Land- Seewind-Zirkulation

bersicht

Einleitung und allgemeine Grundlagen

Ursachen

Theorie

Modellbeispiele

Land- Seewind-Zirkulation

Einleitung und allgemeine Grundlagen:

Der Land- Seewind gehrt zu einem kleinrumigen Windsystem, welches mit einer regel- migen Hufigkeit auftritt und somit das Klima in dieser Region prgt

Dabei spielt der Einflu von Strahlungs- und Strmungsverhltnissen sowie Orographie eine wichtige Rolle orographische Winde

An Tagen mit geringen Druckgegenstzen ist im Sommerhalbjahr ein stark ausgeprgter Windrichtungswechsel an Tag und Nacht zu beobachten

Tagsber weht der Wind von der See zum Land Seewind

Nachts weht der Wind vom Land zur See Landwind

Winde erzeugen ein Zirkulationssystem

Ursachen:

Unterschiedliche physikalische Wrmeeigenschaften von Wasser und Festland

Wasser hat eine spezifische Wrme von c= 4,2 * 10^3 J/kg*K

Festland weist einen halb so groen Wert auf, also erwrmt sich bei gleicher Einstrahlung pro Masseneinheit doppelt so stark wie das Wasser

Erreicht die Strahlung den Erdboden, so wird nur eine dnne Oberschicht erwrmt

Beim Wasser dringt die Strahlung mehrere Dekameter tief ein greres Wasservolumen wird erwrmt

ber dem Meer betrgt die Amplitude der Lufttemperatur rund 1 K und ber dem Land werden 15 K erreicht, unmittelbar an der Erdoberflche ist der Unterschied sogar noch grer

Vorhandensein eines Temperaturgeflles fhrt zu Dichteunterschied ber Land und Meer

Ursachen

Beispiel

Abb.1: Schema ber das entstehende Druckgeflle zwischen Land und Meer

Da der Land- und Seewind nur bei gradientschwachen Wetterlagen zu beobachten ist, herrscht zu- nchst am Morgen sowohl der gleiche Bodenluftdruck ber Land und Meer als auch in der Hhe der gleiche Luftdruck:

Aufgrund der strkeren Erwrmung des Landes dehnt sich dort die Luftsule strker aus Druckflchen ber dem Land werden gegenber den ber dem Meer angehoben

Druckgeflle in der Hhe vom Land zur See mit entsprechender Hhenwindkomponente

Aufgrund Abstrmen der Luft in der Hhe (ber Land) fllt der Luftdruck in Bodennhe bern Festland Massenzustrom ber dem Meer mit resultierender Druckerhhung

Folge ist eine Ausgleichsstrmung in Bodennhe von der See zum Land, der SeewindSeewind

Durch Aufsteigen der erwrmten Luft ber Land und Absinken ber dem Meer entsteht eine geschlossene thermische Zirkulation

Seewind

Folie Seewind

Landwind

Nachts kehren sich die thermischen Verhltnisse um:

Festland khlt sich jetzt schneller ab, und das Meer ist aufgrund seiner hheren Wrmespeicherung wrmer

ber dem Meer strmt die Luft in die Hhe Druckgeflle vom Meer zum Land

Wegen der abstrmenden Luft in der Hhe (ber Meer) fllt der Luftdruck in der Bodennhe bern Meer Massenzustrom bern Land mit resultierender Druckerhhung

Ausgleichsstrmung am Boden vom Land zur See, der Landwind

Hier ist wie beim Seewind eine geschlossene thermische Zirkulation entstanden, also Aufsteigen der wrmeren Luft ber der See und Absinken ber dem Festland

Folie Landwind

Theorie

Mit dem Begriff der Zirkulation verbindet man in der Meteorologie hufig kleinrumige Systeme wie Land- Seewinde, bei denen der Einfluss der Corioliskraft vernachlssigt werden kann:

Definition der Zirkulation:

C=s vd s=s vsds

Dabei ist S der Weg entlang einer geschlossenen Kurve und v_s die Geschwindigkeits-komponente in Richtung des Kurvenvektors s.

Zirkulationsgleichung

Ableitung der Zirkulationsgleichung

Anwendung des Kurvenbintegrals auf diese Bew.-Gl:

d vdt=1

p

d vdtd s=d s 1 pd s

Zirkulationsgleichung

Umformen der linken Seite durch partielle Integration:

Wegen d(ds)/dt=dv_s gilt:

d vdtd s= ddt

vd s v ddt d s= ddt

vsds vs ddt ds

d vdtd s= ddt

vsds vsd vs

Zirkulationsgleichung

Umformen der rechten Seite ergibt mit

Damit gilt insgesamt dann:

d s=d

pd s=dp

ddt v sds d vs2

2=d 1dp

Da ein geschlossenes Linienintegral ber ein totales Differential verschwindet, gilt:

Damit folgt fr die zeitliche nderung der Zirkulation:

d v s2

2=d =0

dCdt

= ddt

vsds= dp

Zirkulationsgleichung

Setzt man nun in die rechte Seite von der Gl. der zeitl. nderung die Zustandsgleichung fr ideale Gase ein, also

Dann erhlt man die Zirkulationsgleichung:

p= RT

dCdt

= RTp dp=RT d ln p

Zirkulationsgleichung

Zirkulation in einem Land- Seewind-System

T 1 T 2 T 3 p1

p2

p3S

Land See

Seewind

Zirkulationsgleichung fr den Seewind:

tagsber

Hierbei ist die Zirkulationsrichtung positiv, d.h der Temperaturgegensatz zwischen Land und Seebewirkt eine bodennahe Zirkulation vom Wasser zum Land, in der Hhe umgekehrt.

dCdt

=R ln p3p1T 3T 10

Landwind

Zirkulationsgleichung fr den Landwind:

nachts

Hierbei ist die Zirkulationsrichtung negativ, da sich die Temperaturverhltnisse umkehren, also das Land ist klter als das Meer ( T1>T2>T3 ).

Damit baut sich eine bodennahe Strmung vom Land zum Meer auf.

Allgemein erfolgt in Bodennhe bei beiden Zirkulationstypen eine Strmung vom Kalten zum Warmen.

dCdt

=Rln p3p1T 3T 10

Modellbeispiel 1

Seewindfront eines Land- Seewind-Systems

Modellbeispiel 2

Modellbeispiel 3

Literaturverzeichnis

Theoretische Meteorologie, Dieter Etling

Meteorologie und Klimatologie, Malberg

www.meted.ucar.edu/mesoprim/seabreez/print.htm

www.zmaw.de/fileadmin/Bib/Volltexte/ZMK-A23.pdf www.wikipedia.de