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erstellt : 06.10.2003 |
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Das Abendrot wird durch ein Überwiegen des Rotanteils im Sonnenlicht hervorgerufen. Bei tiefem Sonnenstand wird der Weg des Sonnenlichtes durch die Atmosphäre länger. Da der kurzwellige (blau, grün) Wellenlängenbereich stärker durch Streuung an Luftmolekülen, Dunstteilchen und Aerosolen gefiltert wird, bleibt zuletzt nur noch der längerwellige rote Anteil übrig.
Absolute Feuchte , Dampfdichte Die absolute Luftfeuchtigkeit ist ein Feuchtigkeitsmass, das die Masse Wasserdampf in einem Volumen feuchter Luft angibt. Die absolute Feuchte ist identisch mit der Dampfdichte. Da dieses Mass dichteabhängig ist, verändert es sich bei der vertikalen Verschiebung eines Luftpakets. Ein weiterer Nachteil ist, dass die absolute Luftfeuchtigkeit nicht messbar ist. Absorption Absorption ist jene
Wechselwirkung von Strahlung und Materie, bei der die Strahlungsenergie von der
Materie aufgenommen und in eine andere Energieform umgewandelt wird. So können
Moleküle mit Hilfe der aufgenommenen Energie gespalten werden. Dies geschieht
in der Ozonschicht, wo Ozon (O3) durch Strahlung mit Wellenlängen, die kleiner
als 1.134µm sind, in zweiatomigen (O2) und einatomigen Sauerstoff (O)
aufgespalten wird. Oder die aufgenommene Energie wird wieder emittiert. Durch
das Absorptionsvermögen kann angegeben werden, wie schwarz ein Körper ist.
Adiabatisch,
diabatisch, feuchtadiabat, trockenadiabat Ein Luftpaket
unterliegt bei jeder Änderung seiner Ausgangshöhe einer Volum- und Druckänderung.
Beim Aufstieg nimmt das Volumen zu (Expansion), der Druck fällt. Das Umgekehrte
ist beim Absteigen (Kompression) der Fall. Solange mit der Umgebungsluft keine Wärme
ausgetauscht wird, bleibt die innere Energie des Luftpakets konstant. Die Höhenänderung
erfolgt adiabatisch. Jeder Prozess, der dem Luftpaket Wärme zuführt oder
entzieht, ist ein diabatischer Prozess. A-diabatisch bedeutet somit "nicht-diabatischt."
Dank der Annahme,
dass bei einer Vertikalbewegung von Luft keine Wärme mit der Umgebung
ausgetauscht wird, kann angegeben werden, um wieviel Grad sich ein Luftpaket
beim Aufstieg abkühlt: 1 Kelvin pro 100 Meter. Dies ist der trockenadiabatische
Temperaturgradient. Er gilt, solange das Luftpaket nicht mit Wasserdampf gesättigt
ist und keine Kondensation stattfindet. Sobald die Luft aber
mit Wasserdampf gesättigtt ist, kondensiert ein Teil des Wassers. Dabei wird Wärme
frei, welche die Luft erwärmt. In diesem Fall gilt der feuchtadiabatische
Temperaturgradient. Dieser liegt zwischen 0.4K/100m (bei hoher Luftfeuchtigkeit)
und 1K/100m (bei tiefer Luftfeuchtigkeit). Ein gutes Beispiel
zur Illustration von trockenadiabatischen und feuchtadiabatischen Prozessen ist
der Föhn.
Advektion Advektion (vom lat.:
advehi = heranbewegen) bedeutet heranführen von Luftmassen. Man meint damit
beispielsweise das Heranführen von feuchterer Luft, oder wärmeren bzw. kühleren
Lufmassen. Im Speziellen spricht man von Warmluftadvektion oder
Kaltluftadvektion. Advektion geschieht dann, wenn der Wind mindestens teilweise
in Richtung des Gradienten weist.
Aerosol Unter dem Aerosol versteht man die in der Luft schwebenden festen oder flüssigen Teilchen. Sichtbar wird das Aerosol als Dunst, der die Atmosphäre trübt. Es setzt sich zusammen aus natürlichen organischen Anteilen: Pollen, Sporen, Bakterien natürlichen anorganischen Anteilen: Staub, Rauch, Seesalz vom Mensch eingebrachten Anteilen: Diverse Verbrennungsprodukte wie Rauch, Asche oder Stäube.Die Konzentration des Aerosols nimmt mit der Höhe ab, in 10 km Höhe findet man nur noch einen Zehntausendstel des Bodenwertes von etwa 2·10-6 kg Aerosol pro kg Luft. Vulkanausbrüche können besonders hohe Aerosolkonzentrationen verursachen, die sich sogar auf das Klima auswirken. So besagt eine Theorie (der vielen) zum Aussterben der Dinosaurier, dass ein Vulkanausbruch die Sonne so stark verdunkelte, dass die Nahrungsproduktion (Pflanzenwuchs) stark eingeschränkt wurde und die Dinosaurier darum verhungerten.
Altweibersommer Der Altweibersommer ist das europäische Analogon zum Indian Summer in Nordamerika: man bezeichnet damit eine häufig im Zeitraum von Mitte bis Ende September auftretende stabile Hochdruckwetterlage über Mitteleuropa, die durch vornehmlich südöstliche, trocken-warme Winde gekennzeichnet ist. Typisch sind auch die morgendlichen Nebelfelder in den Flußniederungen, die sich durch die noch ausreichend starke Sonneneinstrahlung vormittags auflösen.
Antizyklone ,Hoch
und Hochdruckgebiet
Gebiet relativ hohen
Luftdrucks. Das Zentrum dieses Gebietes weist dabei den höchsten Luftdruck auf
und ist von mindestens einer geschlossenen Isobare umgeben. Manchmal wird auch
der Begriff "Antizyklone" verwendet. Eine "Zyklone" ist ein
Tief, also das Gegenstück zum Hoch. Ein Hochdruckgebiet
kann man sich als Lufthügel vorstellen. Die Luft, die diesen Hügel bildet, ist
bestrebt, ihn auszugleichen, d.h. sie fliesst aus dem Hoch ab. Auf der
Nordhalbkugel wird die Luft wegen der Corioliskraft nach rechts abgelenkt. Darum
umströmt die abfliessende Luft das Hoch im Uhrzeigersinn. Auf der Südhalbkugel
wird ein Hoch im Gegenuhrzeigersinn umweht, da dort die Corioliskraft nach links
wirkt. In einem Hoch
herrscht Absinkbewegung. Absinkende Luft erwärmt sich adiabatisch, was zur Auflösung
der Wolken führt. In der warmen
Jahreszeit bringt ein Hoch oft schönes Wetter. Im Verlauf des Tages können
sich einige flache Cumuli bilden, die sich aber am Abend wieder auflösen. Im
Winter dagegen hat die Absinkbewegung oft eine Bodeninversion zur Folge. Dies
bedeutet, dass in Bodennähe kältere Luft liegt als in den darüberliegenden
Schichten. So findet natürlich kein Luftaustausch zwischen den Luftschichten
statt. In industriell genutzten Gebieten wird die bodennahe Schicht deshalb
immer stärker verschmutzt, ohne dass die Luft ausgetauscht wird. Daraus kann
sich dann der berüchtigte Smog bilden.
Arktikfront Mit Arktikfront (arktikos (gr.)
= nördlich) bezeichnet man in der Meteorologie die häufig frontartige, schmale
Übergangszone zwischen der Arktikluft und der Polarluft.
Atmosphäre Das Wort stammt aus
dem Griechischen und ist zusammengesetzt aus "atmós" = Dampf, Dunst
und "sphaira" = (Erd)kugel. Die Atmosphäre ist die gasförmige Hülle
eines Himmelskörpers. Die Erdatmosphäre ist eine Lufthülle, bestehend aus
verschiedenen Gasen, die für die Erde lebenswichtig ist, denn sie beeinflusst
die Strahlungsbilanz der Erdoberfläche entscheidend. In ihr spielen sich
wichtige physikalische Prozesse ab, die mit " Wetter und Klima"
zusammengefasst werden können. Die Erdatmosphäre lässt
sich mit Hilfe des Temperaturverlaufs in vier verschiedene Schichten
unterteilen: Troposphäre:
Die Wetterschicht. Die Temperatur nimmt ab. Die Obergrenze ist die Tropopause. Stratosphäre:
In dieser Schicht nimmt die Temperatur mit der Höhe wieder zu auf einen Wert
von etwa 0° C an der Stratopause. Mesosphäre:
Bis zur Mesopause sinkt die Temperatur auf -100° C.Thermosphäre: Die
Temperatur steigt hier mit
zunehmender Höhe an.
Atom Als Atome werden die
chemisch kleinsten Teilchen der Elemente bezeichnet. Das Goldatom (chemisches
Zeichen: Au) ist beispielsweise das kleinstmögliche Teilchen, das noch den
Namen Gold trägt. Der unterschiedliche innere Bau der Atome ist der Grund dafür,
dass es verschiedene chemische Elemente gibt. Atome bestehen aus Elektronen
(negative Ladung), Protonen (positive Ladung) und Neutronen. Die Anzahl Protonen
im Atomkern entscheidet über den Namen des Atoms. Wasserstoff (H) hat ein
Proton, Sauerstoff (O) deren acht. Normalerweise weist ein Atom die gleiche
Anzahl Elektronen auf wie Protonen (so ist das Atom weder positiv noch negativ
geladen). In der Natur kommen aber auch Ionen vor, die eine Ladung haben:
Positiv, wenn weniger Elektronen als Protonen im Atom sind, negativ bei erhöhter
Elektronenzahl.Atome können sich zu Molekülen verbinden. Sauerstoff kommt höchst
selten als einzelnes Sauestoffatom (O) vor, sondern meistens als O2 oder O3
(Ozon).
Azorenhoch Das Azorenhoch ist ein Hoch mit Kern in der Nähe der Azoren. Es gehört zum subtropischen Hochdruckgürtel. Die Azoren sind eine portugiesische Inselgruppe im Atlantik.
Ein Barometer ist ein
Messgerät zur Bestimmung des Luftdrucks, das von Torricelli zuerst angewendet
wurde. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Druck zu bestimmen. Man kann die
Verformung einer luftdicht abgeschlossenen Blechdose messen (bei hohem Luftdruck
wird sie mehr zusammengedrückt als bei tiefem, Grafik Figur a). Die Verformung
kann mit einem Zeiger auf einer Skala angezeigt werden. Oder man füllt ein Gefäss
mit einer Flüssigkeit und taucht das offene Ende eines auf einer Seite
verschlossenen Rohres senkrecht in die Flüssigkeit (Grafik Figur b). Erhöht
sich nun der Luftdruck, wird die Oberfläche der Flüssigkeit etwas nach unten
gedrückt, was zur Folge hat, dass die Flüssigkeit im Rohr steigt. Meist wird
als Flüssigkeit Quecksilber (chem. Zeichen: Hg) verwendet. Am Rohr kann man
eine Skala anbringen, auf der der Luftdruck abgelesen werden kann. Es gibt verschiedene
Einheiten, mit denen der Druck angegeben werden kann:
Wetterprognosen mit
Druckmessgeräten Die Druckwerte der älteren
mechanischen Barometer waren (gemäss Standard-Atmopshäre) fest einem
bestimmten Wettertyp zugeordnet, was natürlich nur in wenigen Fällen mit dem
aktuellen oder zukünftigen Wettergeschehen übereinstimmt. Der bei uns
herrschende absolute Luftdruck sagt wenig über die vertikale Luftbewegung bei
uns aus; erst beim Vergleich mit dem Druck in der näheren und weiteren Umgebung
können wir auf den Grad der Hebung bzw. auf eine allfällige Wetterbesserung
oder -Verschlechterung bei uns schliessen. Bsp: Ein Luftdruck
von 1005 hPa ist im Prinzip gering. Wenn aber über den andern Gebieten Europas
ein Druck von 990 hPa herrscht, liegen wir mit 1005 hPa dennoch im Hoch... Neben dem Luftdruck
spielt auch die Druckänderung eine Rolle, will man eine Aussage über die
weitere Wetterentwicklung machen. Nicht zuletzt deshalb haben unsere Grossväter
immer zu einem fixen Zeitpunkt auf's Barometer geklopft: Durch die leichte Erschütterung
ist der Barometerzeiger vom alten Druckwert auf den aktuell herrschenden
Druckwert gesprungen und die Grossväter konnten sich anhand der Verschiebung über
die Druckänderung ins Bild setzen. Aber auch dies sagt nur wenig über die
Wetterentwicklung aus... Die modernen Wettergeräte reagieren auf Druckänderungen pro Zeiteinheit (und - je nach Fabrikat - auch noch auf Faktoren wie Feuchte, Temperatur). Aber auch diese Geräte kennen die Verhältnisse in der näheren und weiteren Umgebung natürlich nicht. Die Geräte selbst und ihre Messqualität können daher noch so gut sein - sie geben in den wenigsten Fällen die richtige Wetterentwicklung wieder. Die Beaufortskala Skala zur Bestimmung
der Windstärke. Sie wurde vom englischen Admiral Sir Francis Beaufort (1774 -
1857) entwickelt.
Bergeron-Findeisen-Prozess
Die
Bergeron-Findeisen-Theorie beschreibt die Entstehung von grossen Tropfen in
Wolken. Voraussetzung ist ein Gemisch von Wassertröpfchen und Eis in einer
Wolke. Über Eis herrscht der geringere Sättigungsdampfdruck als über Wasser
gleicher Temperatur. Während über Eis die Luft schon gesättigt ist und zu
kondensieren beginnt, kann über dem Wassertropfen der gleichen Temperatur noch
Wasser verdunsten. Der Wasserdampf geht also von den Tröpfchen zum Eis, die
Eiskristalle wachsen. Wenn sie genügend gross sind, beginnen sie zu fallen,
kommen in wärmere Luftschichten und schmelzen zu Tropfen. Dieser Prozess wird
Bergeron-Findeisen-Prozess genannt. Bergwind Talabwärts
gerichtete Luftströmung . Bise
Bise ist ein kalter
und trockener Nord- bis Nordostwind im Schweizer Mitelland. "Bise" ist
also eine Schweizer Erfindung. Sie tritt bei Hochdruckwetterlagen auf. Im
Gegensatz zum Föhn überströmt die Bise kein Gebirge. Bise ist darum weniger
turbulent. Im Sommer ist die Bise meist mit heiterem Wetter verbunden, während
sie im Winter oft zu Hochnebel führt: Sowohl im Winter als auch im Sommer führt
die Bise kühle Luft an die Alpen heran, die sich dort staut und einen
Kaltluftsee im Mittelland bilden kann. Im Winter ist die nächtliche Abstrahlung
der Erde (und damit die Abkühlung der Luft) gross, verglichen mit der
Sonneneinstrahlung während des Tages. Da die Temperatur in der Nacht den
Taupunkt erreicht, kann sich Nebel bilden. Im Winter ist die Einstrahlung während
des Tages aber zu schwach, um den Nebel wieder aufzulösen. Zudem kann der Nebel
sich selber erhalten, indem er tagsüber die Temperatur der Gebiete tiefhält,
die er bedeckt. Oft geht der Hochdruckwetterlage mit Bise eine Advektion von
warmer Luft voraus, die eine zähe Advektionsnebelschicht aufbaut. Blitz und Donner Die Teilchen in einer
Gewitterwolke werden durch starke Auf- und Abwinde durch die Wolke gewirbelt.
Dabei prallen die Teilchen zusammen und werden elektrisch aufgeladen. Die
kleinen und leichteren, meist positiv geladenen Teilchen sammeln sich im oberen
Teil der Wolke an, die schweren negativ geladenen Partikel im unteren Teil.
Innerhalb der Wolke und als Folge auch zwischen Wolke und Erde baut sich ein
Spannungsfeld von einigen hundert Millionen Volt auf, das sich schliesslich mit
einem gewaltigen und "blitzschnellen" Kurzschluss entlädt.
Blizzards,
Burane,
Pamperos und Yamase Es handelt sich bei
allen vieren um Winde, die mit heftigen Kaltlufteinbrüchen einhergehen. Vom
Blizzard ist Nordamerika betroffen. Blizzardwarnung wird ausgegeben, wenn zu
erwarten ist, dass Winde mit mehr als 15.5 m/s und heftiger Schneefall die
Sichtweite unter 140 m herabsetzen. In Ostrussland und Sibirien heissen
derartige Ereignisse Burane, die Südamerikaner nennen sie Pamperos und in Japan
heissen sie Yamase. All diesen Gegenden ist gemeinsam, dass die Gebirge (die
Rocky Mountains, die Anden, die japanischen Inseln) Nord-Süd verlaufen und
damit den Winden aus der kalten Polarregion frei Bahn in die Subtropen geben, wo
sie auf feuchtwarme Luft treffen. Südeuropa und Indien dagegen sind von den
Alpen bzw. vom Himalaya geschützt.
Anders Celsius (1701
-1744, schwedischer Astronome) führte diese Temperaturskala um 1742 ein. Er
legte zwei Fixpunkte fest (bei einem Luftdruck von 1013.25 hPa): 0° Celsius
(Schmelzpunkt des Wassers) und 100° Celsius (Siedepunkt des Wassers). Ernst C.
von Linné drehte die Skala dann um, so dass heute der Schmelzpunkt mit 0°
Celsius und der Siedepunkt mit 100° Celsius angegeben werden. Die Skala wurde
zwischen 0° C und 100° C in 100 gleiche Teile eingeteilt. Ein Teilstrich
entspricht genau 1° C. Für Temperaturdifferenzen gilt 1° C = 1 K. Die Umrechnung von
Kelvin in Celsius geschieht über:
Corioliskraft
Wenn sich ein Teilchen auf der drehenden
Erde von einem Punkt zum anderen bewegt, wird es abgelenkt. Die Kraft, die dies
bewirkt, wird Corioliskraft genannt (nach Gaspard Gustave de Coriolis, 1835).
Auf der Nordhalbkugel lenkt sie ein bewegtes Teilchen nach rechts ab, auf der Südhalbkugel
nach links. Für einen Beobachter, der sich nicht auf der drehenden Erde
befindet, bewegt sich das Teilchen aber geradlinig durch den Raum. Es wird also
nur bezüglich der Erdoberfläche nach rechts bzw. nach links abgelenkt, nicht
aber gegenüber dem nicht mitdrehenden Beobachter.Beispiel: Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um ihre eigene Achse. Ein Punkt, der sich fix auf der Erdoberfläche am Äquator befindet, hat deshalb eine Drehgeschwindigkeit von 1669 km/h. Ein fixer Punkt am Nordpol hat die Drehgeschwindigkeit 0 km/h. Schauen Sie nun auf den Nordpol und die drehende Erde hinunter. In der Nähe des Nordpols läge ein Luftpaket, das sich bezüglich der Erdoberfläche nicht bewegt, also mit der Erde dreht. Diesem Paket geben Sie nun einen, so dass es sich nach Süden bewegt. Während es dies tut, dreht die Erdoberfläche unter ihm immer schneller, je näher es dem Äquator kommt. Das Luftpaket selber hat aber immer noch die gleiche kleine Drehgeschwindigkeit, die es am Nordpol hatte. Es wird, bezogen auf die Erdoberfläche, nach rechts abgelenkt und beschreibt auf der Erdoberfläche einen Bogen. Bezüglich des Randes der Grafik (der nicht mitdreht) und Ihnen als ortsfestem Beobachter beschreibt das Paket eine Gerade. Daraus wird deutlich, dass die Corioliskraft eine Scheinkraft ist (also keine Arbeit verrichtet), die nur im rotierenden System auftritt. Der Druck wird
definiert als Kraft pro Fläche. Man dividiert die Kraft, die senkrecht auf eine
Fläche wirkt durch die Grösse dieser Fläche. Der Luftdruck wird mit
Barometern gemessen. Gebräuchlich sind folgende Einheiten:
Wie die Kraft (und damit der Druck) eines Gases zustande kommt, lässt sich am besten mit einer Gasflasche erklären: Die Gasteilchen in der Gasflasche bewegen sich mit einer Geschwindigkeit, die von der Temperatur abhängt. Ab und zu stösst ein Teilchen auf die Wand der Flasche und übt durch diesen Stoss eine Kraft auf die Wand aus. Der Druck in der Gasflasche kann mit folgenden Formeln angegeben werden:
Dunst Dunst ist eine deutlich erkennbare Lufttrübung in Bodennähe, wobei die Sichtweite noch mehr als 1 km beträgt. Es gibt feuchten Dunst (durch Wasserdampf verursacht) und trockenen Dunst (durch Staubteilchen und Schadstoffe verursacht).
Eisregen ist Regen, der sofort gefriert, wenn er mit dem Boden oder mit festen Gegenständen (z.B. Stromleitungen) in Berührung kommt. Dies geschieht bei Boden- und/oder Lufttemperaturen von unter 0 Grad Celsius. Auf Straßen entsteht dann gefährliches, meist völlig durchsichtiges Glatteis.
Eistag Liegt die Höchsttemperatur an einem
Tag nicht über 0°C, so spricht man in der Meteorologie von einem
Eistag. Daher ist ein Eistag auch gleichzeitig ein Tag, an dem Dauerfrost
herrscht.
Elemente
(chemische) Chemische Elemente
sind die Grundbausteine, aus denen sich die gesamte Materie zusammensetzt. Ein
Element besteht aus Atomen, die alle die selbe Anzahl Protonen im Kern
aufweisen. Trotz der grossen Vielfalt unserer Welt, ist sie aus nur 90 natürlich
vorkommenden Elementen aufgebaut. 90% der Masse der Erdkruste besteht aus füf
Elementen:
Über 90% des
menschlichen Körpers bestehen aus nur drei Elementen: Sauerstoff, Kohlenstoff,
Wasserstoff.
El Niño, Perustrom, Südpazifikhoch,
Walker-Zirkulation und Wir
Vor der Westküste Südamerikas
gibt es den Perustrom, auch Humboldtstrom genannt. Dies ist eine Meeresströmung,
die kühles Wasser von der Antarktis her bringt und dieses entlang der Küste
Richtung Norden und dann entlang dem Äquator nach Westen in den Pazifik hinaus
transportiert. Der Perustrom dreht also im Gegenuhrzeigersinn. Weil der
Perustrom sich von der Küste wegbewegt, saugt er auch Tiefenwasser herauf an
die Meeresoberfläche. Dieses Tiefenwasser ist reich an Nährstoffen wie
Plankton für Kleinfische (Sardinen, Sardellen). Jedes Jahr etwa zur
Weihnachtszeit wird aber das Oberflächenwasser von der hochstehenden Sonne
stark erwärmt. Dieses Wasser bleibt an der Meeresoberfläche, da es warm ist
und eine geringere Dichte aufweist als kühleres Wasser. Dadurch wird der
Nachschub an nährstoffreichem Tiefenwasser verringert. Die Population der
Kleinfische wird dezimiert. Für die Grossfische wird so die Nahrung knapp.
Darum klagen die örtlichen Fischer zu dieser Zeit über kleine Erträge. Sie
nennen diese Zeit "El Niño", was etwa soviel heisst wie
"Kindchen" oder "Weihnachtskindchen". Das warme Wasser zieht
sich aber nach einigen Wochen wieder zurück (wenn die Sonne wieder weiter nördlich
steht), die Fischerträge steigen wieder an. Etwa alle drei bis
elf Jahre (im Durchschnitt alle sieben Jahre) bleibt aber das warme Wasser ein
ganzes Jahr in der Region. Die Meteorologen sprechen dann von einem "El-Niño-Jahr".
Alle diese Tatsachen
würden die Meteorologen wenig kümmern, wenn nicht die Ozeane eng mit der
Atmosphäre verknüpft wären. Über dem Pazifik, vor der Küste Südamerikas,
finden wir das ganze Jahr über ein Hochdruckgebiet (wie übrigens vor der Westküste
jedes Kontinents). Da wir auf der Südhalbkugel sind, wehen die Winde im
Gegenuhrzeigersinn um dieses südpazifische Hoch (Corioliskraft). Sie haben also
die selbe Richtung wie der Perustrom. Ein starkes südpazifisches Hoch kann so
den Perustrom verstärken, ein schwaches Hoch verstärkt ihn etwas weniger
stark. Bei starkem Hoch kann der Perustrom mehr kaltes Wasser aus der Antarktis
bringen, die Chancen für ein El Niño Jahr stehen schlecht. Ist das südpazifische
Hoch aber schwach, wehen also schwache Winde, ist auch der Perustrom schwächer.
Das Oberflächenwasser wird bereits weiter südlich erwärmt, ein El-Niño-Jahr
wird möglich. Dies ist aber noch
nicht alles. Es gibt eine weitere Zirkulation über dem Äquator, die
Walker-Zirkulation: Da der Perustrom normalerweise kaltes Wasser aus der
Antarktis an den Äquator bringt, ist der Pazifik dort im Osten (Amerika) kühler
als im Westen (Asien). Dies hat zur Folge, dass auch die Atmosphäre am Äquator
über dem Ostpazifik kühler ist als im Westen. Die Luft sinkt also im Osten
eher ab, fliesst über das Meer nach Westen und steigt dort wieder auf. In der Höhe
fliesst sie dann wieder zurück nach Osten. Diese Zirkulation wird
Walker-Zirkulation genannt. Um die Zusammenhänge
etwas zu beleuchten, hier zwei Beispiele: Angenommen, das Südpazifikhoch
sei stark, der Perustrom bringt also viel kaltes Wasser in die Äquatorregion
(Ein El-Niño-Jahr ist nicht möglich). Dann ist der Temperaturunterschied
zwischen Ost und West grösser, die Walker-Zirkulation also stärker. Ist das Südpazifikhoch
schwach, bringt der Perustrom wenig kaltes Wasser vom Südpol, ein El-Niño-Jahr
wird möglich. Der Temperaturunterschied zwischen Ost und West ist klein, also
ist die Walker-Zirkulation schwächer. Dies hat zur Folge, dass im Westpazifik
die Luft weniger stark aufsteigt. Nun gibt es entlang dem Äquator die ITC
(Innertropische Konvergenzzone). Dies ist ein Bereich mit mächtiger Konvektion
(wegen starker Sonneneinstrahlung) und täglichen Niederschlägen. Die ITC
schwankt entsprechend der Jahreszeit um den Äquator (im Juli liegt sie nördlich
des Äquators, im Januar südlich davon). Wenn die Luft aber, wie in unserem
Beispiel, im Westen weniger stark aufsteigt, sind auch die Regenfälle schwächer
oder es kommt gar nicht zu Regen. Dies hat Dürre zur Folge, die zur Ausbreitung
der von Menschen gelegten Waldbränden führt, so geschehen im Spätsommer 1997
in Malaysia. Auch Australien muss
sich in solchen Situationen für eine Dürre bereit machen: Wenn die ITC im
Dezember und Januar über Nordaustralien liegt und sie schwach ist (da gerade
ein El-Niño-Jahr zu Ende geht), kann die Situation für die dortige
Landwirtschaft kritisch werden. Es kann aber auch am
Ostpazifik zu Katastrophen kommen. Wie gesagt, die Luft sinkt vor Südamerika
eher ab. Wenn die Walker-Zirkulation schwach ist, ist auch diese Absinkbewegung
eher schwach. Dies bedeutet, dass die Konvektion der ITC stark wird, was mit
verstärkten Niederschlägen verbunden ist. Wenn die ITC nun im Januar über
Nord-Peru liegt und gerade ein El-Niño-Jahr ist, kommt es zu Überschwemmungen.
Walker-Zellen gibt es
um die ganze Erde entlang dem Äquator, also auch über Afrika, ganz in unserer
Nähe. Und alle Zellen sind miteinander gekoppelt. Der Perustrom allein hat
keinen unmittelbaren Einfluss auf unser mitteleuropäisches Wetter. Wenn aber
der Perustrom zusammen mit dem Südpazifikhoch und der Walker-Zirkulation ein
El-Niño-Jahr verursacht, kann dies durchaus Auswirkungen auf das Wetter in
Mitteleuropa haben. Allerdings sind die Einflüsse des nahen Atlantiks
wesentlich stärker und lassen die El-Niño-Signale verblassen. Es gibt auch für
den Nordatlantik ein Modell: Die nordatlantische Oszillation NAO. Emission Jeder Körper, dessen Temperatur grösser als 0° K ist, sendet eine Strahlung aus, er emittiert Strahlung. Diese Emission ist stark von der Temperatur des Körpers abhängig:
Für die Erdoberfläche
mit einer mittleren Temperatur von 288.15K ergibt sich eine Emission von
390.9W/m2. Allerdings ist die
Erde kein schwarzer Körper und absorbiert nicht die ganze eintreffende
Strahlung. Man definiert deshalb die Emissivität
. Diese Grösse
ist identisch mit dem Absorptionsvermögen. Für einen schwarzen Körper wäre
sie 1.
Einheit zur Angabe
der Temperatur. Sie wurde von D.G. Fahrenheit um 1714 eingeführt. Er hat die
Skala zwischen 212° F (Siedetemperatur des Wassers) und 32° F
(Schmelztemperatur von Eis) in 180 gleichgrosse Teile eingeteilt. Der Nullpunkt
entsprach der damals tiefsten erzeugten Temperatur. Ein weiterer Fixpunkt war
die Körpertemperatur des Menschen (100° F). Die Fahrenheit-Skala
wird heute nur noch in Grossbritannien und in den USA verwendet. Umrechnung von
Celsius in Fahrenheit:
Fluor-Chlor-Kohlen-Wasserstoffe
(FCKW)
Föhn Warmer und trockener
Fallwind. Er entsteht oftmals im Vorfeld einer Kaltfront, die sich aus Westen
den Alpen nähert. Wenn nämlich hinter der Front selbst hochreichende Kaltluft
über Westeuropa hinweg weit genug nach Süden ausbricht, entsteht auf der
Vorderseite dieses "Kaltlufttroges" zur Kompensation vielfach eine
nach Norden gerichtete Strömung, die relativ milde aber recht feuchte Luft vom
Mittelmeer zu den Alpen führt. Während der Alpensüdhang von immer dickeren
Regenwolken eingehüllt wird, setzt in den nördlichen Alpentälern oftmals
schlagartig kräftiger Wind ein, die Temperaturen machen innert Minuten einen
enormen Sprung nach oben und zudem wird es deutlich trockener. Diese
charakteristische Eigenschaften der Föhnluft sind nicht, wie früher
angenommen, eine Folge der Reibung der Luft beim Herunterstürzen in die
Talschaften der Nordseite. Nordens geschieht
genau das Umgekehrte, durch den Regen hat die Luft aber einen Teil ihrer
Feuchtigkeit im Süden deponiert. Sie ist im Norden daher wesentlich trockener,
und somit ist auch die Wolkenbasis deutlich höher. Und genau diese Differenz
machts aus: In unserem Beispiel gewinnt die Luft nördlich des Alpenkammes beim
Absinken von 3000 auf 1000 Meter alle 100 Meter rund 0.4º C an Wärme (vgl.
Kurve 3) und ist daher - in unserem Beispiel - im Norden 8º C wärmer als im Süden
(0.4º C x 20 = 8º C). Bei
Vertikalbewegungen eines Luftpaketes ausserhalb von Wolken beträgt seine Abkühlung
(bei Hebung) bzw. seine Erwärmung (beim Absinken) ca. 1º C pro 100 Meter Höhendifferenz
(trockenadiabatischer Temperaturgradient). Innerhalb von Wolken dagegen ist der
Wärmegewinn bzw. -Verlust nur rund 0.6º C pro 100 Meter (feuchtadiabatischer
Temperaturgradient). Dank höherer Wolkenbasis im Norden gewinnt die Föhnluft
daher deutlich an Wärme. Die thermodynamische
Theorie vermag aber die starken Fallwinde nicht zu erklären. Ein anderes Modell
aus der Flachwasserdynamik bietet da mehr:
Wenn Wasser über ein Hindernis strömt, wirken im Wesentlichen zwei Kräfte:
Die Schwerkraft (das Wasser wird von der Erde angezogen) und die Trägheitskraft.
Man kann nun zwischen zwei Regimes unterscheiden. Beim Superkritischen Fliessen
ist die Trägheitskraft dominierend. Kinetische Energie wird am Hinderniss in
potentielle Energie umgewandelt (d.h. das Wasser strömt langsamer, hat aber am
Gipfel potentielle Enrgie, die es befähigen, wieder hinunter zu stürzen und
schneller zu fliessen, also nach dem Hindernis wieder mehr kinetische Energie zu
haben).
Beim Subkritischen Fliessen dominiert die Schwerkraft. Über dem Hindernis
fliesst das Wasser schneller, potentielle Enrgie wird in kinetische Energie
umgewandelt, die Dicke der Wasserschicht wird kleiner. Nach dem Hindernis wird
die kinetische Energie zurück in potentielle Enregie verwandelt.
Wenn über dem Hindernis eine genügend starke Beschleunigung erreicht wird und
eine genügend grosse Abnahme der Dicke der Wasserschicht erfolgt (bei grossen
Hindernissen möglich) kann ein Übergang von subkritischem zu superkritischem
Fliessen geschehen. Da nun das Wasser am Lee-Hang superkritische ist,
beschleunigt es sich und stürzt den Hang hinunter. Weil auf der ganzen Strecke
über dem Hindernis potentielle Energie in kinetische verwandelt wird, werden
starke Fallwinde im Lee produziert. Die Flüssigkeit passt sich auf der Leeseite
möglicherweise durch einen hydraulischen Sprung wieder der Umgebung an und
wechselt dadurch wieder zu subkritischem Fliessen. Zugegeben, in der Natur ist
keine derart scharfe Grenze zu beobachten, wie sie zwischen Wasser und Luft zu
finden ist. Aber man findet oft eine Inversion, also eine Grenze im Luv der
Alpen, wenn im Lee Föhn herrscht. Konkret ist oft ein Kaltluftsee in der
Poebene vorhanden. Unglücklicherweise ist es aber nicht die kalte Luft aus der
Po-Ebene (also die Luft unter der Grenzschicht), die über die Alpen fliesst,
sondern die Luft darüber. Die Theorie geht also nicht ganz auf: Einer der Gründe,
warum immer noch intensiv am Phänomen Föhn geforscht wird.
Front Luftmassengrenze
zwischen warmer und kalter Luft, die am Boden eine konvergente Linie bildet
(Konvergenz: Zusammenströmen von Luft). Es gibt Kaltfronten, Warmfronten und
Okklusionsfronten. Solche Frontensysteme sind eng mit Tiefdruckgebieten verknüpft.
Nach der Schönwetterphase
mit Winden aus Süd-Ost folgt hohe Bewölkung in Form von Cirren (Ci). Diese
verdichtet sich zu Cirrostratus (Cs), die Wolkenuntergrenze sinkt ab, grauer
Stratus (St) prägt das Bild. Während die Winde über Süd nach Süd-West
drehen, setzt gleichmässiger Regen ein, die vorherrschende Wolkenart ist nun
der Nimbostratus (Ns). Sobald die Warmfront am Boden durchzieht, lässt der
Regen nach, das Wetter heitert auf, es ist deutlich wärmer. Nach der kurzen
Aufhellung zeigen sich bereits die ersten Cirrocumuli am Himmel, aber diesmal
verdichten sich die Wolken schneller und oft setzt schlagartig starker
Niederschlag ein: Die Klatfront zieht durch. Hinter der Kaltfront lockert die
Bewölkung schnell auf. Während vor der Kaltfront noch Winde aus Süd-West
vorherrschten, bläst hinter der Front nun ein kühler Nord-West-Wind.
Fujitaskala Tornados sind die heftigsten
Windsysteme der Erde. Im Gegensatz zu "Hurricans",
"Taifunen" oder "Orkanen", die einen Durchmesser von bis zu
1000 Kilometern erreichen, sind Tornados nur einige Dutzend bis einige hundert
Meter breit. Jede
Niederschlagsmessung ist nur eine Punktmessung. Um zu erfahren, wie viel
Niderschlag ein Gebiet (z.B. Einzugsgebiet einese Flusses) erhalten hat, müssen
die Werte der Messpunkte auf die Gebietsfläche extrapoliert werden. Um
beispilsweise Vorhersagen über den Abfluss eines Flusses machen zu können oder
vor Hochwassern warnen zu können, muss der Gebietsniederschlag bekannt sein. Es gibt diverse
Methoden, die Punktwerte in Gebietswerte umwandeln. Bei allen Methoden ordnet
man einem Regenmesser eine Flöche zu, für die der Punktwert gelten soll. Ein weitere Möglichkeit
liegt in der Niederschlagbestimmung mittels Radar oder Satelliten. Geopotential,
Geopotentialfläche
Bezeichnung für das
Potential der Schwerkraft, gemessen durch die Hubarbeit, die zu leisten ist, um
eine Masseneinheit von einem Höhenniveau auf ein höheres Niveau zu heben. Das
Geopotential ist das Produkt aus Schwerebeschleunigung (in mittleren Breiten
9.81 m/s2) und der Höhe in Metern über Normalnull. Flächen gleichen
Geopotentials heissen Geopotentialflächen. Geostrophischer
Wind
(Geo-strophisch =
wegen der Erddrehung). Der geostrophische Wind ist eines der physikalischen
Modelle für den Wind. Die Realität wird damit stark vereinfacht. Man nimmt nämlich
an, dass die Isobaren Geraden wären. Der Wind weht dann parallel zu den
Isobaren und die Zentrifugalkraft fällt weg. Wenn das Luftteilchen in
Bewegungsrichtung schaut, so muss das Hoch rechts des bewegten Teilchens liegen,
das Tief links (auf der Nordhalbkugel). Also wirkt die Druckgradientenkraft (P)
nach links ins Tief hinein, die Corioliskraft (C) nach rechts zum Hoch. Die
beiden Kräfte stehen im Gleichgewicht, heben sich also in ihrer Wirkung gerade
auf. Gewitter Damit Gewitterwolken
mit Blitz und Donner entstehen können, muss innerhalb der Wolke eine starke
Aufwärtsströmung herrschen (In kräftigen Gewitterwolken wurden Aufwinde mit
Geschwindigkeiten von knapp über 30 m/sec = über 100 km/h) gemessen. Ideale
Voraussetzungen für solch starke Vertikalbewegungen gibt es vor allem im
Sommer, wenn der Boden und die bodennahe Luft stark aufgewärmt wird und dadurch
von selbst in die Höhe steigt (Bildung von Quellwolken, die immer grösser
werden und sich schliesslich zu Gewitterwolken entwickeln). Grundsätzlich aber
ist weniger die absolute Temperatur am Boden als viel mehr der
Temperaturunterschied zwischen den unteren und den oberen Luftschichten in 5 bis
8 km Höhe ausschlaggebend dafür, ob sich die Luft nach oben in Bewegung setzt:
Wenn die Temperatur mit zunehmender Höhe mehr als 0.6° pro 100 Meter abnimmt (feuchtadiabatischer
Temperaturgradient), sind Gewitter unabhängig von der Jahreszeit im Prinzip möglich.
Basierend auf diesem Temperaturgradienten kann es somit auch bei
Bodentemperaturen von -10° C blitzen und donnern, sofern die Temperatur in 5 km
Höhe unter -40° C zurückgeht (-10 - {0,6 x 50} = -40). Selbstverständlich
sind solch tiefe Temperaturen in 5 km Höhe eher selten, und daher sind
Wintergewitter auch eher die Ausnahme. Im Sommer liegen die Temperaturen in 5 km
Höhe im Mittel bei -15° C, und somit braucht's am Boden nur +15° C bis +20°
C, damit sich ein währschaftes Gewitter entwickeln kann. Gewitterwolken
reichen vielfach bis an die Obergrenze der Troposphäre in rund neun Kilometern
Höhe. Dort besteht die Wolke nur noch aus Eiskristallen. Die erwähnten starken
Auf- und Abwinde vermögen selbst grössere Eispartikel mehrmals zu packen und
wiederholt nach oben in kältere Bereiche zu schleudern. So wachsen sie immer
mehr und können sich zu teils schweren Hagelkörnern entwickeln. (Für das
Tropfenwachstum gilt ähnliches.) Der Vollständigkeit
halber sei noch erwähnt, dass neben dem Temperaturunterschied natürlich noch
eine Menge anderer Faktoren über "Sein oder Nichtsein" von Gewittern
entscheidet. Die sind aber unabhängig von der Jahreszeit. Treibhauseffekt,
Glashauseffekt
Der Treibhauseffekt (THE)
beruht auf der Tatsache, dass die Atmosphäre aufgrund ihrer Zusammensetzung,
d.h. aufgrund der Anwesenheit von Treibhausgasen für die kurzwellige
Sonnenstrahlung viel durchlässiger ist als für die langwellige Ausstrahlung
der Erde. Ein Teil der langwelligen Strahlung wird in der Atmosphäre absorbiert
(und erwärmt diese dabei), und die Re-Emission, die natürlich zu gleichen
Teilen nach "oben" wie auch nach "unten" gerichtet ist, führt
zu einer Vergrösserung der langwelligen Einstrahlung am Boden. Der
Treibhauseffekt ist keine neue Erfindung sondern trägt schon seit Jahrtausenden
zur erheblich grösseren mittleren globalen Temperatur bei, als sie ohne Atmosphäre
zu erwarten wäre: Die Temperatur ist um 33 K erhöht. Was seit den 80er
Jahren unter dem Begriff "Treibhausproblematik" gehandelt wirdt, ist
eine Verstärkung des Treibhauseffekts. Der Mensch erhöht die Konzentration der
Treibhausgase in der Atmosphäre und verstärkt damit den Glashauseffekt. Aber
nicht jedes Gas hat die selbe Wirkung: (Das spezifische
Treibhauspotential gibt die Treibhauswirkung eines zusätzlichen Moleküls des
betreffenden Treibhausgases, relativ zur Wirkung eines CO2-Moleküls.) Gas Anteil am natürl.
THE Verweildauer
in der Atmosphäre spezifisches
Treibhauspotential Wasserdampf
H2O 20.1° C Kohlendioxid
CO2 7.2°
C 6 - 10 Jahre 1 Ozon O3 2.4°
C 30 - 90 Tage 2000 Distickstoffoxid
N2O 0.8°
C 150 - 200
Jahre 230 Methan CH4 0.8°
C 4 - 7 Jahre 32 FCKW 0.03°
C 50 - 100
Jahre 14000 - 17000 Die Wissenschaft
versucht, die Klimaveränderung mit Modellen vorherzusagen. Die Problematik
liegt in der Komplexität des Systems "Erde". Es gibt unzählige Rückkoppelungsmechanismen.
Hier nur ein Beispiel: Steigt die Temperatur, schmilzt das Eis der Polargebiete.
Damit sinkt die Albedo, die Erde reflektiert damit weniger Energie und nimmt
mehr Energie auf, was die Temperatur weiter erhöht und noch mehr Eis schmelzen
lässt. Gradient
Der Gradient gibt die
Änderung einer Grösse innerhalb einer Strecke an. Wenn beispielsweise die
Temperatur auf einer Strecke von 10 m um 10° Celsius sinkt, beträgt der
Temperaturgradient 1° Celsius pro Meter (10°C /10m). Der Gradient hat dabei
nicht nur eine Grösse sondern auch eine Richtung. Er zeigt in der Meteorologie
in die Richtung der grössten Änderung und zum grössten Wert hin. Bekannte
Gradienten sind der erwähnte Temperaturgradient, der Druckgradient oder der
Feuchtegradient. Graupel Niederschlag in Form von kleinen, meist
milchigen Eiskörnern mit einem Durchmesser von weniger als 0,5 cm nennt man
Graupel. Graupel tritt meist als Schauerniederschlag nach dem Durchzug
winterlicher Kaltfronten auf. Großwetterlage Als Großwetterlage bezeichnet man die
durchschnittliche, mindestens 3 Tage lang andauernde Luftdruckverteilung über
einem großen, kompakten Gebiet unserer Erde. Ein Beispiel dafür ist die
Westlage mit Islandtief und Azorenhoch. Hagel ist
Niederschlag bestehend aus Eiskügelchen oder -Kugeln. In Gewitterwolken mit
starken Aufwinden können recht schwere Niederschlagspartikel gegen die
Schwerkraft in der Luft gehalten werden. Die einzelnen Teilchen werden zum Teil
mehrmals nach oben transportiert. Dabei fangen sie immer wieder unterkühltes
Wasser ein, gefrieren und schmelzen beim Fallen wieder teilweise. Sind die
Eiskugeln einmal genug schwer, fallen sie aus der Wolke. Da sie aber recht gross
sind, schmelzen sie nicht vollständig bis sie am Boden ankommen. Dort treffen
sie als Hagel auf. Hagelkörner können einen Durchmesser von über 10 cm
erreichen. Ein Hagelkorn von 3 cm Durchmesser erreicht eine Fallgeschwindigkeit
von 25 m/s (gegen 100 km/h). Damit können sie riesige Schäden anrichten an
landwirtschaftlichen Kulturen und Infrastruktur. Seit alters her hat
man versucht, den Hagel zu verhindern. Einmal durch laute Knallerzeugung am
Boden, dann durch Beschiessen der Wolken. Die bekannteste Methode ist jene mit
Silberjodid. Dabei werden potentielle Hagelwolken mit Silberjodid geimpft (durch
Raketen oder mit Flugzeugen). Die Silberjodid-Moleküle sollen als Keime dienen,
an denen das unterkühlte Wasser gefrieren soll. Dadurch entstehen viele kleine
Eispartikel statt wenige grosse. Ein umfangreicher Feldversuch der Eidgenössischen
Technischen Hochschule (ETH Zürich) hat aber gezeigt, dass mit Impfung
gleichviele Hagelschläge auftreten wie ohne Impfung. Es bleibt also nur der
passive Hagelschutz: Die sogenannten Hagelnetze über landwirtschaftlichen
Kulturen. Haloerscheinungen Haloerscheinungen
sind optische Phänomene, die auf Brechung oder Spiegelung des Sonnenlichts an
atmosphärischen Eiskristallen zurückzuführen sind. Bei der Brechung verläuft
der Lichtstrahl zum Teil durch den Eiskristall. An den Grenzflächen Luft/Eis
wird er leicht umgelenkt. Es werden aber nicht alle Wellenlängen des weissen
Lichts gleich stark abgelenkt. Es gibt
unterschiedliche Haloerscheinungen .Am bekanntesten ist der kleine Ring , der
einen Kreis um die Sonne mit einem Radius von 22° bildet. Häufig ist der
kleine Haloring von zwei farbigen Flecken flankiert, die etwas ausserhalb des
Ringes in Höhe der Sonne zu sehen sind. Sie heissen Nebensonnen . Voraussetzung
für die Nebensonnen ist, dass die länglichen Schneekristalle überwiegend
senkrecht ausgerichtet sind. Oft wird auch eine Lichtsäule beobachtet: Ein
senkrechtes, oft spitz auslaufendes Lichtband oberhalb und unterhalb der Sonne.
Bei tiefstehender Sonne kann die Lichtsäule intensiv feuerrot werden. Die
Lichtsäule entsteht durch Spiegelung an den Aussenseiten von waagrecht
liegenden Eiskristallen. Wenn sich das Sonnelicht an den Seitenflächen
senkrecht stehender Eissäulen spiegelt, bildet sich der Horizontalkreis. Er
verläuft durch Sonne und Nebensonnen. Der Horizontalkreis ist eher selten, da
die Eissäulen selten senkrecht stehen. Auch recht selten kommt der
Zirkumzenitalbogen vor, da er durch Brechung an senkrechten Eiskristallsäulen
entsteht. Der obere und untere Berührungsbogen kommt dagegen recht oft vor. Sie
ändern ihre Gestalt recht stark mit der Höhe der Sonne: Bei hochstehender
Sonne schliessen sie sich mit dem Halo zusammen, bei tiefstehender Sonne
gleichen sie eher einem Astpaar. Schliesslich sei noch der grosse Haloring erwähnt,
der einen Kreis mit einem Radius von 46° um die Sonne bildet. Er entsteht durch
Brechung an beliebig orientierten Eiskristallen. Hangwind Tagsüber hangaufwärts
(Hangaufwind), nachts hangabwärts (Hangabwind) wehender Wind, der bei einer
ruhigen Strahlungswetterlage besonders gut ausgebildet ist. Hekto-Pascal Himmelsblau Himmelsblau (azur) bezeichnet die blaue
Farbe des Himmels die dadurch entsteht, daß der kurzwellige, blaue
Anteil der Sonnenstrahlung an den Luftmolekülen erheblich stärker gestreut
wird, als der langwellige, rote Anteil. Dieser Unterschied im Streuverhalten hängt
damit zusammen, daß der Durchmesser eines Luftmoleküls bedeutend kleiner als
die Wellenlänge des gestreuten Lichtes ist. Hoch,
Hochdruckgebiet, Antizyklone Gebiet relativ hohen
Luftdrucks. Das Zentrum dieses Gebietes weist dabei den höchsten Luftdruck auf
und ist von mindestens einer geschlossenen Isobare umgeben. Manchmal wird auch
der Begriff "Antizyklone" verwendet. Eine "Zyklone" ist ein
Tief, also das Gegenstück zum Hoch. Ein Hochdruckgebiet
kann man sich als Lufthügel vorstellen. Die Luft, die diesen Hügel bildet, ist
bestrebt, ihn auszugleichen, d.h. sie fliesst aus dem Hoch ab. Auf der
Nordhalbkugel wird die Luft wegen der Corioliskraft nach rechts abgelenkt. Darum
umströmt die abfliessende Luft das Hoch im Uhrzeigersinn. Auf der Südhalbkugel
wird ein Hoch im Gegenuhrzeigersinn umweht, da dort die Corioliskraft nach links
wirkt. In einem Hoch
herrscht Absinkbewegung. Absinkende Luft erwärmt sich adiabatisch, was zur Auflösung
der Wolken führt. Innertropische
Konvergenzzone, ITCZ Die "Intertropical
Convergence Zone" ist eine Zone um den Äquator, wo sehr starke Konvektion
stattfindet. Grund für diese Konvektion ist die starke Erwärmung durch die
Sonne. Die ITCZ würde man etwa dort erwarten, wo die Sonne am Mittag senkrecht
über dem Erdboden steht. Tatsächlich liegt die ITCZ erst etwa einen Monat später
da. Zudem wird die Lage der ITCZ durch die Kontinente modifiziert: Über
Kontinenten kann die Luft stärker erwärmt werden, als über Ozeanen. Darum
wird die ITCZ über Kontinenten jeweils stark in Richtung des Pols der
jeweiligen Hemisphäre gezerrt. Stabilität:
stabil, instabil (= labil) Die Temperatur ändert
in der Atmosphäre mit der Höhe; man sagt etwa auch, die Atmosphäre sei
thermisch geschichtet. Dabei können im Wesentlichen drei Situationen eintreten:
1)Absolute Instabilität
(Kurve A): Ein Luftpaket, das trockenadiabatisch oder feuchtadiabatisch
aufsteigt, ist sofort wärmer als seine Umgebung (die die Temperaturen auf Kurve
A hat) und steigt darum weiter. Bedingte Stabilität
(Kurve B): Ein Luftpaket, das trockenadiabatisch aufsteigt, ist sofort kühler
als seine Umgebung und sinkt darum gleich wieder ab. Ein Luftpaket, das aber
feuchtadiabatisch aufsteigt, da es an Wasserdampf gesättigt ist, ist sofort wärmer
als seine Umgebung und steigt darum weiter. absolute Stabilität
(Kurven C, D und E): Ein Luftpaket, das trocken- oder feuchtadiabatisch
aufsteigt, ist sofort kühler als seine Umgebung und sinkt darum wieder ab. Im Fall von Kurve D
spricht man auch von isothermer oder neutraler Schichtung. Die Atmosphäre kann
gewöhnlich in verschieden Abschnitte unterteilt werden, für die die eine oder
andere oben genannte Situation zutrifft. Inverison wird der
Zustand der Atmosphäre genannt, bei dem die Temperatur mit der Höhe zunimmt.
Normalerweise nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe adiabat ab. Wenn in
klaren Winternächten der Boden austrahlen und sich abkühlen kann, wird es möglich,
dass sich die bodennahe Schicht auch abkühlt. Sie wird damit kälter als die
darüberliegende Schicht. Inversionen sind günstig
für die Bildung des Smog, da die Luftmassen nicht ausgetauscht werden können.
Ein aufsteigendes Luftpaket kühlt sich ab und ist sofort kälter als die
Umgebung. Es beginnt darum gleich wieder mit dem Abstieg. Konvektion ist
innerhalb der Inversionsschicht nicht möglich. Isolinien Isolinien (iso aus
dem Griechischen: isos = gleich): Linien, die vor allem auf Karten benachbarte
Punkte (Orte) mit gleichen Werten des betrachteten Merkmals (Bsp.: Temperatur,
Feuchte, Druck, etc.) verbinden. Isallo- (z.B.
Isallobare) zeitliche Änderung
(z.B. des Luftdrucks) Isentrope potentielle
Temperatur Isobare Druck,
insbesondere Luftdruck Isobronte Gewitter (z.B.
Auswahl der Gewittertage) Isochione Schneefall
(z.B. Schneedeckendauer in Tagen) Isochore Volumen Isochrone Zeit (z.B.
Eintrittszeit bestimmter Phänomene) Isodense Dichte
(Luftdichte) Isogone Richtung,
insbesondere Windrichtung Isohaline Salzgehalt (des
Ozeans) Isohelie Sonnenscheindauer Isohumide Feuchte
(Luftfeuchtigkeit) Isohyete Niederschlag Isohypse Höhe (von
Isobarenflächen) Isoluxe (Isophote) Helligkeit Isonephe Bewölkung
(Bedeckungsgrad) Isoombre Verdunstung Isopotentiale Geopotential Isopykne Dichte
(Luftdichte) Isotache Geschwindigkeit
(Windgeschwindigkeit) Isotherme Temperatur Isovapore Dampfdruck Eine Region knapp
unterhalb der Tropopause, in der sehr starke Westwinde wehen. Im Kern des Jets können
Windgeschwindigkeiten von 500 km/h erreicht werden. Es gibt zwei Jetstreams pro
Erdhalbkugel: Polarfrontjet und Subtropenjet. Sie verlaufen wellenförmig rund
um die Erde. Während der Subtropenjet der Nordhalbkugel im Sommer konstant auf
40° Nord und im Winter ebenfalls konstant auf 30° Nord liegt, schwankt der
Polarfrontjet von Tag zu Tag von 50° N bis 75° N. Joule (J) Joule ist die
Einheit, in der Energie und Arbeit angegeben werden (Arbeit wird dann
verrichtet, wenn ein Körper gegen eine Kraft verschoben wird). Joule wird aus
den SI-Einheiten kg, m und s hergeleitet: J = kg·m2/s2 = N·m
Front,
der kalte Luft folgt. Die Abkühlung erstreckt sich dabei meist über die ganze
Troposphäre. Tritt die Abkühlung nur in der Höhe ein, spricht man von einer Höhenkaltfront.
Es wird unterschieden
zwischen aktiven und passiven Kaltfronten. In aktiven Kaltfronten nimmt die
frontsenkrechte Windgeschwindigkeit mit der Höhe zu. Die Kaltluft eilt dadurch
in der Höhe voraus. Es kommt zu Labilisierung und zu heftigen vertikalen
Umlagerungen, verbunden mit heftigen Gewittern. In passiven
Kaltfronten nimmt der Wind mit der Höhe ab. Die Kaltluft schiebt sich keilförmig
unter die Warmluft. Diese gleitet unter Bildung von Schichtbewölkung auf, es fällt
verbreitet Niederschlag. Vor allem im Winter
kommen auch maskierte Kaltfronten vor. Diese treten dann auf, wenn eine
bodennahe Kaltluft-Inversion vorliegt. Dieser Kaltluftsee kann durch die warme
Luft des Warmsektors nicht beseitigt werden. Erst die nachfolgende Kaltfront
kann dank ihrer Dynamik bis zum Boden durchgreifen. Wenn diese Kaltluft sich über
dem wärmeren Meer schon etwas erwärmt hat, kann es sein, dass es hinter der
Kaltfront tatsächlich wärmer wird. Fronten sind oft mit
typischer Bewölkung verbunden. Kaltluftadvektion Kaltlufttropfen Als Kaltlufttropfen bezeichnen
Wetterkundler ein mehrere 100 bis etwa 1000 km großes Gebiet mit besonders
kalter Luft in etwa 4000 bis 9000 m Höhe über dem Erdboden. Ein solcher
Kaltlufttropfen ist gleichzeitig auch ein zählebiger Tiefdruckwirbel in der Höhe,
der aber im Bodendruck nicht immer nachweisbar ist. Kelvin (K) Vom britischen
Physiker William Lord Kelvin of Largs eingeführte Temperaturskala. Er hat den
Nullpunkt der Skala auf den absoluten Nullpunkt festgesetzt. Der absolute
Nullpunkt liegt dort, wo die mittlere Bewegungsenergie aller Gasmoleküle auf
null absinkt. Dies ist bei -273.15° Celsius der Fall. Kelvin ist eine
SI-Einheit. Für die Umrechnung
gilt: Klima Klima ist der
mittlere Zustand der Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre an einem
bestimmten Ort. Als minimaler Beobachtungszeitraum für aussagekräftige Daten
wird 30 Jahre angegeben. So wird gewährleistet, dass sich die kurzfristigen
Schwankungen des Wetters gegenseitig aufheben. Klimatologie Klimatologie ist die
Lehre vom Klima. Eines der Hauptprobleme der Klimatologie ist die Verfügbarkeit
von Daten. Die längsten meteorologischen Messreihen beginnen frühstens in der
Mitte des 19. Jahrhunderts. Um beispielsweise Klimaschwankungen erfassen zu können
und miteinander vergleichen zu können, sind wesentlich lägere Datenreihen nötig.
Darum bedient man sich sogenannter Proxydaten. Dies sind indirekt gewonnene
Daten, beispielsweise aus der Untersuchung von Sedimenten, Eisbohrkernen aus Grönland
oder von historischen Aufzeichnungen. Koagulation Grosse Tröpfchen
fallen schneller als kleine. Sie stossen darum mit den kleineren zusammen,
wachsen also, indem sie die kleinen aufnehmen. Diesen Vorgang nennt man
Koagulation. Kondensation Kondensation ist die
Verflüssigung von Gasen oder Dämpfen, besonders durch Abkühlung. Kondensation
setzt Energie frei. Darum sinkt die Temperatur eines mit Wasserdampf gesättigten
Luftpaketes beim Aufstieg weniger schnell, als die Temperatur eines trockenen
Luftpaketes. Dies kommt beim Unterschied zwischen trockenadiabatischem und
feuchtadiabatischem Temperaturgradient zum Ausdruck. Wenn man ein Gas abkühlt,
setzt man die Bewegungsgeschwindigkeit (und damit die Bewegungsenergie) der
Gasmoleküle herab. Erreicht die Temperatur den Siedepunkt, wird die
Bewegungsenergie so klein, dass die gegenseitige Anziehung der Moleküle stärker
wird und sich das Gas verflüssigt. Die Energie, die beim Verdampfen gebraucht
wurde, um Moleküle in eine derart starke Zitterbewegung zu versetzten, dass die
gegenseitige Anziehung überwunden wurde und das Molekül frei wurde, wird nun
wieder frei. Der Vollständigkeit
halber sei noch erwähnt, dass Gas auch durch eine Druckerhöhung zur
Kondensation gebracht werden kann. Konvektion In der Meteorologie
meint man mit Konvektion das Aufsteigen von erwärmter Luft bei gleichzeitigem
Absinken kälterer Luft in der Umgebung. Meist wird Konvektion durch
Sonneneinstrahlung und Erwärmung des Bodens und der bodennahen Luft erzeugt.
Erreicht die steigende Luft durch Abkühlung den Taupunkt, beginnen sich Wolken
zu bilden. Konvektion mit Bildung von Quellwolken und Gewittern ist vor allem im
Sommer zu beobachten. Konvektion kann auch entstehen, wenn sich kalte Luft in
der Höhe über warme schiebt. Die warme Luft beginnt sofort zu steigen. Kraft Jede beliebige
Ursache, die den Ruhe- oder Bewegungszustand eines Körpers verändert, ist eine
Kraft. Jede Kraft hat eine Stärke und eine Richtung. Sie berechnet sich als
Kraft = Masse·Beschleunigung. Die Einheit, mit der die Kraft angegeben wird,
ist Newton. Kurzwellige
Strahlung In der Klimatologie
wird mit kurzwelliger Strahlung jene Strahlung gemeint, deren Wellenlänge
kleiner als 3µm ist. Die Sonnenstrahlung liegt fast zu 100% im kurzwelligen
Bereich, während die Abstrahlung der Erde im langwelligen Teil liegt. Vom Land zum Meer
(See) wehender Wind. Langwellige
Strahlung Mit langwelliger
Strahlung bezeichnet man in der Klimatologie Strahlung, deren Wellenlänge grösser
als 3µm ist. Die Abstrahlung der Erde liegt im langwelligen Bereich, während
die Sonne fast ausschliesslich kurzwellig strahlt. La Niña (Die grundlegenden
Mechanismen sind unter El Niño erklärt). "La Niña" wird der Zustand
der grossräumigen Zirkulation im Pazifikraum genannt, wenn der Perustrom stark
ist und auch das Subtropenhoch über dem Südostpazifik stark ist. Vor der Küste
Perus strömt kaltes nährstoffreiches Wasser mit vielen Fischen. Es fällt hier
kaum Niederschlag. Der Temperaturunterschied der Meeresoberfläche zwischen Ost
und West ist gross, die Walkerzirkulation wird darum stark. Über Indonesien
herrscht immer tiefer Druck mit starken Regenfällen. Luft Die Luft ist ein
Gasgemisch, das die Erde umgibt. Die Zusammensetzung der Atome und Moleküle ist
bis in eine Höhe von etwa 120 km annähernd konstant. Der Wasserdampf bildet
allerdings eine Ausnahme, da sich dessen Anteil in Abhängigkeit von der
Lufttemperatur ändert. Auch der Gehalt an Kohlendioxid (CO2) ist nicht konstant
und schwankt örtlich stark. Die Anteile
(Volumen-Prozente) der permanenten Gase der Luft sind: Stickstoff (N2):
78.08% Sauerstoff (O2):
20.95% Argon (Ar): 0.93% weitere Edelgase:
Neon (Ne), Helium (He), Krypton (Kr), Xenon (Xe) und Wasserstoff (H), insgesamt
weniger als 0.01% Nichtpermanente Gase:
Wasserdampf (H2O) Kohlendioxid (CO2) Kohlenmonoxid (CO) Schwefeldioxid (SO2) Stickstoffdioxid
(NO2) Methan (CH4) Ozon (O3), u.a. Wie die Auflistung
zeigt, stellen Stickstoff und Sauerstoff den Hauptbestandteil der Luft dar und
sind für das irdische Leben die wichtigsten Gase. Für das Wettergeschehen der
wichtigste Bestandteil ist der Wasserdampf. Von besonderer Bedeutung ist auch
das Ozon. Es absorbiert Teile der lebensfeindlichen UV-Strahlung der Sonne. Die Mesopause ist die
Obergrenze der Mesosophäre. Sie liegt in einer Höhe von etwa 80 bis 85 km. Das
Wort setzt sich zusammen aus "mesos" (aus dem Griechischen: Mitte) und
"pauein" (aus dem Griechischen: beendigen). Mesosphäre Die Mesosphäre,
zusammengesetzt aus "mesos" (aus dem Griechischen: Mitte) und "sphaira"
(griechisch (Erd)kugel), ist eine Schicht der hohen Atmosphäre, zwischen
Stratopause (in etwa 50 km Höhe) und der Mesopause (in 80 bis 85 km Höhe). Die
Temperatur sinkt von etwa 0°C an der Stratopause auf etwa -90°C. Der
Temperaturgradient von knapp 3.0 K/km ist erheblich geringer als in der Troposphäre
(6.5 K/km). Meteorologie Wörtlich: Die Lehre
von den Himmelserscheinungen (aus dem Griechischen meteorologica). Die
Meteorologie ist die Lehre von den chemischen und physikalischen Vorgängen in
der Atmosphäre und den Wechselwirkungen mit der Erdoberfläche. Mie-Streuung Unter Mie-Streuung
versteht man die Streuung von Strahlung an Aerosol-Partikeln. Sie hängt sowohl
von der Wellenlänge als auch von der Grösse der streuenden Partikeln ab: Die
Wellenlänge der gestreuten Strahlung entspricht dem Durchmesser der streuenden
Partikel. Die Mie-Streuung ist verantwortlich für das Weiss der Wolken. Mischungsnebel Mischungsnebel
entsteht, wenn kalte Luft mit warmen nassen Oberflächen in Berührung kommt:
Wenn beispielsweise kalte Luft über eine warme Wasseroberfläche strömt. Die
Luft unmittelbar über dem Wasser erwärmt sich auf die Wassertemperatur, ihre
relative Luftfeuchtigkeit geht zurück. Sie nimmt sofort verdunstendes Wasser
auf, aber sie beginnt auch zu steigen, da sie wärmer als die darüberliegende
Luft ist. Dabei vermischt sie sich mit dieser Luft, wodurch natürlich ihre
Temperatur wieder sinkt. Wird dabei der Taupunkt unterschritten, kommt es zur
Bildung von Mischungsnebel. Durch die steigenden Luftblasen entsteht der
Eindruck, als rauche der See. Das selbe geschieht, wenn die Sonne auf ein nasses
Hausdach oder eine nasse Strasse scheint. Diese Art von Nebel erreicht kaum
grosse Mächtigkeiten. Mischungsverhältnis
Das Mischungsverhältnis
ist ein Feuchtemass, das angibt, wieviel Gramm Wasserdampf pro Kilogramm
trockener Luft enthalten sind. Sein Zahlenwert ist fast identisch mit jenem der
spezifischen Feuchte.
m = Mischungsverhältnis e = Dampfdruck in
hPa p = Luftdruck in
hPa Da der Luftdruck
gross ist verglichen mit dem Dampfdruck, ist obige Vereinfachung erlaubt. Moleküle Ein Molekül ist ein
fest verknüpfter und abgeschlossener Verband von mindestens zwei Atomen, der
keine Ladung trägt. Beispiele: Zwei Sauerstoffatome (O) verbinden sich zu O2,
Wasser ist eine Molekül namens H2O, besteht also aus einem Sauerstoffatom (O)
und zwei Wasserstoffatomen (H). Monsun Monsun wird definiert
als eine zweimalige Umkehr der Zirkulation während eines Jahres. Das
Paradebeispiel ist Indien: Im Winter herrschen dort vorwiegend Nordostwinde
(Passate), die kühle trockene Luft vom Festland bringen. Im Sommer liegt die
ITCZ aber über dem Hochland von Tibet. Die Passate wehen über den indischen
Ozean (Südostwinde), überqueren den Äquator (Richtungswechsel), und erreichen
Indien, nachdem sie sich über dem Meer mit Wasserdampf angereichert haben. Der
indische Subkontinent erlebt seine Regenzeit. (Cherrapunji, mit 10 420 mm pro
Jahr der niederschlagreichste Ort der Erde, erhält den grössten Teil des
Wassers im Sommer, ab dem Monat Juni.) Nordatlantische
Oszillation (NAO) Nach dem starken El
Niño-Ereignis Ende der neunziger Jahre wurde die Frage nach dessen Einfluss auf
Europa vermehrt gestellt. Damit kam die NAO ins Rampenlicht der Medien. Vorerst sind nur die
Mechanismen für das Wetter im Winter verstanden: Bei stark ausgeprägtem
Golfstrom ist dessen Einfluss auf die Bildung starker Druckgegensätze zwischen
Azoren und Island gross (positiver NAO-Index). Das Wetter in Europa ist von
Westwinden geprägt, die milde und feuchte Luft heranführen. Kühlt sich
hingegen der Golftsrom stark ab, ist auch der Luftdruckgegensatz zwischen Island
und den Azoren geringer (negativer NAO-Index). Die Drucksysteme sind weniger
stark ausgebildet, die Wetswinde erlahmen und die sibirische Kaltluft kann
ungehindert nach Europa fliessen. Diese Winter sind frostig und kalt. Der oben
angesprochene NAO-Index gibt an, wie stark der Druckgegensatz zwischen Island
und Azoren ist. Man stellt einen gewissen Zusammenhang zum europäischen
Winterwetter fest. Ob man mit dem NAO-Index auch das Sommerwetter vorhersagen
kann, ist ungewiss. Nebel Tritt Kondensation
bei feuchtgesättigter Luft ein, so spricht man von Nebel. Nebel ist also
eigentlich eine Wolke. Manchmal definiert man auch Nebel als am Boden
aufliegende Wolke. Je nach Entstehungsart spricht man von folgenden Nebelarten: Strahlungsnebel: Wenn
in der Nacht die Temperatur wegen Abstrahlung unter den Taupunkt fällt, tritt
Kondensation ein. Advektionsnebel: Wird
warme, feuchte Luft über eine kühle Unterlage geschoben, kann Kondensation
eintreten. Orographischer Nebel:
Strömt feuchte Luft über einen Hang aufwärts und wird dabei auf den Taupunkt
abgekühlt, entsteht Nebel Mischungsnebel: Wenn
kalte Luft mit warmen nassen Oberflächen in Berührung kommt, kann Nebel
entstehen. Nebel hat eine
selbsterhaltende Wirkung: Er besitzt eine sehr hohe Albedo; bis zu 90% der
eintreffenden Energie werden zurückgeworfen. Damit steht nur noch ein kleiner
Restbetrag für die Erwärmung und damit zur Auflösung des Nebels zur Verfügung
. Neuschnee Mit Neuschnee meint
man den frisch gefallenen Schnee. Die Neuschneemessung ist eine etwas spezielle
Form der Niederschlagsmessung. Meist wird dazu ein Brett horizontal aufgestellt
und der darauf gefallene Neuschnee regelmässig bestimmt. Neben der Neuschneehöhe
wird auch die Neuschneedichte bestimmt. Sie liegt bei etwa 100 kg/m3. Aus der
Neuschneehöhe lässt sich das Wasseräquivalent bestimmen. Schneeniderschlag
liefert vor allem im Hochgebirge grosse Probleme. Es ist ein Messplatz zu
suchen, der einerseits repräsentativ ist für die Umgebung, andererseits sollte
er weder geschützt noch windexponiert sein (Verwehungen). Bei Totalisatoren ist
die Schneeverwehung ein kaum zu meisterndes Problem. Man setzt zwar
Windschutzringe ein, der Wind ist aber meist zu stark. Es kommt zudem vor, dass
Totalisatoren einfach eingeschneit werden, obwohl sie mehere Meter über Grund
aufgestellt werden. Niederschlag Als Niederschlag
bezeichnet man alle Formen von Wasser in flüssiger oder fester From, das auf
der Erde auftrifft. Dies kann Regen, Schnee, Hagel, Tau, Reif oder auch Rauhreif
sein. Man unterscheidet zwischen gefallenem, abgesetztem und abgefangenem
Niederschlag. Zum gefallenem
Niederschlag zählen: Regen, Schnee, Hagel, Eiskörner, Sprühregen Zum abgesetztem
Niederschlag zählen: Tau, Reif, Rauhreif oder Glatteis Zum abgefangenem
Niederschlag zählen: Nebelniederschlag oder Nebelfrostniederschlag. Dies ist
also Wasser in fester oder flüssiger Form, das in der Atmosphäre kondensiert
und überwiegend der Luftströmung folgend an Gegendstände gelangt ist. Die
Niederschlagsmessung ist eine Wissenschaft für sich, was andeutet, dass die
Messung mit vielen Problemen verbunden ist. Niederschlagsmessung
und Messfehler Die
Niederschlagsmessung ist nicht ganz einfach. Für den flüssigen Niederschlag
wird meist ein Gefäss aufgestellt, dessen Öffnungsfläche genau bekannt ist.
Der damit gesammelte Niederschlag wird entweder gewogen oder man bestimmt dessen
Volumen. Die so erhalten Zahl wird durch die Fläche der Öffnung des Messgerätes
dividiert. Der Niederschlag wird
entweder in mm oder in l/m2 angegeben. 1 l/m2 entspricht dabei 1 mm. Zur
Veranschaulichung: Die Niederschlagsmenge ist ein Volumen. Wenn ein mm
Niederschlag auf einen Quadratmeter fällt, entspricht dies einem Volumen von
1mm *1m*1m Niederschlag, oder in dm3: 0.01dm/(10dm*10dm) = 1 dm3, was genau
einem Liter entspricht, also 1 l/m2 = 1 mm. Es gibt diverse
Messgeräte: Pluviometer sind Geräte,
die den Niederschlag sammeln. Pluviographen sind
Geräte, die den Niederschlagsverlauf mechanisch oder elektronisch aufzeichnen. Leider gibt es keinen
internationalen Standard. Fast jedes Land setzt seine eigenen Geräte ein. Wäre
die Regenmessung technisch unproblematisch, wäre dieser Umstand nicht weiter
dramatisch. Nun ist aber leider jede Regenmessung mit Fehlern behaftet: Windfehler: Jeder
Regenmesser beeinflusst das Windfeld. Es tritt Turbulenz auf, die kleine Tropfen
verwirbelt, so dass nur die grösseren Tropfen in das Gefäss fallen. Je stärker
der Wind, desto grösser der Fehler. In Mitteleuropa ist der Windfehler im
Sommer kleiner als im Winter, da der Niederschlag im Schnitt im Sommer grössere
Tropfen aufweist (Gewitter). Der Windfehler ist abhängig von der Form des
Regenmessers und von der Höhe, in der das Gerät aufgestellt wird. Wenn man den
Regenmesser in der Boden einlässt, wird der Windfehler minimiert. Haftwasser: An den Wänden
des Messers bleibt Wasser haften, das nicht gemessen wird. Der Haftwasserfehler
ist abhängig vom Querschnitt, von der Form, der Grösse, des Materials, der
Farbe und dem Alter des Messgerätes. Verdunstungsfehler:
Regenwasser kann auch verdunsten. Je häufiger man den Niederschlag misst und
das Gefäss leert, desto geringer wird dieser Fehler. Dieser Fehler ist weiter
abhängig vom Querschnitt, der Farbe, vom Meterial, vom Alter, von der Isolation
und der Aufstellhöhe des Messers. Spritzer, also
Tropfen die von der Umgebung abprallen und in den Messer fallen oder vom Messer
nach aussen spritzen verursachen auch Messfehler. Dieser Fehler ist abhängig
von der Niederschlagsintensität, der Windgeschwindigkeit, der Messhöhe und der
Installationsart des Gerätes. Bodenebene Geräte haben einen höheren
Spritzwasserfehler als Geräte auf einer Messhöhe von 2 m. Messfehler können
bis 30% ausmachen, wobei der Windfehler den grössten Einfluss hat. Vor allem im
Hochgebirge lässt sich dieser Fehler kaum vermeiden, trotz Windschutzring. Denn
in diesen Gegenden fällt ein Grossteil des Niederschlags als Schnee, der viel
leichter verweht wird. Ozon ist ein Molekül,
das aus drei Sauerstoff-Atomen besteht und mit der chemischen Formel O3
bezeichnet wird. Es kann auf zwei Arten entstehen: In Höhen um 30 km
durch Einwirken von UV-Strahlung. Es bildet hier die Ozonschicht:
UV C steht für ein
Photon mit einer Wellenlänge, die kleiner als 0.24 µm ist, also besipielsweise
UV C-Strahlung. Dieses Photon wird absorbiert, mit der Energie wird ein
Sauerstoffatom (O) abgespalten. Dieses O reagiert mit einem Sauerstoffmolekül
(O2) zu O3. M steht stellvertretend für einen sogenannten Katalysator, der zwar
an der Reaktion teilnimmt, am Schluss aber in unveränderter Form und Menge
vorliegt. In unserem Fall handelt es sich hier meist um Stickstoff (N2).
Gleichzeitig findet ein Ozonabbau statt:
Das Photon muss hier
eine Wellenlänge haben, die kleiner als 1.2 µm ist. Ein Sauerstoffatom (O)
wird vom Ozonmolekül (O3) abgespalten und reagiert mit einem weiteren Ozonmolekül
zu zwei Sauerstoffmolekülen (O2). Ozonbildung und Ozonabbau stehen in einem
Gleichgewicht. Die Ozonschicht absorbiert einen grossen Teil der
lebensfeindlichen UV-Strahlung und ermöglicht dadurch das Leben auf der Erde. Nahe der Erdoberfläche:
Bei genügend starker Sonneneinstrahlung kann ein Sauerstoffatom (O) vom
Stickstoffdioxid (NO2) abgespalten werden. Dieses einzelne Atom reagiert unter
Einfluss eines Katalysators (M) mit einem Suerstoffmolekül (O2) zu Ozon.
Ozon in Bodennähe
ist bereits in geringen Konzentrationen schädlich für Mensch und Tier, da es
sehr reaktionsfreudig ist und die Schleimhäute angreift. Eine erhöhte
Ozonkonzentration kann zur Erkrankung der Atemwege führen. Kreislaufkranke sind
einer erhöhten Belastung ausgesetzt. Bei starker Ozonbelastung sollte die körperliche
Betätigung eingeschränkt werden.Man spricht bei hohen Ozonkonzentrationen von
Smog. Okklusion
Die
Okklusionsfront ist eine Front, die durch die Vereinigung einer Kaltfront mit
einer Warmfront entsteht. Ihr Auftreten ist ein Zeichen für die Reife eines
Tiefs. Es ist nämlich so, dass Kaltfronten sich schneller frotbewegen als
Warmfronten und so letztere einholen. Die zwischen Warm- und Kaltfront liegende
Warmluft wird eingeschnürt und vom Boden abgehoben. Es wird unterschieden
zwischen Kaltfront-Okklusionen und Warmfront-Okklusionen. Warmfront-Okklusionen
gleichen in ihren Wettererscheinungen den Warmfronten, Kaltfront-Okklusionen
sind den Kaltfronten ähnlich. Orographischer
Nebel Von orographischem
Nebel spricht man dann, wenn Luft an einem Gebirge zum Aufgleiten gezwungen
wird, sich dabei adiabatisch abkühlt und bereits unterhalb der Gipfel zu
kondensieren beginnt. Solcher Nebel entsteht vielfach an Orten, wo Passate
feuchtwarme Luftmassen gegen ausgedehnte Gebirgsmassive führen: An den Ostküsten
Südamerikas und Afrikas (Sansibar und Madagaskar: Über 40 Nebeltage jährlich).
Ozonschicht In etwa 30 km Höhe
bildet sich Ozon. Es absorbiert einen grossen Teil der lebensfeindlichen
UV-Strahlung und ermöglicht damit Leben auf der Erde. Ozonbildung und Ozonabbau
in der Ozonschicht stehen in einem Gleichgewicht. Der Mensch greift durch
Freisetzung von gewissen Gasen (FCKW) in die Atmosphäre in dieses Gleichgewicht
ein. Die FCKW-Gase entwickeln enorme Zerstörungskraft. Als Beispiel sei die
Wirkung von Dichlor-Difluor-Methan demonstriert:
Die UV C-Strahlung
wird absorbiert, die dabei aufgenommene Energie spaltet ein Chloratom (Cl) ab.
Dieses reagiert mit einem Ozonmolekül (O3) zu Sauerstoff (O2) und Chloroxid (ClO).
Gleichzeitig findet die natürliche Reaktion statt, die Ozon abbaut (ein Photon
wird absorbiert und ein Ozonmolekül (O3) in ein Sauerstoffatom (O) und ein
Sauerstoffmolekül (O2) zerlegt). Das einzelne O reagiert mit dem Chloroxid (ClO)
zu Chlor und O2. Durch diese und andere Reaktionen gewinnt der Ozonabbau gegenüber
der Ozonbildung an Bedeutung. Diese Reaktionen finden in der gesamten
Ozonschicht statt und schwächen diese, so dass mehr UV-Strahlung auf die
Erdoberfläche gelangt, wo sie beim Menschen bei ungeschütztem und übermässigem
Sonnenbaden, Hautkrebs hervorrufen kann. Besonders prekär
wird die Situation jeweils im Frühjahr über dem Südpol (Oktober). Im
strahlungsarmen Winter können sich in der Stratosphäre Wolken bilden. In
diesen stratosphärischen Wolken können sich Chloratome (in Molekülen
gebunden) ansammeln und ein Reservoir bilden. Im Frühjahr, wenn die
Strahlungsstärke wieder zunimmt, beginnen die Reservoirteilchen zu reagieren
und das Ozon abzubauen. Über dem Norpol ist der Reservoireffekt etwas abgeschwächt,
weil die Stratosphärischen Wolken in einem Austausch mit südlicheren
Luftmassen stehen. Das Frühjahres-Ozonloch über dem Nordpol (April) ist
weniger gross, als über dem Südpol (Oktober). Blizzards, Burane,
Pamperos und Yamase Es handelt sich bei
allen vieren um Winde, die mit heftigen Kaltlufteinbrüchen einhergehen. Vom
Blizzard ist Nordamerika betroffen. Blizzardwarnung wird ausgegeben, wenn zu
erwarten ist, dass Winde mit mehr als 15.5 m/s und heftiger Schneefall die
Sichtweite unter 140 m herabsetzen. In Ostrussland und Sibirien heissen
derartige Ereignisse Burane, die Südamerikaner nennen sie Pamperos und in Japan
heissen sie Yamase. All diesen Gegenden ist gemeinsam, dass die Gebirge (die
Rocky Mountains, die Anden, die japanischen Inseln) Nord-Süd verlaufen und
damit den Winden aus der kalten Polarregion frei Bahn in die Subtropen geben, wo
sie auf feuchtwarme Luft treffen. Südeuropa und Indien dagegen sind von den
Alpen bzw. vom Himalaya geschützt. Solch heftige
Kaltlufteinbrüche bringen starken Schneefall oder vereisenden Regen. Damit
kommt das öffentliche Leben oft zum Erliegen, weil Strassen unpassierbar werden
und Telefon- und Stromleitungen unter der Eislast zusammenbrechen. Unter Passatwinden
versteht man die Ostwinde nördlich und südlich der ITCZ. An der ITCZ steigt
Luft auf und zieht weitere Luft nach. Diese angesogene Luft wird von der
Corioliskraft abgelenkt. Darum werden diese Winde zu Ostwinden. Allerdings haben
sie immer eine Komponente zur ITCZ hin: Auf der Südhalbkugel sind es somit südöstliche
Winde, auf der Nordhalbkulgel nordöstliche. Diese Winde wurden bereits um 1492
von Christoph Columbus auf seiner Reise nach Amerika ausgenützt. Die
Handelsreisenden nannten diese Winde dann "tradewinds" (engl. für
Handelswinde). Passate können je
nach Lage der ITCZ von der einen Hemisphäre über den Äquator auf die andere
wechseln. Da dabei die Corioliskraft auch in die andere Richtung wirkt, wechselt
auch die Windrichtung: Ein Ostwind auf der Südhalbkugel wird zu einem Westwind
auf der Nordhemisphäre. Ein solcher Wechsel ist nur möglich, wenn die ITCZ
nicht am Äquator liegt. Damit ist auch klar, dass die Lage der Passate von der
Jahreszeit abhängig ist. Der indische Monsun kommt wegen einer solchen Änderung
der Windrichtung zustande. Das Gegenstück in
den höheren Breiten sind die "westerlies", die Westwinde. Sie
entstehen, weil die Luft, die aus den Subtropenhochs abströmen auf ihrem Weg
zum Pol ebenfalls von der Corioliskraft abgelenkt wird. Photon Ein Photon kann als
winziges Energiepaket bezeichnet werden. Physiker wie Albert Einstein (1879 -
1955) oder Max Planck (1858 - 1947) postulierten, dass elektromagnetische
Strahlung aus einem Strom solcher Energiepakete bestehe. Die Photonenenergie EPh
lässt sich aus der Frequenz
berechnen: Man sagt auch etwa,
Strahlung sei gequantelt. Dies verdeutlicht den Teilchencharakter des Lichts.
Man stellt sich je nach physikalischer Fragestellung Strahlung als Wellenbündel
oder als Teilchenstrom vor. Polarfrontjet Der Polarfrontjet ist
ein Jetstream, der seine Lage täglich wechselt und jeweils zwischen 50° und 75°
Breite liegt, je nach Lage der Grenze zwischen warmer und kalter Luft. Die
Existenz der Polarfrontjets lässt sich mit dem horizontalen
Temperaturunterschied zwischen Süd und Nord begründen: Warme Luft ist weniger
dicht als kalte. Eine Masse warmer Luft nimmt daher ein grösseres Volumen ein
als die gleiche Masse kalter Luft. (Darum liegt die Tropopause am Äquator höher
als am Pol.) Wenn man nun aber den
Druck auf beispielsweise 1000 m.ü.M misst, erhält man in der Nähe des Äquators
einen grösseren Wert als in Polnähe. (Die Flächen mit jeweils gleichem Druck
fallen also vom Äquator zum Pol ab; in der Grafik z.B. P1.) Am Äquator liegt
über dem Messpunkt eine grössere drückende Luftmasse als am Pol. Dieser
Druckunterschied zwischen Pol und Äquator erzeugt einen geostrophen Wind. Der
hohe Druck beim geostrophen Wind liegt auf der Nordhalbkugel naturgemäss in
Bewegungsrichtung der Luft rechts. Auf der Südhalbkugel liegt das Hoch jeweils
links, da hier die Corioliskraft nach links wirkt. Darum weht der Jetstream auf
der Nordhalbkugel so, dass die warme Luft rechts liegt (Südhalbkugel links),
also auf der Nord- und auf der Südhalbkugel von West nach Ost. Damit ist auch
erklärt, warum das Wetter meist von Westen kommt. Quecksilbersäule
(mmHg) Millimeter
Quecksilbersäule (mmHg) ist eine alte Einheit, in der der Druck angegeben
wurde. Heute findet sie kaum noch Verwendung. Für die Umrechnung gilt: 1 mmHg =1 torr
133.322 Pa
1.33 hPa Mit Radars können
Niederschlagsteilchen in der Atmosphäre vermessen werden. Dazu sendet das Radar
in festen Abständen ein Signal mit einer gewissen Wellenlänge aus. Die
Niederschlagsteilchen (Wasser, Eis) reflektieren dieses Signal. Das Radar misst
dann in den Sendepausen, wie viel Energie wieder zurück kommt. Ein Radar misst
also eine Reflektivität, nicht den Niederschlag direkt. Diese Reflektivität
wird mit speziellen Beziehungen in eine Regenrate (in mm/h) umgerechnet. Die Radars werden je
nach ausgesendeter Wellenlänge bezeichnet: Band-Bezeichnung Frequenzbereich
(GHz) Wellenlängenbereich
(cm) UHF 0.3 - 1.0 30 - 100.0 L 1.0 - 2.0 15 - 30.0 S 2.0 - 4.0 7.5 - 15.0 C 4.0 - 8.0 3.75 - 7.5 X 8.0 - 12.5 2.4 - 3.75 K 18.0 - 26.5 1.13 - 1.67 Die Radarmessung
erfolgt einige Meter bis Kilometer über Grund. Bis die Tropfen als Niederschlag
auf dem Boden auftreffen, kann noch einiges geschehen. Es sind darum folgende
Effekte zu beachten: Der Radarstrahl überschiesst
bodennahe Echos in weiter Entfernung. Der Radarstrahl läuft auf einer Geraden
von der Antenne weg, die Erdoberfläche ist aber gekrümmt. Der Radarpuls liegt
in 100 km Entfernung bereits 0.6 km über Grund. Niederschlagsteilchen in Bodennähe
werden nicht erfasst. Verdunstung in
geringer Höhe über dem Boden. Orographisch bedingte
Zunahme der Regenintensität, welche vom Radarstrahl nicht erfasst wird. Der
Niederschlag nimmt unterhalb des Radarstrahls zu. Objekte mit sehr
hoher Reflektivität schatten die Regionen hinter ihnen ab. Beispiele sind Berge
oder Gebiete mit sehr starkem Niederschlag. Rauhreif Rauhreif ist
Eisablagerung an Gegenständen. Voraussetzung für die Entstehung von Rauhreif
ist eine Temperatur, die negativ ist und dem Taupunkt entspricht und Wind. Die
Rauhreif-Kristalle wachsen in die Richtung, aus der Wind weht. Rayleigh-Streuung Unter
Rayleigh-Streuung versteht man die Streuung von Strahlung an Luftmolekülen. Der
Durchmesser der streuenden Teilchen ist viel kleiner als die Wellenlänge der
gestreuten Strahlung. Strahlung mit kleiner Wellenlänge wird stärker gestreut
als Licht mit grosser Wellenlänge. Die kurzwelligen blauen Anteile des
Sonnenlichts werden stark gestreut, was den blauen Himmel erklärt. Weil die
blauen Anteile weggestreut werden, erscheint uns die Sonne gelb. Steht die Sonne tief
am Horizont, hat das Sonnenlicht eine lange Strecke in der Erdatmosphäre zurückzulegen.
Auf dieser langen Strecke werden die kurzwelligen blauen und grünen Anteile
weggestreut, so dass nur noch die gelben und roten Anteile (weil langwellig) zu
uns gelangen und die Sonne uns rot erscheint. Reaumur (R) Von R. A. Ferchault
de Réaumur 1730 eingeführte Temperaturskala. Der Abstand zwischen dem
Siedepunkt des Wassers (80° R) und dem Schmelzpunkt des Eises (0° R) wurde in
80 gleiche Teile eingeteilt. Die Reaumurskala wird heute nicht mehr verwendet. Für die Umrechnung
gilt: Reflexion Die Reflexion ist
eine Art der Streuung. Man versteht darunter das Zurückwerfen der Strahlung in
die Richtung der Strahlungsquelle (für uns also von der Erde weg in Richtung
Sonne). Interessant im
Zusammenhang mit der Reflexion ist der Begriff der Albedo. Damit kann angeben
werden, wie viel Strahlung von einer Oberfläche reflektiert wird. Regen Regen ist
Niederschlag in flüssiger Form. Er entsteht, wenn sich Wolkentröpfchen zu grösseren
Tropfen zusammenfügen (Regentropfen haben eine Grösse, die 0.5 mm übersteigt).
Wenn die Tropfen zu schwer werden, können sie von den Aufwinden nicht mehr in
der Wolke gehalten werden und fallen zu Boden. Je stärker die Aufwinde sind,
desto grösser sind die Tropfen, die noch gehalten werden können, die Tropfen
werden grösser. An Kaltfronten oder in Gewitterwolken herrschen starke
Aufwinde. Darum ist der Regen, der aus diesen Wolken fällt, auch grosstropfiger
als beispielsweise Regen an einer Warmfront. Regenbogen Das Prinzip ist das
selbe wie bei einem Glasprisma. Ein Prisma ist ein dreieckiger Stab, der in
unserem Fall aus Glas ist. Wenn ein Prisma von einer Seite mit weissem Licht
bestrahlt wird, kommt das Licht auf der anderen Seite als eine Art Regenbogen
heraus, und der Lichtstrahl geht nicht mehr in die gleiche Richtung wie beim
Auftreffen auf das Glasprisma. Man sagt, das Licht werde gebrochen. Dies
geschieht, wenn Licht von einem durchsichtigen Stoff in einen anderen wechselt
(hier von Luft ins Glas und wieder aus dem Glas heraus). Weisses Licht ist
zusammengesetzt aus allen Farben. Weil die Farben sich gegenseitig ergänzen,
erscheint Licht weiss. Nun werden aber nicht alle Farben gleich stark gebrochen.
Rot wird schwach gebrochen oder abgelenkt, Violett stark. Dies bedeutet, dass
Rot weniger stark von seiner Bahn abgelenkt wird als Violett. Die Farben treten
also nicht mehr in der selben Richtung aus dem Glas. Das Licht wird in die
Regenbogenfarben zerlegt. Beim Regenbogen
geschieht das Selbe. Ein Sonnenstrahl trifft auf ein Wassertröpfchen (wechselt
von Luft zu Wasser) und wird ein erstes Mal gebrochen. Er geht durch das
Wassertröpfchen und wird auf der hinteren Seite des Tröpfchens gespiegelt.
Dann kommt der Strahl vorne wieder aus dem Tröpfchen (wechselt von Wasser zu
Luft, wird also ein zweite Mal gebrochen) und geht in die Richtung des
Betrachters. Der Betrachter sieht
nun aber mehrere Tröpfchen jeweils unter einem anderen Winkel, d.h. er sieht
verschiedene Farben. Doch alle Tröpfchen, die er unter dem selben Winkel sieht,
zeigen ihm die selbe Farbe. (Aus jedem Tröpfchen kommen natürlich alle Farben,
er sieht von einem Tröpfchen aber nur eine, weil er für die anderen Farben am
falschen Ort steht.) Oft sieht man in
einem gewissen Abstand zum Hauptregenbogen einen äusseren Nebenregenbogen. Während
die Farbreihenfolge im Hauptregenbogen von aussen nach innen von Rot nach
Violett verläuft, ist die Reihenfolge im Nebenbogen gerade umgekehrt. Regentag In Reiseführern wird
oft die Anzahl Regentage pro Jahr für bestimmte Orte angegeben. Ein Regentag
ist ein Tag, an dem mindestens 0.1 mm Regen fällt. Reif Reif ist eine
Eisablagerung aus der Luft. Der Wasserdampf gefriert dabei direkt (ohne zuerst
zu kondensieren) an Gegenständen an. Voraussetzung ist eine negative
Temperatur. Relative Feuchte Die Relative Feuchte
ist gegeben durch den Quotienten aus dem in der Luft herrschenden Dampfdruck und
dem Sättigungsdampfdruck über Wasser. Sie gibt die Luftfeuchtigkeit in
Prozenten an.
Dabei ist r =
Relative Feuchte in % Rückseitenwetter Satelliten sind künstliche
Himmelskörper, die für die Forschung und vermehrt auch in der
Telekommunikation eingesetzt werden. Wettersatelliten sind ein sehr nützliches
Hilfsmittel in der Meteorologie. Sie dienen vor allem der Kurzfristprognose
(Prognose für die nächsten Stunden) und der Gewinnung von Daten von Orten, von
denen sonst keine Messwerte vorliegen. Es gibt, nach ihrer Umlaufbahn um die
Erde charakterisiert, zwei Typen von Satelliten: Geostationäre
Satelliten: Geostationäre
Satelliten sind Satelliten, die immer am selben Punkt über der Erdoberfläche
liegen. Die Physik lässt dies mit geringem energetischem Aufwand nur am Äquator
zu. Solche Satelliten haben die gleiche Winkelgeschwindigkeit um die Erdachse
wie die Erde. Damit ist ihre Flughöhe gegeben (Zentrifugalkraft (abhängig von
der Drehgeschwindigkeit) und die Erdanziehung (abhängig vom Gewicht) müssen
sich gegenseitig aufheben) und beträgt für den METEOSAT 6 beispielsweise rund
35 800 km. Das System der Wettersatelliten ist so aufgebaut, dass um den Äquator
jeder Punkt von mindestens einem Satelliten gesehen werden kann. Darum sind
immer mindestens fünf geostationäre Wettersatelliten im Einsatz: Die geostationären
Satelliten messen normalerweise in drei Kanälen: Der grosse Vorteil
der geostationären Satelliten ist die hohe zeitliche Auflösung: Jede halbe
Stunde wird ein neues Bild geliefert. Damit kann man ganze Filme zusammensetzen
und so die Wetterentwicklung verfolgen. Es ist auch möglich, aus der Bewegung
der Wolken von einem Bild zum nächsten das Windfeld zu errechnen. Solche Daten
werden zusammen mit den Temperaturdaten in die Wettermodelle gegeben. Nachteilig
wirkt sich aus, dass der Satellit von seiner Position über dem Äquator nur
sehr flach auf die Regionen in Polnähe sieht und daher die räumliche Auflösung
für diese Gebiete sehr schlecht ist. Polumlaufende
Satelliten : Polumlaufende
Satelliten bewegen sich auf ihre Umlaufbahn um die Erde so, dass sie über die
beiden Pole fliegen. Die Erde dreht sich unter ihnen weg. Eine solche Umlaufbahn
hat einen wesentlichen Vorteil: Die Fluggeschwindigkeit ist im Gegensatz zu den
geostationären Satelliten nicht durch die Drehgeschwindigkeit der Erde gegeben.
Dies bedeutet, dass diese Satelliten auch "tief" fliegen können und
die Bilder darum in höherer räumlicher Auflösung vorliegen. Die zeitliche
Auflösung ist dagegen eingeschränkt. Für den Wetterdienst
sind verschieden Satellitenserien im Einsatz. Die bekanntesten sind die
amerikanischen NOAA-Satelliten. Sie fliegen in 815 km bis 830 km Höhe einmal in
101 Minuten um die Erde. Russland betreibt mit METEOR auch polumlaufende
Satelliten. Diese fliegen in 110 Minuten einmal um die Erde. Ihre Flughöhe beträgt
1200 km. NOAA-Satelliten messen üblicherweise in fünf Kanälen: Kanal 1: Sichtbares
Licht. Wellenlänge: 0.6 µm Kanal 2: Sichtbares
Licht. Wellenlänge: 0.9 µm Kanal 3: Nahes
Infrarot. Wellenlänge: 3.7 µm Kanal 4: Infrarot.
Wellenlänge: 10.8 µm Kanal 5: Infrarot.
Wellenlänge: 12.0 µm Der Messbereich wird
aber ständig ausgeweitet und die Messungen werden durch neue Entwicklungen
verbessert. Wettersatelliten
messen die Strahlungsintensität von verschiedenen Wellenlängen. Die gemessene
Strahlung wird zu einem Bild umgerechnet. Es entstehen meistens drei Bilder: Infrarot (IR) Sichtbares Licht (VIS
für "visible") Wasserdampf (WV für
"water vapour") Schauer Schauer sind
Niederschläge von kurzer Dauer, die sich durch plötzliche Schwankungen in der
Regenintensität auszeichnen. Schauerwetter findet man vorwiegend auf der Rückseite
von Tiefdruckgebieten. In der labil geschichteten Kaltluft wechseln sich dunkle,
drohende Schauerwolken mit kurzen Aufhellungen mit oft tiefblauem Himmel ab. Scherung In der Physik
bedeutet Scherung eine Verformung eines Körpers durch Kräfte, die parallel zu
den Oberflächen des Körpers angreifen. In der Meteorologie bedeutet
Windscherung die Änderung der Windstärke oder der Windrichtung über eine
Strecke. Ändert die Windrichtung mit der Höhe und ist die Strömung geostroph,
ist die so genannte vertikale Windscherung identisch mit dem thermischen Wind.
Vertikale Windscherung ist die häufigste Ursache für Turbulenz.
Die
Begriffe zyklonale und antizyklonale Windscherung werden bei der Diskussion von
Isobarenkarten gebraucht. In der Grafik deuten die roten Pfeile den durch die
Strömung hervorgerufenen Massentransport an. Starke Windschrungen
können gefährlich sein für Flugzeuge, da unter Umständen die Scherspannung
zu gross werden kann und das Flugzeug oder Teile davon zerrissen werden. Schmelzpunkt Mit Schmelzpunkt wird
jene Temperatur gemeint, bei deren Überschreitung ein Stoff zu schmelzen
beginnt. (Voraussetzung ist ein konstanter Druck. Normalerweise wird der
Schmelzpunkt unter Standardbedingungen von 1013.25 hPa angegeben) Damit ist auch
schon gesagt, dass der Schmelzpunkt druckabhängig ist. Bei Wasser bewirkt
Druckerhöhung eine Schmelzpunkt-Erniedrigung: Unter den Kufen einer Eisläuferin
bildet sich wegen dem erhöhten Druck eine dünne Schmelzwasserschicht. Darum
kann die Läuferin über die Eisfläche gleiten. Schnee Schnee ist die feste
Form von Wasser. Sind die Temperaturen in einer Wolke genügend tief, bilden
sich Schneekristalle. Unterkühlte Wolkentröpfchen lagern sich an Gefrierkernen
an. Es bildet sich eine hexagonale Struktur. Je nach
Wolkentemperatur bilden sich Nadeln, Dendriten, Plättchen oder Säulen. Zusätzlich
ist die Form noch abhängig von der Übersättigung an Wasserdampf in der Wolke.
Die Schneekristalle
wachsen dann auf Kosten der eventuell vorhandenen Wassertröpfchen (da der Sättigungsdampfdruck
über Wasser grösser ist als über Eis und die Wasserdampfmoleküle vom hohen
Dampfdruck zum tiefen gehen). Sind die
Schneekristalle genug gross und schwer, beginnen sie zu fallen. Sie durchqueren
dabei Luftschichten, deren physikalische Eigenschaften nicht jenen des Gebietes
ensprechen, in dem die Kristalle gewachsen sind (andere Temperatur, andere
Feuchte). Schneekristalle sind daher bereits beim Fallen einer Metamorphose
unterworfen. Am Boden kommen sie
dann als Neuschnee an und wandeln sich weiter um, die Dichte der Schneedecke ändert
sich dabei ständig. Neuschnee hat eine Dichte von etwa 100 kg/m3, Nassschnee
eine Dichte von etwa 500 kg/m3. Wenn ein Prognosemodelle 1 mm Niederschlag
angibt, rechnet man mit etwa 1 cm Neuschnee. Seewind Vom Meer (See) zum
Land wehender Wind . Siedepunkt Mit Siedepunkt meint
man ein Wertepaar aus Druck und Temperatur, das den Zustand eines Stoffes
bezeichnet, bei dem dieser unter Sieden vom flüssigen in den gasförmigen
Zustand wechselt. Der zu einer bestimmten Temperatur gehörende Druck wird
Siededruck genannt, die zu einem bestimmten Druck gehörende Temperatur heisst
Siedetemperatur. Druckerniedrigung setzt die Siedetemperatur herab. Darum siedet
Wasser auf hohen Berggipfeln bei tieferen Temperaturen. Smog Smog ist ein
Kunstwort, zusammengesetzt aus den beiden englischen Begriffen Smoke (Rauch) und
Fog (Nebel). Es bezeichnet eine stark erhöhte Luftschadstoffkonzentration über
industriell genutztem oder städtischem Gebiet infolge ungünstiger
meteorologischer Bedingungen (kaum Austausch der Luft währen einer längeren
Zeitperiode). Man unterscheidet zwei Typen von Smog: Der London-Smog ist ein
hauptsächlich mit Russ und Schwefeldioxiden beladener Nebel, der sich während
nasskalten Wintertagen bildet und sich in der Nacht verstärkt. Zur Bildung des
Los-Angeles-Smog ist eine starke Sonneneinstrahlung und eine erhöhte
Konzentration an Stickoxiden nötig. Durch eine photochemische Reaktion (unter
Einwirkung der Sonne) bildet sich vor allem Ozon, das die Schleimhäute reizt.
Die chmische Reaktion, die abläuft, lautet:
Smog kann zur
Erkrankung der Atemwege führen. Kreislaufkranke sind einer erhöhten Belastung
ausgesetzt. Bei erhöhter Ozonbelastung sollte die körperliche Betätigung
eingeschränkt werden. Sonne Die Sonne als
Zentralgestirn unseres Sonnensystems ist einer der etwa 1011 Sterne, die zu
unserer Galaxis, der Milchstrasse gehören. Sie ist die Hauptenergiequelle für
das Klima auf der Erde und damit der Antrieb für das Wetter. Die gesamte
Ausstrahlung der Sonne wird auf 3.85.1026 W geschätzt. Die Energie, die in
einer Distanz von 149.5.106 km bei der Erde ankommt, beträgt noch 1368 W/m2
(Solarkonstante). Die Sonne besteht aus
den Elementen Wasserstoff (H), Helium (He), Lithium (Li), Beryllium (Be),
Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und Sauerstoff (O). Die Energie-Erzeugung
geschieht im Kern der Sonne durch Kernfusion. Über dem Kern befindet sich der
Sonnenmantel, eine dicke Schicht, innerhalb der die im Kern erzeugte Energie
durch Strahlung und Konvektion nach aussen übertragen wird. Der Sonnenmantel
wird begrenzt durch die Photosphäre, die unser Auge als eigentliche
Sonnenscheibe erkennt. Über der Photosphäre liegt noch die Chromosphäre und
die Corona. Ein interessantes Phänomen
der Sonne sind die Sonnenflecken. Sonnenflecken Sonnenflecken sind
die älteste bekannte Erschinung auf der Sonnenoberfläche. Sie haben eine verhältnissmässig
kühlere Oberfläche als die übrigen Teile der Sonne. Die Mitte der Flecken
(Umbra) weist eine deutlich dunklere Farbe auf als ihre Umgebung. Sie wird von
eine weniger dunklen Fläche (Penumbra) umgeben. Diese Penumbra ist mit einer
nochmals etwas helleren Zone (Facula) umgeben. Die Umbra hat eine Temperatur von
etwa 4000 - 4500 K, die Penumbra 5400 K und die Facula ist 6500 K heiss.
Sonnenflecken besitzen ein starkes magnetisches Feld. Sie sind Gebiete mit
reduzierter Konvektion im Sonnenmantel. Ein Sonnenflecken existiert etwa eine
Woche. In Zeiten erhöhter
Aktivität weist die Sonne mehr Sonnenflecken auf. Obwohl die Oberflächentemperatur
der Sonnenflecken niederiger ist als jene der übrigen Oberfläche der Sonne,
ist die Corona zu dieser Zeit aktiver. Darum geht eine erhöhte Anzahl
Sonnenflecken einher mit einer Sonne, die mehr Energie ausstrahlt. Alle elf
Jahre wird ein Maximum an Sonnenflecken erreicht. Die Erde empfängt dann 1 W/m2
mehr an Strahlung als sonst. Standard-Atmosphäre
Insbesondere der
Luftverkehr ist stark vom Luftdruck abhängig. Eigenschaften wie Druck,
Temperatur oder Temperaturverlauf mit der Höhe unterliegen aber in der Atmosphäre
einer zeitlichen Veränderung. Darum haben die USA 1962 die sogenannte
Standard-Atmosphäre eingeführt. Diese beschreibt einen mittleren Zustand der
Atmosphäre in den gemässigten Breiten: Luftdruck auf
Meeresniveau 1013.25 hPa Lufttemperatur
auf Meeresniveau 15 °C Tropopausenhöhe 11 km Temperatur an
der Tropopause -56.5 °C Temperaturabnahme
mit der Höhe 0.65 K/100m Jetstream,
Strahlstrom
Eine Region knapp
unterhalb der Tropopause, in der sehr starke Westwinde wehen. Im Kern des Jets können
Windgeschwindigkeiten von 500 km/h erreicht werden. Es gibt zwei Jetstreams pro
Erdhalbkugel: Polarfrontjet und Subtropenjet. Sie verlaufen wellenförmig rund
um die Erde. Während der Subtropenjet der Nordhalbkugel im Sommer konstant auf
40° Nord und im Winter ebenfalls konstant auf 30° Nord liegt, schwankt der
Polarfrontjet von Tag zu Tag von 50° N bis 75° N. Strahlung Strahlung ist
Energietransport mit Hilfe elektromagnetischer Wellen. So transportierte Energie
braucht keinen materiellen Träger und kann darum den luftleeren Raum
durchdringen. Sie kann so von einem Himmelskörper zum anderen transportiert
werden. Die Strahlung kann
physikalisch beschriben werden durch Wellenlänge (
) und Frequenz (
). Die Formel, die diese beiden
Grössen verknüpft, lautet:
wobei c0 die
Lichtgeschwindigkeit ist (= 2.998•108 m/s). Man teilt das
Strahlungsspektrum nach Wellenlängen (siehe Grafik rechts) bzw. nach Frequenz
ein. Es ist nun glücklicherweise
so, dass die grösste Energiemenge, die die Erde von der Sonne erhält,
kurzwellige Strahlungsenergie ist. Jene Energie aber, die die Erde und die
Atmosphäre abstrahlen liegt im langwelligen Bereich. Diese Tatsache macht man
sich zunutze wenn man die Strahlungsbilanz der Erde aufstellt. Stratosphäre Die Stratosphäre,
zusammengesetzt aus "stratum" (aus dem griechischen: Decke) und "sphaira"
(griechisch (Erd)kugel), ist eine Schicht der Atmosphäre zwischen Tropopause
(in 8 bis 17 km Höhe) und Stratopause (in etwa 50 km Höhe). Die Temperatur
bleibt im unteren Teil der Stratosphäre zunächst etwa konstant und nimmt dann
mit einem Temperaturgradienten von ungefähr 2.5 K/km zu. Grund für die Zunahme
ist die Absorption von Strahlung an Molekülen, insbesondere in der Ozonschicht.
Der Taupunkt ist jene
Temperatur, auf die ein Luftpaket abgekühlt werden muss, damit Kondensation
eintritt. Am Taupunkt herrscht eine Luftfeuchtigkeit von 100%. Der Taupunkt kann
beispielsweise aus relativer Feuchte und Temperatur berechnet werden. Beispiel:
Relative Feuchte 50%, Temperatur 0°C. Aus folgender Grafik entnehmen wir, dass
der Sättigungsdampfdruck bei 0°C, etwa 6.1 hPa beträgt. Mit der Formel für
die relative Feuchte lässt sich nun der herrschende Dampfdruck e berechnen: Es gibt auch eine Näherungsformel,
um den Taupunkt (in °C) aus dem Dampfdruck e (in hPa) zu berechnen: Temperaturgradient Ein
Temperaturgradient ist ein Temeperaturunterschied über eine Distanz. Die Änderung
kann frei im Raum liegen, also beispielsweise vertikal oder horizontal
stattfinden. Der Temperaturgradient hat wie jeder Gradient eine Richtung und
eine Grösse und zeigt in Richtung der grössten Änderung und zum grössten
Wert hin: Von "kalt" nach "warm." Temperaturgradienten
steuern das Wetter. Sie sind verantwortlich für den thermischen Wind, für die
Polarfront-Jetstreams und sie entscheiden über die Bildung von Wolken (adiabatische
Schichtung der Atmosphäre). Die Lage der Erde zur Sonne und die Kugelgestalt
sind im Wesentlichen verantwortlich für die horizontalen Temperaturgradienten:
Der Äquator erhält mehr Energie von der Sonne als die beiden Pole; es entsteht
ein vom Pol zum Äquator gerichteter Temperaturgradient. Die Erde versucht
diesen Gradienten auszugleichen, indem sie die Energie vom Äquator zu den Polen
transportiert, etwa zu gleichen Teilen in der Atmosphäre und in den Ozeanen. Thermosphäre Die Thermosphäre,
zusammengesetzt aus "thermos" (aus dem Griechischen: warm, heiss) und
"sphaira" (griechisch (Erd)kugel), ist ein Stockwerk der Atmosphäre,
beginnt in etwa 80 bis 85 km Höhe und reicht bis etwa 500 - 1000 km Höhe. In
der Thermosphäre steigt die Temperatur von -90°C auf etwa 1000°C an der
Obergrenze der Schicht. Allerdings: Die Obergrenze dieser Schicht (und damit die
Grenze der Atmosphäre) ist nicht exakt festzulegen. Die Anzahl Luftmoleküle
pro Volumeneinheit nimmt zwar stetig ab; ab welcher Höhe keine Luftmoleküle
mehr vorhanden sind, lässt sich aber nicht bestimmen. Tief,
Tiefdruckgebiet, Zyklone
Gebiet relativ tiefen
Luftdrucks. Das Zentrum dieses Gebietes weist dabei den tiefsten Luftdruck auf
und ist von mindestens einer geschlossenen Isobare umgeben. Manchmal wird auch
der Begriff "Zyklone" verwendet. Eine "Antizyklone" ist ein
Hoch, also das Gegenstück zum Tief. Die Isobaren um
Tiefdruckgebiete liegen meist enger zusammen als jene um Hochs. Eine Erklärung
findet sich im Kapitel zum Gradientenwind. Eine Theorie zur
Entstehung eines Tiefs soll hier dargestellt werden: Im Süden liegt warme Luft,
im Norden kalte. Sie werden von einer Luftmassengrenze getrennt. An dieser
Luftmassengrenze muss zuerst ein Störungsimpuls auftreten (Bild 1). Die kalte
und die warme Luft beginnen, sich zu verwirbeln. Die warme Luft strömt nach
Norden, die kalte nach Süden. Es bilden sich eine Kaltfront (blau) und eine
Warmfront (rot). Das Strömungsfeld gleicht mehr und mehr einem Wirbel, die
Isobaren (schwarz) verlaufen um das Zentrum des Tiefs. Da die Kaltfront sich
schneller fortbewegt als die Warmfront, holt sie letztere ein, es bildet sich
die Okklusionsfront (violett). Und das Tief zerfällt wieder. Ein Tiefdruckgebiet
kann man sich auch als Lufttal vorstellen. Daneben liegt ein Lufthügel, der das
Hoch darstellt. Die Luft, die diese Landschaft bildet, ist bestrebt, diese Hügellandschaft
auszugleichen, d.h. sie fliesst aus dem Hoch ab ins Tief. Auf der Nordhalbkugel
wird die Luft wegen der Corioliskraft nach rechts abgelenkt. Darum umströmt die
abfliessende Luft das Hoch im Uhrzeigersinn und das Tief dann im
Gegenuhrzeigersinn. (Auf der Südhalbkugel wird ein Tief im Uhrzeigersinn
umweht, ein Hoch dagegen im Gegenuhrzeigersinn, da dort die Corioliskraft nach
links wirkt.) Durch das "Fliessen" der Luft entsteht Wind. In Tiefs
herrscht grundsätzlich eine Aufwärtsbewegung der Luft. Diese Aufwärtsbewegung
führt vor allem an den Fronten eines Tiefs zu Niederschlag. Tornado, Tromben,
Wasserhosen Bei genügend starker
Labilität der Luft (unten warm und feucht, oben kalt und dazwischen eine
trockene, aber kühle Luftschicht; siehe Kurven in der Grafik), einem bestimmten
Grad der Windverschiebung und anderen weniger bekannten Voraussetzungen kann aus
einer kräftigen Gewitterwolke im Bereich des stärksten Aufwindes unvermittelt
ein Wolkenschlauch nach unten wachsen. Dieser pendelt, einem Elefantenrüssel
gleich, über die Landschaft und hinterlässt einen Pfad der Zerstörung. Der Rüssel umfasst
nur einige hundert Meter bis einen Kilometer. In diesem engen Bereich erreicht
der Aufwind jedoch Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 160 km/h, und die Luft
rotiert mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 500 km/h um das Wirbelzentrum
herum. Die meisten und auch
die kräftigsten Tornados entstehen in den riesigen Weiten des amerikanischen
Mittelwestens zwischen den Rocky Mountains und den Appalachen, vorwiegend in den
Monaten April bis Juli. In diesen vier Monaten werden jährlich jeweils rund 800
Tornados gesichtet. Tornados können auch
in Mitteleuropa entstehen, jedoch sind hier selten die Bedingungen zur Bildung
eines Tornados erfüllt. Aber es sind tatsächlich Fälle von Tromben oder
Wasserhosen in Mitteleuropa dokumentiert. Trog Gebiet tiefen
Luftdrucks innerhalb der Rückseitenströmung eines kräftigen, bereits zu
altern beginnenden Tiefdruckgebietes. Tropopause Die Tropopause ist
die Obergrenze der Troposphäre. Sie liegt in einer Höhe von etwa 8 km (über
den Polen) bis 17 km (über dem Äquator). Das Wort setzt sich zusammen aus
"trope" (aus dem Griechischen: Wende, Kehre, Wendung) und "pauein"
(aus dem Griechischen: beendigen). Der Name wurde so gewählt, weil auf dieser Höhe
die Temperatur ihre Talfahrt beendet und wieder zu steigen beginnt. Am Äquator
liegt die Troposphäre höher, da dort wegen der starken Sonneneinstrahlung
hochreichende Konvektion stattfindet. Troposphäre Die Troposphäre,
zusammengesetzt aus "trope" (aus dem Griechischen: Wende, Kehre,
Wendung) und "sphaira" (griechisch (Erd)kugel), ist eine Schicht der
Atmosphäre, zwischen Erdoberfläche und der Tropopause (in 8 bis 17 km Höhe).
Die Temperatur sinkt von etwa 15°C am Boden (gemäss Standard-Atmosphäre) auf
etwa -56°C. Der Temperaturgradient beträgt im Durchschnitt 6.5 K/km. Treibhauseffekt Unter Treibhauseffekt versteht man das
Vermögen atmosphärischer Gase (bevorzugt Wasserdampf und Kohlendioxid), die
von der Erdoberfläche in den Weltraum hinausgehende langwellige Wärmestrahlung
der Erde zurück in Richtung Erdoberfläche zu reflektieren. Ohne diesen (natürlichen)
Treibhauseffekt würden wir erfrieren. Ultraviolette
Strahlung
(UV-Strahlung)
Bezeichnung Wellenlänge EUV, extrem
kurzwellig 0.001 - 0.100µm UV C 0.100 - 0.280µm UC B 0.280 - 0.315µm UV A 0.315 - 0.400µm Strahlung mit der
Wellenlänge von 0.001µm bis 0.4µm. Man unterscheidet nebenestehende Bereiche.
Für das Leben auf der Erde sind die EUV- und die UVC-Strahlen schädlich. Die
Ozonschicht absorbiert aber einen grossen Teil dieser Strahlung der Sonne.
Front,
an der wärmere Luft gegen kältere vordringt. Im Gegensatz zur Kaltfront tritt
hier vor allem ein Typ auf: Die Aufgleitfront. Abgleitfronten sind höchst
selten. Warmfronten haben eine Neigung von einem Meter auf 100 bis 400 Meter.
Fronten sind oft mit typischer Bewölkung verbunden. Warmluftadvektion Warmluftadvektion
bedeutet heranführen von warmer Luft. Aufgrund der Überlegungen mit dem
thermischen Wind dreht der geostrophe Wind bei Warmluftadvektion mit der Höhe
im Uhrzeigersinn (z.B.: auf 1500 m.ü.M. Westwind, auf 5000 m.ü.M Nordwestwind)
Wasserdampf Wasserdampf ist gasförmiges
Wasser. Es gelangt durch Verdunsten von Wasseroberflächen (v.a. Meer) in die
Atmosphäre. Dort kondensiert es an Kondensationskeimen (Salze, Russpartikel,
etc.) zu Wolkentröpfchen. Wasserdampf in der Luft ist für das menschliche Auge
unsichtbar. Erst das kondensierte Wasser der Wolkentröpfchen nehmen wir als
Wolke war. Wetter Der physikalische
Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt
wird mit Wetter bezeichnet. Dieser Zustand wird angegeben durch physikalische Grössen
wie Druck, Temperatur oder Windstärke. Das Wetter spielt sich in der Troposphäre
ab, der untersten Schicht der Atmosphäre. Betrachtet man das Wetter über grössere
Zeiträume, spricht man von Klima. Spricht man vom Wetter während einigen
Tagen, meint man Witterung. Wetterleuchten Wenn sich Blitze
innerhalb von Wolken oder hinter dem Horizont entladen, sind sie für das
menschliche Auge nicht direkt sichtbar. Sie beleuchten aber die Wolken und den
Himmel. Dieses Aufleuchten wird mit Wetterleuchten bezeichnet. Der nachfolgende
Donner ist an der Beobachtungsstation nicht hörbar. Wind: Entstehung
und Vorhersage Wind ist bewegte
Luft. Luft setzt sich in Bewegung, wenn ein Druckgradient herrscht, denn die
Atmosphäre ist bestrebt, Druckunterschiede möglichst auszugleichen: Ein
Hochdruckgebiet wird abgebaut, die Luft fliesst daraus ab, und ein Tief wird
damit aufgefüllt. Dieses "Fliessen" der Luft ist Wind. Falls die Luft weder
beschleunigt noch abgebremst wird, stehen folgende Kräfte in einem
Gleichgewicht: Die Druckgradientenkraft (P) bringt das Luftteilchen zum
Abfliessen aus dem Hoch in ein Tief. Sie zeigt immer zum Punkt mit dem tiefsten
Druck. Die Corioliskraft (C)
lenkt auf der Nordhalbkugel alle Teilchen, die sich bewegen, bezüglich der
Erdoberfläche nach rechts ab: Die Luftteilchen umströmen Hoch und Tief in
einer Spiralbewegung. Die Zentrifugalkraft
(Fz): Weil sich die Luftteilchen in einer Art Kreisbewegung um Hochs und Tiefs
bewegen, wirkt auf sie eine Kraft, die sie vom Zentrum des Kreises wegdrückt.
Diese Kraft ist die bekannte Zentrifugalkraft. Die Gravitationskraft
(die Kraft, die die Luftteilchen zum Erdboden hin zieht) ist, verglichen mit den
obigen Kräften, sehr sehr klein und kann vernachlässigt werden. Wenn die Isobaren
ungefähr gerade sind, wird für die Prognose als Annäherung mit dem
geostrophischen Wind gerechnet. Sind die Isobaren aber gekrümmt (was in der
Natur der Normalfall ist), brauchen wir den Gradientenwind. Der Unterschied zum
geostrophischen Wind ist, dass beim Gradientenwind zusätzlich noch die
Zentrifugalkraft wirkt, weil die Isobaren gekrümmt sind und sich die Luft
deshalb nicht geradlinig bewegt. Für Wind unterhalb
1500 Metern über Grund darf die Bodenreibung nicht vernachlässigt werden. Die
Luftteilchen werden vom Boden abgebremst, die Luftströmung wird turbulent.
Dadurch kann die mittlere Windrichtung einen Ablenkungswinkel von bis zu 38 Grad
von der geostrophen Windrichtung aufweisen. Die Ablenkung geschieht auf der
Nordhalbkugel nach links, wenn man in Bewegungsrichtung des Teilchens blickt. Die Menschen haben
verschiedenen Winden in ihrer Region Namen gegeben: Föhn, Bise, Scirocco, Bora,
etc. Wind-Chill-Index Der Wind-Chill-Index
gibt an, welche Temperatur der Mensch bei einer gewissen Windgeschwindigkeit und
Lufttemperatur tatsächlich fühlt. Der menschliche Körper produziert Wärme
und umgibt seine Haut mit einer dünnen Schicht warmer Luft. Je stärker der
Wind bläst, desto schwächer wird die Wärmeschicht und desto mehr kalte
Luftmoleküle treffen auf die Haut. Der Körper vermag nicht mehr, genügend Wärme
nachzuliefern, um die für den menschlichen Körper nötige Wärme aufrecht zu
erhalten: Wir beginnen zu zittern und zu schlottern. Entwickelt wurde der
Wind-Chill-Index von den Antarktiserforschern Siple und Passel. Sie ermittelten
die Zeit, die sie brauchten, um 250 Gramm Wasser bei verschiedenen
Wind-Temperatur-Bedingungen zu gefrieren. Sie entwickelten folgende Formel: T(wc) =
0.045(5.27v0.5 + 10.45 - 0.28v)(T - 33) + 33 T(wc) = gefühlte
Temperatur v =
Windgeschwindigkeit in km/h (muss grösser als 0 sein) T =
Lufttemperatur in ° C Dies ergibt folgende
Tabelle: Wind Lufttemperatur
in °C 7 +5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 19 -3 -9 -16 -22 -28 -34 -41 -47 -53 -59 28 -6 -13 -21 -27 -34 -40 -48 -55 -61 -68 37 -8 -16 -24 -30 -37 -44 -52 -60 -66 -74 46 -10 -18 -26 -32 -39 -47 -55 -63 -70 -78 56 -11 -19 -28 -34 -41 -49 -57 -65 -73 -81 65 -12 -20 -29 -35 -42 -50 -58 -66 -74 -82 74 -12 -20 -29 -35 -42 -50 -58 -66 -74 -82 Windgeschwindigkeiten
Windgeschwindigkeiten
können in verschiedenen Einheiten angegeben werden. Die SI-Einheit ist
"Meter pro Sekunde" (m/s). In der Schiffahrt und teilweise auch noch
in der Meteorologie gebräuchlich sind "Knoten" (kn). Im Volksmund
wird "Kilometer pro Stunde" (km/h) verwendet (oft fälschlicherweise
als "Stundenkilometer" ausgesprochen). Für die Bestimmung des Windes
von Auge ohne Hilfsmittel eignet sich die Beaufortskala. 1 kn
0.5144 m/s Witterung Unter Witterung
versteht man den allgemeinen durchschnittlichen Wettercharakter, betrachtet über
einen Zeitraum von einigen Tagen bis zu einer Jahreszeit. Witterung ist ein
Mittelding zwischen Wetter und Klima . Wolken Eine Wolke ist eine für
das menschliche Auge sichtbare Anhäufung von in der Luft schwebenden
Eisteilchen oder Wolkentröpfchen. Diese Tröpfchen sind maximal 0.1 Millimeter
gross. Sind sie grösser, handelt es sich um Regentropfen. In einer Wolke sind
etwa 108 Wolkentröpfchen pro m3 enthalten. Die [aus lat.
circu(m)latio = Kreislauf] allgemeine Bezeichnung für eine in sich geschlossene
ringförmige Luftströmung. Zwischenhoch Ein Zwischenhoch ist
eine Zone relativ hohen Luftdrucks zwischen zwei Tiefdruckgebieten. Es ist
gekennzeichnet durch eine kurzzeitige Aufheiterung nach dem Durchgang einer
Kaltfront oder Okklusion. Je nach Verlagerungsgeschwindigkeit der Tiefs dauert
diese Schönwetterphase nur einen Tag oder weniger lang. Im Zwischenhoch treten
grosse Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht auf (starke Ausstrahlung während
der Nacht).
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