Entstehung von Gewittern

Präsentation zum Thema: "Entstehung von Gewittern"—  Präsentation transkript:

1 Entstehung von Gewittern
Ahmed Entstehung von Gewittern Gliederung dieses Abschnitts: 1.) Voraussetzungen für ein Gewitter. 2.) Vertikaler Auftrieb der Luftmassen. 3.) Entstehung der Elektrizität von Gewittern.

2 Voraussetzungen für ein Gewitter
Warme Luftmassen mit hoher Feuchtigkeit müssen in große Höhe transportiert werden. Es existieren drei verschiedene Fälle von diesem Vorgang: 1.) Der Fall des Wärmegewitters 2.) Der Fall des Kaltfrontgewitters 3.) Der Fall des orographischem Gewitter

3 Erster Fall: Das Wärmegewitter
1.) Der Boden wird durch intensive Sonneneinstrahlung erhitzt. 2.) Bodennahe Luftschichten werden ebenfalls erhitzt, wodurch sie aufsteigt, da warme Luft leichter ist als kalte.

4 Zweiter Fall: Kaltfrontgewitter
1.) Obere Luftschichten Kühlen sich ab. 2.) Diese schieben sich zwischen die warme Luftschicht und dem Boden. 3.) Die kalten Luftschichten drücken die warmen nach oben. (siehe Bild)

5 Dritter Fall: Orographische Gewitter
Orographische Gewitter entstehen, wenn warme, bodennahe Luft durch Überströmen ansteigenden Geländes angehoben wird. (Regenwolken an Bergen) (Orographisches Gewitter über Enschede)

6 Vertikaler Auftrieb der Luftmassen
Der Vertikale Auftrieb der Luftmassen wird durch zwei Effekte verstärkt: Erster Effekt: 1.) Die Luft kühlt sich ab und erreicht die Sättigungstemperatur von Wasserdampf. 2.) Es bilden sich Wassertropfen. 3.) Bei der Kondensation wird Wärme frei. 4.) Die Luft erwärmt sich und steigt auf. Zweiter Effekt: 1.) Die Luft kühlt sich ab. 2.) Die Wassertropfen gefrieren. 3.) Beim Gefrieren der Wassertropfen wird Gefrierwärme frei. 4.) Durch die Gefrierwärme wird die Luft erwärmt und steigt auf.

7 Zyklen einer Gewitterzelle
Christian Zyklen einer Gewitterzelle Wachstumsstadium: Im Wachstumsstadium gibt es nur Aufwinde. Durch elektrostatische Ladungstrennungsprozesse (z.b. Reibung) werden Teilchen aufgeladen. Die positiv geladenen Teilchen sind leichter als die Negativen, weshalb sie von den Aufwinden in den oberen Teil der Zelle transportiert werden. Es entsteht eine großflächige Ladungstrennung, mit den positiven Ladungen im oberen Teil und den negativen Ladungen im unteren Teil Die Zelle hört auf zu wachsen, wenn die Temperatur der aufsteigenden Luft der Umgebungsluft gleicht.

8 Zyklen einer Gewitterzelle
Reifestadium: Im Reifestadium gibt es Auf- und Abwinde. Die Abwinde bestehen aus Niederschlag, welcher in Form von Regen, Hagel und Graupel fällt. In diesem Stadium treten fast alle Blitze auf.

9 Zyklen einer Gewitterzelle
Zerfalls- oder Auflösungsstadium: In diesem Stadium bestehen nur noch die Abwinde. Die Zelle regnet aus und löst sich somit auf.

10 Aufbau einer Gewitterzelle
Temp. sinkt mit steigender Höhe ab Positive Ladungen (Eiskristalle) im oberen Teil der Zelle Negative Ladungen (Regentropfen) im unteren Teil der Zelle Wolkenuntergrenze meist in ca. 1-2Km Höhe

11 Arten von Gewitterzellen; Spezialfälle
Steffen Arten von Gewitterzellen; Spezialfälle Standardzellen: - Einzelzellengewitter in bereits beschriebenen Stadien (30-60 Min.) - Häufiger: Multizellengewitter (unterteilbar in Multizellenlinien und Multizellengruppen (Cluster), die wesentlich länger existieren können. Multizellenlinien: Multizellenlinien sind linienförmig angeordnet und können eine Länge von mehreren 100 km erreichen. An deren Vorderseiten treten häufig starke Sturmwinde auf, die für die Entstehung von neuen Gewitterzellen sorgen Multizellenlinie über Enschede „Gewitterfront“

12 Multizellen-Cluster Mesoskaliges konvektives System MCS
Ein MCS besteht aus mehreren Gewitterzellen und hat eine Lebensdauer von mehreren Stunden. Es hat eine runde oder ovale Form. Der Auftritt eines MCS innerhalb von Gewitterlinien ist möglich. Mesoskaliger konvektiver Komplex MCC Ein MCC ist ein großer MCS, der meist während der Nacht auftritt. Er wird über seine Größe, Lebensdauer und Form definiert. -Mesokaliger konvektiver Wirbel MCV Ein MCV ist ein alterndes MCC. Im Bereich des MCV beginnt durch die großen Mengen warmer Luft Hebung einzusetzen. Am Boden entsteht Unterdruck, von den Seiten her strömt Luft nach. Wegen der Corioliskraft werden die Winde abgelenkt. Der Cluster nimmt die Form eines Wirbels an (Tafelbild). Dieses ist die Vorstufe eines Wirbelsturms. Bewegt sich ein MCV über warme Gewässer (mind. 26°C), dann nimmt er an stärke zu und kann zu einem Hurrikan werden.

13 Superzellengewitter Tornados; rotierende Gewitter
Hochorganisierte, sehr langlebige Struktur Rotation im Aufwindbereich (Mesozyklone) Wird beeinflusst durch: Corioliskraft, Druckgradient, Zentrifugalkraft und Bodenreibung Definition findet über ausreichende Rotation statt Räumliche Trennung der Auf- und Abwindbereiche Es werden drei Typen unterschieden: LP-Superzelle (klein; Hagel; selten Tornados -> Meist in den Great Plains der USA), Klassische Superzelle (deutlich größer; Starkregen und Hagel; häufiger Tornados), HP-Superzelle (sehr intensive Form, mit Regen umwickelter Tornado; sehr gefährlich); flache Superzellen (geringe Höhe). Nicht unbedingt elektrische Aktivitäten vorhanden, aber meistens treten Superzellen als Gewitter auf. Starke Superzellengewitter sind fast immer mesozyklonalen Ursprungs

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15 Henning Blitz und Donner

16 Entstehung eines Blitzes
Ladungstrennung innerhalb einer Wolke: - Winde treiben Wassertröpfen und Eiskristalle durch die Wolke. - Durch Reibung findet Ladungstrennung statt. - Die leichteren, meist positiv geladenen Körper steigen auf. - Die schwereren, meist negativen Teilchen sind im unteren Teil. In der Wolke baut sich ein Feld auf. Zwischen Wolke und Erde baut sich ein Feld auf.

17 Entladung Spannung wird so hoch, dass Ladungsausgleich in Form von Blitzen stattfindet. Die eigentliche Durchbruchfeldstärke von Luft liegt bei mindestens 3-10 MegaVolt pro Meter. Stärke wird nie erreicht.

18 Ionisation Runaway-Breakdown
Der Runaway-Breakdown, im Deutschen auch Runaway-Entladung genannt, ist ein physikalischer Effekt der elektrischen Entladung. Dabei sinkt der Widerstand der Luft, durch eine Kettenreaktion kosmisch angeregter Elektronen.

19 Blitzarten Der Wolke-Erde-Blitz ist zur Erde hin „aufgepilzt“.
Der Erde-Wolke-Blitz ist zur Wolke hin „aufgepilzt“.

20 BlitzStatistiken Die Wolke-Wolke-Blitze sind am häufigsten.
Stromstärke: Ǿ ca Ampere. Dauer: 0,0004s Länge: normal 1-2 km, in den Wolken 5-7 km

21 Donner Um den Blitz wird die Luft schlagartig auf 30.000°C erhitzt.
Luft dehnt sich aus, woraus der Donner entsteht. Der Schall breitet sich mit 332m/s aus, das Licht des Blitzes mit  km/s - Entfernungsmessung: Sekunden zw. Blitz und Donner durch 3 (in Kilometer) oder Sek. Zw. Blitz und Donner mal Schallgeschwindigkeit (in Meter)

22 Gefahren -Sturmschäden -Überschwemmungen / Schäden durch Hagel
Heike Gefahren -Sturmschäden -Überschwemmungen / Schäden durch Hagel -Kurzschlüsse / Brände (selten)

23 Besonders Gefährlich:
-Wälder Gefahr einer Explosion bei Blitzeinschlag in Baum, Blitz kann wieder aus Baum austreten (Leitfähigkeit begrenzt). -Offenes Gelände (Hügel)  große Gefahr, vom Blitz getroffen zu werden. -Elektrische Geräte/Dusche, wenn Leitungen die ins Haus kommen nicht geerdet sind. -Bäume/Masten je kleiner die Grundfläche des Gegenstandes, desto größer die Potentialdifferenz des Bodens bei einem Blitzeinschlag. Bei großer Potentialdifferenz ist auch die Schrittspannung sehr groß.

24 Schutz: - Faradayscher Käfig: Autos, Häuser mit guten Blitzschutzsystem.  kein elektrisches Feld innerhalb des Käfigs. - Eher Busch als Baum.  Busch ist niedriger als Baum, Gefahr eines Einschlags wird minimiert. - Mit zusammengestellten Füßen in die Hocke gehen. Kontaktfläche zum Boden wird geringer und man ist kleiner. - Gummisohlen können vor Sekundärschäden Schützen (nicht bei direktem Blitzeinschlag). - Kleine Schritte machen, um die Schrittspannung möglichst klein zu halten. (laut Steffen :-P)

25 Zum Schluss Quellen und Links: www.wikipedia.de www.blitz-radar.de
;-) © Heike, Henning, Christian, Ahmed, Steffen