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Günter Bertsch1 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Wetterkunde für Privatpiloten und Luftsportler Materialien für den Unterricht Günter Bertsch.

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1 Günter Bertsch1 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Wetterkunde für Privatpiloten und Luftsportler Materialien für den Unterricht Günter Bertsch FSV Wächtersberg Quellen:Dietrich Knapp: Fluglehrerlehrgang Hornberg 1977 (Manuskript) Dietrich Knapp: Grundlagen der Wetterkunde für Piloten BWLV 1986 Manfred Reiber: Moderne Flugmeteorologie Verlag H. Deutsch 1998 Horst Malberg: Meteorologie und Klimatologie J. Springer Verlag 1997 Manfred Kreipl: Mit dem Wetter segelfliegen Motorbuch Verlag 1977 Hesse: Der Segelflugzeugführer 1977 Eckart Buttelmann: PPL-Wetter 2005 PPL Fragenkatalog, Auflage 2002 Beispiele aus pcmet Weitere Bildquellen: DWD, ESA, NASA, NOAA

2 Günter Bertsch2 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie 1. Grundlagen, Zusammensetzung und Aufbau der Atmosphäre 2. Bestimmungsgrößen für den Zustand der Atmospäre -Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit 3. Flugmeteorologische Grundelemente und wetterbedingte Fluggefahren -Sicht, Wolken, Niederschlag 4. Vertikale Luftbewegung, Schichtung, Thermodynamisches Diagramm 5. Klima, Großwetterlagen 6. Fugwetterberatung für die allgemeine Luftfahrt, Self- Briefing Wetterkarten, Wetterschlüssel, GAFOR, Pcmet..... Teil 1

3 Günter Bertsch3 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Die Atmosphäre

4 Günter Bertsch4 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Die Atmosphäre Chemische Zusammensetzung der Luft: 21% Sauerstoff O 2 78% Stickstoff N % Kohlendioxid CO 2 Rest: Edelgase u.a. Im Durchschnitt sind ca. 1.3% Wasserdampf (max. 3%) in der Luft enthalten.

5 Günter Bertsch5 O2O2 O O3O3 O2O2 UV- Licht (Tag) Nacht FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Temperaturverlauf und Schichtung der Atmosphäre Temperaturgradient: Temperaturänderung mit der Höhe (im Normalfall Abnahme), Mittelwert für Troposphäre: 0.65°C/100m oder 2°C/1000ft Ionosphäre Kosmische Strahlung im UV- und Röntgenbereich

6 Günter Bertsch6 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Bestimmungsgrößen für den Zustand der Atmosphäre Luftdruck Temperatur Luftfeuchtigkeit

7 Günter Bertsch7 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Temperatur - physikalische Maßzahl für den Wärmezustand von Materie, nach der kinetischen Gastheorie ist die Temperatur proportional der Bewegungsenergie der Moleküle. Sonnenspektrum Infrarotstrahlung Im Bereich der Troposphäre durchdringt die Sonneneinstrahlung die Luft und erwärmt den Erdboden. Der erwärmte Boden gibt Wärme an die Luft ab. Der Wärmetransport innerhalb der Troposphäre erfolgt durch Konvektion.

8 Günter Bertsch8 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Temperatur / Strahlung Albedo (= Rückstreuvermögen) der Erdoberfläche Rückstreuvermögen verschiedener Bodentypen für solare Einstrahlung Erdboden, Ackerland:10% Erdboden, Wüste:30% Meer, senkrechter Einfall 4% Meer, streifender Einfall:90% Eis:35% Schnee, frisch gefallen:80% Schnee in Polregionen : (wegen schrägem Einfall bis)90% An der Erdoberfläche gilt: Absorption = 100% - Albedo

9 Günter Bertsch9 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Luftdruck Regel: Bei einer Höhendifferenz von 5500m halbiert sich der Druck

10 Günter Bertsch10 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Luftdruck Barometrische Höhenstufe: Höhenunterschied, der 1 hPa Druckunterschied verursacht. Meereshöhe (MSL):8m/hPa = 30ft/hPa (2000m: 10m/hPa) 5500m: 16m/hPa 11000m: 32m/hPa Maßeiheit: 1 Pa = 1 N/m² Alte Maßeinheiten:760mm Hg = 760 Torr = ins merc = mbar = hPa Meßgeräte für den Luftdruck:Quecksilberbarometer Aneroidbarometer/ Höhenmesser/ Barograf Elektronische Drucksensoren

11 Günter Bertsch11 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Die ICAO - Standardatmosphäre Dient zum Vergleich von Leistungsparametern von Flugzeugen und Triebwerken und zur Eichung von Fluginstrumenten. Die wichtigsten Daten der ICAO- Standardatmosphäre: Luftdruck1013.2hPa Lufttemperatur (MSL)15°C Luftdichte1.225kg/m³ rel. Feuchte0% Temperaturabnahme bis 11km Höhe0.65°C/100m bzw. 2°C/1000ft Höhe der Tropopause11km Temperatur an der Tropopause-56.5°C Zur Anwendung bei Eichungen gibt es ausführliche Tabellen für die Höhenabhängigkeit von Lufttemperatur, Luftddruck, Luftdichte und Schallgeschwindigkeit.

12 Günter Bertsch12 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Die Höhenmessereinstellungen bei T=15°C Height Altitude

13 Günter Bertsch13 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Weitere Höhenbegriffe in der Luftfahrt Standard- Einstellung: hPa Druckhöhe (pressure altitude): Höhe über der Standarddruckfläche hPa, die Flugfläche (FL) ist eine Druckhöhe. Dichtehöhe (density altitude): Die Dichtehöhe ist die Höhe der Standardatmosphäre, in der die Luftdichte genau der aktuell herrschenden Luftdichte in Flughöhe entspricht, sie ist eine temperaturkorrigierte Druckhöhe. Dichtehöhe ist ist dann gefragt, wenn ein Motorflugzeug bei erheblichen positiven Temperaturabweichungen von Standard an der Grenze seiner Leistungsdaten geflogen werden soll bzw. bei Starts auf hochgelegenen Plätzen bei hohen Temperaturen. Die Dichtehöhe wird mit dem Flugcomputer bzw. dafür geeigneten Rechenscheiben ermittelt. Falls keine Hilfsmittel zur Verfügung stehen, hier eine Näherung: pro °C Abweichung von der Temperatur der Standardatmosphäre verändert sich die Dichtehöhe um 120 ft, sie steigt bei positiver Abweichung. Wahre Höhe (true altitude): Da die Atmosphäre nie allen Bedingungen der Standard- atmosphäre einspricht, gibt die angezeigte Höhe (indicated altitude) nie genau die wahre Höhe wieder, sie kann jedoch mit geeigneten Hilfsmitteln bzw. Näherungen weitgehend korrigiert werden.

14 Günter Bertsch14 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Höhenmeßfehler durch Druckänderung Vom Hoch ins Tief gehts schief !

15 Günter Bertsch15 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Höhenmeßfehler durch Temperaturabweichung Näherungsformel für die Praxis: Je 1°C Abweichung von der Standardtemperatur ist die Höhenmesseranzeige um 0,4%zu korrigieren (höher mit +, tiefer mit -). Im Winter sind die Berge höher!

16 Günter Bertsch16 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Aufgabe, PPL- Fragenkatalog Met. 380: Sie befinden sich in FL 50 bei einer Temperatur von -20°C. Das QNH beträgt 1003 hPa. Wie groß ist ihre wahre Höhe? Lösungsangebote: A) 5000 ft B) 5170 ft C) 4830 ft D) 4230 ft

17 Günter Bertsch17 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Lösung, PPL- Fragenkatalog Met. 380: Sie befinden sich in FL 50 bei einer Temperatur von -20°C. Das QNH beträgt 1003 hPa. Wie groß ist ihre wahre Höhe? 5000ft 1013,2 hPa FL 50 Druckdifferenz 10 hPa => 10 x 30ft = 300ft NN1003 hPa 5000ft - 300ft = 4700ft Aktuelle Temperatur in FL 50 = - 20°C Standardtemperatur in FL 50 = + 5°C Differenz = 25°C Je Grad Temperaturabweichung von der Standardtemperstur ist die Höhenmesseranzeige um 0.4% zu korrigieren: 25 x 0.4% = 10% 4700 ft x 0.1 = 470ft Da die Temperaturabweichung negativ ist, werden die 470ft von den 4700ft abgezogen. 4700ft - 470ft =4230ft Antwort: Die wahre Höhe beträgt 4230ft

18 Günter Bertsch18 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Luftfeuchtigkeit Sättigungsdampfdruck und maximale Feuchte: Absolute Feuchte: Der tatsächlich in der Luft enthaltene Wasserdampf in g/m³

19 Günter Bertsch19 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Die relative Feuchte: Luftfeuchtigkeit F rel = F abs F max 100% x Taupunkt  : Temperatur bei der die Sättigung (max. Feuchte =100% rel Feuchte) erreicht ist und Kondensation einsetzt. Taupunktsdifferenz  (Spread): Differenz zwischen tatsächlicher Temperatur und Taupunkt. z. B.  = 10°C => Die Luft muß sich um 10° abkühlen um den Taupunkt zu erreichen. Aus  kann mögliche Nebelbildung vorhergesagt werden, oder die zu erwartende Cu- Wolkenbasis (KKN/m = Spread x 123) ermittelt werden.

20 Günter Bertsch20 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Höhenunabhängige Feuchtebegriffe Luftfeuchtigkeit Wird ein abgeschlossenes Luftpaket vertikal bewegt, ändern sich Druck, Volumen und Temperatur Der Wassergehalt des Paketes bleibt jedoch konstant Relative und maximale Feuchte, Dampfdruck und Taupunkt reagieren daher auf Höhenänderungen. Zur Betrachtung der Dynamik der Atmosphäre (z. B.großräumige Turbulenz) werden höhenunabhängige Feuchtebegriffe benötigt: Spezifische Feuchte q: q = = Mischungsverhältnis m: m = = Masse Wasserdampf Gesamtmasse feuchte Luft Masse Wasserdampf Masse trockene Luft  W +  L ______ WW ___ WW WW Einheit: g/kg m  q

21 Günter Bertsch21 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Luftfeuchtigkeit Meßgeräte für Luftfeuchtigkeit: Hygrometer Psychrometer

22 Günter Bertsch22 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Luftfeuchtigkeit rel. F = 64% T = 20°C Aufgabe: Ermittle mit den Informationen dieser “Wetterstation” die Höhe der zu erwartenen Cu- Wolkenbasis.  = 12.8°C (nach Faustregel)  = 20°C °C = 7.2°C Cu- Basis =  x 123m = 886m über Grund F abs F rel = F max F abs F rel F max = x = 0.64 x 20 g/m³ = 12.8g/m³ nach Faustregel

23 Günter Bertsch23 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Sichten in der Fliegerei MET Bodensicht

24 Günter Bertsch24 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Nebel Nebelbildung:- Abkühlung der Luft bis zum Taupunkt (Strahlungsnebel) - Transport von warmer und feuchter Luft über ausgekühlte Landflächen (Advektionsnebel) - Zufuhr von Wasserdampf mit oder ohne gleichzeitiger Abkühlung der Luft (Mischungsnebel) Nebelauflösung:- Erwärmung der Luft durch Sonneneinstrahlung - Entzug von Wasserdampf durch Tau- oder Reifbildung - Vertikaler Luftaustausch durch Turbulenz. Bei mittleren Windgeschwindigkeiten 5m/s (oft schon ab 3m/s) wird Strahlungsnebel in der Regel aufgelöst. Künstliche Nebelauflösung

25 Günter Bertsch25 FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie Die Wolkengattungen


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