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Meteorologie Teil 1Meteorologie Teil 1Dr. Volker BeerDr. Volker Beer

Gliederung:Gliederung:

-- Historische Entwicklung der MeteorologieHistorische Entwicklung der Meteorologie

-- Vom Wetter zum KlimaVom Wetter zum Klima

-- KlimafaktorenKlimafaktoren

-- Tiefdruckgebiet EntwicklungTiefdruckgebiet Entwicklung

WarmfrontWarmfront

KaltfrontKaltfront

OkklusionOkklusion

-- HochdruckgebietHochdruckgebiet

-- FöhnFöhn

-- GewitterGewitter

Historische Entwicklung der Meteorologie:Historische Entwicklung der Meteorologie:

Galileo Galilei 1564 – 1642

Bedeutendster Physiker und Astronom

Beschäftigte sich auch mit Saugpumpen

Erkannte, diese heben Wasser um maximal 10 Meter

Ging in Wiederspruch zur damals herrschenden Theorie des „HORROR VACUI“ nach der es keine leeren Räume gibt

Führte erste Experimente durch

Erfindung meteorologischer Instrumente in der 1. Hälfte des 17.Jahrhunderts

FortfFortfüührung der Arbeiten nach Galileis Tod:hrung der Arbeiten nach Galileis Tod:

Vinzenzo Vivani 1622 - 1703 Evangelista Torricelli 1608 - 1647

Italienischer Mathematiker Schüler Galileis

Versuche zum Nachweis des Luftdrucks:Versuche zum Nachweis des Luftdrucks:

Versuche mit Wasser gefüllten, später mit Quecksilber gefüllten Röhren

Der Flüssigkeitsspiegel schwankt, reagiert auf die Veränderungen des atmosphärischen Luftdrucks

Das Barometer war erfunden

Der Begriff „Barometer“ wurde durch Robert Boyle (1627 – 1691) geprägt


Otto von Guericke

1602 – 1686

Physiker, Ingenieur, Bürgermeister von Magdeburg

führte unabhängig Vakuumversuche durch


Magdeburger Halbkugeln

Versuche Versuche

zum zum

Nachweis Nachweis

des des

Luftdrucks:Luftdrucks:

Wassergefülltes Barometer

Die barometrische Die barometrische

HHööhenformel:henformel:

Jankhouma, 6471 m, 455 hPa

Bei einem Luftdruck von 1013 hPa lastet auf 1 cm² 1 kp

Die Temperaturmessung:Die Temperaturmessung:

Galileo Galilei experimentierte um 1611 mit weingeistgefüllten, nicht skalierten Thermometern

Gabriel Daniel Fahrenheit Anders Celsius

1686 – 1736 1701 – 1744

Die Temperaturmessung:Die Temperaturmessung:

Gabriel Daniel Fahrenheit entwickelte mit Quecksilber gefüllte,

skalierte und vergleichbare Thermometer.

Anders Celsius verbreitete um 1740 die heute gebräuchliche

Temperaturskala (°C), die seit 1710 in Schweden genutzt wurde,

in ganz Europa.

Die Meteorologie:Die Meteorologie:

1780: Pfälzer Meteorologische Gesellschaft

Erstes meteorologisches Messnetz mit einheitlichen Messkriterien

14 Stationen in Deutschland19 Stationen in Österreich-Ungarn, Schweiz, Italien,

Frankreich, Belgien und Skandinavien zusammen3 Stationen in Übersee (Grönland, Bradford, Cambridge)

Häufige Rückschläge, jahrzehntelange Unterbrechung der Messreihen

1872: Erste Meteorologenversammlung in Leipzig

1950: Gründung der World Meteorological Organisation (WMO)

1979: Erste Klimakonferenz der WMO in Genf

Die exakt messende Meteorologie ist eine junge Wissenschaft

Systematische, vergleichbare Messungen gibt es erst seit dem Ende der „Kleinen Eiszeit“!

• Wetter: Atmosphärischer Zustand zu einem bestimmten Zeitpunkt.

• Witterung: Wetter im Zeitraum von Tagen, Wochen, Monaten und Jahreszeiten.

• Klima: Mittlerer Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Erdort, bezogen auf eine bestimmte Zeitepoche, mit Rücksicht auf die mittleren und extremen Veränderungen, denen die zeitlich und örtlich definierten atmosphärischen Zustände unterworfen sind (KÖPPEN 1923, 1931, erweitert durch CONRAD 1936, zitiert aus HEYER 1988).

• Klima ist die Synthese des Wetters über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können. (HUPFER 1996)

Definitionen:Definitionen:

• Luftdruck

• Luftfeuchte

• Temperatur

– Minimum

– Maximum

– Isttemperatur

• Wind

– Mittel

– Stärkste Böe

• Niederschlag

– Niederschlagsart

– Niederschlagsmenge

Wetterhütte:Wetterhütte:

Wetterhütte:Wetterhütte:

Vom Wetter zum KlimaVom Wetter zum Klima

• Tägliche Aufzeichnung meteorologischer Elemente

• Nebenstehend Auszug aus einem Wetterjournal vom Juni 1976


• Verdichtung der Daten zu Tages-, Monats- und Jahresmittelwerten

• Obenstehend Temperaturmittel 1975 bis 2001


• Verdichtung der Daten zu 30 - Jahresmittelwerten

• Obenstehend „Klimadiagramm“

KlimafaktorenKlimafaktoren

Externe Faktoren:

• Erdbahnparameter (Exzentrizität, Obliquität, Präzession)

• Tektonische Prozesse (Kontinentaldrift, Vulkane, Gebirgsbildung)

• Sonne (Aktivitätszyklen, Zunahme um 25 –30 % in 4 Mrd. Jahren)

KlimafaktorenKlimafaktoren

Interne Faktoren:

• Ozeane (CO2-Senke, Meereszirkulationen: Thermohaline Zirkulation (THC) Auftriebsgebiete, Nordatlantikstrom, El Nino, …)

• Atmosphärische Zirkulationen wie North Atlantic Oscillation (NAO), Antarctic Oscillation (AAO), El NiñoSouthern Oscillation (ENSO) …

• Albedo (Eisfläche, Vegetationsfläche, planetare Albedo)

• C-Kreislauf (Karbonat-Silikat-Verwitterung)• Vegetation (CO2-Senke, Albedo, CH4 …)

Klimafaktoren/AtmosphäreKlimafaktoren/Atmosphäre

Die globale atmosphärische Zirkulation

Tiefdruckgebiet EntwicklungTiefdruckgebiet Entwicklung

Warme und kalte Luftmassen verwirbeln sich

Tiefdruckgebiet EntwicklungTiefdruckgebiet Entwicklung

WarmfrontWarmfront

�Eine warme Luftmasse verdrängt einer kältere Luftmasse. �Die warme Luftmasse hebt sich und gleitet auf die kalte Luftmasse auf. �Warmfronten bewegen sich langsamer als Kaltfronten und schieben sichim spitzen Winkel auf die kalte Luft bis diese ausgeräumt ist.

�Die Niederschläge sind gleichmäßig und anhaltend (Landregen), die Frontbreite beträgt 300 - 400 km.

�Erste Anzeichen einer Warmfront sind Cirruswolken, gefolgt von Cirrostratus und Altostratus.

�Weitere Verdichtung zu Nimbostratus (typische Regenwolke). �Nach Frontdurchgang (Warmsektor) dominieren Stratocumulus-Wolken.

�Die Cirruswolken eilen der Hauptfront um bis zu 1000 km voraus. �Dese Wolkentypen haben eine mehr oder minder horizontalausgerichtete Struktur.

WarmfrontWarmfront

WeihnachtstauwetterWeihnachtstauwetter

22.12. 2012

23.12. 2012

24.12. 2012

Niederschlagsradar 23.12. 2012

Ein atlantisches

Frontensystem

führt milde Luft

gegen das

blockierende

Hoch über

Rußland

KaltfrontKaltfront

�Eine kältere Luftmasse verdrängt eine wärmere Luftmasse. �Da kalte Luft dichter als warme Luft ist, schiebt die Kaltluft die wärmere Luft vor sich her und zwingt diese zum Aufsteigen.

�Die aufsteigende warme Luftmasse kühlt sich ab, erreicht ihren Taupunkt.

�Wolkenbildung setzt ein. Bei Frontdurchgang heftige Niederschläge. Meist von kurzer Dauer da die Frontbreite etwa 50 - 70 km beträgt.

�Die aufsteigende Warmluft bildet vertikale Wolkentürme (Cb). HeftigeRegengüsse, Gewitter, Hagel und in extremen Fällen Tornados sind die Folge.

�Die einströmende Kaltluft ist deutlich kühler und trockener als die ausgeräumte Warmluft. Bei Frontdurchgang kann die Temperatur innerhalb von einer Stunde um bis zu 15°C fallen.

KaltfrontKaltfront

KaltfrontKaltfront

Fortsetzung in Teil 2

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