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Materialien www.uni-koeln.de /~ad106 Manuskript zur Übung Begleitende Veranstaltung METSYN: Vorlesung Synoptische Meteorologie (Fink) Kriterien zur Klausurzulassung: Anwesenheit in 80 % der Übungen Erreichung von 50 % der Übungspunkte (20 von 40) - PowerPoint PPT Presentation
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METSYN: Synoptische Meteorologie
Aufbau des Moduls
Veranstaltung Tag Zeitraum Lehrpersonal
Vorlesung Do + Fr KW44/2015 − KW6/2016 Neggers
Übung Do + Fr KW43 − KW50/51 Ermert, Schemann, Mathias
Wetterbesprechung (Seminar)
Do + Fr KW51/2015 oder KW1/2016 − KW6/2016
Ermert, Mathias
Übungs- bzw. Seminarzeiten
• Do 12:00 − 13:30 Großer Seminarraum 3.136
• Fr 12:00 − 13:30 Hörsaal 4.001
Materialien
www.uni-koeln.de/~ad106
• Manuskript zur Übung
Kriterien zur Klausurzulassung:
•Anwesenheit in 80 % der Übungstermine
•Erreichung von 50 % der Übungspunkte
•Bestehen von Schlüsselübungen (Stüvediagramm, 300 hPa Isotachen,
500 hPa Polarfront, Bodenkarte & Besprechung einer Wetterlage)
•Anwesenheit in 80 % der Seminartermine
•Abhalten einer erfolgreichen Wetterbesprechung
I
METSYN-Seminar: Wetterbesprechung
• Donnerstag-Termin
Kandidat/in Wetterübersicht Material Vorhersage Sonderaufgaben
1 Do, Fr, Sa (vor 2 Wochen)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
Do(Ana), Fr 1-2 Aufgaben
2 So, Mo, Di (Vorwoche)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
Sa, So 1-2 Aufgaben
• Freitag-Termin
Kandidat/in Wetterübersicht Material Vorhersage Sonderaufgaben
1 Sa, So, Mo (Vorwoche)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
Fr (Ana), Sa 1-2 Aufgaben
2 Di, Mi, Do (Vorwoche)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
So, Mo 1-2 Aufgaben
METSYN-Seminar: Wetterbesprechung
• Donnerstag-Termin
Kandidat/in Wetterübersicht Material Vorhersage Sonderaufgaben
1 Do, Fr, Sa (vor 2 Wochen)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
Do(Ana), Fr 1-2 Aufgaben
2 So, Mo, Di (Vorwoche)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
Sa 1-2 Aufgaben
3 Mi, Do, Fr (Vorwoche)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
So 1-2 Aufgaben
• Freitag-Termin
Kandidat/in Wetterübersicht Material Vorhersage Sonderaufgaben
1 Sa, So, Mo (Vorwoche)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
Fr (Ana), Sa 1-2 Aufgaben
2 Di, Mi, Do (Vorwoche)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
So 1-2 Aufgaben
3 Fr, Sa, So (Vorwoche, aktuelle Woche)
NinJo, Bodenkarte, wetter3.de, ...
Mo 1-2 Aufgaben
Listen
• Teilnehmerliste
• Kommunikationsliste
Radiosondenaufstiege
• Sog. TEMP
• Nutzen
Sondierung der unteren Atmosphäre
Analyse des „Istzustands“ der atmosphärischen Schichtung
Modellanalyse und –vorhersage
Identifizierung von Stabilitäten/Instabilitäten in der Troposphäre
Þ Ist Konvektion möglich?
Þ Rückschluss auf Wolken, mögl. Schauer und Gewitter
Radiosondenaufstiege
• Aufbau einer TEMP-Meldung (FM 35)
4 Teile
- A (TTAA): Standarddruckflächen unter 100 hPa (~Troposphäre)
1000, 925, 850, 700, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100 hPa
- B (TTBB): Markante Punkte der Temp. und des Windes unter 100 hPa
- C (TTCC): Standarddruckflächen über 100 hPa (~Stratosphäre):
70, 50, 30, 20, 10 hPa
- D (TTDD): Markante Punkte der Temp. und des Windes über 100 hPa
Beispiel: FM 35 TEMP
www.uni-koeln.de/math-natfak/geomet/meteo/winfos/radiosonden/Europa/temp_frame.html
s. auch Skript S. 16-21
I
Zustandsänderungen
• Motivation
-T
?
Frage: Wie verändert sich der Zustand des „Luftpaketes“?
Fazit: Das Luftpaket steigt von alleine nur dann auf, wenn es leichter als die Umgebung ist, d. h. wenn seine Dichte geringer ist als die der Umgebung. Beachte: Die Dichte ist vor allem abh. von der Temperatur als auch vom Feuchtegehalt der Luft.
• adiabatisch
Kein thermischer Kontakt/Austausch mit Umgebung
• trockenadiabatisch
Adiabatische Zustandsänderung ohne Phasenübergänge des Wassers (Wasserdampf <-> Wasser)
• feuchtadiabatisch
Adiabatische Zustandsänderung unter der Berücksichtigung von Phasenübergängen des Wassers
Zustandsänderungen
• Hebungsprozesse
freie Hebung
erzwungene Hebung
Solare Einstrahlung
An orographischen Hindernissen (z. B. Gebirge)
Fronten (z. B. Kaltluft schiebt sich unter Warmluft)
Organisierte Konvektionscluster (z. B. Böenlinien)
Zustandsänderungen
• Trockenadiabatischer Temperaturgradient (-d)
Herleitung mittels 1. Hauptsatz der Thermodynamik, hydrostatischer Grundgleichung
• Feuchtadiabatischer Temperaturgradient (-f)
-f < -d, da beim Phasenübergang Wasserdampf zu Wasser latente
Wärme frei wird
• Poisson-Gleichung
Herleitung mittels 1. HS und allg. Gasgl.
• Potenzielle Temperatur (-)• Mischungsverhältnis (m): g Wasserdampf pro kg trockener Luft
• Sättigungsmischungsverhältnis (M): m bei Sättigung
Zustandsänderungen
p-
T
-f
-d
absolut stabil
absolut labil
bedingt labil
Temperaturprofil
indifferent
stabil
labil
Stüvediagramm
p-
T
Trockenadiabaten
Feuchtadiabaten
3,5 g/kg
Linie des konstanten Sättigungsmischungs-verhältnisses
1000 hPa
Hebungskondensationsniveau
Frage: Wie verändert sich der Zustand eines Luftpaketes wenn es in der Atmosphäre zum Aufstieg gezwungen wird (erzwungene Hebung)?
Ist das Luftpaket nicht mit Wasserdampf gesättigt, erfolgt zunächst der Aufstieg trockenadiabatisch, d. h. es kühlt sich mit 0,98°C pro 100 m ab (s. -d).
Nimmt die Temperatur ab, so sinkt auch der Sättigungsdampfdruck (E) des Wasserdampfes (e). Ist schließlich e=E, so beginnt der Wasserdampf zu kondensieren. Das Luftpaket hat das sog. Hebungskondensations-niveau (HKN) erreicht. Es bilden sich Wassertropfen, die bei der feuchtadiabatischen Zustandsänderung sofort aus dem Luftpaket ausfallen und nicht mehr berücksichtigt werden.
Das Luftpaket steigt nun feuchtadiabatisch auf.
Bemerkung: Die Vorstellung eines adiabatischen Aufstiegs und des Ausfallens der Wassertropfen ist idealisiert, in der Realität kommt es zum thermischen Austausch des Luftpaketes mit der Umgebung und aufsteigende Luftpakete können Wassertropfen beinhalten.
Kumuluskondensationsniveau
Frage: Wann steigt ein Luftpaket frei auf (freie Hebung)?
Ein Luftpaket steigt von alleine auf, wenn es weniger dicht als seine Umgebung ist, d. h. i. Allg. wenn es wärmer als seine Umgebung ist.
Frage: Wann bilden sich in der Atmosphäre ohne erzwungene Hebung Wolken?
Dies ist genau dann der Fall, wenn ein Luftpaket so lange frei aufsteigt, bis es mit Wasserdampf gesättigt ist. Es wird dann das sog. Kumuluskondensationsniveau (KKN) erreicht und es bilden sich oberhalb dieser Höhe Wolken. Das Luftpaket steigt so lange weiter auf, bis es schwerer als seine Umgebung ist.
Frage: Wie lassen sich HKN und KKN im Stüvediagramm bestimmen?
Ein Luftpaket erreicht seine Sättigung mit Wasserdampf genau dann, wenn sich die Linie des konstanten Sättigungsmischungsverhält-nisses des Taupunktes im Startniveau mit der zur Starttemperatur gehörenden Trockenadiabate schneidet. Im Falle des KKN muss erst die sog. Auslösetemperatur erreicht werden (s. auch Skript S. 23-24).
Bestimmung des HKN und KKN im Stüvediagramm
Startniveau: Boden
p-
T
Temperaturprofil aus Radiosondenaufstieg
Profil des
Taupunktes
Bodendruck
Bodentaupunkt Temperatur am Boden
HKN (erzwungene Hebung)
KKN (Wolkenuntergrenze bei labiler Schichtung unterhalb KKN)
Wolkenobergrenze
Auslösetemperatur
Übungsaufgaben:
• zu bearbeiten bis Donnerstag, den 29.10.2015
Skript S. 22: Aufgaben 1), 2) und 3)
Nächste Übung:
Morgen (Freitag), den 23.10.2015, 12 MESZ, Hörsaal 4.001
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