Luftmassen
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Einführung in die Meteorologie<br />
Bernadett Weinzierl<br />
02.04.2009<br />
Folie 1<br />
Vortrag > Autor > Dokumentname > Datum
Gliederung<br />
• <strong>Luftmassen</strong> und Fronten<br />
• Gefährliche Wettererscheinungen:<br />
• Vereisung<br />
• Gewitter<br />
• Turbulenz<br />
• Fragenkatalog<br />
Folie 2<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
<strong>Luftmassen</strong><br />
<strong>Luftmassen</strong> sind große Luftkörper, in denen die Temperatur- und<br />
Feuchtigkeitsverhältnisse über Distanzen von ungefähr 1000 km einheitlich<br />
sind. Die physikalischen Eigenschaften einer Luftmasse bilden sich durch<br />
längeres Verweilen über einer Land-, Meeres- oder Eisregion.<br />
Während des Transportes können sich die Eigenschaften einer Luftmasse, v.a.<br />
in den unteren Schichten, verändern. Je nach Untergrund erfolgt eine<br />
Anfeuchtung, Abtrocknung, Erwärmung oder Abkühlung.<br />
Ein <strong>Luftmassen</strong>wechsel bedeutet eine Änderung des Witterungscharakters.<br />
Der Übergangsbereich zwischen zwei unterschiedlichen <strong>Luftmassen</strong> wird als<br />
Front oder <strong>Luftmassen</strong>grenze bezeichnet.<br />
Folie 3<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
<strong>Luftmassen</strong><br />
Man unterscheidet verschiedene <strong>Luftmassen</strong> nach:<br />
• der geographischen Herkunft<br />
• ihrer relativen Temperatur<br />
• ihrem Reiseweg<br />
Wetter bei Zustrom von kalter Luft (Kaltluftadvektion):<br />
• Labilisierung<br />
• Drehung des Windes oberhalb der Reibungsschicht nach links<br />
Wetter bei Zustrom von warmer Luft (Warmluftadvektion):<br />
• Stabilisierung<br />
• Thermikverschlechterung<br />
• Drehung des Windes oberhalb der Reibungszone mit der Höhe nach rechts<br />
Folie 4<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
<strong>Luftmassen</strong><br />
SOMMER<br />
Folie 5<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
<strong>Luftmassen</strong><br />
WINTER<br />
Folie 6<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Die Idealzyklone<br />
polare Kaltluft<br />
kalt<br />
Warmluft<br />
1.) Ausgangspunkt 2.) Vorstoß der Warm-<br />
---- bzw. Kaltluft<br />
warm<br />
3.) großräumige Wirbelbildung<br />
4.) Typisches Tief mit Warm- und Kaltfront 5.) Okklusion<br />
Folie 7<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Fronten<br />
Die Grenzfläche zwischen zwei benachbarten, unterschiedlich warmen <strong>Luftmassen</strong> bezeichnet<br />
man als Front.<br />
Kaltfront<br />
Warmfront<br />
Folie 8<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Die Warmfront<br />
Durchzug einer Warmfront:<br />
• hohe Stratusbewölkung mehrere hundert km vor der Front<br />
• absinkende Bewölkung<br />
• fallender Luftdruck<br />
• langsam steigende Temperatur<br />
• südwestliche Winde<br />
• Thermikverschlechterung<br />
• dichter und mächtiger werdende Bewölkung<br />
• Nieseln<br />
• zunehmende, anhaltende Niederschläge<br />
Quelle: http://www.raonline.ch/pages/edu/cli/cloud01d3b.html<br />
Folie 9<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Der Warmsektor<br />
Warmsektor<br />
• Wetterberuhigung mit lockeren Wolkenfeldern<br />
• Winddrehung auf westliche Richtungen<br />
• Aufklaren mit meist mäßiger Sicht<br />
• Temperaturanstieg<br />
• geringe bis mäßige Thermik<br />
Folie 10<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Die Kaltfront<br />
Durchzug einer Kaltfront:<br />
• kräftiger, rascher Temperaturabfall<br />
• Sichtverschlechterung<br />
• starke Quell- und Quellschichtbewölkung<br />
• schauerartige Niederschläge, Gewitterneigung<br />
• Windsprung auf Nordwest<br />
• Böigkeit, zunehmender Wind<br />
• Rückseitenwetter mit abnehmender Schauertätigkeit<br />
• steigender Luftdruck<br />
• gute bis sehr gute Sicht<br />
• gute bis sehr gute Thermik<br />
Folie 11<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Zusammenfassung: Warm- und Kaltfront<br />
Folie 12<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Bodenströmung - Höhenströmung<br />
Rücken<br />
Höhenströmung<br />
TROG<br />
Bodenströmung<br />
Quelle: http://www.m-forkel.de/klima/zirk_polar-jet.html<br />
Die Verlagerung der Hoch- und Tiefdruckgebiete wird von der Höhenströmung gesteuert.<br />
Folie 13<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Thermische und dynamische Hochs/Tiefs<br />
Hoch- und Tiefdruckgebiete können auf zwei Arten entstehen:<br />
thermisch<br />
dynamisch<br />
Dynamische Tiefs (Frontensysteme) entstehen im Bereich der Polarfront (z.B. Islandtief)<br />
und wandern dann nach Osten.<br />
Hitzetiefs bilden sich, wenn sich die Luft im Sommer sehr stark erwärmt.<br />
I.)<br />
II.)<br />
T<br />
Hitzetiefs sind meist auf die bodennahen<br />
Schichten begrenzt und haben eine geringe<br />
horizontale Ausdehnung<br />
Dynamische Hochs entstehen im Bereich des subtropischen Hochdruckgürtels (z.B.<br />
Azorenhoch), lösen sich von diesem ab und wandern dann nach Osten.<br />
Thermische Hochs (Kältehochs) entstehen, wenn sich die Luft über dem Kontinent sehr<br />
stark abkühlt<br />
Folie 14<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
• <strong>Luftmassen</strong> und Fronten<br />
• Gefährliche Wettererscheinungen:<br />
• Vereisung<br />
• Gewitter<br />
• Turbulenz<br />
• Fragenkatalog<br />
Folie 15<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Gefährliche Wettererscheinungen: 1.) Vereisung<br />
Definition:<br />
Flugzeugvereisung ist der Ansatz von Eis an der Flugzeugausßenhaut oder an den<br />
Anbauteilen.<br />
- Entstehung: Temperaturen des Luftfahrzeuges und/oder des Niederschlages . . .<br />
. unterschreiten den Gefrierpunkt<br />
- Temperaturbereich: 0 bis -7°C (in CB bis unter -20°C)<br />
- Innerhalb und außerhalb von Wolken<br />
Klareis<br />
- fest, glatt, klar, gute Haftung<br />
- entsteht bei großen Wolkentröpfchen<br />
. und relativ hohen Temperaturen (0 -<br />
. -4°C)<br />
Raueis<br />
- spröde, undurchsichtig, milchig<br />
- entsteht bei kleinen Wolkentröpchen<br />
. und tiefen Temperaturen.<br />
- Spontanes Gefrieren mit<br />
. eingeschlossenen Luftbläschen<br />
Folie 16<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Gefährliche Wettererscheinungen: 2.) Gewitter<br />
Voraussetzungen: hohe Luftfeuchtigkeit, hochreichend feuchtlabile Schichtung<br />
Arten von Gewittern:<br />
1.) Wärmegewitter (<strong>Luftmassen</strong>gewitter)<br />
- Auftreten: nachmittags (über Land), nachts (über See)<br />
2.) Frontgewitter<br />
- Auftreten: zu jeder Tageszeit bei Einbruch hochreichender Kaltluft; 50-100 km vor<br />
. der Kaltfront im Warmsektor<br />
3.) Orographische Gewitter<br />
- Auftreten: zu jeder Tageszeit; durch Hebung an Gebirgen<br />
Folie 17<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Gewitter<br />
Graupel und Eispartikel<br />
verursacht Ladungstrennung<br />
in der Wolke<br />
und Blitze<br />
+ + + +<br />
Wassertropfen gefrieren zu<br />
Graupel und Eispartikeln<br />
Kondensationsniveau<br />
wird überschritten,<br />
Tropfenbildung setzt<br />
latente Wärme frei,<br />
Schichtung wird instabil<br />
fallender Niederschlag entzieht<br />
Verdunstungswärme,<br />
Luft kühlt und sinkt ab<br />
----<br />
warme feuchte Luft wird z.B.<br />
durch Orographie angehoben<br />
ausfließende Kaltluft hebt umliegende<br />
warme Grenzschichtluft an<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009<br />
Folie: Andreas Petzold, Probevorlesung an der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München am 22. Juni 2005<br />
Folie 18
Die Struktur einer Gewitterzelle<br />
Musk, Wheather Systems, Cambridge Univ. Press 1988<br />
Folie: Andreas Petzold, Probevorlesung an der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München am 22. Juni 2005<br />
Folie 19<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Entwicklungsstadien eine Gewitters<br />
Cumulus-Stadium Reife-Stadium Auflösungs-Stadium<br />
Amboss<br />
KKN<br />
• nur Aufwind (5-10 m s -1 )<br />
• flüssige Wolkenelemente<br />
• Obergrenze auf 20.000 ft<br />
. ansteigend<br />
• Durchmesser auf 1-2 km<br />
. anwachsend<br />
•TCU<br />
• Dauer: ca. 30 Minuten<br />
• Auf- und Abwind (30-50 m s -1 )<br />
• Mischungszone, dadurch<br />
. Niederschlagsbildung<br />
• elektrische Entladungen<br />
• Obergrenze: 25.000-30.000 ft,<br />
. maximal bis 50.000 ft<br />
• Cb, kleiner Amboss<br />
• Dauer: 30-60 Minuten<br />
• nur Abwind mit dem der<br />
. Niederschlag gleichförmig<br />
. ausregnet<br />
• keine Blitze<br />
• langer Amboss<br />
• Dauer: 30-60 Minuten<br />
Folie 20<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Gewitter - Gefahren<br />
Gefahren:<br />
1.) Starker Niederschlag behindert die Sicht<br />
2.) Starke Abwinde und Turbulenzen<br />
3.) Gefahr von Hagel<br />
Böenwalze:<br />
Sie entsteht duch das Herabstürzen der im Cb durch den Niederschlag gebildeten Kaltluft<br />
Quelle: http://www.meyweb.ch/ wetter/boeenwalze_gr.jpg<br />
Folie 21<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Flug bei Gewitterlagen<br />
Ein einzelnes Gewitter kann aus mehreren Zellen in unterschiedlichen Stadien<br />
bestehen. (Durchmesser > 10 km)<br />
Regel:<br />
<strong>Luftmassen</strong>gewitter: ausweichen, umfliegen<br />
Frontgewitter: Flug abbrechen, umkehren<br />
Folie 22<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Gefährliche Wettererscheinungen: 3.) Turbulenz<br />
Turbulenz in Wolken<br />
- Nebeneinander von starken Auf- und<br />
. Abwinden<br />
Turbulenz im wolkenfreien Raum<br />
- Dynamische Turbulenz<br />
- Thermische Turbulenz<br />
- Scherungsturbulenz<br />
Turbulenz wird in vier Graden für den Luftverkehr angegeben:<br />
0: keine oder kaum spürbare Einwirkungen auf das LFZ<br />
1: häufige seitliche Stöße, leichtes Schlingern<br />
2: Kursabweichungen, Schlingern, Rollen, plötzliche Vertikalbewegungen<br />
3: schlechte Steuerbarkeit, Gefahr eines Bruches ist nicht auszuschließen<br />
Folie 23<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
• <strong>Luftmassen</strong> und Fronten<br />
• Gefährliche Wettererscheinungen:<br />
• Vereisung<br />
• Gewitter<br />
• Turbulenz<br />
• Fragenkatalog<br />
Folie 24<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Beispiel zu Flugmeteorologie 1<br />
Ein Höhenmesser zeigt am Abend die Flugplatzhöhe 360 ft richtig an. Am nächsten Tag steht<br />
die Höhenmesseranzeige auf 420 ft. Was ist geschehen?<br />
--> Der Luftdruck ist über Nacht gesunken.<br />
Beispiel: QNH ist auf 1014 hPa gestellt<br />
Luftdruckabnahme<br />
mit der Höhe:<br />
Faustformel:<br />
8 m bzw. 30 ft<br />
Höhenänderung<br />
entsprechen einer<br />
Druckänderung<br />
von ~ 1 hPa<br />
TAG 1<br />
Luftdruck auf Platzhöhe:<br />
1002 hPa<br />
--> Höhenmesseranzeige: 360 ft<br />
12 hPa Druckdifferenz<br />
entsprechen 12 * 30 ft<br />
= 360 ft Höhendifferenz<br />
TAG 2<br />
Luftdruck auf Platzhöhe:<br />
1000 hPa<br />
--> Höhenmesseranzeige: 420 ft<br />
14 hPa Druckdifferenz<br />
entsprechen 14 * 30 ft<br />
= 420 ft Höhendifferenz<br />
Höhenmessereinstellung:<br />
QNH = 1014 hPa<br />
Höhenmessereinstellung:<br />
QNH = 1014 hPa<br />
Höhenmesser zeigt<br />
richtige Platzhöhe<br />
Höhenmesser zeigt<br />
2 * 30 ft = 60 ft zu viel an<br />
Folie 25<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Fragenkatalog<br />
Die Folge eines geringen horizontalen Druckgradienten ist? 68D<br />
Isobaren<br />
schwacher Wind<br />
großer Druckgradient<br />
--> starker Wind<br />
geringer Druckgradient<br />
--> schwacher Wind<br />
Bei welchem nachmittäglichen Wetterwerten kann mit hoher Wahrscheinlichkeit in den Nachtund<br />
Morgenstunden mit Strahlungsnebel gerechnet werden? 130<br />
Aufklaren bei geringem Spread<br />
Wenn warme feuchte Luft über eine kalte Oberfläche gelangt, bildet sich... 133C<br />
...Advektionsnebel<br />
Bei welchen Wetterverhältnissen sind die Bedingungen für die Bildung von Mischungsnebel<br />
am günstigsten? 135A<br />
Bei Mischung von feuchtwarmer Luft mit feuchtkalter Luft<br />
Folie 26<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Fragenkatalog<br />
Was fördert die Ausbildung von Strahlungsnebel? 139B<br />
Wolkenarmer Himmel, abflauender Wind, Tallagen und Senken mit feuchtem<br />
Untergrund<br />
Td<br />
T<br />
Strahlungsnebel<br />
Spätnachmittag bzw.<br />
früher Abend<br />
T [°C]<br />
Nächtliche<br />
Ausstrahlung<br />
nachts<br />
T [°C]<br />
Was ist die Ursache dafür, dass Nebel in den Vormittagsstunden oft in tiefen Stratus<br />
(Hochnebel) übergeht? 143A<br />
Windzunahme auf 5-7kt mit Durchmischung der bodennahen Schicht und Rückgang<br />
des bodennahen Taupunktes.<br />
T [°C]<br />
Folie 27<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Fragenkatalog<br />
Warum kann bei gleichem Luftdruckniveau das Wetter einmal wolkenreich und andermal<br />
wolkenarm sein? 179C<br />
Die Strömung wird großräumig einmal von einem Tief und ein andermal von einem<br />
Hoch beeinflusst.<br />
Findet man in Gebieten hohen Luftdrucks in jedem Fall gute Flugbedingungen?<br />
Was versteht man unter einer Hochdruckbrücke?<br />
185D<br />
Eine Zone hohen Luftdrucks zwischen Tiefdruckgebieten.<br />
191A<br />
Meist nur im Sommer, in der kalten Jahreszeit in den Niederungen häufig Nebel oder<br />
Hochnebel<br />
Quelle: http://www.unwetter.de/pages/wl10h.php<br />
Quelle: http://www.erdkunde-wissen.de/erdkunde/welt/gif/wetterkarte.jpg<br />
Folie 28<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Fragenkatalog<br />
Was versteht man unter dem Begriff "vertikale Windscherung"?<br />
Eine markante Änderung von Windrichtung und/oder Windgeschwindigkeit innerhalb<br />
eines geringen Höhenintervalls.<br />
92A<br />
z.B.:<br />
z.B.:<br />
Höhe<br />
Höhe<br />
Windgeschwindigkeit<br />
Windrichtung<br />
Was versteht man unter dem Begriff "horizontale Windscherung"?<br />
Eine markante Änderung der Windrichtung und/oder Windgeschwindigkeit innerhalb<br />
einer geringen horizontalen Distanz.<br />
93B<br />
Folie 29<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Fragenkatalog<br />
Der Föhn ist...<br />
308B<br />
...die Folgewirkung adiabatischer Vorgänge beim Überströmen von Höhenzügen<br />
(Mittel- oder Hochgebirge)<br />
Welche charakteristischen Merkmale zeigt das Wetter auf der Föhnseite eines Gebirges?<br />
309B<br />
Geringe Bewölkung, ungwöhnlicher Temperaturanstieg, geringe Luftfeuchte, oftmals<br />
böige Winde<br />
Die auf der Föhnseite der Gebirge gegenüber der Stauseite höhere Temperatur hat ihre<br />
Ursache in der...<br />
310D<br />
...stärkeren Erwärmung (trockenadiabatisch) auf der Leeseite als Abkühlung<br />
(feuchtadiabatisch) auf der Luvseite.<br />
LUV<br />
LEE<br />
warm & sehr trocken,<br />
stark windig<br />
Folie 30<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Ausblick: Wettervorhersagen mit http://www.wetteronline.de/<br />
Folie 31<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
Danke für euer Interesse!<br />
Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/80/Knut_IMG_8095.jpg<br />
Folie 32<br />
Einführung in die Meteorologie - 5 > Bernadett Weinzierl > 02.04.2009
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