Günter Bertsch1 Wetterkunde für Privatpiloten und Luftsportler Materialien für den Unterricht Günter Bertsch FSV Wächtersberg Quellen:Dietrich Knapp: Fluglehrerlehrgang

Günter Bertsch 1

Wetterkunde für Privatpiloten und Luftsportler

Materialien für den Unterricht

Günter Bertsch FSV Wächtersberg

Quellen: Dietrich Knapp: Fluglehrerlehrgang Hornberg 1977 (Manuskript)Dietrich Knapp: Grundlagen der Wetterkunde für Piloten BWLV 1986Manfred Reiber: Moderne Flugmeteorologie Verlag H. Deutsch 1998Horst Malberg: Meteorologie und Klimatologie J. Springer Verlag 1997Manfred Kreipl: Mit dem Wetter segelfliegen Motorbuch Verlag 1977Hesse: Der Segelflugzeugführer 1977Eckart Buttelmann: PPL-WetterPPL Fragenkatalog Auflage 2002, 2009Beispiele aus pcmetWeitere Bildquellen: DWD, ESA, NASA, NOAA

FSV WächtersbergAusbildungFach: Meteorologie

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1. Grundlagen, Zusammensetzung und Aufbau der Atmosphäre

2. Bestimmungsgrößen für den Zustand der Atmospäre -Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit

3. Flugmeteorologische Grundelemente und wetterbedingte Fluggefahren -Sicht, Wolken, Niederschlag

4. Vertikale Luftbewegung, Schichtung, Thermodynamisches Diagramm

5. Klima, Großwetterlagen

6. Flugwetterberatung für die allgemeine Luftfahrt, Self- Briefing Wetterkarten, Wetterschlüssel, GAFOR, Pcmet .....

Teil 1


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Die Atmosphäre


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Die Atmosphäre

Chemische Zusammensetzung der Luft:

21% Sauerstoff O2

78% Stickstoff N2

0.03% Kohlendioxid CO2

Rest: Edelgase u.a.Im Durchschnitt sind ca. 1.3% Wasserdampf (max. 3%) in der Luft enthalten.


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O2

O

O3

O2

UV- Licht (Tag)

Nacht

Ion

os

ph

är e

Kosmische Strahlungim UV- und Röntgenbereich


Temperaturgradient: Temperaturänderung mit derHöhe (im Normalfall Abnahme),Mittelwert für Troposphäre: 0.65°C/100m oder 2°C/1000ft

Temperaturverlauf und Schichtung der Atmosphäre

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Bestimmungsgrößen für den Zustand der Atmosphäre

Luftdruck

Temperatur

Luftfeuchtigkeit


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Temperatur

- physikalische Maßzahl für den Wärmezustand von Materie, nach der kinetischen Gastheorie ist die Temperatur proportional der Bewegungsenergie der Moleküle.

Sonnenspektrum

Infrarotstrahlung

Im Bereich der Troposphäre durchdringt die Sonneneinstrahlung die Luft und erwärmtden Erdboden. Der erwärmte Boden gibt Wärme an die Luft ab. Der Wärmetransportinnerhalb der Troposphäre erfolgt durch Konvektion.


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Temperatur / Strahlung

Albedo (= Rückstreuvermögen) der Erdoberfläche

Rückstreuvermögen verschiedener Bodentypen für solare Einstrahlung

Erdboden, Ackerland: 10%Erdboden, Wüste: 30%Meer, senkrechter Einfall 4%Meer, streifender Einfall: 90%Eis: 35%Schnee, frisch gefallen: 80%Schnee in Polregionen : (wegen schrägem Einfall bis) 90%

An der Erdoberfläche gilt: Absorption = 100% - Albedo


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Luftdruck

Regel: Bei einer Höhendifferenz von 5500m halbiert sich der Druck


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Luftdruck

Barometrische Höhenstufe: Höhenunterschied, der 1 hPa Druckunterschied verursacht.

Meereshöhe (MSL): 8m/hPa = 30ft/hPa (2000m: 10m/hPa) 5500m: 16m/hPa 11000m: 32m/hPa

Maßeiheit: 1 Pa = 1 N/m² Alte Maßeinheiten: 760mm Hg = 760 Torr = 29.25 ins merc

= 1013.25 mbar = 1013.25 hPa

Meßgeräte für den Luftdruck: QuecksilberbarometerAneroidbarometer/ Höhenmesser/ BarografElektronische Drucksensoren


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Die ICAO - Standardatmosphäre

Dient zum Vergleich von Leistungsparametern von Flugzeugen und Triebwerken und zur Eichung von Fluginstrumenten.

Die wichtigsten Daten der ICAO- Standardatmosphäre:

Luftdruck 1013.2hPaLufttemperatur (MSL) 15°CLuftdichte 1.225kg/m³rel. Feuchte 0%Temperaturabnahme bis 11km Höhe 0.65°C/100m bzw. 2°C/1000ftHöhe der Tropopause 11kmTemperatur an der Tropopause -56.5°CZur Anwendung bei Eichungen gibt es ausführliche Tabellen für dieHöhenabhängigkeit von Lufttemperatur, Luftddruck, Luftdichte undSchallgeschwindigkeit.


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Die Höhenmessereinstellungen

bei T=15°C

Height Altitude


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Weitere Höhenbegriffe in der Luftfahrt

Standard- Einstellung: 1013.2 hPa Druckhöhe (pressure altitude): Höhe über der Standarddruckfläche 1013.2 hPa,

die Flugfläche (FL) ist eine Druckhöhe.

Dichtehöhe (density altitude): Die Dichtehöhe ist die Höhe der Standardatmosphäre,in der die Luftdichte genau der aktuell herrschenden Luftdichte in Flughöhe entspricht,sie ist eine temperaturkorrigierte Druckhöhe.Dichtehöhe ist ist dann gefragt, wenn ein Motorflugzeug bei erheblichen positivenTemperaturabweichungen von Standard an der Grenze seiner Leistungsdaten geflogenwerden soll bzw. bei Starts auf hochgelegenen Plätzen bei hohen Temperaturen.Die Dichtehöhe wird mit dem Flugcomputer bzw. dafür geeigneten Rechenscheiben ermittelt. Falls keine Hilfsmittel zur Verfügung stehen, hier eine Näherung:pro °C Abweichung von der Temperatur der Standardatmosphäre verändert sich die Dichtehöhe um 120 ft, sie steigt bei positiver Abweichung.

Wahre Höhe (true altitude): Da die Atmosphäre nie allen Bedingungen der Standard-atmosphäre einspricht, gibt die angezeigte Höhe (indicated altitude) nie genau die wahreHöhe wieder, sie kann jedoch mit entsprechenden Kenntnissen unter Verwendung geeigneter Hilfsmittel bzw. Näherungen weitgehend korrigiert werden.


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Höhenmeßfehler durch Druckänderung

Vom Hoch ins Tief gehts schief !


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Höhenmeßfehler durch Temperaturabweichung

Näherungsformel für die Praxis:Je 1°C Abweichung von der Standardtemperatur ist die Höhenmesseranzeige um 0,4%zukorrigieren (höher mit +, tiefer mit -).

Im Winter sind die Berge höher!


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Aufgabe Met. 380 aus PPL- Fragenkatalog 2002:

Sie befinden sich in FL 50 bei einer Temperatur von -20°C. Das QNH beträgt 1003 hPa.Wie groß ist ihre wahre Höhe?

Lösungsangebote:A) 5000 ftB) 5170 ftC) 4830 ftD) 4230 ft


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Lösung, PPL- Fragenkatalog Met. 380/2002:

Sie befinden sich in FL 50 bei einer Temperatur von -20°C. Das QNH beträgt 1003 hPa.Wie groß ist ihre wahre Höhe?

5000ft

1013,2 hPa

FL 50

Druckdifferenz 10 hPa=> 10 x 30ft = 300ft

NN 1003 hPa

5000ft - 300ft= 4700ft

Aktuelle Temperatur in FL 50 = - 20°C

Standardtemperatur in FL 50 = + 5°C

Differenz = 25°C

Je Grad Temperaturabweichung von derStandardtemperstur ist die Höhenmesseranzeigeum 0.4% zu korrigieren:

25 x 0.4% = 10%4700 ft x 0.1 = 470ft

Da die Temperaturabweichung negativ ist, werdendie 470ft von den 4700ft abgezogen.

4700ft - 470ft =4230ft

Antwort: Die wahre Höhe beträgt 4230ft


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Temperatur/ °C 0 5 10 15 20 25 30 35 40Sättigungsdampfdruck/ hPa 6.1 8.7 12.3 17 23.4 31.7 42.4 56.2 73.8

max. Feuchte/ g/m³ 4.8 6.8 9.4 12.9 17.3 23.6 30.4 46.2 51.4Faustregel für max. F./ g/m³ 5 10 15 20 25 30

LuftfeuchtigkeitSättigungsdampfdruck und maximale Feuchte:

Absolute Feuchte: Der tatsächlich in der Luft enthaltene Wasserdampf in g/m³


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Die relative Feuchte:

Luftfeuchtigkeit

Frel =Fabs

Fmax

100%x

Taupunkt : Temperatur bei der die Sättigung (max. Feuchte =100% rel Feuchte) erreicht ist und Kondensation einsetzt.

Taupunktsdifferenz (Spread): Differenz zwischen tatsächlicher Temperatur und Taupunkt. z. B. = 10°C => Die Luft muß sich um 10° abkühlen um den Taupunkt zu erreichen. Aus kann mögliche Nebelbildung vorhergesagt werden, oder die zu erwartende Cu- Wolkenbasis (KKN/m = Spread x 123) ermittelt werden.


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Höhenunabhängige FeuchtebegriffeLuftfeuchtigkeit

Wird ein abgeschlossenes Luftpaket vertikal bewegt, ändern sich Druck, Volumen und Temperatur

Der Wassergehalt des Paketes bleibt jedoch konstant

Relative und maximale Feuchte, Dampfdruck und Taupunkt ändern sich daher mit der Höhe.Zur Betrachtung der Dynamik der Atmosphäre (z. B.großräumige Turbulenz) werden höhenunabhängige Feuchtebegriffe benötigt:

Spezifische Feuchte q:

q = =

Mischungsverhältnis m:

m = =

Masse Wasserdampf Gesamtmasse feuchte Luft

Masse WasserdampfMasse trockene Luft

W + L

______W

___W

L

Einheit: g/kg

m q


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Luftfeuchtigkeit

Meßgeräte für Luftfeuchtigkeit: Hygrometer

Psychrometer


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Luftfeuchtigkeit

rel. F = 64%

T = 20°C

Aufgabe: Ermittle mit den Informationen dieser “Wetterstation” die Höhe der zu erwartenen Cu- Wolkenbasis.

= 12.8°C (nach Faustregel)

= 20°C - 12.8°C = 7.2°C

Cu- Basis = x 123m = 886m über Grund

FabsFrel =

Fmax

Fabs Frel Fmax= x = 0.64 x 20 g/m³ = 12.8g/m³nach Faustregel


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Sichten in der Fliegerei

MET Bodensicht


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Nebel

Nebelbildung: - Abkühlung der Luft bis zum Taupunkt (Strahlungsnebel)- Transport von warmer und feuchter Luft über ausgekühlte Landflächen (Advektionsnebel)- Zufuhr von Wasserdampf mit oder ohne gleichzeitiger Abkühlung der Luft (Mischungsnebel)

Nebelauflösung: - Erwärmung der Luft durch Sonneneinstrahlung- Entzug von Wasserdampf durch Tau- oder Reifbildung- Vertikaler Luftaustausch durch Turbulenz. Bei mittleren Windgeschwindigkeiten 5m/s (oft schon ab 3m/s) wird Strahlungsnebel in der Regel aufgelöst.

Künstliche Nebelauflösung


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Die Wolkengattungen


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