Meteorologie 3.1 Grundlagen

meteoros (griech.) logos (griech.) Meteorologie Meteorologie „in der Luft schwebend“ logos (griech.) „das Wort, die Lehre“ Meteorologie „Lehre von den Wolken und Niederschlägen in unserer Atmosphäre“ Etymologie des Wortes „Meteorologie“ Unterricht 2007/08 met3.1

Was ist Wetter? Physikalische Erscheinungen wie: Wolken Wind Niederschlag Unterricht 2007/08 met3.1

Meteorologie wozu? Passende Kleidung Landwirtschaft Beratung ist Vorschrift bei Überlandflügen Abwendung von Gefahren Fliegerische Nutzung besonderer Wetterlagen Unterricht 2007/08 met3.1

Aufbau der Atmosphäre Erde ist eine Kugel 12742 km Durchmesser 600-1000 km Luftmantel wird Atmosphäre genannt 5 Stockwerke nach Temperaturverlauf unterteilt Unterricht 2007/08 met3.1

Was ist Luft? Gasgemisch aus Stickstoff, Sauerstoff und Edelgasen In Erdnähe enthält Luft auch Wasserdampf Wasserdampf ist für das Wettergeschehen verantwortlich Unterricht 2007/08 met3.1

Troposphäre Wettergeschehen Temperaturabnahme 1,5 km Grundschicht (Einfluss der Bodenstruktur auf das Wetter) Begrenzung durch die Tropopause (Isothermie) Unterricht 2007/08 met3.1

Stratosphäre Horizontal geschichtet Ozonschicht Nur horizontale Luftbewegung >> Jetstream Begrenzung durch Stratopause, erneute Temperaturabnahme Unterricht 2007/08 met3.1

Mesosphäre Temperaturabnahme Wind bis 330m/s Luftdichte in 80 km nur noch 0,001 kg/m³ Begrenzung durch die Mesopause Unterricht 2007/08 met3.1

Ionosphäre (Thermosphäre) Temperaturzunahme auf 1000-2000° C Ionisierte Schichten KW werden reflektiert Unterricht 2007/08 met3.1

Exosphäre Grenzschicht zum Weltraum Allmählicher Übergang Unterricht 2007/08 met3.1

Achtung! Alle 5500 m (18000 ft) Halbierung von Luftdruck und –dichte Ab 4000 m unbedingt Sauerstoff nehmen Ab 12000 m Druckkabine oder –anzug erforderlich: Blut beginnt zu sieden! Unterricht 2007/08 met3.1

Fragerunde In welchem Bereich der Atmosphäre spielt sich das Wettergeschehen ab? Antwort: Troposphäre Unterricht 2007/08 met3.1

Fragerunde Wo befindet sich in der Atmosphäre immer eine Inversion oder Isothermie? Antwort: An der Tropopause Unterricht 2007/08 met3.1

Der Luftdruck Bereits 1644 wiesen Evangelista Torricelli und Vincenzo Viviani experimentell nach, daß man die begrenzte Hubhöhe von Saugpumpen durch das Wirken des in der Lufthülle der Erde herrschenden Schweredrucks erklären kann. Otto von Guerickes (1602-86) demonstrierte 1654 eindrucksvoll die Wirkungen des Schweredrucks der Lufthülle bei seinem Versuch mit den „Magdeburger Halbkugeln“ einem breiten Publikum. Durchmesser der Kugeln: 42 cm, Querschnittsfläche 1380 cm² Erst 2 mal 8 Pferde waren in der Lage, die „luftleer“ gepumpten Kugeln auseinander zu ziehen: Der Luftdruck presst die Kugeln mit über einer Tonne zusammen! Otto von Guericke demonstriert 1654 dem Regensburger Reichstag die Wirkung des Luftdrucks Unterricht 2007/08 met3.1

Der Luftdruck Unterricht 2007/08 met3.1 N pro m² sind Pascal. Um „handlichere“ Größen zu erhalten und um mit denselben alten mbar-Werten weiterarbeiten zu können, verwendet man die Einheit hPa (Hekto-Pascal). 1000 hPa entsprechen einer Belastung von einem kg pro cm². Wir spüren diesen enormen Druck nicht, da wir einen entsprechenden Innendruck aufgebaut haben (vgl. Tiefseefisch), deshalb hat es auch so lange gedauert, bis unsere Vorfahren auf die Spur des Luftdruck gekommen sind. Unterricht 2007/08 met3.1

Barometrische Höhenstufe Luftdruck ist das Gewicht der Luftsäule über der Messstelle Halbierung des Luftdrucks alle 5500 m In Bodennähe wird die Druckabnahme mit der Höhe linear angenommen (real logarithmisch) 1 hPa entspricht 8 m bzw. 30 ft Höhendifferenz Unterricht 2007/08 met3.1

QFE, QNH und QFF Je nach Situation gibt es verschiedenen Druckangaben: QFE: Luftdruck am Flugplatz Höhenmesser zeigt 0 m am Boden QNH: mittels barometrischer Höhenstufe und QFE berechneter Druck in Meereshöhe Höhenmesser zeigt Platzhöhe an QFF: mit realen Werten berechneter Druck in Meereshöhe, nur für Bodenwetterkarten! Unterricht 2007/08 met3.1

ICAO-Standardatmosphäre (ISA) Luftdruck in Meereshöhe 1013,25 hPa Temperatur in Meereshöhe + 15° C Temperaturabnahme in der Troposphäre 0,65° C je 100 m Höhe Tropopausenhöhe 36000 ft = 11000 m Tropopausentemperatur - 56,5° C Luftdichte in Meereshöhe 1,225 kg / m³ Feuchtigkeit 0% rel. Feuchte (trocken) Die internationale Zivil-Luftfahrt-Organisation hat die obigen Standardwerte definiert. Besondere Beachtung verdient der Temperaturgradient von 0,65°C/100m. Er gibt den Temperaturverlauf der ruhenden Luftschicht an, man nennt ihn deshalb „Schichtungsgradient“. Er darf nicht mit der Temperaturabnahme eines gehobenen Luftpakets, dem sogenannten „Hebungsgradienten“ verwechselt werden! Aus den Angaben der ICAO-Standardatmosphäre lässt sich der (Standard-)Schichtungsgradient einfach berechnen. Aus einer Höhendifferenz von 11 km und einem Temperaturunterschied von 71,5°C folgt der ICAO-Schichtungsgradient in Höhe von 0,65°C/100m. Unterricht 2007/08 met3.1

Wasser in der Atmosphäre verdampfen (re-)sublimieren kondensieren sublimieren Um 1 l Wasser um 1 Grad Celsius zu erwärmen, benötigt man 1 kcal. Um einen Liter Wasser zu verdampfen, benötigt man 599 kcal und um 1 kg Eis zu schmelzen 80 kcal! Die beim Verdampfen und beim Schmelzen zugeführten Energien werden beim Kondensieren und beim Gefrieren wieder frei! gefrieren schmelzen Unterricht 2007/08 met3.1

Wasserhaushalt der Atmosphäre Unterricht 2007/08 met3.1

Luftfeuchte relativ und absolut Unterricht 2007/08 met3.1

Temperatur und Feuchte Vorgänge in der Atmosphäre Hebung feuchter Luft Taupunkt Gradienten zur Temperaturdarstellung Hebungs- und Schichtungsgradient Stabilität in der Atmosphäre Labil, stabil und indifferent Adiabatische Temperaturänderung Trocken 1° C / 100 m, feucht 0,6° C / 100 m Unterricht 2007/08 met3.1

Fragerunde Wie verhalten sich Temperatur und Taupunkt in absinkender Luft? Antwort: Differenz wird größer Unterricht 2007/08 met3.1

Fragerunde Wie groß ist der prozentuale Sauerstoffgehalt in 5500 m Höhe (500hPa)? Antwort: 21% Unterricht 2007/08 met3.1