Wetterkunde

Was ist Wetter? Wetter wird in der Meteorologie als der aktuelle physikalische Atmosphärenzustand zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort definiert. Wetter setzt sich aus Wetterelementen zusammen : Niederschlag Sonnenschein Wind Temperatur Nebel  Diese Wetterelemente spielen in sehr komplexer Weise zusammen ; was die Vielfalt des erlebbaren Wetters ausmacht.

Was ist Witterung? Witterung ist der allgemeine , durchschnittliche oder vorherrschende Charakter des Wetterablaufs eines bestimmten Zeitraumes ( wenige Tage bis zu einer Jahreszeit ).

Was ist Klima ? Klima wird durch Klimaelemente bestimmt ( analog zum Wetter ). Das Klima bzw. die Klimaelemente unterliegen dem Einfluß von Klimafaktoren : 1. Höhe des betrachteten Gebietes ( ü. NN) 2. Geographische Breite 3. Geographische Länge 4. Bodenart, Bodennutzung, Vegetation 5. Menschliche Einflußnahme durch Wohnen, Bauen, Verkehr, Emissionen u.v.m.

Das Wetter spielt sich fast ausschließlich in der Troposphäre ab Das Wetter spielt sich fast ausschließlich in der Troposphäre ab. Diese ist ein Teil der Erdatmosphäre: Troposphäre : 0-11 km Höhe , Temperaturabnahme bis –56°C Atmosphäre : bis ca. 80 km Höhe konstantes Mischungsverhältnis: Stickstoff : 78 %  N2   Sauerstoff : 21 %  O2 Argon : 0,9 %  Ar Kohlendioxid : 0,034 CO2 Edelgase : 0,002 % Ozon : 0,000001 % O3

Von besonderem Interesse für Wetter und Klima ist die atmosphärische Grenzschicht . Sie stellt den Teil der Atmosphäre dar , der in direkter Wechselwirkung mit dem Erdboden steht. In der Grenzschicht vollzieht sich der Austausch von Wärme und Wasserdampf. Die Ausbreitung von Luftverunreinigungen vollzieht sich überwiegend in der Grenzschicht.

Stadtklima : Ist durch die Versiegelung des Erdbodens mit Beton und Asphalt , dichte Bebauung usw. und den damit zusammenhängenden Temperatur –und Strahlungseigenschaften dieser Materialien charakterisiert . Damit sind – gegenüber der unbebauten Umgebung , veränderte Wärmeumsätze verbunden. - im Winter verstärkt Produktion von Abwärme - im Sommer verstärkte Wärmebelastung durch verringerte nächtliche Abkühlung - allgemein verringerter Luftaustausch , höhere Luftverunreinigungen Aus der höheren Temperatur in der Stadt ( gegenüber dem Umland ) resultiert aufsteigende Luftbewegung . Zum Ausgleich strömt von außerhalb kühlere Luft nach

Begriffe der Meteorologie -1 Wind : Wind ist bewegte Luft . Er entsteht durch Luftdruckunterschiede zwischen Hoch – und Tiefdruckgebieten und strömt vom Gebiet höheren Luftdrucks in das Gebiet niedrigeren Luftdrucks . Er weht rechtsherum aus dem Hochdruckzentrum heraus und linksherum in den Tiefdruckkern hinein . Je größer die Rauhigkeit ( Gliederung der Landschaft , Bebauung usw.) um so größer sind Reibung und Ablenkungswinkel . Windrichtung : - ist die Richtung , aus der er weht ( z.B. SW- Wind) Windstärke : in Beaufort ( Bft ) Für die Windstärke ist nicht der absolute Luftdruck entscheidend , sondern das Druckgefälle . Je größer der Luftdruckunterschied zwischen zwei Orten , desto stärker weht der Wind . Windgeschwindigkeit : in km/h , m/s , kn

Begriffe der Meteorologie - 2 Luftfeuchtigkeit : relative Feuchtigkeit in % Taupunkt : ist die Temperatur , auf die Luft abgekühlt werden muß , damit sie mit Feuchtigkeit gesättigt ist . Es setzt Kondensation ( Taubildung ) ein . Luftdruck : in Hectopascal (hPa ) , Millibar ( mb ) Hochdruckgebiet : Kalte Luft zieht sich zusammen , wird schwerer und erzeugt einen hohen Druck auf die Erdoberfläche . Ein Hoch bildet sich über Räumen , die stärker abgekühlt sind als die umliegenden Gebiete. Nur im Kern und auf der Rückseite ist gutes Wetter zu erwarten . Tiefdruckgebiet : Erwärmte Luft dehnt sich aus . Sie steigt auf und wird leichter , der Luftdruck dementsprechend niedriger . Ein Tief bildet sich über Räumen , die stärker erwärmt sind als die umliegenden Gebiete . Hochs und Tiefs liegen allerdings nicht fest . Sie verlagern sich mehr oder weniger schnell und folgen gewissen charakteristischen Zugbahnen . Der zwischen Hoch und Tief bestehende Luftdruckunterschied gleicht sich aus , indem schwere Luft in das Gebiet mit leichter Luft strömt . Diese Luftbewegung ist der Wind . Je größer der Luftdruckunterschied , desto stärker der Wind.

Auswirkungen des Wetters auf die Ausbreitung Emission : Einbringen des Schadstoffes in die Atmosphäre Emissionsquellen: hohe Schornsteine ( + 100 m ) niedrige Schornsteine ( 20 m )   KFZ – Emissionen Störfallemissionen : Brände , Explosionen können trotz bodennaher Emission den Schadstoff auch in größere Höhen bringen ( Tschernobyl , Ölbrände , Waldbrände ) Transmission: Transport des Schadstoffes von der Quelle zum Einwirkungsort Imission : an beliebigem Ort in der Umgebung der Emissionsquelle nachweisbarer Teil der ursprünglichen Emission . Die Imissionskonzentration ist in hohem Maß von meteorologischen Bedingungen in der Transmissionsphase abhängig

Zusammenhänge Die Schadstoffausbreitung vollzieht sich grundsätzlich mit dem Wind . Wichtig : Windrichtung in der Höhe , in der sich die Wolke befindet . Bis ca. 100m Höhe ( Prandtl-Schicht ) wenig Winddrehung , aber Geschwindigkeitszunahme , oberhalb 100m ( Ekmann-Schicht ) Beginn der Winddrehung je nach Rauhigkeit . Emissionen aus hohen Quellen driften nicht mit Bodenwindrichtung , sondern mit 10 – 40o rechtsdrehendem Wind . Emissionen in Bodennähe und Hausbrand sind mit Bodenwindrichtung ( 10m ) einigermaßen abschätzbar, sofern sie nicht durch hohe Temperaturen am Boden ( Brand/Explosion ) in größere Höhen verfrachtet werden . Konsequenz : Emissionen unterliegen also bei sich ändernder Transporthöhe Windrichtungsänderungen ( z.B. Kraftwerke , Tschernobylwolke )

Windgeschwindigkeit und Turbulenz Der Transport der Schadstoffwolke vollzieht sich mit der jeweiligen Windgeschwindigkeit und Windrichtung , die Änderungen unterliegen können . Vom Boden ( 10m ) bis ca. 100m Höhe starke , darüber nur noch schwache Geschwindigkeitszunahme . Auf dem Transportweg verdünnt sich die Schadstoffkonzentration durch Vermischung mit der Umgebungsluft . Dafür ist die Turbulenz verantwortlich . Turbulenz ist eine chaotische , nur statistisch darstellbare Zusatzbewegung zur mittleren Bewegung der Luftteilchen . Die Turbulenz ist abhängig von der Windgeschwindigkeit , der Rauhigkeit des Bodens und von der Atmosphärenschichtung .

Es wird zwischen labilen , stabilen und neutralen Schichtungen unterschieden. 6,5 K  Temperaturabnahme/1000m Höhe stabil : weniger 6,5 K Temperaturabnahme/1000m Höhe labil : 6,5 – 10K Temperaturabnahme/1000m Höhe ( sommerliches Hochdruckwetter tagsüber und nachts ) Labile Schichtung und/oder hohe Windgeschwindigkeit und/oder  große Rauhigkeit ergeben große Turbulenzen/starke Durchmischung . Stabile Schichtung bedeutet wenig Turbulenz/geringe Durchmischung/hohe Konzentration .

Konsequenz bei labiler Schichtung und hohen Windgeschwindigkeiten erfolgt eine rasche Schadstoffverdünnung mit Zunahme der Entfernung . bei labiler Schichtung und geringer Windgeschwindigkeit , relativ hohe Immissionskonzentration dicht an der Quelle . Konzentrationsabnahme mit Zunahme der Entfernung - bei stabiler Schichtung und mittlerer Windgeschwindigkeit , geringe Konzentrationen dicht an der Quelle , relativ hohe Konzentrationen noch in größerer Entfernung

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

Quellen: Feuerwehr Kefenrod Feuerwehr Halle Internet Präsentation erstellt/geändert: März 2011 Burkhard Reutzel (WF) Layout: Feuerwehr Kefenrod

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