E-Medien - Projektlabor

Wetter & Wettervorhersagen
Referent: Tabea Kenawi
Referat im Rahmen des Projektlabors 2011
19.04.2011

1. Was ist Wetter
2. Was macht Wetter aus
3. Wie ist das Wetter
a) Temperaturmessung
b) Luftdruckmessung
c) Luftfeuchtigkeitsmessung
d) Messung der solaren Strahlung
Gliederung
e) Messung von Windrichtung- und geschwindigkeit
4. Wetterstationen
5. Von der Diagnose zur Prognose
6. Was verrät die Wetterkarte
7. Deutscher Wetterdienst
8. Quellen
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Definition Wetter:
Was ist Wetter
● Zustand und Änderung der (unteren) Atmosphäre (Troposphäre) zu einem
bestimmten Zeitpunkt an einem Ort
● bestimmt durch die meteorologischen Elemente
● Die primären Ursachen für das wechselnde Wettergeschehen sind die
unterschiedliche Erwärmung der Erdoberfläche und in weiterer Folge der darüber
liegenden Luftschichten in Abhängigkeit der geographischen Breite, Land-Meer-
Verteilung, Orographie, Bewuchs, Bewölkung, usw.
Definition Witterung:
● durchschnittlicher Charakter des Wetterablaufes während eines Zeitraumes von
einigen Tagen bis zu Jahreszeiten (Bsp.: regnerischer Sommer, milder Winter)
Definition Klima:
● Durchschnittliche Witterung von mehreren Jahrzehnten
● Gesamtheit der atmosphärischen Zustände oder Vorgänge in einem hinreichend
langen Zeitraum (30 Jahre), beschrieben durch den mittleren Zustand
(Mittelwerte) und die auftretenden Schwankungen (Extremwerte,
Häufigkeitsverteilung, usw.).
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Was macht Wetter aus
meteorolog. Element Definition Normalwert Messgeräte
Temperatur Wärmezustand der Luft 15°C Thermometer
Wind in Richtung
und Geschwindigkeit
Luftdruck
Luftfeuchtigkeit
Bewölkung
Solare Strahlung
Der Weg der bewegten Luft pro
Zeiteinheit und die Himmelsrichtung,
aus der der Wind weht.
Der Druck, den die Luft ausübt.
Eine gedachte vertikale Luftsäule vom
Erdboden bis an den Rand der
Atmosphäre über einer Einheitsfläche.
Wasserdampfgehalt der Luft,
Dampfdruck (in hPa),
Relative Feuchtigkeit (in %), absolute
Feuchtigkeit (in g/cm³)
spezifische Feuchtigkeit (g/kg), als
Taupunktsdifferenz (in °C).
Bedeckung des Himmels mit Wolken,
Ansammlung von kleinen
Wassertröpfchen oder Eisteilchen, mit
geringer Fallgeschwindigkeit
die einfallende Sonnenstrahlung und
die von der Erde ausgehende
Wärmestrahlung
bspw.
Westwind
km/h
Knoten
Anemometer
1013,2 hPa Barometer
50 - 60 %
0/8 wolkenlos
8/8 bedeckt
Hygrometer
Psychrometer
Satelliten,
Beobachtung
Pyranometer
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Bimetallthermometer:
Temperaturmesung
Die temperaturabhängige Krümmung des Bimetalls ist ein direkter Sensor.
Widerstandsthermometer:
Der temperaturabhängige Widerstand eines Drahtes lässt über Spannung oder
Strom eine Rückschluss auf die Temperatur zu.
Thermoelement:
Die Thermospannung zwischen zwei Drähten dient ermöglicht die
Temperaturbestimmung.
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Flüssigkeitsbarometer:
Luftdruckmessung
Gewichtskraft von Quecksilber ist im Gleichgewicht mit der Kraft des Luftdrucks auf
die Flüssigkeitsoberfläche
Kapazitives Aneroidbarometer:
Abstand der Kondensator-Platten wird durch Außendruck verändert
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Psychrometer
Luftfeutigkeitsmessung
● Verdunstung von Wasser benötigt Energie in Form von Wärme
● Messung der Temperaturdifferenz (Psychrometerdifferenz)
Hygrometer
Je geringer Differenz desto höher relative Feuchte
● Absorptionshygrometer:
● wasseranziehendes Material, dass sich durch Feuchtigkeit
verändert
● meist menschliches Haar, das sich bei Feuchtigkeit ausdehnt
● Kapazitive Hygrometer
● Dielektrikum, das sich auf eine Änderung der Luftfeuchtigkeit
reagiert
● bestimmen die Luftfeuchte durch die Messung der
Kapazitätsänderung
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Messung der solaren Strahlung
● Thermosäule liefert eine zur Strahlung proportionale Spannung
● Thermosäule besteht aus mehreren parallelen Thermoelementen, die an einem
Ende geschwärzt sind und am anderen abgeschirmt werden um eine möglichst
stabile Referenztemperatur aufrecht zu erhalten
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Messung von Windrichtung und -geschwindigkeit
Hitzedraht-Anemometer:
● Nur Windgeschwindigkeit erfassbar
● elektrisch geheiztes Sensorelement wird durch den Wind abgekühlt. Es stellt sich bei
einer bestimmten Temperatur ein Gleichgewicht von Erhitzung und Abkühlung ein.
● Der temperaturabhängige Widerstand steigt mit zunehmender Geschwindigkeit
Flügelradanenometer:
● Kann Windrichtung und Geschwindigkeit messen
● Durch die Aufbringung auf einer drehbaren Achse Windrichtung erkennbar
● Windgeschwindigkeit wird über die Drehzalh ermittelt (Zähler)
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Wetterhütten:
● analoge Wetterstationen am Boden
Wetterstationen
● in einem weißen Kasten mit winddurchlässigen
Wänden sind Thermometer und Psychrometer
untergebracht eventuell auch ein Baro- , Thermo-
und/oder Hypograph
● außerhalb des Kasten befinden sich außerdem
Niederschlagsmesser, Anemometer/-skop
eventuell Bodenthermometer, Pyranometer
● Ablesung erfolgt in regelmäßigen Abständen
manuell
● Aufstellung ist nach Standarisierung exakt 2 Meter
über einem Rasen und mind. 10 Meter vom
nächsten Baum entfernt zulässig
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Von der Diagnose zur Prognose
● Der IST-Zustand der Atmosphäre wird an möglichst vielen Orten gleichzeitig erfasst
● es wird ein Gesamtbild angenommen
● Modellierung der Prozesse, wahrscheinliche Änderung der Felder
● Analyse der Ergebnisse
● Meist ist es hilfreich auch vorangegangene Zustände zu kennen
Beispiel:
● Nimmt der Luftdruck zu nähert sich vermutlich ein Hochdruckgebiet es ist nicht mit
Regen zu rechnen
Probleme:
● Lücken im Messnetz
● Atmosphärische Vorgänge sind sehr komplex und teilweise noch ungeklärt
Berechnnung extrem aufwendig und nicht vollständig durchführbar
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● Darstellung eines
oder verschiedener
Felder von
Wetterelementen zu
diskreten
Zeitpunkten
● Viele Daten
erforderlich
● Symbolik erfolgt
nach internationalem
Standard
Was verrät die Wetterkarte
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Deutscher Wetterdienst
● Der DWD ist ein staatlicher Wetterdienst
●
Das globale Gitter verfügt über 655 362 Gitterpunkte
● Unterteilung der Atmosphäre in 60 Etagen
● Für einen Zeitschritt müssen für jeden
Gitterpunkt etwa 5000 Rechenoperationen
durchgeführt werden in jeder Höhe
● Hoher Bedarf an Hochleistungsrechnern
● Im Jahr ca. :
90 000 Vorhersagen
20 000 Unwetterwarnungen
50 000 € Einnahmen
100 000 € Personalausgaben
Steuergelder 180 000 €
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Printmedien:
Quellen
Balzer,Enke,Wehry; Wettervorhersage;Springer;ISBN 3-540-64186-6
Wachter; Wie entsteht das Wetter; Breidstein KG;
Balzer; Wettervorhersage – Fortschritte und Grenzen; Urania-Verlag, ISBN 3-332-00264-
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E-Medien:
Referatsfolien von: J. Weber, B. Walter, M. Baumgart, D. Russ, M. Hemp, M.Ernst, S.
Behr, C.Stuhlfauth, C. Englert, S. Reifenberg, M. Gerdon, M. Ahrens, S. Baumann, T.
Duchêne, P. Marr, J. Müller, K. Riffel, K. Lieberum, M. Haak und M. Schickl, C.Güler und
A. Schlüter
Skript Synoptik I+II, Bernhard Anger (Deutscher Wetterdienst)
Skripte Einführung in die Meteorologie I von Prof. Dr. Peter Hoor, Dr. Mark Lawrence und
Prof. Dr. Ruprecht Jaenicke
www.dwd.de
www.wikipedia.de
www.meteorologyshop.eu
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Bildnachweise
Folie 5 Bimetallthermometer : www.wikipedia.de [Bimetallthermometer]
Thermoelement: www.temperaturblog.de/lehrbuch/thermoleitung.gif
Folie 6 Quecksilberbarometer: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Quecksilber-
Barometer_Prinzip.png?uselang=de
Barometer Cartoon: www.uloc.de/screenshots/j/jabf03_23_barometer.jpg
Folie 7 Psychrometer: http://de.wikipedia.org/w/index.php?
title=Datei:Psychrometer.PNG&filetimestamp=20090908144715
Haarhygrometer:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/HairHygrometer.PNG
Folie 8 Pyranometer: www.meteorologyshop.eu [Pyranometer 1. Klasse LP02]
Folie 9 Hitzedraht-Anemometer: www.techniklexikon.net/d/anemometer/anemometer.htm
Fluegelradanemometer: http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCgelrad-Anemometer
Folie 10 Wetterstation: www.stromberg-gymnasium.de/unterricht/faecher/nwt/wetter-
10/wetterstation.jpg
Folie 12 Wetterkarte: www.mir-co.net/wetter/wetterkarten-Dateien/image003.gif
Folie 13 Dreiecksnetz GME: www.wetterzentrale.de/extern/fuchs/GME40-40/GME-Gitter.gif
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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