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Einführung in die Physische Geographie. Teil Klima und Wasser. 7. Niederschlag Abfluss. Prof. Dr. Otto Klemm. Wolken: Definition, Enstehung. Wolken sind Aerosole, deren Partikel wässrige Lösungen sind. Nebel ist eine Wolke mit Bodenkontakt Eine Wolke ensteht durch:. - PowerPoint PPT Presentation
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Einführung in die Physische Geographie
Prof. Dr. Otto Klemm
Teil Klima und Wasser
7. Niederschlag
Abfluss
Wolken: Definition, Enstehung Wolken sind Aerosole, deren Partikel wässrige Lösungen sind.
Nebel ist eine Wolke mit Bodenkontakt
Eine Wolke ensteht durch:
• Isobare Abkühlung, v.a. „Strahlungsnebel“
• adiabatische Abkühlung, bei Hebungsprozessen
• Mischung wasserdampfgesättigter Luftmassen unterschiedlicher Temperatur
In jedem Fall wird die Taupunkt – Temperatur unterschritten bzw. die
relative Luftfeuchte angehoben auf Werte nahe 100 %.
Bildung von Niederschlag
1. In Mitteleuropa muss dafür die Eisphase durchschritten werden.
2. reines Anwachsen durch Kondensation führt normalerweise nicht zu Regentropfen, Koagulation ist notwendig
Aus Aerosolpartikeln, die durch Anlagerung von Wasser quellen, werden zunächst Wolkentropfen gebildet.
Wolken-Partikel können ggfs. so weit anwachsen, dass sie zum Niederschlag kommen.
Beachte:
-20 -15 -10 -5 0 5 100
5
10
Wa
sse
rda
mp
fdru
ck /
hP
a
Temperatur / °C
Sättigungs-Dampfdruck – Kurve des Wassers
gas
flüssig
fest
flüssig m
öglich
(Abweichung vom Gleichgewicht)
Eiskern
Schnee Regen
schmelzen
große Eiskörner
Hagel
Schneeflocken
Koagulation
Wie entsteht Regen?
Wolkenfamilien
Quelle: Strahler & Strahler, 2002
Wolken
Cumulonimbus calvus Cb cal
Qu
elle
: w
ww
.wo
lke
na
tlas.
de
Wolken
Cumulonimbus pileus Cb pil
Wolken
Quelle: Strahler & Strahler, 2002
Niederschlag
Die Niederschlagsmenge wird angegeben in Einheit mm = l m-2
Als Zeitreihe wird sie meist kumuliert dargestellt:
Quelle: http://kli.uni-muenster.de
Niederschlag in Münster, Anfang Oktober 2003
Niederschlag - Abfluss
Quelle: Strahler & Strahler, 1997
Unter dem Abfluss R (engl. runoff, im Deutschen oft Q) versteht man das
Wasservolumen, das pro Zeiteinheit einen definierten oberirdischen
Fließquerschnitt (Abflussquerschnitt) durchfließt.
Gelegentlich wird auch der Begriff Durchfluss verwendet.
Der Wasserstand eines Gewässers sagt allein hingegen nichts über die
Wasserführung aus, er dient weniger zur hydrologischen Charakterisierung als
vielmehr der Schiffahrt oder zum Hochwasserschutz (z.B. Deichberechnung,
Alarmauslösung).
Zum Vergleich von Einzugsgebieten wird die Abflussspende q ermittelt. Sie ist
der Quotient aus dem Abfluss R und der Fläche des zugehörigen
Einzugsgebietes AE:
Die Maßeinheit für die Abflussspende ist m³/(s · km²), wenn der Abfluss in m³/s
(Kubikmeter pro Sekunde) angegeben wurde.
Abfluss
AE
Rq
Abfluss
Abkürzung Bezeichnung
Q Abfluss
W Wasserstand
MQ mittlerer Abfluss, z.B. über 1 Jahr
MW mittlerer Wasserstand
MHQ mittlerer Hochwasserabfluss
MHW mittlerer Hochwasserstand
HHQ höchster jemals gemessener Hochwasserabfluss
HHW höchster jemals gemessener Hochwasserstand
(M)NQ (mittlerer) Niedrigwasserabfluss
MNW mittlerer Niedrigwasserstand
NNQ niedrigster jemals gemessener Niedrigwasserabfluss
NNW niedrigster jemals gemessener Niedrigwasserstand
Quelle: http://www.hydroskript.de/html/_index.html?page=/html/hykp0702.html
Das hydrologische Jahr (Wasserwirtschaftsjahr) geht vom 1.11. bis 31.10.
Niederschlag - Abfluss
Niederschlag - Abfluss
Quelle: Goudie, 2002
Form des Einzugsgebietes
Niederschlag - Abfluss
Quelle: Goudie, 2002
Längsprofil des Einzugsgebietes
Quelle: Goudie, 2002
Bifurkationsrate = Bifurkationsverhältnis = Verzweigungsverhältnis
Rb = Nu+1 / Nu
Niederschlag - Abfluss
Niederschlag - Abfluss
Infiltration
Quelle: http://www.hydroskript.de/html/_index.html?page=/html/hykp0702.html
Niederschlag - Abfluss
Quelle: Lawrence and Dingman, 1994
Beispiel für ein Wassereinzugsgebiet auf Grundlage einer topographischen Karte
Niederschlag - Abfluss
Quelle: Strahler & Strahler, 2002
Niederschlag - Abfluss
Quelle: Goudie, 2002
Anzahl der Flussläufe verschiedener Ordnung
Niederschlag - Abfluss
Quelle: Goudie, 2002
Typen von Flussnetzen
Ems
htt
p:/
/ww
w.u
mw
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mt.
org
/akt
ue
ll/d
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chvo
rlag
e_
gf2
.pd
f
Quelle: Lawrence and Dingman, 1994
Niederschlag - Abfluss
Impuls – Antwort - Funktion
Unit Hydrograph
Quelle: Lawrence and Dingman, 1994
Entwicklung eines Unit Hydrograph
Unit Hydrograph
Quelle: Lawrence and Dingman, 1994
Unit Hydrograph = Einheitsganglinie
Quelle: Lawrence and Dingman, 1994
Unit Hydrograph
Superposition von Einheitsganglinien
Quelle: Lawrence and Dingman, 1994
Unit Hydrograph
Quelle: Strahler & Strahler, 2002
Niederschlag - Abfluss
Abflussregimes
Quelle: http://www.hydroskript.de/html/_index.html?page=/html/hykp0702.html
Abfluss
Quelle: Strahler & Strahler, 2002
Hochwasserwahrscheinlichkeit
http://geo4.uibk.ac.at/users/georges/ue_hy03/sitzung05-03-page.pdf
Hochwasserwahrscheinlichkeit
http://geo4.uibk.ac.at/users/georges/ue_hy03/sitzung05-03-page.pdf
Hochwasserwahrscheinlichkeit
http://geo4.uibk.ac.at/users/georges/ue_hy03/sitzung05-03-page.pdf
Hochwasserwahrscheinlichkeit
http://geo4.uibk.ac.at/users/georges/ue_hy03/sitzung05-03-page.pdf
http://www.netzwerkprojekt.de/hochwasser/downloads/altrandsberg-poster-a4.pdf
Beispiel Perlbach (Gemeinde Altrandsberg, Oberpfalz)
Hochwasserwahrscheinlichkeit