Einführung in die Meteorologie (met210) - Teil VII: Synoptik Clemens Simmer

VII.1 Allgemeines zur Synoptik Definition und Grundlagen Definition wissenschaftliche und technische Grundlagen Geschichte Darstellung synoptischer Felder Bodenkarten Höhenkarten Stationsmodell Thermische Verknüpfung von Boden- und Höhenwetterkarten thermischer Wind Barotrope und barokline Felder

VII.1.3 Thermische Verknüpfung von Boden und Höhenwetterkarten - thermischer Wind - Horizontale Temperaturunterschiede erzeugen horizontale Druckunterschiede in der Höhe und damit unterschiedlichen geostrophischen Wind in der Übergangszone. z x pj-3Δp pi-Δp pi-2Δp pj-2Δp pi pj-Δp pj kalte Luft warme Luft horizontale Druckgradienten höhenabhängiger geostrophischer Wind = thermischer Wind pi=pj

Beispiel für die Entstehung von Strahlströmen über Frontalzonen Thermischer Wind (1) Selbst bei Druckgleichheit am Boden (kein geostrophischer Wind am Boden) nimmt der Wind durch horizontale Temperaturänderungen mit der Höhe zu Beispiel für die Entstehung von Strahlströmen über Frontalzonen po S, warm N, kalt po-Δp po-2Δp Durch horizontale Temperaturunterschiede entsteht ein (geostrophischer) Wind, der die kalte Luft umströmt, wie der geostrophische Wind das Tief.

Beispiel für die Westwinddrift der mittleren Breiten Thermischer Wind (2) Haben wir im Süden ein warmes Hoch und im Norden ein kaltes Tief, so wird mit der Höhe der am Boden schon herrschende Westwind mit zunehmender Höhe verstärkt. Beispiel für die Westwinddrift der mittleren Breiten po-2Δp po-Δp po S, H, warm N,T, kalt

Beispiel für die Hadley-Zirkulation der Tropen/Subtropen Thermischer Wind (3) Haben wir im Süden ein warmes Tief und im Norden ein kaltes Hoch, so haben wir am Boden Ostwinde und in der Höhe Westwinde. Warme Tiefs und kalte Hochs sind „flach“ (denn sie schlagen in Hochs bzw. Tief um mit der Höhe) Beispiel für die Hadley-Zirkulation der Tropen/Subtropen po-2Δp po-Δp po S, T, warm N,H, kalt

Formale Ableitung des thermischen Windes im z-System 1 2 Skalenanalyse

Der thermische Wind - Zusammenfassung - (= Änderung des geostrophischen Windes mit der Höhe durch einen horizontalen Temperaturgradienten) „weht“ um ein Kaltluftgebiet, wie der geostrophische Wind um das Tief. 𝑣 𝑔, 𝑢𝑛𝑡𝑒𝑛 𝑣 𝑔, 𝑜𝑏𝑒𝑛 H T 𝑣 𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑐ℎ W K H T

Der thermische Wind - Indikator für Temperaturadvektion und Möglichkeit des Nowcasting von Temperaturänderungen- H T K W H T W K H T Rechtsdrehung mit der Höhe = Es wird wärmer Linkssdrehung mit der Höhe = Es wird kälter Achtung: Nicht mit der Rechtsdrehung des Windes in der Grenzschicht durch Reibung verwechseln. Obiges gilt nur in der freien Atmosphäre!

Formale Ableitung des thermischen Windes im p-System Ableitung wesentlich einfacher im p-System. Zudem gilt die „einfache“ Beziehung fast ohne Näherung. Die Isohypsen der relativen Topographie bilden Stromlinien des thermischen Windes, wie die Isobaren und die Isohypsen Stromlinien des geostrophischen Windes bilden.

Barotrope und barokline Felder barotrop: Isoflächen von Druck und Temperatur sind parallel zueinander geostrophischer Wind mit der Höhe konstant baroklin: Isoflächen von Druck und Temperatur sind gegeneinander geneigt geostrophischer Wind ändert sich mit der Höhe

Barokline Felder - 2 Fälle - h1 < h2 < … Isohypsen einer Druckfläche , T1 < T2 < … die Temperaturen h 2 1 3 4 T E N a b v g a: Es herrscht keine Temperatur-advektion. Dieser Fall ist typisch für Höhenkarten ab 500 hPa. Es ist ein Initialfeld für barokline Wellen b: Es herrscht Temperaturadvektion. Dieser Fall ist typisch für die Bodenwetterkarten. Sie sind verantwortlich z.B. für die Intensivierung von Wellen in den Höhenkarten.

Zusammenhang zwischen Boden- und Höhenkarten Gegeben sei das Isohypsenfeld der 1000 hPa Druckfläche (untere Abb., durchgezogene Linien) mit Isothermen (untere Abb., gestrichelte Linien). Bei gleicher Temperaturabnahme mit der Höhe folgen obige Isothermen und Isohypsen der 500 hPa-Fläche. In der Höhe geht das Zellenfeld am Boden in eine Wellenform über. Das Tief wird in der Höhe nach Nordwest und das Hoch nach Südwest verschoben.

Übungen zu VII.1.3 Das Druckfeld am Boden weise eine Druckzunahme von 5 hPa auf 100 km von Süd nach Nord auf. Weiter herrsche ein Temperaturgradient von West nach Ost von 5 K auf 100 km. Schätze den geostrophischen Wind am Boden und in 5 km Höhe ab. Verifiziere den Übergang zwischen den beiden Druckfeldern (unten → oben) der Folie „Zusammenhang zwischen Boden- und Höhenkarten“ qualitativ mit der thermischen Windgleichung (qualitatives Einzeichnen des thermischen Windvektors). Vollziehe durch ungefähres Einzeichnen des thermischen Windvektors die Zusammenhänge zwischen Boden- und Höhenkarte auf den folgenden Wetterkarten nach. Gehe dabei davon aus, dass insbesondere Luft aus Norden kommend eher kalt, aus Süden kommend eher warm ist.