Untersuchung von Wasserdampfstrukturen in ERA-Interim - Userpage

5
2 Grundlagen
Im folgenden Abschnitt wird sowohl auf die theoretischen Grundlagen, welche die Größe
des Säulenwasserdampfgehalts und die horizontale und vertikale Verteilung des Wasserdampfs
in der Atmosphäre beinhalten, als auch auf die Datengrundlage eingegangen.
2.1 Theoretische Grundlagen
Die in dieser Arbeit verwendeten Daten liegen in der Größe des Säulenwasserdampfgehalts
(engl. Total Column Water Vapour) vor und werden im Weiteren in der Kurzform als TCWV
bezeichnet. Der TCWV ist dabei der gesamte Wasserdampf in einer gedachten Säule über
einer bestimmten Fläche an der Erdoberfläche und besitzt die Einheit Kilogramm pro
Quadratmeter. Er kann über die absolute Feuchte d, d.h. den Wasserdampfgehalt in einem
Luftvolumen, hergeleitet werden, indem man ihn vertikal integriert (siehe Gl. 1).
TCWV =
∫ H
0
d dh (1)
Eine alternative Bezeichnung ist precipitable water, was die Höhe über einer festen Fläche
beschreibt, die eine Wassersäule hätte, wenn der gesamte Wasserdampf über der Fläche
kondensieren und als Regen fallen würde [Seidel, 2002]. Die zugehörige Einheit ist hier
Millimeter, welche vom zugehörigen Zahlenwert allerdings genau dem TCWV, aufgrund
der zugehörigen Umrechnung unter Berücksichtigung der Dichte des Wassers von 1.000 kg
m 3
und der Einheiten, entspricht.
Zur Untersuchung der Strukturen des Wasserdampfs in der Atmosphäre ist ferner die
Wasserdampfverteilung von Bedeutung, da Wasserdampf, wie bereits erwähnt, hoch
variabel in Ort und Zeit in der Atmosphäre auftritt. Dabei unterliegt die Verteilung
verschiedenen Abhängigkeiten. Die Bedeutendste ist die Temperaturabhängigkeit, die
mithilfe der Clausius–Clapeyron – Gleichung (siehe Gl. 2, [Kraus, 2004]) beschrieben
werden kann.
de ∗ w
dT =
l g, f
T(ν g − ν f )
(2)
Hierbei wird der Sättigungsdampfdruck über Wasser e ∗ w als eindeutige Funktion der
Temperatur T beschrieben, wobei l g, f die spezifische latente Wärme (hier: Verdunstungs-
April 2013
Nicole Docter, FU-Berlin