Einführung in die Klimatologie Prof. Dr. Otto Klemm 7. Synoptik - Wolken PD Dr. Otto Klemm Universität Bayreuth BITÖK Klimatologie, 95440 Bayreuth Tel.: 0921-55-5674; FAX: 0921-55-5799 email: klemm@bitoek.uni-bayreuth.de http://www.bitoek.uni-bayreuth.de/~Otto.Klemm Stand: 08/2000

Wasserdampf in der Luft bevor wir synoptische Phänomene beschreiben, benötigen wir noch eine Beschreibung der Wasserdampf-Aufnahmefähigkeit der Luft. Zustandsdiagramm des H2O (Phasendiagramm), wie es in der physikalischen Chemie üblich ist Bildquelle: Barrow, Physikalische Chemie, 1984 (bzw. fast jedes andere Lehrbuch der Physikaischen Chemie möglich)

Wasserdampf in der Luft Zustandsdiagramm des H2O (Phasendiagramm), bezogen auf typische Bedingungen in unserem Sonnensystem Quelle:Dingman, 1994

Wasserdampf in der Luft Zustandsdiagramm des H2O (Phasendiagramm), in dem für die Meteorologie besonders interessanten Bereich Quelle: Kraus, 2001

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

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

Wasserdampf in der Luft 30.4 17.3 9.4 4.85 Sättigungskurven für den Wasserdampfgehalt in Luft über flüssigem Wasser (Gleichgewichts-Kurve). Die konkave Linie entspricht einer relativen Luftfeuchte von 100 %.

Wasserdampf in der Luft 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).

Bildquelle: von Storch et al., 1999 Synoptik wir betrachten die Polarfront: N kalt H T W E H warm S 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. Bildquelle: von Storch et al., 1999

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

Bildquelle: von Storch et al., 1999 Synoptik Kaltfront Warmfront Okklusion Zugrichtung in dieser Darstellung: von links nach rechts Bildquelle: von Storch et al., 1999

Synoptik Bild: Häckel. 1999

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

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

Synoptik Quelle:Kraus, 2001

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

Synoptik Stationseintragungen: Quelle:DWD

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.

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa A. Großwetterlagen der zonalen Zirkulationsform 1. Westlage, antizyklonal WA 2. Westlage, zyklonal WZ 3. Südliche Westlage WS 4. Winkelförmige Westlage WW Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa C. Großwetterlagen der meridionalen Zirkulationsform 12. Nordlage, antizyklonal NA 13. Nordlage, zyklonal NZ 14. Hoch Nordmeer-Island, antizyklonal HNA 15. Hoch Nordmeer-Island, zyklonal HNZ 16. Hoch Britische Inseln HB 17. Trog Mitteleuropa TRM 18. Nordostlage, antizyklonal NEA 19. Nordostlage, zyklonal NEZ Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa 20. Hoch Fennoskandien, antizyklonal HFA 21. Hoch Fennoskandien, zyklonal HFZ 22. Hoch Nordmeer-Fennoskandien, antizyklonal HNFA 23. Hoch Nordmeer-Fennoskandien, zyklonal HNFZ 24. Südostlage, antizyklonal SEA 25. Südostlage, zyklonal SEZ 26. Südlage, antizyklonal SA 27. Südlage, zyklonal SZ 28. Tief Britische Inseln TB 29. Trog Westeuropa TRW   Übergang U Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa B. Großwetterlagen der gemischten Zirkulationsform 5. Südwestlage, antizyklonal SWA 6. Südwestlage, zyklonal SWZ 7. Nordwestlage, antizyklonal NWA 8. Nordwestlage, zyklonal NWZ 9. Hoch Mitteleuropa HM 10. Hochdruckbrücke (Rücken) Mitteleuropa BM 11. Tief Mitteleuropa TM Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa WZ Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa WA Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa SWZ Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa NWZ Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa NEZ Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa NEA Quelle: www.pik-potsdam.de

Quelle: www.pik-potsdam.de Großwetterlagen in Europa SEZ Quelle: www.pik-potsdam.de

05.12.2003, 00 UTC Quelle: www.dwd.de

Großwetterlagen in Europa Quelle: Häckel, 1999

und: Wolken mit großer vertikaler Ausdehnung Wolkenfamilien Wolken werden zunächst nach ihrer Höhe in 4 Familien unterschieden: Stockwerk Polargebiete mittlere Breiten Tropen hohe Wolken 3 – 8 5 – 13 6 - 18 km mittelhohe Wolken 2 – 4 2 - 7 2 – 8 tiefe Wolken 0 - 2 0 – 2 und: Wolken mit großer vertikaler Ausdehnung nach: Kraus, 2001

Wolkengattungen Gattung Kürzel Übersetzung Beschreibung Höhe es gibt 10 Wolkengattungen Gattung Kürzel Übersetzung Beschreibung Höhe Cirrus Ci Haarlocke, Franse Eiswolken, meist seidig, schimmernd h Cirrocumulus Cc Franse + Haufen Haufenwolken in großer Höhe, oft isoliert Cirrostratus Cs Franse geschichtet hohe Schichtwolke Altocumulus Ac hoher Haufen Haufen, kleienre Felder, Ballen, Walzen m Altostratus As hohe Schicht Schichtwolke v.a. im mittleren Stockwerk Nimbostratus Ns Regen – Schicht Schichtwolke, aus der Niederschlag fällt (h) m (t) Stratocumulus Sc Schicht – Haufen Schichtwolke im unteren Niveau mit unterschiedlicher Dicke, konvektiv t Stratus St Schicht sehr homogene, tiefe Schichtwolke Cumulus Cu Haufen Haufenwolke mit großer vertikaler Erstreckung t m h Cumulonimbus Cb Haufen - Regen dto. mit Anzeichen für Niederschlag nach: Kraus, 2001

Quelle: Strahler & Strahler, 2002 Wolkengattungen Quelle: Strahler & Strahler, 2002

Wolkengattungen Gattung Arten Unterarten Sonderformen Mutterwolken Cirrus fib unc spi cas flo in ra ve du mam Cc Ac Cb Cirrocumulus str len cas flo un la vir mam - Cirrostratus fib neb du un Cc Cb Altocumulus tr pe op du un ra la Cu Cb Altostratus tr op du un ra vir pra pan mam Ac Cb Nimbostratus pra vir pan Stratocumulus str len cas mam vir pra As Ns Cu Cb Stratus neb fra op tr un pra Ns Cu Cb Cumulus hum med con fra ra pil 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

Wolkenarten Art Kürzel Übersetzung Beschreibung calvus cal capillatus kahlköpfig Cb ohne cirrus-artige Gebilde capillatus cap behaart Cb mit cirrus-artigen Gebilden oben (z.B. Amboss) castellanus cas zinnenförmig Cc Ci Ac Sc mit turmähnlichen Formen congestus con Masse Cu sehr kräftig ausgebildet, wie Blumenkohl fibratus fib Faser Ci Cs aus einzelnen Fasern bestehend floccus flo Flocke Ci Cc Ac als Wattebausche, unten ausgefranst fractus fra zerrissen St Cu in unregelmäßigen Fetzen humilis hum flach Cu nicht sehr hoch lenticularis len linsenförmig Cc Ac Sc als einzelne linsenförmige Gebilde mediocris med mittel Cu mittelgroß nebulosus neb trübe Cs St mit unklaren Umrissen spissatus spi verdichtet Ci sehr dicht stratiformis str Cc Ac Sc in ausgedehnten horizontalen Feldern uncinus unc Haken hakenförmig nach: Kraus, 2001

Wolkenunterarten Unterart Kürzel Übersetzung Beschreibung duplicatus doppelt Ci Cs Ac As Sc mit zwei dicht angeordneten Schichten in einem Stockwerk intortus in verfochten Ci mit scheinbar ineinander verflochtenen Fäden lacunosus la lückenhaft Cc Ac Sc mit Löchern, oft netz- oder wabenähnlich opacus op beschattet Ac As Sc St Sonne / Mond nicht sichtbar perlucidus pe durchsichtig Ac Sc mit wolkenlosen Zwischenräumen radiatus ra strahlenförmig Ci Ac As Sc Cu scheinen in Bändern zusammenzulaufen translucidus tr duchsichtig Ac As Sc St Mond oder Sonne sind durch die Wolken erkennbar undulatus un Welle Cc Cs Ac Sc St wellenförmig vertebratus ve Gelenk Ci skelettartig nach: Kraus, 2001

Wolken - Sonderformen Form Kürzel Übersetzung Beschreibung arcus arc Bogen Cu Cb als Wolkenwalze incus inc Amboss Cb im oberen Teil wie Amboss ausgebildet mamma mam Euter Ci Cc Ac As Sc Cb mit euterähnlichen Gebilden pannus pan Fetzen zerfetzte Wolkenteile pileus pil Haube Cu Cb mit gerundeter Eishaube praecipitato pra Sturz As Ns Sc St Cu Cb mit Niederschlag zum Boden hin tuba tub Röhre Cu Cb mit vertikal herauswachsender Säule velum vel Segel Cu Cb mit schleierartiger Begleitwolke virga vir Streifen Cc Ac As Ns Sc Cu Cb mit sichtbaren Fallstreifne von Niederschlag, der den Boden nicht erreicht nach: Kraus, 2001

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

Wolkenklassifizierung Cirrus fibratus Ci fib

Wolkenklassifizierung Cirrus spissatus Ci spi Altocumulus stratiformis Ac str

Wolkenklassifizierung Stratocumulus stratiformis Sc str

Wolkenklassifizierung Altocumulus lenticularis Ac len

Wolkenklassifizierung Cumulus humilis Cu hum Haufenwolke, flach

Wolkenklassifizierung Cumulonimbus capillatus praecipitato Cb cap pra

Wolkenklassifizierung Nimostratus Ns

Quelle: Strahler & Strahler, 2002 Wolkenklassifizierung Quelle: Strahler & Strahler, 2002