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Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 7. Synoptik - Wolken.

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Präsentation zum Thema: "Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 7. Synoptik - Wolken."—  Präsentation transkript:

1 Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 7. Synoptik - Wolken

2 Wasserdampf in der Luft bevor wir synoptische Phänomene beschreiben, benötigen wir noch eine Beschreibung der Wasserdampf-Aufnahmefähigkeit der Luft. Zustandsdiagramm des H 2 O (Phasendiagramm), wie es in der physikalischen Chemie üblich ist Bildquelle: Barrow, Physikalische Chemie, 1984 (bzw. fast jedes andere Lehrbuch der Physikaischen Chemie möglich)

3 Wasserdampf in der Luft Zustandsdiagramm des H 2 O (Phasendiagramm), bezogen auf typische Bedingungen in unserem Sonnensystem Quelle:Dingman, 1994

4 Wasserdampf in der Luft Zustandsdiagramm des H 2 O (Phasendiagramm), in dem für die Meteorologie besonders interessanten Bereich Quelle: Kraus, 2001

5 6.1 hPa Wasserdampf flüssiges Wasser im Gemisch Wasser + trockene Luft Wasserdampf in der Luft Eis

6 Quelle:Dingman, 1994 flüssiges Wasser Luft einige Wassermoleküle sind in der Luft im Gleichgewicht vorhanden es herrscht ein Gleichgewichts- Wasserdampfdruck über der ebenen Wasserfläche Wasserdampf in der Luft

7 Sättigungskurven für den Wasserdampfgehalt in Luft über flüssigem Wasser (Gleichgewichts-Kurve). Die konkave Linie entspricht einer relativen Luftfeuchte von 100 % Wasserdampf in der Luft

8 kältere Luft kann weniger gasförmiges Wasser aufnehmen. Wenn Luft abkühlt, kann die Taupunkttemeratur erreicht werden. Nun kommt es zur Kondensation von Wasserdampf und zur Ausbildung von Wolken (bzw. Nebel). Wasserdampf in der Luft

9 Synoptik Bildquelle: von Storch et al., 1999 wir betrachten die Polarfront: T H die Druckgradientkraft beschleunigt die Luft in der nördlichen Hälfte der Abbildung von N nach S, und in der südlichen Hälfte von S nach N. Die Coriolis-Kraft führt zu Ausbildung einer östlichen bzw. westlichen Strömung. N WE S H warm kalt

10 Synoptik Bildquelle: von Storch et al., 1999 es treten Störungen auf: Zyklone T

11 Synoptik Bildquelle: von Storch et al., 1999 KaltfrontWarmfrontOkklusion Zugrichtung in dieser Darstellung: von links nach rechts

12 Synoptik Bild: Häckel. 1999

13 Synoptik An Fronten besteht eine Vielzahl möglicher Antriebe, Bewegungen und Strukturen. Es bestehen Inhomogenitäten im großskaligen Temperatur- und Windfeld, im Einfluss der Reibung sowie in unterschiedlichen Strahlungswärmeflüssen vor und hinter einer Front. Dies führt zu Querzirkulationen an Fronten. Es können eng gebündelte Starkwindfelder (Jets) entstehen. Sehr typisch sind frontparallele Jets als Folge thermischer Winde im horizontalen und vertikalen thermischen Feldern. Diese Jets sind in Wolkenfilmen (von Satelitten aus) als frontparallele Bewegungen zu erkennen. Bild:Kraus, 2001

14 Synoptik Bild: Häckel, 1999 Schematischer Querschnitt durch einen tropischen Wirbelsturm

15 Synoptik Quelle:Kraus, 2001

16 Synoptik Quelle: Liljequist die vollständige ymbolliste würde einige Seiten umfassen Stationseintragungen:

17 Synoptik Quelle:DWD Stationseintragungen:

18 Synoptik Bodenwetterkarten enthalten: Isobaren: Linien gleichen Luftdrucks über NN. An deren Verlauf erkennt man Hoch- und Tiefddruckgebiete, Hochdruckkeile und Tröge. Aus den Isobaren kann man direkt Richtung und Geschwindigkeit des geostrophischen Windes ableiten. Fronten: Gebiete, in denen der horizontale Luftdruckgradient deutlich größer ist als in der Umgebung. Eingezeichnet sind Linien des Maximums des Gradienten. Stationseintragungen.

19 Quelle: A. Großwetterlagen der zonalen Zirkulationsform 1.Westlage, antizyklonalWA 2.Westlage, zyklonalWZ 3.Südliche WestlageWS 4.Winkelförmige WestlageWW Großwetterlagen in Europa

20 Quelle: Großwetterlagen in Europa C. Großwetterlagen der meridionalen Zirkulationsform 12.Nordlage, antizyklonalNA 13.Nordlage, zyklonalNZ 14.Hoch Nordmeer-Island, antizyklonalHNA 15.Hoch Nordmeer-Island, zyklonalHNZ 16.Hoch Britische InselnHB 17.Trog MitteleuropaTRM 18.Nordostlage, antizyklonalNEA 19.Nordostlage, zyklonalNEZ

21 Quelle: Großwetterlagen in Europa 20.Hoch Fennoskandien, antizyklonalHFA 21.Hoch Fennoskandien, zyklonalHFZ 22.Hoch Nordmeer-Fennoskandien, antizyklonalHNFA 23.Hoch Nordmeer-Fennoskandien, zyklonalHNFZ 24.Südostlage, antizyklonalSEA 25.Südostlage, zyklonalSEZ 26.Südlage, antizyklonalSA 27.Südlage, zyklonalSZ 28.Tief Britische InselnTB 29.Trog WesteuropaTRW ÜbergangU

22 Quelle: Großwetterlagen in Europa B. Großwetterlagen der gemischten Zirkulationsform 5.Südwestlage, antizyklonalSWA 6.Südwestlage, zyklonalSWZ 7.Nordwestlage, antizyklonalNWA 8.Nordwestlage, zyklonalNWZ 9.Hoch MitteleuropaHM 10.Hochdruckbrücke (Rücken) MitteleuropaBM 11.Tief MitteleuropaTM

23 Quelle: Großwetterlagen in Europa WZ

24 Quelle: Großwetterlagen in Europa WA

25 Quelle: Großwetterlagen in Europa SWZ

26 Quelle: Großwetterlagen in Europa NWZ

27 Quelle: Großwetterlagen in Europa NEZ

28 Quelle: Großwetterlagen in Europa NEA

29 Quelle: Großwetterlagen in Europa SEZ

30 , 00 UTC Quelle:

31 Quelle: Häckel, 1999 Großwetterlagen in Europa

32 Wolkenfamilien Wolken werden zunächst nach ihrer Höhe in 4 Familien unterschieden: StockwerkPolargebietemittlere Breiten Tropen hohe Wolken3 – 85 – km mittelhohe Wolken 2 – – 8km tiefe Wolken – 2km nach: Kraus, 2001 und: Wolken mit großer vertikaler Ausdehnung

33 Wolkengattungen es gibt 10 Wolkengattungen GattungKürzelÜbersetzungBeschreibungHöhe CirrusCi Haarlocke, FranseEiswolken, meist seidig, schimmernd h CirrocumulusCc Franse + HaufenHaufenwolken in großer Höhe, oft isoliert h CirrostratusCs Franse geschichtethohe Schichtwolkeh AltocumulusAc hoher HaufenHaufen, kleienre Felder, Ballen, Walzen m AltostratusAs hohe SchichtSchichtwolke v.a. im mittleren Stockwerk m NimbostratusNs Regen – SchichtSchichtwolke, aus der Niederschlag fällt (h) m (t) StratocumulusSc Schicht – HaufenSchichtwolke im unteren Niveau mit unterschiedlicher Dicke, konvektiv t StratusSt Schichtsehr homogene, tiefe Schichtwolket CumulusCu HaufenHaufenwolke mit großer vertikaler Erstreckung t m h CumulonimbusCb Haufen - Regendto. mit Anzeichen für Niederschlagt m h nach: Kraus, 2001

34 Wolkengattungen Quelle: Strahler & Strahler, 2002

35 Wolkengattungen GattungArtenUnterartenSonderformenMutterwolken Cirrus fib unc spi cas flo in ra ve dumamCc Ac Cb Cirrocumulus str len cas flo un lavir mam- Cirrostratus fib nebdu un-Cc Cb Altocumulus str len cas flo tr pe op du un ra la vir mamCu Cb Altostratus -tr op du un ravir pra pan mamAc Cb Nimbostratus --pra vir panCu Cb Stratocumulus str len castr pe op du un ra la mam vir praAs Ns Cu Cb Stratus neb fraop tr unpraNs Cu Cb Cumulus hum med con fra rapil vel vir pra arc pan tub Ac Sc Cumulonimbus cal cap-pra vir pan inc mam pil vel arc tub Ac As Ns Sc Cu nach: Kraus, 2001

36 Wolkenarten ArtKürzelÜbersetzungBeschreibung calvuscal kahlköpfigCb ohne cirrus-artige Gebilde capillatuscap behaartCb mit cirrus-artigen Gebilden oben (z.B. Amboss) castellanuscas zinnenförmigCc Ci Ac Sc mit turmähnlichen Formen congestuscon MasseCu sehr kräftig ausgebildet, wie Blumenkohl fibratusfib FaserCi Cs aus einzelnen Fasern bestehend floccusflo FlockeCi Cc Ac als Wattebausche, unten ausgefranst fractusfra zerrissenSt Cu in unregelmäßigen Fetzen humilishum flachCu nicht sehr hoch lenticularislen linsenförmigCc Ac Sc als einzelne linsenförmige Gebilde mediocrismed mittelCu mittelgroß nebulosusneb trübeCs St mit unklaren Umrissen spissatusspi verdichtetCi sehr dicht stratiformisstr flachCc Ac Sc in ausgedehnten horizontalen Feldern uncinusunc Hakenhakenförmig nach: Kraus, 2001

37 Wolkenunterarten UnterartKürzelÜbersetzungBeschreibung duplicatusdu doppeltCi Cs Ac As Sc mit zwei dicht angeordneten Schichten in einem Stockwerk intortusin verfochtenCi mit scheinbar ineinander verflochtenen Fäden lacunosusla lückenhaftCc Ac Sc mit Löchern, oft netz- oder wabenähnlich opacusop beschattetAc As Sc St Sonne / Mond nicht sichtbar perluciduspe durchsichtigAc Sc mit wolkenlosen Zwischenräumen radiatusra strahlenförmigCi Ac As Sc Cu scheinen in Bändern zusammenzulaufen translucidustr duchsichtigAc As Sc St Mond oder Sonne sind durch die Wolken erkennbar undulatusun WelleCc Cs Ac Sc St wellenförmig vertebratusve GelenkCi skelettartig nach: Kraus, 2001

38 Wolken - Sonderformen FormKürzelÜbersetzungBeschreibung arcusarc BogenCu Cb als Wolkenwalze incusinc AmbossCb im oberen Teil wie Amboss ausgebildet mammamam EuterCi Cc Ac As Sc Cb mit euterähnlichen Gebilden pannuspan Fetzenzerfetzte Wolkenteile pileuspil HaubeCu Cb mit gerundeter Eishaube praecipitatopra SturzAs Ns Sc St Cu Cb mit Niederschlag zum Boden hin tubatub RöhreCu Cb mit vertikal herauswachsender Säule velumvel SegelCu Cb mit schleierartiger Begleitwolke virgavir StreifenCc Ac As Ns Sc Cu Cb mit sichtbaren Fallstreifne von Niederschlag, der den Boden nicht erreicht nach: Kraus, 2001

39 Wolkenklassifizierung Cirrus fibratus, Ci fib - Cirrus spissatus, Ci spi - Kondensstreifen

40 Wolkenklassifizierung Cirrus fibratus Ci fib

41 Wolkenklassifizierung Cirrus spissatus Ci spi Altocumulus stratiformis Ac str

42 Wolkenklassifizierung Stratocumulus stratiformis Sc str

43 Wolkenklassifizierung Altocumulus lenticularis Ac len

44 Wolkenklassifizierung Cumulus humilis Cu hum Haufenwolke, flach

45 Wolkenklassifizierung Cumulonimbus capillatus praecipitato Cb cap pra

46 Wolkenklassifizierung Nimostratus Ns

47 Wolkenklassifizierung Quelle: Strahler & Strahler, 2002


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