Aufbauend auf der Vorlesung Meteorologie von Prof. Dr. Christoph Thomas
Aufbau der Atmosphäre
Der wichtigste Teil für die Wetterbildung auf der Erde spielt sich in den ersten zwei Schichten ab
- Troposhäre: zwischen 10 und 15 km Höhe, charakteristischer Druck: 226 hPa
- linearer Temperatur- und Druckabfall
- enthält 75 % der Masse der Atmosphäre
- zwischen Troposphäre und Stratosphäre befindet sich die Tropopause
- Stratosphäre: von ca. 15 km bis ca. 50 km Höhe, charakteristischer Druck: 1,1 hPa
- nichtlineare Temperaturzunahme
- enthält mit der Troposphäre 99 % der Masse
- zwischen Stratosphäre und Mesosphäre befindet sich die Stratopause
- Hier findet die Absorption von UV-Strahlung mit Ozon statt, daher auch Temperaturanstieg im oberen Bereich der Stratosphäre
Atmosphärische Grenzschicht
- ca. 1000 bis 1500 m über dem Boden
- durch kurzwelliger Strahlung und Bodenreibung sehr Energiegeladen -> sehr turbulent, daher homogene / gleichmäßige Durchmischung
- primärer Motor des Wettergeschehens
Messung meteorologischer Elemente
| Klimaelement | Messhöhe | spezielle Anforderungen |
| Lufttemperatur | 2 m | Wetterhütte |
| Maximumtemperatur | 2 m | Wetterhütte (7-19 Uhr) |
| Minimumtemperatur | 2 m | Wetterhütte (19-7 Uhr) |
| Bodentemperatur | -0,05; -0,1; -0,2; -0,5; -1,0 m | |
| Temperaturminimum am Erdboden | 0,05 m | (19-7 Uhr) |
| Luftfeuchte (relative) | 2 m | Wetterhütte |
| Niederschlag | 1 m | 200 cm2 Auffangfläche (D) 7 Uhr, dem Vortag zurechnen |
| Luftdruck | genaue Höhe über NN | Innenraum, Reduktion auf NN und 0°C |
| Windgeschwindigkeit | 10 m | freier Standort |
| Windrichtung | 10 m | freier Standort |
| Strahlung | 2 m | Freier, unbeschatteter Standort |
| Sichtweite | Keine definiert | Wo benötigt, Autobahn, Flughafen, über Wald, etc |
Trockene Luft
- wichtig für die Berechnung weiterer Werte
- Zusammensetzung
- Stickstoff: ca. 78 %
- Sauerstoff: ca. 21 %
- Argon: ca. 0,9 %
- Kohlenstoffdioxid: ca. 0,04 %
- und weiter Elemente
Ideale Gase
- Wechselwirkungen zwischen einzelnen Molekülen vernachlässigbar
- Trockene Luft kann als ideales Gas angesehen werden
- Wasserdampf kein ideales Gas
Virutelle Temperatur
- bietet die Möglichkeit den veränderlichen Teil des Wasserdampfes miteinzubeziehen und die ideale Gaskonstate (R) gleich zu halten
- Definition: die Temperatur, die trockene Luft unter gleichem Druck die gleicher Dichte hätte wie die gegebene feuchte Luft
- Molmasse für trockene Luft: 28.96450 g/mol
- Molmasse für Wasserdampf: 18.01528 g/mol
- feuchte Luft hat einen geringere Dichte als trockene Luft -> steigt auf
Spezifische Feuchte
- Masse Wasserdampf pro Masse feuchter Luft
Mischungsverhältnis
- Masse Wasserdampf pro Masse trockener Luft
- in erster Näherung proportional zur spezifischen Feuchte
Absoulute Feuchte
- Masse Wasserdampf pro Volumeneinheit
Relative Feuchte
- Relative Wasserdampfsättigung der Luft bei gegebener Temperatur
Geopotenzial
- Potenzielle Energie eines Luftpaketes / Körpers, die benötigt wird um ein Luftpaket vom Meeresniveau auf eine bestimmte Höhe anzuheben
- Ziel: Verwendung von konsantem g unabhänig der Höhe
Absolute Topographie
- Absolulte Höhe einer Geopotenzialfläche
- 500 hPa = 5000 m
- 850 hPa = 1500 m
- Lininen gleicher Höhe: Isohypsen
- weiße durchgezogene Linien: Luftdruck am Boden
- grau-gestrichelt: Temperatur in der dargestellten Höhe in °C
- Farben: Höhe in der das konstante Druckniveau zu finden ist