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A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Nächste Übung Donnerstag, 10.11.2011, 14:00 MEZ Listen Anwesenheitsliste 3. Übung: Analyse von.

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1 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Nächste Übung Donnerstag, , 14:00 MEZ Listen Anwesenheitsliste 3. Übung: Analyse von Wetterkarten in 300 und 500 hPa

2 A. H. Fink, V. Ermert METSYN Übung Synoptik WS 2011/2012 Einteilung Wetterbesprechung TerminReferent(in)Studienfach Do Nils Küchler 2. Timm Griesbach Bachelor GeoMet Fr Lou Wio 2. Martin Schönebeck Bachelor GeoMet Do Clara Burgard 2. Sandra Niehues Bachelor GeoMet Fr Belinda Strahl 2. Nina Bellenbaum Bachelor GeoMet Do Marius Michalak 2. Dennis Kokott Bachelor GeoMet Fr Wahed Achterberg 2. Tobias Marke Bachelor GeoMet Do Sven Wöhrle 2. Bachelor Geographie Donnerstag-Termin: Analyse Mi-Fr 00 & 12 UTC; Vorhersage Fr & Sa Freitag-Termin: Analyse Sa-Mo 00 & 12 UTC; Vorhersage Sa & So

3 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Geopotenzial () g eff =2/T=7, rad s -1 F z = 2 r (Zentrifugalbeschl.) cos()=r/R | F z |= 2 Rcos() g*=Schwerebeschleunigung g eff = g* + 2 r =effektive Erdbeschl. R=6370 km r g eff zeigt nur am Pol und Äquator auf den Erdmittelpunkt. g*g* FzFz g eff steht senkrecht auf Erdspheroid mit äquatorialer Ausbauchung

4 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Beachte: Da die Erde ein Rotationsellipsoid darstellt, zeigt die Senkrechte nur am Äquator und den Polen zum Erdmittelpunkt. Bei g eff tritt ein Breiteneffekt durch die Zentrifugalbeschleunigung ( 2 Rcos()) auf. Die Äquipotenzialflächen (=const.) sind Rotationsellipsoide. Geopotenzial () Das Geopotenzial ist die mit der Einheitsmasse normierte Arbeit (in m 2 s -2 oder J kg -1 ), die nötig ist, um die Einheitsmasse (1 kg) auf der Breite von NN auf die Höhe z zu bringen.

5 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 geopotenzielle Höhe (Z) Die geopotenzielle Höhe ist das normierte Geopotenzial, da das Geopotenzial durch durch die Normalschwere in 45°N bzw. S (g 0 =9,80665 m s -2 ) geteilt wird. In 45°N bzw. S entspricht die geopotenzielle Höhe, unter Vernachlässigung der Höhenabhängigkeit der Schwerebeschleunigung, der metrischen Höhe. Als Isohypsen werden die Linien gleicher geopotenzielle Höhe bezeichnet. Die Einheit der geopotenziellen Höhe ist das sog. geopotenzielle Meter (gpm). In Meereshöhe gilt in 45°N bzw. S: 1 m = 1 gpm.

6 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Absolute Topographie Die absolute Topographie umfasst die Linien gleicher geopoten- zieller Höhe einer Druckfläche (z. B. 500 hPa). Sie stellt somit eine isobare Fläche durch Höhenlinien dar, welche sich auf das Meeresniveau beziehen. Die absolute Topographie zeigt die Verteilung von kalten und warmen Luftmassen zwischen dem Boden und dem betrachteten Druckniveau und lässt auf Strahlströme schließen. Absolute Topographie der 500 hPa Fläche vom um 00 UTC. Quelle: DWD kalt warm Isohypse Strahlstrom

7 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Absolute Topographie Die relative Topographie umfasst die Linien gleicher geopotenzieller Höhe der Schicht zwischen zwei Druckflächen (z. B. 850 und 500 hPa). Sie stellt also den vertikalen Abstand zweier isobarer Flächen in geopotenziellen Metern dar (Isolinien der Schichtdicke). Die relative Topographie zeigt die Verteilung von kalter und warmer Luft im betrachteten Druckintervall an. Relative Topographie bzgl. 500/1000 hPa vom um 12 UTC. Quelle: Europäischer Wetterbericht (DWD) niedrige Schichthöhe (kalte Luftmasse) große Schichthöhe (warme Luftmasse)

8 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Gleichgewichtswinde geostrophischer Wind (v g ) im (x,y,z)-System p0p0 p 0 +p p 0 +2 p T H FpFp FcFc vgvg Voraussetzung: zonal symetrische Verteilung kalter und warmer Luftmassen, d. h. auf einer z-Fläche herrscht: niedriger Druck im kalten Bereich hoher Druck in warmer Region F c ist prop. zu v Geostrophischer Wind: Gleichgewicht zwischen Druckgradientkraft und Corioliskraft

9 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Gleichgewichtswinde geostrophischer Wind (v g ) im (x,y,p)-System Im (x,y,p)-System weht der geostrophische Wind parallel zu den Isohypsen (Linien gleicher geopotenzieller Höhe), auf der Nordhalbkugel mit den niedrigeren Werten zur Linken. Vorteile des (x,y,p)-Systems: keine Abh. von der Dichte =(z) Es gilt: und somit:

10 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Gleichgewichtswinde geostrophischer Wind (v g ) im (x,y,p)-System Im (x,y,p)-System weht der geostrophische Wind parallel zu den Isohypsen, auf der Nordhalbkugel mit den niedrigeren Werten zur Linken. Isohypse

11 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Gleichgewichtswinde Gradientwind (v G ) H p0p0 p 0 +p p 0 +2 p T p 0 +3 p p0p0 p 0 +p p 0 +2 p T p 0 +3 p H FpFp FcFc vGvG FpFp FcFc FZFZ FZFZ vGvG gekrümmte Trajektorien (Bahnen) Zentrifugalkraft F z Gradientwind: Gleichgewicht zwischen Druck- gradientkraft, Corioliskraft und Zentrifugalkraft Subgeostrophie Supergeostrophie F c ist prop. zu v

12 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Planetare Grenzschicht Reibung mit dem Boden Ekman-Spirale zunehmende Ablenkung des Windes in Richtung des tiefen Drucks Gleichgewichtswinde Reibungswind (v R ) vRvR vGvG Reibung Grenzschicht Größe der Ablenkung () am Boden: über Land: =20-30° über Meer: =10-20°

13 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Der sog. Reibungswind ist der geostrophische Wind unter Einbeziehung der Reibungskraft, die der Bewegungsrichtung entgegen gerichtet ist. Gleichgewichtswinde Reibungswind (v R ) vRvR vGvG FRFR FpFp FcFc Unter Vernachlässigung der Meridiankonvergenz können durch den geostrophischen Wind keine Druckgegensätze abgebaut werden, da dann der geostrophische Wind divergenzfrei ist! => ageostrophische Winde (z. B. Reibungswind) sind notwendig

14 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 thermischer Wind (v T ) Der sog. thermische Wind ist die vertikale Scherung des geostrophischen Windes, d. h. er ist die Differenz des geostrophischen Windes unterschiedlicher Höhenniveaus. p0p0 p1p1 v g0 v g1 vTvT Annahme: geostrophisches Gleichgewicht ist gültig => geostrophischer Wind

15 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 thermischer Wind (v T ) Quelle: Fig. 3.8 in Holton (1992) geneigte Druckflächen als Folge von unterschiedlich temperierten Luftmassen: Neigung nimmt mit Höhe zu nimmt mit Höhe zu v g nimmt mit Höhe zu warm kalt

16 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 thermische Windgleichung Es folgt: Die Integration ergibt: Ist bekannt lässt sich unmittelbar schreiben: geostrophischer Wind hydrostatische Grundgl. im p-System

17 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 thermische Windgleichung In einer baroklinen Atmosphäre ändert sich der geostrophische Wind mit der Höhe. Ist die Atmosphäre barotrop geschichtet, dann ist der geostrophische Wind höhenkonstant. 500 hPa baroklin barokline Atmosphäre: =(p,T) => p T0 barotrope Schichtung: =(p) => p T=0 500 hPa barotrop T=const.

18 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Der thermische Wind unterschiedliche Wetterlagen Quelle: Abb. 2.9 in Kurz (1990)

19 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 3D-Ansicht des Polarjets Quelle: Strahlstrom Höhe der Nullgrad-Grenze

20 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Quelle: Abb. 5.8 in Kurz (1990) gemäßigte Luftmasse polare Luftmasse Polarfront barokline Schichtung barotrope Schichtung kalt warm kalt warm Polarfront

21 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Volgograd Kiev 300 hPa: UTC

22 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Analyse 300 und 500 hPa vom UTC

23 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Übungsaufgaben: zu bearbeiten bis Donnerstag, den Skript S hPa ( UTC): - absolute Topographie für UTC - Isotachenanalyse ab 60 kn 500 hPa ( UTC): - Analyse der Polarfront

24 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Tipps zu den Übungsaufgaben: Isohypsenanalyse auf 300 hPa (schwarz) die Isolinien können sich nicht schneiden! Geostrophie:- Winde wehen parallel zu den Isohypsen - je stärker die Winde desto stärker ist die Drängung der Isohypsen Isotachenanalyse auf 300 hPa (grün) verboten! Der Winkel zwischen Isotache und Isohypse Sollte 45° nicht überschreiten (Ausnahme: Sub- und Supergeostrophie)! im Delta des Jets 100 kn 60 kn 80 kn ab 60 kn, dann 80, 100, 120,... kn

25 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012 Tipps zu den Übungsaufgaben: Isotachenanalyse auf 300 hPa (grün) Supergeostrophie Subgeostrophie Beachte: Hier sind keine Isotachen eingezeichnet, sondern die Flächen auf welchen der Wind eine bestimmte Geschwindigkeit übersteigt.

26 A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/ Analyse des Strahlstroms/Jets in 300 hPa (Aufgrund der thermischen Windgleichung dürfen sich Jet und Polarfront nicht weit voneinander entfernt befinden. Ohne eine Polarfront ist ein starker Strahlstrom nicht möglich) 2.Baroklinität: T > 5°C auf einigen 100 km 3.typische Temperturen der Polarfront im Dezember (Kurz, 1990): -26 bis -28°C 4.Unterbrechung der Polarfront -falls in 300 hPa kein starker Jet vorhanden ist -falls in 500 hPa kein Temperaturgradient auftritt -Tipp: bei sich auflösender oder undeutlicher Polarfront kann diese gestrichelt werden Tipps zu den Übungsaufgaben: Analyse der Polarfront auf 500 hPa (blau) PF


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