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Geographisches Institut Niederschlag. Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Definition: Unter Niederschlag versteht.

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Präsentation zum Thema: "Geographisches Institut Niederschlag. Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Definition: Unter Niederschlag versteht."—  Präsentation transkript:

1 Geographisches Institut Niederschlag

2 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Definition: Unter Niederschlag versteht man allgemein das aus der Atmosphäre ausgeschiedene Wasser, das zuvor von der gasförmigen Phase (Wasserdampf) in die flüssige oder feste Phase übergegangen ist.

3 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag 1.Niederschläge in flüssiger Form: a)Sprühregen / Nieseln 0,5 – 5,0 mm 0,5 – 5,0 mm geringe Intensität, gleichmäßig fallend langanhaltend & gleichmäßig Schauer Landregen 0,1 – 0,5 mm 0,1 – 0,5 mm b)Regen kurz & heftig P t > 6 h P i > 0,5 mm/h Schauer / Schneeschauer Landregen / Dauerschneefall typisch für Warmfronten typisch für Kaltfronten (= Aufgleitvorgänge) (= Vordringen von Kaltluft in die Höhe)

4 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag 2.Niederschläge in fester Form: a)Schneekristalle b)Schneeflocken c)Schneegriesel d)Reifgraupel e)Frostgraupel f)Eiskörner g)Eisnadeln h)Hagel 1 – 5 mm 1 – 5 mm > 10 mm > 10 mm < 1 mm < 1 mm < 5 mm < 5 mm 1 – 5 mm 1 – 5 mm < 5 mm < 5 mm sehr klein sehr klein 5 – 50 + mm 5 – 50 + mm sechseckige Plättchen / Prismen; unter 0 °C sechsstrahlige Sternchen; unter 0 °C undurchsichtige weiße Körner aus Schneekristallen mit reifartigem Überzug, meist platt oder länglich; unter 0 °C schneeähnlich, meist kegelförmig / abgerundet; ~ 0 °C halbdurchsichtige Bällchen mit weißem, trüben Kern, von klarer Eisschicht umgeben; um 0 °C gefrorene Regentropfen, durchsichtig; um 0 °C sehr kleine Eiskristalle bei Windstille und klarem Himmel; durch Sublimation des Wasserdampfes Eiskugeln oder -klumpen, große Hagelkörner haben einen Schalenaufbau durch mehrmaliges Auf- und Absteigen in der Wolke

5 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag In der Meteorologie unterscheidet man zwischen abgesetzten und fallenden Niederschlägen. Definition: Unter Niederschlag versteht man allgemein das aus der Atmosphäre ausgeschiedene Wasser, das zuvor von der gasförmigen Phase (Wasserdampf) in die flüssige oder feste Phase übergegangen ist. fest(Resublimation) flüssig(Kondensation) in der freien Atmosphäre an / nahe der Erdoberfläche

6 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag 1.abgesetzte Niederschläge in flüssiger Form: a)Tau b)Taubeschlag 2.abgesetzte Niederschläge in fester Form: a)Reif b)Frostbeschlag isolierte Tröpfchen bildend isolierte Kristalle bildend homogen benetzend Größe hängt von relativer Luftfeuchte, Temperatur und Zeit ab

7 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Entstehung von Wassertröpfchen (Niederschlag) Luftfeuchte Luftfeuchte Sättigung Sättigung durch weitere Verdunstung durch Abkühlung = Durchmischung mit kalter Luft = Aufsteigen der Luft Kondensation Kondensation / Resublimation / Resublimation zum Kondensieren benötigt der Wasserdampf einen Kondensationskern, an dem sich der Wasserdampf der gesättigten Luft ausschlagen kann; zur Resublimation benötigt der bereits kondensierte Wasserdampf einen Gefrierkern; da jedoch geeignete Gefrierkerne in der Atmosphäre deutlich seltener vorkommen als Kondensationskerne, kann ein Tropfen in einer Wolke auch jenseits des Gefrierpunktes in der flüssigen Phase existieren; flüssige Phase bis -35°C möglich flüssige Phase bis -35°C möglich Tropfen mit Temperaturen unter 0°C = unterkühltes Wasser Tropfen mit Temperaturen unter 0°C = unterkühltes Wasser Damit aus den kleinen Wassertröpfchen jedoch Niederschlagstropfen werden, reicht die reine Kondensation / Sublimation i.d.R. nicht aus! Die Tröpfchen sind noch so klein, dass sie durch die Wolkenthermik und -zirkulation in der Schwebe gehalten werden können! Die Tröpfchen müssen wachsen! Die Tröpfchen müssen wachsen! Größenvergleich Wolkentröpfchen – Regentropfen Ein Regentropfen von 1 mm Ein Regentropfen von 1 mm besteht aus ~ Wolkentröpfchen

8 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag vom Wassertröpfchen zum Niederschlagstropfen (Teil 1) durch die Wolkendynamik (thermische Zirkulation innerhalb der Wolke) kommt es zur Kollision der bereits kondensierten Wassertröpfchen; die Wolkentröpfchen aggregieren sich zu größeren Tröpfchen; mit der Größenzunahme gewinnen die Tröpfchen auch an Gewicht, wodurch sie zu fallen beginnen; durch die erhöhte Dynamik (durch das Fallen) der Tröpfchen erhöht sich die Kollisionsrate mit anderen Wolkentröpfchen; das Tropfenwachstum erhöht sich. das Tropfenwachstum erhöht sich. Koaleszenz

9 a)Kollision von Eiskristallen mit temperierten Wolkentröpfchen: die Eiskristalle fungieren als Gefrierkerne für die Wassertröpfchen, wobei das energetisch höhere Potential dieser Wassertröpfchen (> 0°C) ausreicht, um die Eiskristalle zu Niederschlagstropfen zu schmelzen; Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag vom Wassertröpfchen zum Niederschlagstropfen (Teil 2) durch die Wolkendynamik (thermische Zirkulation innerhalb der Wolke) kommt es zur Kollision von Eiskristallen mit Wolkentröpfchen; die Wolkentröpfchen gefrieren an den Eiskristallen fest; a)Kollision von Eiskristallen mit unterkühlten Wolkentröpfchen: die Eiskristalle fungieren als Gefrierkerne für das unterkühlte Wasser und es reifen zunehmend größer werdende Schneeflocken; Größenzunahme Koagulation Gewichtszunahme Gewichtszunahme erhöhte Dynamik erhöhte Dynamik erhöhtes Tropfenwachstum erhöhtes Tropfenwachstum

10 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag vom Wassertröpfchen zum Niederschlagstropfen (Teil 3) eine weitere Möglichkeit des Wachstum ergibt sich nach dem Prinzip der Koaleszenz von Eiskristallen untereinander; Die Wolkendynamik bedingt eine Kollision von Eiskristallen, wobei diese sich aufgrund des gefrorenen Zustands nicht miteinander aggregieren können; Aufgrund der Kristallstruktur verhaken sich die einzelnen Eiskristalle miteinander und wachsen so zu Schneeflocken (Pulverschnee);

11 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag

12 Niederschlag Veränderungen von Niederschlagselementen beim Fall Die Modifikationen resultieren aus den Schmelz- und Verdunstungsprozessen während des Falls Entscheidend für diese Vorgänge sind: 1.die Temperaturschichtung unterhalb der Wolkenbasis; 2.Das Sättigungsdefizit der Umgebungsluft unterhalb der Wolkenbasis

13 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Veränderungen von Niederschlagselementen beim Fall Gelangen Niederschlagstropfen durch den Fall in Bereiche unterhalb der Wolkenbasis, beginnen sie zu verdunsten.Gelangen Niederschlagstropfen durch den Fall in Bereiche unterhalb der Wolkenbasis, beginnen sie zu verdunsten. Dies geschieht einerseits aufgrund der Fall-/Reibungsenergie,… und andererseits wegen der nunmehr ungesättigten Umgebungsluft, die wiederum Feuchtigkeit aufnehmen kann Niederschläge aus Wolken mit einer Basis von über 3000 m Niederschläge aus Wolken mit einer Basis von über 3000 m über der EOF fallen nur selten auf den Erdboden, da auf über der EOF fallen nur selten auf den Erdboden, da auf dieser langen Fallstrecke meist auch noch die großen Tropfen dieser langen Fallstrecke meist auch noch die großen Tropfen verdunsten verdunsten Leichter Schneefall kann unmittelbar unterhalb der Wolkenbasis eisverdunsten, so dass die Luft aufgrund der dadurch stattfinden Abkühlung bei ausreichender Instabilität taschenweise absinkt und die Untergrenze der Wolke ein diffus fleckiges Aussehen annimmtLeichter Schneefall kann unmittelbar unterhalb der Wolkenbasis eisverdunsten, so dass die Luft aufgrund der dadurch stattfinden Abkühlung bei ausreichender Instabilität taschenweise absinkt und die Untergrenze der Wolke ein diffus fleckiges Aussehen annimmt Regen, der in der warmen Jahreszeit aus Wolken fällt, ist meist aus festen Niederschlagselementen entstanden, die nach dem Passieren der im Sommer hohen Nullgradisotherme geschmolzen sindRegen, der in der warmen Jahreszeit aus Wolken fällt, ist meist aus festen Niederschlagselementen entstanden, die nach dem Passieren der im Sommer hohen Nullgradisotherme geschmolzen sind in der kalten Jahreszeit hingegen, wenn die NulIgradisotherme unter m über Grund liegt, kann der Niederschlag den Erdboden in Form von Schnee erreichenin der kalten Jahreszeit hingegen, wenn die NulIgradisotherme unter m über Grund liegt, kann der Niederschlag den Erdboden in Form von Schnee erreichen

14 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Niederschlagstypen 1.Konvektiver Niederschlag: 2.Frontaler / Zyklonaler Niederschlag: 3.Orographischer Niederschlag: Stau und Küstenkonvergenz, Steigungsregen flächenhafter Niederschlag der wandernden Tiefdruckgebiete in den mittleren Breiten (an der Polarfront, Westwindzone), Maximum der Zyklonenaktiviät im Winter, da die Polarfront gegen den Äquator wandert (näher bei uns) in den Tropen:sehr stark an der ITC ausgeprägt, in den mittleren Breiten: NS max im Sommer über dem Land (aufheizende Landmassen) NS max im Winter über dem Meer (speichernde Wassermassen) im Polargebiet:wenig Niederschlag (wenig Wasserdampf) Konvektionstyp Advektionstyp Orographischer Typ

15 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag l / m 2 1= 0,1 cm 1 mm == = 1 dm 3 m2m2m2m cm cm 2 Messung des Niederschlags gemessen wird nach HELLMANN kreisrunder Becher mit einer Auffangfläche von 200 cm 2 ; kreisrunder Becher mit einer Auffangfläche von 200 cm 2 ; rund, damit bei jeder Strömungsgeschwindigkeit und –richtung die rund, damit bei jeder Strömungsgeschwindigkeit und –richtung die Messbedingungen gleich sind! Messbedingungen gleich sind! Montagehöhe des Niederschlagssammlers /-messers = 1m über Grund, Montagehöhe des Niederschlagssammlers /-messers = 1m über Grund, in Schneeregionen z.T. höher (etwas höher als die -Schneehöhe); in Schneeregionen z.T. höher (etwas höher als die -Schneehöhe); fester Niederschlag wird geschmolzen und anschließend gemessen. fester Niederschlag wird geschmolzen und anschließend gemessen.

16 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Messung des Niederschlags

17 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Messung des Niederschlags !!! Achtung !!! Bei der Messung des Niederschlags gibt es noch einige Dinge zu beachten! Wo messe ich? auf freier Flur! effektiver Niederschlag! Wie messe ich? im Wald! Bestandsniederschlag! diskret! Verdunstung?!?! kontinuierlich! analog / digital

18 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Niederschlag in Intensität & Verteilung (global) 1.Äquatorialer Typ 2.Typ der äußere Tropen 3.Typ der Randtropen - Monsun-Typ - Monsun-Typ - randtropischer Passat-Typ - randtropischer Passat-Typ 4.Typ der randtropish-subtropischen Trockengebiete 5.Typ der Subtropen - Sommerregen-Typ - Sommerregen-Typ - Winterregen-Typ - Winterregen-Typ 6.Typ der Mittelbreiten - Kontinentaler Typ - Kontinentaler Typ - Maritimer Typ - Maritimer Typ 7.Subpolar-Typ - Kontinentaler Typ - Kontinentaler Typ - Maritimer Typ - Maritimer Typ 8.Polar-Typ - Kontinentaler Typ - Kontinentaler Typ - Maritimer Typ - Maritimer Typ vgl. hierzu die Walter/Lieth-Diagramme aus der Sitzung zum Thema Temperatur

19 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Äquatorialer Typ (Yangambi): Niederschlag zu allen Jahreszeiten, Maxima nach Zenitstand und Minima zu Solstitien, Niederschläge durch Konvergenz der Passate, zu den Wendekreisen hin wachsen Die beiden Maxima zusammen Typ der äußere Tropen (San Jose): Doppelte Regenzeit durch Zenitalregen, zum Höhepunkt monsunregenartige Niederschläge Typ der Randtropen (Timbuktu): Eine Regenzeit und Trockenzeit, Zenitalregen 1-2 Monate verschoben, winterliche Trockenzeit durch Ostpassat Monsuntyp der Tropen (Bombay): Randliche Gebiete von S- und SE-Asien, überhöhte Menge und längere Andauer der tropischen Sommerniederschläge, hochreichende Konvektion, asiatische Festlandsmasse gegen Indischen Ozean Randtropischer Passat-Typ (Turrialba): Randtropische Ostküsten mit Überprägung der äußeren Tropen durch tropischen Regengang mit winterlichem Steigungsregen, Zenitalregen Niederschlag in Intensität & Verteilung (global)

20 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Typ der randtropish-subtropischen Trockengebiete (Tamanrasset): Besonders an der West­seite der Kontinente und angrenzenden Ozeanen mit sehr geringen Niederschlägen aufgrund der Vorherrschaft des trockenen Passats, Herrschaft des Subtropenhochs, subtropische Wüstenräume Typ der Subtropen: Westseite mit Winterregen und Ostseite mit Sommerregen Subtropischer Sommerregentyp (Buenos Aires): Ostseite der Kontinente infolge Strömungen vom Meer zum Land, auch Winterregen aber schwächer Subtropischer Winterregentyp (Perth): Subtropische Westseite der Kontinente mit Regen im Winter und regenarmen Sommern Typ der Mittelbreiten Ozeanischer Typ der Mittelbreiten (Brest): Schwaches Maximum im Winter, gleichmäßige Verteilung über das ganze Jahr Kontinentaler Typ der Mittelbreiten (Berlin; Omsk): Je weiter im Inland desto feuchtere Sommer und trockenere Winter, Regen zu allen Jahreszeiten Niederschlag in Intensität & Verteilung (global)

21 Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Niederschlag Subpolar-Typ Ozeanischer Subpolartyp (Reykjavik) Kontinentaler Subpolartyp (Nome): Ganzjährige Niederschläge, Unterscheidung durch geringere NS-Mengen Polar-Typ Maritime Polartyp (Novolazarevskaya) Kontinentale Polartyp (Nordpol): Winter- und Frühjahrsniederschläge nach langer andauernder Schneedecke im Winter, Jahresniederschläge meist weniger als 300 mm Niederschlag in Intensität & Verteilung (global)


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