7. Wetterkunde

Wetterkunde 3. Klasse

7. Wetterkunde7.1 Sonnenstrahlung und Lufttemperatur

Sonne: etwa 150 Mio. km von der Erde entfernt

Sie besteht zum größten Teil aus Wasserstoff und Helium

Temperatur an ihrer Oberfläche ca. 6000 K


Größenvergleich:

vgl. Sonne(1,4Mio. km) zu Erde(12740km) = Fußball zu Stecknadelkopf in 25 m Entfernung


Die Sonne sendet Strahlung aus


Strahlung der Sonne

Auf einen Quadratmeter der Erdatmosphäre treffen 1,37 kJ an Energie.

auf Erdoberfläche

Atmosphäre

31 %

100%

17,4% in Atmosphäre absorbiert

51,6%


Temperaturschwankungen:

Sommer – Winter

Tag - Nacht. Bei klarem Himmel sind die Tag-Nacht-

Temperaturschwankungen viel größer, da die Wärmeenergie viel besser abgestrahlt werden kann als bei bewölktem Himmel.

Der Erdboden erwärmt sich viel stärker als die Luftschichten.


Entstehung der Jahreszeiten


Temperatur

In der untersten Atmosphäre (Troposphäre - 12 km) nimmt die Lufttemperatur nach oben hin ab. (ca. 6,5K / km. Ab der Tropopause (12 km) nimmt sie wieder zu)

Höchste Temperatur ca. um 14.00 Uhr, weil sich um diese Zeit die Erde am stärksten erwärmt hat.

Tiefste Temperatur ca. um 7.00 Uhr früh, weil dann am meisten abgestrahlt wurde.

Neben den obigen Schwankungen kann ein Vordringen von Warm- oder Kaltluftmassen die Temperatur beeinflussen.


Temperatur

Messung der Temperatur: In einem Wetterhäuschen. Das Thermometer darf keiner direkten Strahlung ausgesetzt sein.

Lies Buch Seite 28 unten: Einfluss der Sonnenenergie auf das irdische Leben.Aufgabe S. 29 19.1 bis 4


7.2 Wasserkreislauf und Luftströmungen durch Sonnenstrahlung


7.2 Wasserkreislauf und Luftströmungen durch Sonnenstrahlung

WasserFestland

Verdunsten KondsensierenNiederschlag

Fluss

WasserkreislaufVon den Wasserflächen verdunstet Wasser (ebenso von Pflanzen) und gelangt (zum Teil durch die Luftströmung) (von der Sonne gefördert) in große Höhen.

Abkühlung KondensierenWolkenbildung Niederschlag Fluss.


WasserkreislaufVon den Wasserflächen verdunstet Wasser (ebenso von Pflanzen) und gelangt (zum Teil durch die Luftströmung) (von der Sonne gefördert) in große Höhen.

Wolkenbildung Niederschlag Fluss.Abkühlung Kondensieren


Luftströmungen Die Erwärmung des Festlandes ist stärker als die der

Meere. Die warme Luft steigt auf, die kalte ab. Dies führt auch zu Horizontalbewegungen. Luftströmungen werden als Winde bezeichnet.

Den augenblicklichen Zustand der Lufthülle bezeichnen wir als Wetter.

Aufgaben Seite 30


7.3 Hoch- und Tiefdruckgebiete, Wind

Die unterschiedliche Erwärmung der Luft führt zu vertikalen Luftströmungen.

Luftdruckschwankungen Der Luftdruck hängt auch von der Höhe ab. Um verschieden hoch gelegene Orte

miteinander vergleichen zu können, führt man den reduzierten Luftdruck ein. ( Man bezieht ihn auf Meereshöhe.)


Isobaren

Beispiel: Bregenz (400m) hat bei Normaldruck 963 mbar. Sein reduzierter Luftdruck beträgt 1013 mbar.

Auf Wetterkarten verbindet man alle Orte mit gleichem reduziertem Druck. Die Verbindungslinien heißen Isobaren.


Hoch - Tief

Ein Gebiet mit höherem Druck heißt Hochdruckgebiet, kurz Hoch.

Im Tiefdruckgebiet (Tief) ist der Druck niedriger.



Von den Wetterkarten, die täglich über die Bildschirme flimmern, wissen wir: Das Hoch steht für gutes Wetter, das Tief für schlechtes. Was verbirgt sich aber dahinter? Generell entsteht über warmen Flächen Tiefdruck, über kühleren Hochdruck. Wenn die Sonne die Erdoberfläche bescheint, erwärmt sich die darüber stehende Luft. Warme Luft ist leichter, steigt auf, und dadurch sinkt der Luftdruck am Boden. Ein Hoch ist ein Gebiet, in dem der Luftdruck höher ist als in seiner Umgebung. Da die Natur immer auf Ausgleich bedacht ist, existieren in einem Hoch ganz bestimmte Strömungsverhältnisse. So fließt die Luft am Erdboden vom hohen zum tiefen Druck.


Hoch

H

Antizyklone

Vom Hochdruckgebiet aus strömt Luft weg, sie wird infolge der Erddrehung spiralförmig auseinanderströmen. (Auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn Antizyklone).

Im Hochdruckgebiet werden die abströmenden Luftmassen durch absinkende Luft aus größeren Höhen ersetzt. Diese erwärmt sich beim Sinken und die Wolken lösen sich auf.

Hochdruckgebiete haben meist Schönwetter.


Vom Hochdruckgebiet aus strömt Luft weg, sie wird infolge der Erddrehung spiralförmig auseinanderströmen. (Auf der Nordhallbkugel im Uhrzeigersinn Antizyklone).

Im Hochdruckgebiet werden die abströmenden Luftmassen durch absinkende Luft aus größeren Höhen ersetzt. Diese erwärmt sich beim Sinken und die Wolken lösen sich auf.

Hochdruckgebiete haben meist Schönwetter.


Tief Umgekehrt strömt die Luft

in ein Tiefdruckgebiet spiralförmig hinein. Auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn Zyklone.

Die ins Tief dringende Luft steigt auf, kühlt sich ab.

Wolkenbildung. Es treten Bewölkung und Niederschläge auf.

T

Zyklone



Winde Windrichtung: Richtung aus der der Wind kommt.

Bestimmung mit der Windfahne. Windgeschwindigkeit: Messung mit dem Schalenkreuzanemometer.

Einheit km/h oder m/s Die Windstärke wurde nach

Beaufort in 12 Abstufungen eingeteilt. Inzwischen wurden noch 5 Stufen dazugefügt. Von Stärke 10 bis 17 verheerende Wirkungen (tropische Wirbelstürme wie Tornados, Taifune, Hurrikans).


http://www.aerodesign.de/aero/beaufort.htm


Regelmäßige Winde

Seewind: Land erwärmt sich am Tag. Warme Luft steigt auf, kühlere Seeluft strömt als Seewind gegen das Festland.

Landwind: In der Nacht weht kühler Landwind zum See.

Jahreszeitlich bedingte Temperaturunterschiede bewirken Windströmungen zwischen Kontinenten und Meeren. z. B. Monsunwinde zwischen Asien und dem Indischen Ozean.


7.4 WetterfrontenLies im Buch Seite 33 Merksatz Warmfront gleitet über eine an

einem Ort befindliche kalte Luft. Sicht verschlechtert. Wolkenbildung und ausgedehnte Niederschläge (Landregen)

Kaltfront: Sie schiebt sich unter eine Warmluft. Warmluft steigt auf und bildet Gewitterwolken. Heftige Regenschauer, im Sommer Gewitter.

Okklusion: Kaltfront holt Warmfront ein. Dabei entfernt sich der Bereich der Warmluft immer weiter vom Kern des Tiefs. Alterungsprozess der Zyklone.



7.5 Luftfeuchtigkeit

Luftfeuchtigkeit

0

5

10

15

20

25

30

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30

Temperatur [°C]

Wa

ss

erd

am

pf

[g/m

³]

feuchtSättigung

60%

trocken


Ermitteln des Taupunkts

Versuch: In einen außen trockenen

Kolben wird Wasser und Eis gegeben. Gleich-mäßiges Abkühlen des Kolbens.

Ergebnis: Er beschlägt sich außen.

Lies die Temperatur ab!

Wasser

Eis


In der Nacht kühlen sich alle Flächen ab. (Erdboden, Pflanzen usw.) Taubildung.

Ist die Außentemperatur unter 0°C kommt es zur Reifbildung.

Rauhreif, wenn sich bei Nebel an Zweigen von Bäumen, Sträuchern und Zäunen Eiskristalle bilden.



Nebelbildung Versuch

klare Luftkräftig schüttelnmit Wasserdampfsättigen

Luft

Wasser

AbsaugenSchließen

Öffnen und Kondensationskeimeansaugen

Luft hineinblasenkurze Zeit schließen

Dann Öffnen


Versuchsergebnis zu Nebelbildung:

Ergebnis: Beim Öffnen des Hahnes kann sich die Luft im Kolben ausdehnen.

Sie kühlt sich ab. Wasserdampf kondensiert an den Kondensationskeimen.

Nebel entsteht hauptsächlich dort, wo genügend Kondensationskeime vorhanden sind. (Ruß, Staub, Abgase, ...)

klare Luftkräftig schüttelnmit Wasserdampfsättigen

Luft

Wasser

AbsaugenSchließen

Öffnen und Kondensationskeimeansaugen

Luft hineinblasenkurze Zeit schließen

Dann Öffnen


7.6 Wolken

Wolken entstehen, wenn feuchte Luft beim Aufsteigen unter den Taupunkt abkühlt. (Temperaturabnahme ca. 1°C je 100 m).

Sie bestehen aus winzigen Wassertröpfchen (0,005 bis 0,05 mm) oder Eiskriställchen.

Wasserwolken haben scharfe Ränder, Eiswolken nicht. Wolken werden nach Höhe Form und Aufbau

beschrieben. 10 Hauptformen.


Familie Ort Name

1. Wolken über 6000m: Federwolken (Cirrus),

bestehen aus feinen Schäfchenwolken (Cirrocumulus),

Eiskriställchen. Schleierwolken (Cirrostratus)

2. 2000 m bis 6000 m: grobe Schäfchenwolken (Altocumulus)

mittelhohe Schichtwolken (Altostratus)

3. Niedere Wolken Haufenschichtwolken (Stratocumulus),

bis zu 2000 m: Niedrige Schichtwolken (Stratus)

Tiefe Regenwolken (Nimbostratus)

4. Wolken mit großer Haufenwolken (Cumulus) bis 13.500 m

vertikaler Ausdehnung:

Gewitterwolken (Cumulonimbus) bis 18000m.

Wolkenfamilien


WolkenWolkenWolkenWolken


cirrus, -i; mcirrus, -i; m Haarlocke, HaarbüschelHaarlocke, Haarbüschel

stratum, -i; nstratum, -i; n Polster, Decke, BettPolster, Decke, Bett

altus 3 altus 3 hochhoch

nimbus, -i; mnimbus, -i; m WolkeWolke

cumulus, -i; m cumulus, -i; m Haufen, MasseHaufen, Masse

Lateinische Bezeichnungen


Cirrus Federwolken (weiße zarte Fäden, Flecken oder schmale Bänder - feine Eiskristalle)


Cirrocumulus

Schäfchenwolken

Wetterkunde 3. KlasseCirrostratus – Schleierwolken


Altocumulus

grobe Schäfchenwolken

Wetterkunde 3. KlasseAltostratus – mittelhohe Schichtwolken

Wetterkunde 3. KlasseStratocumulus – Haufenschichtwolken

Wetterkunde 3. KlasseStratus – niedrige Schichtwolken

Wetterkunde 3. KlasseNimbostratus – Regenwolken

Wetterkunde 3. KlasseCumulus – niedrige, scharf abgegrenzte Haufenwolken



Cumulonimbus Gewitterwolken mit beträchtlicher vertikaler Ausdehnung


1

11

2

2

4 4 3

3 3


7.7 Niederschläge

Werden die in einer Wolke zu größeren Teilchen vereinigten Wassertröpfchen, bzw. Eiskristalle zu schwer fallen sie als Niederschlag zur Erde.

Formen: Regen Schnee, entsteht bei Kondensation von Wasserdampf unter 0°C. Graupeln: Wenn Wassertropfen an Eisnadeln oder Schneeflocken

gefrieren. Hagel: Bildet sich meist im Zusammenhang mit Gewittern. Sie

bestehen meist aus mehreren Eisschichten, die durch das Auf- und Abwinden von Gewitterwolken entstehen.


Die Niederschlagsmenge wird in einem Ombrometer gemessen.

Die Kenntnis der Niederschlagsmenge ist wichtig für: Wasserkraftwerksplanung.

Bau von Wildwasserverbauungen, Lawinenschutzbauten usw.

Niederschlagsmengen in Städten: vgl. Buch S. 37 Abb 25.3


7.8 Zusammenfassung

Wetterelemente: Messgerät(e):

Lufttemperatur

Luftdruck

Wind

Thermometer

Barometer

Schalenkreuzanemometer, Windfahne

Luftfeuchtigkeit Hygrometer

Wolken Satellitenbilder

Niederschläge Ombrometer


7.8 Zusammenfassung Meteorologie: befasst sich mit der Beobachtung

der Wetterelemente Wetterdienste und Wetterkarte

Lies Buch S. 38

EndeEnde


Luftdruckmessgeräte - Barometer


Luftfeuchtigkeits-messgerät - Hygrometer


FöhnFeuchte Luftmassen in Norditalien werden durch die Alpen zum Aufsteigen gezwungen. Dabei kühlen sie sich ab und auf Höhe des Kondensationsniveaus bilden sich Wolken und es regnet. Im Lee der Alpen sinken die Luftmassen wieder, sie erwärmen sich und bewirken so den trockenen Fallwind an der Alpennordseite.

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