Geographisches Institut Wind. Einführungsübung: Geomorphologie(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)RN 239 Wind Wind ist eine vektorielle Größe, die durch Richtung

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WindWind

Einführungsübung: GeomorphologieEinführungsübung: Geomorphologie (Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.)(Fr. 16:00 – 18:00 Uhr c.t.) RN 239RN 239

WindWind

• Wind ist eine vektorielle Größe, die durch Richtung und Geschwindigkeit beschrieben wird

• Wind ist in horizontaler Richtung bewegte Luft zum Ausgleich von Luftdruckunterschieden in der Atmosphäre, die durch ungleicher Erwärmung der EOF durch die Sonnenstrahlung verursacht wird;

• Wind strömt nur auf kleinem Raum direkt entlang des Druckgefälles, bei großräumigen Windsystemen tritt die ablenkende Kraft der Coriolisbeschleunigung auf;

• in Bodennähe wird der Wind zudem durch die Reibung abgebremst

• Winde unterliegen in Richtung und Geschwindigkeit starken Schwankungen (durch turbulente Strömungen der Luftmassen) [Reibung, Gradient-, Coriolis-, Flieh-, Zentrifugal-/Zentripedalkraft…]

• Für die Windangabe ist wegen der mannigfachen Beeinflussung durch die verschiedenen wirkenden Kräfte immer die Angabe der Messhöhe erforderlich,

Physikalische Grundlagen

Richtung Geschwindigkeit


WindWind

Windrichtung

Windrichtung wird durch eine Himmelsrichtung angegeben;

Sie wird nach Wetterdienststandard in 360°-Skala erfasst;mit Ost (E)=90°; Süd (S)=180°; West (W)=270° und Nord (N)=0°=360°

!!!Windrichtung ist die Richtung, aus der der Wind weht!!!

Messung der Windrichtung mit Hilfe der Windfahneklimatologische Darstellung mit Hilfe der achtteiligen Windrose

(N, NE, E, SE, S, SW, W, NW)


WindWind

Windgeschwindigkeit wird in m/s, km/h, kn gemessen

(international: Windstärke in Knoten)

Windgeschwindigkeit

3,6 km/h = 1,9438 kn; 1 m/s =


WindWind

Windstärke wird durch die Beaufort-Skala angegeben

Windstärke


WindWind

Thermische ZirkulationDruckzunahmeDruckzunahme

DruckabnahmeDruckabnahme

HH

TT

TT

HH

++

-- ++

-- WARMWARM

WARMWARMjedoch Abkühlungjedoch Abkühlung

mit der Höhemit der Höhe

KALTKALTdurch große Höhedurch große Höhe

und geringere Insolationund geringere Insolation

KALTKALTdurch große Höhedurch große Höhe

und geringere Insolationund geringere Insolation

nördl. Wendekreisnördl. Wendekreis ÄquatorÄquator

……ist stabil, solange Insolation vorherrscht!ist stabil, solange Insolation vorherrscht!

Kon

vekt

ion

Kon

vekt

ion

AdvektionAdvektion


WindWind

nördl. Wendekreisnördl. Wendekreis ÄquatorÄquator

(Boden-)Wind von Norden (Boden-)Wind von Norden + Corioliskraft = NE-Wind = = NE-PassatNE-Passat

TTHH

nördl. Wendekreisnördl. Wendekreis

ÄquatorÄquator

+ Corioliskraft+ Corioliskraft = NE-Wind= NE-Wind


WindWind

1. Land-See-Windsystem;

2. Berg-Tal-Windsystem;

3. Flurwindsystem

4. reliefabhängige Fallwindsystem (Föhnprinzip)

Lokale Windsysteme (mesoskalierter / regionaler Maßstab)(mesoskalierter / regionaler Maßstab)

Ursache dieser tagesperiodisch auftretenden Winde ist wie immer die Sonneneinstrahlung:

a) durch das thermisch unterschiedliche Verhalten verschiedener Untergründe(Meer, Festland, Bodenbedeckung [Albedo]…)

b) durch das Relief (Neigung und Exposition)

Das Land-See-Windsystem und das Berg-Tal-Windsystem unterliegen einer periodischen Richtungsumkehr zwischen Tag und Nacht


WindWind

Land-See-Windsystem TAGTAG

HH

TT

TT

HH ++++

++


WindWind

Land-See-Windsystem NACHTNACHT

HH

TT

TT

HH

++


WindWind

Berg-Tal-Windsystem TAGTAG

HH

TT

TT

HH ++++

++


WindWind

NACHTNACHT

HH

TT

TT

HH

++

Berg-Tal-Windsystem

NACHTNACHT


WindWind

TAGTAGBerg-Tal-Windsystem

TalwindTalwindBergwindBergwind


WindWind

TAGTAGHangwindsystem

TT

HH HH

exponierte Hänge erfahren mehr Einstrahlung als die Talflächenexponierte Hänge erfahren mehr Einstrahlung als die Talflächen

NACHTNACHT


WindWind

Hangwindsystem

TT

HH

Die Höhenlagen verlieren stärker an Energie (Ausstrahlung) als der Talboden Die Höhenlagen verlieren stärker an Energie (Ausstrahlung) als der Talboden

TT


WindWind

Berg-Tal-Windsystem & Hangwindsystem

a.m.a.m.p.m.p.m.

TT


WindWind

Flurwindsystem

städtische Überwärmungstädtische ÜberwärmungUmlandUmland

HH

TT

HH

NACHTNACHTTAGTAG


WindWind

Flurwindsystem


WindWind

Flurwindsystem

• Die Stadt hat die Funktion als städtische Wärmeinsel, Temperaturerhöhung in der Stadt gegenüber dem Umland;

• Bei ungestörten Bedingungen bildet sich in der Stadt ein thermisches Tief, das Tag und Nacht erhalten bleibt, aus (Intensität schwankt zwischen tags und nachts);

• Dieses Tief bewirkt eine bodennahe Strömung aus dem Umland in die Stadt; = Flurwind• Bei Beckenlagen können nächtliche Hangabwinde diesen Effekt verstärken;

• Flurwinde dienen zumeist auch als Frischluftzufuhr für die Innenstadt, zumeist dienen Täler als Frischluftschneisen; =Frischluftventilationsachsen• weitere Funktion von Frischluftventilationsachsen = Entlüftungskanal für Industrie- emissionen (= Beitrag zur Stadthygiene)

(sollten innerstädtisch nicht verbaut werden!(sollten innerstädtisch nicht verbaut werden!z.B. Arbeitsamt-MZ)z.B. Arbeitsamt-MZ)

(städtebauliche Berücksichtigung der (städtebauliche Berücksichtigung der vorherrschenden Windrichtung! z.B. BASF-LU)vorherrschenden Windrichtung! z.B. BASF-LU)

z.B. Gonsbachtal, Zahlbachtal,…z.B. Gonsbachtal, Zahlbachtal,…


WindWind

Fallwindsystemorographischerorographischer

LuftmassenaufstiegLuftmassenaufstiegFöhnmauerFöhnmauerFallwindFallwind


WindWind

Fallwindsystem

Exkurs:Exkurs:

TemperaturTemperatur LuftdruckLuftdruck

nimmt abnimmt ab

nimmt zunimmt zuam Bodenam Boden

in der Höhein der Höhe nimmt abnimmt ab

nimmt zunimmt zu

LuftfeuchteLuftfeuchte

WolkenbildungWolkenbildung

feuchte Luftfeuchte Luft

WasserdampfWasserdampfkondensiertkondensiert

Kondensationswärme/-energieKondensationswärme/-energie

trockene Lufttrockene Luft

Luft wirdLuft wirdkomprimiertkomprimiert

NiederschlagNiederschlag

FallenergieFallenergie

Fallenergie & DruckenergieFallenergie & Druckenergie!!! bei bereits trockener Luft entfällt die Wärmezufuhr durch die Kondensation !!! !!! bei bereits trockener Luft entfällt die Wärmezufuhr durch die Kondensation !!!


WindWind

Fallwindsystem

ExkursExkurs (Zusammenfassung) (Zusammenfassung)::

Zustandsänderung von Luftmassen bei HebungsprozessenZustandsänderung von Luftmassen bei Hebungsprozessen= Adiabaten= Adiabaten

trockenadiabatischertrockenadiabatischer Temperaturgradient: Temperaturgradient:

feuchtadiabatischerfeuchtadiabatischer Temperaturgradient: Temperaturgradient:

Temperaturveränderung pro 100m Höhenunterschied = ~Temperaturveränderung pro 100m Höhenunterschied = ~1°C1°C

Temperaturveränderung pro 100m Höhenunterschied = ~Temperaturveränderung pro 100m Höhenunterschied = ~0,6°C0,6°CKondensationswärme!Kondensationswärme!

Föhn = „warmer“ Fallwind des nördlichen AlpenvorlandesFöhn = „warmer“ Fallwind des nördlichen AlpenvorlandesBora = „kalter“ Fallwind des südlichen AlpenvorlandesBora = „kalter“ Fallwind des südlichen Alpenvorlandes


WindWind

Fallwindsystemorographischerorographischer

LuftmassenaufstiegLuftmassenaufstiegFöhnmauerFöhnmauerFallwindFallwind

6°C6°C10°C10°C

0°C0°C

feuchtadiabatischerfeuchtadiabatischerTemperaturgradientTemperaturgradient

= ~= ~0,6°C0,6°C/100m/100m

trockenadiabatischertrockenadiabatischerTemperaturgradientTemperaturgradient

= ~= ~1,0°C1,0°C/100m/100m

10001000

20002000

15001500

(das Föhnprinzip)(das Föhnprinzip)

(Föhn/Bora)(Föhn/Bora)

ItalienItalienDeutschlandDeutschland


WindWind

……mehr zum Thema Wind, insbesondere zu den globalen Windsystemen,mehr zum Thema Wind, insbesondere zu den globalen Windsystemen,gibt es bei der Abhandlung zur Allgemeinen Zirkulation!gibt es bei der Abhandlung zur Allgemeinen Zirkulation!

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