-14 °C, die feucht-adiabatisch vom adiabatisch vom Boden aufsteigt, Boden aufsteigt,

ist in diesr ist in diesr Zustandskurve in Zustandskurve in

jeder Höhe kälter und jeder Höhe kälter und somit spezifisch somit spezifisch schwerer als die schwerer als die Umgebungsluft.Umgebungsluft.

Sie wird wieder in die Sie wird wieder in die Ausgangshöhe Ausgangshöhe

absinken.absinken.

Die Die Schichtung Schichtung

ist ist feuchtstabilfeuchtstabil

..

Absolute StabilitätAbsolute Stabilität

die Schichtung die Schichtung

absolut stabil.absolut stabil.

Liegt die Liegt die Zustandskurve Zustandskurve rechtsrechts der Trocken- und der der Trocken- und der Feuchtadiabate istFeuchtadiabate ist

Feuchtlabile SchichtungFeuchtlabile Schichtung

Ist die Ist die Schichtung Schichtung nur bedingt nur bedingt

stabil.stabil.

Liegt die Liegt die Zustandskurve in Zustandskurve in

einer Schicht einer Schicht zwischen der zwischen der

Trocken- und der Trocken- und der Feuchtadiabate,Feuchtadiabate,

Die Die Instabilität Instabilität tritt nur bei tritt nur bei

Sättigung auf.Sättigung auf.

Das EmagrammDas Emagramm auf einen auf einen Blick…Blick…

• Eine Sondierung kann in groben Zügen oft Eine Sondierung kann in groben Zügen oft rasch analysiert werden wenn sie einer gut rasch analysiert werden wenn sie einer gut ausgeprägten, typischen Wetterlage entspricht: ausgeprägten, typischen Wetterlage entspricht:

• zu trocken oder zu feuchte Luft,zu trocken oder zu feuchte Luft,• Luftmassenwechsel, Luftmassenwechsel, • diverse Hochdruckbedingungen,diverse Hochdruckbedingungen,• und … die ideal Sondierung !und … die ideal Sondierung !

Das Emagramm auf einen Das Emagramm auf einen BlickBlickGrosse Grosse

Differenz Differenz zwischen zwischen T und TT und Tmm::

TROCKENE TROCKENE LUFTLUFT

Trocken-Trocken-thermik.thermik.

Das Emagramm auf einen Das Emagramm auf einen BlickBlick

Geringe Geringe Differenz Differenz zwischen zwischen T und TT und Tmm:

FEUCHTE LUFT

bewölkt,

tiefe Untergrenzen

AbsinkinversionBei hohem Druck in den oberen Luftschichten.

Merkmale:

* trockene und warme Luft in der Höhe.

* deutliche Inversion mit Abtrocknung (grosser Unterschied zwischen T und Tm).

•Vorteil:Kein Gewitterrisiko

Inversion bei Luftmassenwechsel in der Höhe

Anstieg von T und Tm in der Inversion

Nachteil: oft mit Wolken verbunden, die die Konvektion beeinträchtigen.

Woken vom Typ Stratocumulus

Zu feuchte Luft unter der Inversion

Wenn die Differenz von T und Tm unterhalb der

Inversion zu gering ist, kann es zu...

kommen.

AUSBREITUNGEN

Zu trockene Luft unterhalb der Inversion.

Die Kurven von T und Tm liegen weit

auseinander (sehr trockene Luft)

=Konvektion ohne

Quellwolken

Trocken-thermik…

Die «ideale» Sondierung !Trocken Höhenluft (wolkenfrei).

Hochliegende Absinkinversion.

Ideale Feuchtekurve Tm (Quellwolkenbildung, hohe Untergrenze, geringe Bedeckung, keine Ausbreitungen).

Glatte Zustandskurve zwischen Feucht- und Trockenandiabate (gleichmässige Konvektion, kaum Turbulenz).

Tiefliegende Boden-inversion (rasche Aufheizung).






III-4: Die Feuchtemessung und die Bestimmung des III-4: Die Feuchtemessung und die Bestimmung des Taupunktes und des KondensationsniveausTaupunktes und des Kondensationsniveaus(Untergrenze der Quellwolken)(Untergrenze der Quellwolken)



Beispiele von GrenzschichtsondierungenBeispiele von Grenzschichtsondierungen..


Die Trockenadiabaten sind grüne, Die Trockenadiabaten sind grüne, ausgezogene Linien..ausgezogene Linien..

Die Isothermen sind braune,Die Isothermen sind braune,um 45° geneigte Geradenum 45° geneigte Geraden

Die Zustandsgrössen sind:Die Zustandsgrössen sind:•der Luftdruckder Luftdruck•und die Temperatur.und die Temperatur.

Die Isobaren sind braune, Die Isobaren sind braune, horizontale Geraden.horizontale Geraden.

Die Feuchtadiabaten sind grüne, Die Feuchtadiabaten sind grüne, gestrichelte Linien..gestrichelte Linien..

Trocken- und Feuchtadiabaten Trocken- und Feuchtadiabaten werden nach ihrem werden nach ihrem

Schnittpunkt mit der Isobare Schnittpunkt mit der Isobare 1000 hPa benannt. 1000 hPa benannt.

Sie sind mit g Wasserdampf pro Sie sind mit g Wasserdampf pro kg trockener Luft bezeichnet.kg trockener Luft bezeichnet.

Die Höhenskala Die Höhenskala auf der rechten auf der rechten Seite ist für die Seite ist für die

trockene Standard-trockene Standard-atmosphäre berechnet. atmosphäre berechnet.

Die Linien mit konstantem Die Linien mit konstantem Mischungsverhältnis (iso-rMischungsverhältnis (iso-rss) )

sind durch braune, geneigte, sind durch braune, geneigte, gestrichelte Geraden dargestellt.gestrichelte Geraden dargestellt.

Typische Beispiele von Typische Beispiele von

GrenzschichtsondierungenGrenzschichtsondierungen

Die Kurven dieser Sondierungen sind :Die Kurven dieser Sondierungen sind :• Die Die ZustandskurveZustandskurve (T in °C in (T in °C in

Abhängigkeit des Luftdruckes),Abhängigkeit des Luftdruckes),

• Die Die Kurve der TaupunkttemperaturKurve der Taupunkttemperatur (T (Tdd in in Abhängigkeit des Luftdruckes).Abhängigkeit des Luftdruckes).

Grenzschichtsondierung am frühen MorgenGrenzschichtsondierung am frühen Morgen

Beachten: nächtliche Bodeninversion und rasche Fluktuation der Feuchte in der Höhe.

Grenzschichtsondierung am AbendGrenzschichtsondierung am Abendnach konvektiver Durchmischungnach konvektiver Durchmischung..

Beachten: Quasi-adiabatisches Temperaturprofil und homogenes Beachten: Quasi-adiabatisches Temperaturprofil und homogenes Mischungsverhältnis in der KonvektionsschichtMischungsverhältnis in der Konvektionsschicht

(von 600 m bis zur Wolkenuntergrenze).(von 600 m bis zur Wolkenuntergrenze).

Sondierung in einem Aufwind.Sondierung in einem Aufwind.

Im Aufwind (von 1600 bis 3000 m) sind die T und Td Profile durch die konvektive Durchmischung

geglättet.

ENDEKapitel III

Anhang 3 :Anhang 3 :

Die PsychrometerformelDie Psychrometerformel

Die Luftfeuchtigkeit lässt sich wie folgt abschätzen:Die Luftfeuchtigkeit lässt sich wie folgt abschätzen:

•Die Wärme zur Verdunstung des Wassers aus dem Die Wärme zur Verdunstung des Wassers aus dem feuchten Strumpf wird der Luft um das Thermometer feuchten Strumpf wird der Luft um das Thermometer

entnommen:entnommen:

sprich:sprich: dQ = cdQ = cpLpL (T- (T-Tm)Tm)•Diese zugeführte Wärme sättigt die Luft bei der Diese zugeführte Wärme sättigt die Luft bei der

Feuchttemperatur:Feuchttemperatur:

sprich :sprich : dQ =dQ = LLvv(T(Tmm)[r)[rss(T(Tmm) -r]) -r]

Daraus folgt:Daraus folgt:

eess(T(Tmm) - e) - e______________ ______________

= = A (T - TA (T - Tmm)) pp

mit A = cmit A = cpLpL/0,622 /0,622 und Lund Lvv= 0.00066 (°C) = 0.00066 (°C) -1-1

[(e[(ess(T(Tmm) –e)]0,622) –e)]0,622wobei dQ =wobei dQ = L Lvv(T(Tmm) ----------------------) ----------------------

pp

KAPITEL III : DAS EMAGRAMM und seine Anwendung für die Segelflugvorhersage. Grenzschichtsonde...

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