Post on 22-Dec-2019
Meteorologie Teil 1Meteorologie Teil 1Dr. Volker BeerDr. Volker Beer
Gliederung:Gliederung:
-- Historische Entwicklung der MeteorologieHistorische Entwicklung der Meteorologie
-- Vom Wetter zum KlimaVom Wetter zum Klima
-- KlimafaktorenKlimafaktoren
-- Tiefdruckgebiet EntwicklungTiefdruckgebiet Entwicklung
WarmfrontWarmfront
KaltfrontKaltfront
OkklusionOkklusion
-- HochdruckgebietHochdruckgebiet
-- FöhnFöhn
-- GewitterGewitter
Historische Entwicklung der Meteorologie:Historische Entwicklung der Meteorologie:
Galileo Galilei 1564 – 1642
Bedeutendster Physiker und Astronom
Beschäftigte sich auch mit Saugpumpen
Erkannte, diese heben Wasser um maximal 10 Meter
Ging in Wiederspruch zur damals herrschenden Theorie des „HORROR VACUI“ nach der es keine leeren Räume gibt
Führte erste Experimente durch
Erfindung meteorologischer Instrumente in der 1. Hälfte des 17.Jahrhunderts
FortfFortfüührung der Arbeiten nach Galileis Tod:hrung der Arbeiten nach Galileis Tod:
Vinzenzo Vivani 1622 - 1703 Evangelista Torricelli 1608 - 1647
Italienischer Mathematiker Schüler Galileis
Versuche zum Nachweis des Luftdrucks:Versuche zum Nachweis des Luftdrucks:
Versuche mit Wasser gefüllten, später mit Quecksilber gefüllten Röhren
Der Flüssigkeitsspiegel schwankt, reagiert auf die Veränderungen des atmosphärischen Luftdrucks
Das Barometer war erfunden
Der Begriff „Barometer“ wurde durch Robert Boyle (1627 – 1691) geprägt
Versuche zum Nachweis des Luftdrucks:Versuche zum Nachweis des Luftdrucks:
Otto von Guericke
1602 – 1686
Physiker, Ingenieur, Bürgermeister von Magdeburg
führte unabhängig Vakuumversuche durch
Versuche zum Nachweis des Luftdrucks:Versuche zum Nachweis des Luftdrucks:
Magdeburger Halbkugeln
Versuche Versuche
zum zum
Nachweis Nachweis
des des
Luftdrucks:Luftdrucks:
Wassergefülltes Barometer
Die barometrische Die barometrische
HHööhenformel:henformel:
Jankhouma, 6471 m, 455 hPa
Bei einem Luftdruck von 1013 hPa lastet auf 1 cm² 1 kp
Die Temperaturmessung:Die Temperaturmessung:
Galileo Galilei experimentierte um 1611 mit weingeistgefüllten, nicht skalierten Thermometern
Gabriel Daniel Fahrenheit Anders Celsius
1686 – 1736 1701 – 1744
Die Temperaturmessung:Die Temperaturmessung:
Gabriel Daniel Fahrenheit entwickelte mit Quecksilber gefüllte,
skalierte und vergleichbare Thermometer.
Anders Celsius verbreitete um 1740 die heute gebräuchliche
Temperaturskala (°C), die seit 1710 in Schweden genutzt wurde,
in ganz Europa.
Die Meteorologie:Die Meteorologie:
1780: Pfälzer Meteorologische Gesellschaft
Erstes meteorologisches Messnetz mit einheitlichen Messkriterien
14 Stationen in Deutschland19 Stationen in Österreich-Ungarn, Schweiz, Italien,
Frankreich, Belgien und Skandinavien zusammen3 Stationen in Übersee (Grönland, Bradford, Cambridge)
Häufige Rückschläge, jahrzehntelange Unterbrechung der Messreihen
1872: Erste Meteorologenversammlung in Leipzig
1950: Gründung der World Meteorological Organisation (WMO)
1979: Erste Klimakonferenz der WMO in Genf
Die exakt messende Meteorologie ist eine junge Wissenschaft
Systematische, vergleichbare Messungen gibt es erst seit dem Ende der „Kleinen Eiszeit“!
• Wetter: Atmosphärischer Zustand zu einem bestimmten Zeitpunkt.
• Witterung: Wetter im Zeitraum von Tagen, Wochen, Monaten und Jahreszeiten.
• Klima: Mittlerer Zustand der Atmosphäre über einem bestimmten Erdort, bezogen auf eine bestimmte Zeitepoche, mit Rücksicht auf die mittleren und extremen Veränderungen, denen die zeitlich und örtlich definierten atmosphärischen Zustände unterworfen sind (KÖPPEN 1923, 1931, erweitert durch CONRAD 1936, zitiert aus HEYER 1988).
• Klima ist die Synthese des Wetters über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können. (HUPFER 1996)
Definitionen:Definitionen:
• Luftdruck
• Luftfeuchte
• Temperatur
– Minimum
– Maximum
– Isttemperatur
• Wind
– Mittel
– Stärkste Böe
• Niederschlag
– Niederschlagsart
– Niederschlagsmenge
Wetterhütte:Wetterhütte:
Wetterhütte:Wetterhütte:
Vom Wetter zum KlimaVom Wetter zum Klima
• Tägliche Aufzeichnung meteorologischer Elemente
• Nebenstehend Auszug aus einem Wetterjournal vom Juni 1976
Vom Wetter zum KlimaVom Wetter zum Klima
• Verdichtung der Daten zu Tages-, Monats- und Jahresmittelwerten
• Obenstehend Temperaturmittel 1975 bis 2001
Vom Wetter zum KlimaVom Wetter zum Klima
• Verdichtung der Daten zu 30 - Jahresmittelwerten
• Obenstehend „Klimadiagramm“
KlimafaktorenKlimafaktoren
Externe Faktoren:
• Erdbahnparameter (Exzentrizität, Obliquität, Präzession)
• Tektonische Prozesse (Kontinentaldrift, Vulkane, Gebirgsbildung)
• Sonne (Aktivitätszyklen, Zunahme um 25 –30 % in 4 Mrd. Jahren)
KlimafaktorenKlimafaktoren
Interne Faktoren:
• Ozeane (CO2-Senke, Meereszirkulationen: Thermohaline Zirkulation (THC) Auftriebsgebiete, Nordatlantikstrom, El Nino, …)
• Atmosphärische Zirkulationen wie North Atlantic Oscillation (NAO), Antarctic Oscillation (AAO), El NiñoSouthern Oscillation (ENSO) …
• Albedo (Eisfläche, Vegetationsfläche, planetare Albedo)
• C-Kreislauf (Karbonat-Silikat-Verwitterung)• Vegetation (CO2-Senke, Albedo, CH4 …)
Klimafaktoren/AtmosphäreKlimafaktoren/Atmosphäre
Die globale atmosphärische Zirkulation
Tiefdruckgebiet EntwicklungTiefdruckgebiet Entwicklung
Warme und kalte Luftmassen verwirbeln sich
Tiefdruckgebiet EntwicklungTiefdruckgebiet Entwicklung
Tiefdruckgebiet EntwicklungTiefdruckgebiet Entwicklung
WarmfrontWarmfront
�Eine warme Luftmasse verdrängt einer kältere Luftmasse. �Die warme Luftmasse hebt sich und gleitet auf die kalte Luftmasse auf. �Warmfronten bewegen sich langsamer als Kaltfronten und schieben sichim spitzen Winkel auf die kalte Luft bis diese ausgeräumt ist.
�Die Niederschläge sind gleichmäßig und anhaltend (Landregen), die Frontbreite beträgt 300 - 400 km.
�Erste Anzeichen einer Warmfront sind Cirruswolken, gefolgt von Cirrostratus und Altostratus.
�Weitere Verdichtung zu Nimbostratus (typische Regenwolke). �Nach Frontdurchgang (Warmsektor) dominieren Stratocumulus-Wolken.
�Die Cirruswolken eilen der Hauptfront um bis zu 1000 km voraus. �Dese Wolkentypen haben eine mehr oder minder horizontalausgerichtete Struktur.
WarmfrontWarmfront
WarmfrontWarmfront
WarmfrontWarmfront
WarmfrontWarmfront
WarmfrontWarmfront
WarmfrontWarmfront
WeihnachtstauwetterWeihnachtstauwetter
22.12. 2012
23.12. 2012
24.12. 2012
Niederschlagsradar 23.12. 2012
Ein atlantisches
Frontensystem
führt milde Luft
gegen das
blockierende
Hoch über
Rußland
KaltfrontKaltfront
�Eine kältere Luftmasse verdrängt eine wärmere Luftmasse. �Da kalte Luft dichter als warme Luft ist, schiebt die Kaltluft die wärmere Luft vor sich her und zwingt diese zum Aufsteigen.
�Die aufsteigende warme Luftmasse kühlt sich ab, erreicht ihren Taupunkt.
�Wolkenbildung setzt ein. Bei Frontdurchgang heftige Niederschläge. Meist von kurzer Dauer da die Frontbreite etwa 50 - 70 km beträgt.
�Die aufsteigende Warmluft bildet vertikale Wolkentürme (Cb). HeftigeRegengüsse, Gewitter, Hagel und in extremen Fällen Tornados sind die Folge.
�Die einströmende Kaltluft ist deutlich kühler und trockener als die ausgeräumte Warmluft. Bei Frontdurchgang kann die Temperatur innerhalb von einer Stunde um bis zu 15°C fallen.
KaltfrontKaltfront
KaltfrontKaltfront
KaltfrontKaltfront
KaltfrontKaltfront
KaltfrontKaltfront
Fortsetzung in Teil 2