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(19) Niederschlag Meteorologie und Klimaphysik Meteo 292.

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Präsentation zum Thema: "(19) Niederschlag Meteorologie und Klimaphysik Meteo 292."—  Präsentation transkript:

1 (19) Niederschlag Meteorologie und Klimaphysik Meteo 292

2 Niederschlag Meteo 293 Hier unterscheidet man: Fallender Niederschlag – wird in der Atmosphäre gebildet und fällt infolge der Schwerkraft auf den Erdboden (Regen, Schnee, Graupel, …). Abgesetzter Niederschlag – entsteht durch direkte Kondensation oder Sublimation (Tau, Reif, …).

3 Schnee Meteo 294 Die Struktur der Schneekristalle hängt empfindlich von Temperatur und Luftfeuchtig- keit ab. Quelle: Kenneth B. Libbrecht Sobald mehrere Schneekristalle zusammenkleben, bilden sich Schneeflocken, sie werden im Schnitt 4 mg schwer und fallen mit 4 km/h.

4 Eiskristalle Meteo 295 Eis kommt in mindestens 18 verschiedenen Kristallformen (Phasen) vor. Bei typischen Atmosphären-Bedingungen herrscht Eis I h vor (h für hexagonal) (Skizze U.Buck, MPI, Bild UF). Eis I c (kubisch, O-Atome in Diamant-Struktur) kommt (selten) in der hohen Atmosphäre vor (tiefe Temp.). Aus Eis XVI (Dodekaeder) be- stehen (unter hohem Druck) Methanhydrate (UniGöttingen)

5 Schnee Meteo 296 Für die sechszählige Symmetrie der Schneekristalle ist also die Struktur des Wassermoleküls verantwortlich. 5 Arme haben Seesterne oder Schneekristalle in der „Kleinen Zeitung“. Alle Bilder: Kenneth B. Libbrecht

6 Schnee Meteo 297 Positive Rückkoppelung bei diffusionsbegrenztem Wachstum: Wenn die Spitze eines hexagonalen Plättchens weiter in die Luft hinausragt, dann sammeln sich die H 2 O Moleküle an diesem Punkt, weil er schneller zu erreichen ist.

7 Schnee Meteo 298 Zwischen –3°C und –10°C bilden die Kristalle dünne Nadeln und lange Säulen, aber auch „Hanteln“. Quelle: K.B. Libbrecht.

8 Vb Wetterlage „Mittelmeertief“ Bilder: NASA, UF Bei starker Strömung über die Alpen entsteht oft (unerwartet schnell) ein Genuatief. Gerade in Südösterreich ist dann mit heftigen Niederschlägen zu rechnen. Wie hier: 50 cm Schnee in 3½ Stunden, in Villach, März Meteo 299

9 Rekord-Schneefall Genau diese Wetterlage ist für alle Rekord-Schneefälle in Österreich verantwortlich. Tages-Neuschneemenge: Graz: 32 cm am 9. Februar 1986 (beim gesamten Niederschlagsereignis allerdings 72 cm) Sillian (Osttirol): 170 cm am 31. Jänner 1986 Silverlake (Colorado): 193 cm am 14. April 1921 Zum Vergleich: Dellach/Gail: 102 cm, 10. – (Bilder: UF) Meteo 300

10 Regen Meteo 301 Wikipedia meint(e): „Regen entsteht in Eiskristallen in der oberen Troposphäre, die als Kondensationskeime für die Ansammlung von weiteren Wassermengen dienen. Wenn sie dann aufgrund der Schwerkraft zur Erdoberfläche fallen, schmelzen sie aufgrund der Luftreibung und erhalten eine Tropfenform“. (Stand: ) Stimmt das? Die „Verwandlung“ von kleinen Wolkentropfen mit, im Mittel, μm Durchmesser zu Regentropfen ist aber im Detail tatsächlich kompliziert (Bild: Les Cowley). Beim Nieselregen haben die Tropfen einen Durchmesser von 50 – 250 μm.

11 Regen Meteo 302 Die Fallgeschwindigkeit von Tropfen nimmt sehr schnell einen konstanten Wert an, da sich ein Gleichgewicht zw. (Schwerkraft – Auftrieb) und Reibung einstellt. Für kleine Tropfen gilt in guter Näherung das Stokessche Gesetz – Die Fallgeschwindigkeit nimmt mit zunehmendem Radius zu. Tropfen bis ~1 mm Durchmesser behalten ihre sphärische Form, dann beginnen sie allerdings, sich immer stärker zu verformen. Dadurch nimmt der Luftwiderstand zu, und die Fallge- schwindigkeit bleibt nahezu konstant. Bilder: W&K, Inset: MPI Mainz.

12 Regentropfen Meteo 303 Die etwas andere Tropfenform (Bild: Emmanuel Villermaux). Ein besonders hart- näckiges Gerücht ist die „Tropfenform“ von Regentropfen.

13 Niederschlagsmessung Meteo 304 Für die Niederschlagmessung braucht man in erster Linie normierte Mess- gefäße – in Korea gab es solche schon ab 1441 (mit Dank an Sungmin O). Für automatisierte Messungen kommen Niederschlagswippen mit einer Auflösung von 0.1 mm (Bild: W&K), oder (genauere) Niederschlags- waagen zum Einsatz.

14 Niederschlag Meteo 305 Niederschlagsmengen werden in [mm] angegeben (entspricht l/m 2 )

15 Vorherrschende Winde und mittlerer Jännerniederschlag [mm], Normalperiode Niederschlag im Jänner Meteo 306 Quelle: Klett

16 Niederschlag im Juli Vorherrschende Winde und mittlerer Juliniederschlag [mm], Normalperiode Meteo 307 Quelle: Klett

17 Rekord–Niederschlag Meteo 308 ZeitintervallMengeOrtJahr 1 Minute 38 mm Barot, Guadeloupe Stunde 401 mmShangdi, China Stunden mmFoc-Foc, La Réunion Tag mmFoc-Foc, La Réunion Woche mmCommerson, La Réunion Monat mmCherrapunji, Indien7/ Monate mmCherrapunji, Indien4-9/ Kalenderjahr mmCherrapunji, Indien Monate mmCherrapunji, Indien 8/1860-7/ Monate0 mmArica, Chile 10/1903-1/1918 (Quelle: WMO, 1994 bzw. 2014)

18 Rekord–Niederschlag Meteo 309 Zum Vergleich: Tagesniederschlag (7h – 7h) Graz: 105 mm am 7. Juli Allerdings: bei einem schweren Gewitter- regen am im Stiftingtal bis zu 670 mm (rekonstruiert). Österreich: 336 mm in Dornbirn, am In Schaueregg/Wechsel: 650 mm am 10. August 1915 (rekonstruiert). Jahresniederschlag Graz: mm im Jahr 1937 (Nr. 2.: mm im Jahr 2009) Österreich: mm beim Nassfeldhaus (Kärnten) im Jahr 1951 Mittlerer Jahresniederschlag Graz: 894 mm ( ), 819 mm ( ) Mt. Waialeale auf der Insel Kauai (Hawaii): mm (32 Jahre) Oase Dakhla (Ägypten): 0.7 mm Arica (Chile): 0.8 mm (59 Jahre, davon 14 aufeinanderfolgende Jahre ohne Niederschlag).

19 Graz, 20. – Tagesniederschlag 24h Niederschlag : 71.3 mm Stationsrekord : 58.9 mm aber h – h : 127 mm In den letzten Jahren gab es ein Häufung von Vb – Wetterlagen (Hoch- wasser 1997, 2002, 2005). Diese Häufung könnte aber noch Zufall sein. Maut Andritz (Quelle: B. Enderle)Murinsel (Quelle: AP) Meteo 310


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