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Wetterkunde für Privatpiloten und Luftsportler Materialien für den Unterricht Günter Bertsch FSV Wächtersberg PowerPoint PPT Presentation


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FSV Wächtersberg Ausbildung Fach: Meteorologie. Wetterkunde für Privatpiloten und Luftsportler Materialien für den Unterricht Günter Bertsch FSV Wächtersberg Quellen:Dietrich Knapp: Fluglehrerlehrgang Hornberg 1977 (Manuskript)

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Wetterkunde für Privatpiloten und Luftsportler Materialien für den Unterricht Günter Bertsch FSV Wächtersberg

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Presentation Transcript


G nter bertsch

FSV Wächtersberg

Ausbildung

Fach: Meteorologie

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 1986

Manfred Reiber: Moderne Flugmeteorologie Verlag H. Deutsch 1998

Horst Malberg: Meteorologie und Klimatologie J. Springer Verlag 1997

Manfred Kreipl: Mit dem Wetter segelfliegen Motorbuch Verlag 1977

Hesse: Der Segelflugzeugführer 1977

Eckart Buttelmann: PPL-Wetter

PPL Fragenkatalog Auflage 2002, 2009

Beispiele aus pcmet

Weitere Bildquellen: DWD, ESA, NASA, NOAA

Günter Bertsch


G nter bertsch

FSV Wächtersberg

Ausbildung

Fach: Meteorologie

Teil 1

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 .....

Günter Bertsch


G nter bertsch

FSV Wächtersberg

Ausbildung

Fach: Meteorologie

Die Atmosphäre

Günter Bertsch


G nter bertsch

FSV Wächtersberg

Ausbildung

Fach: Meteorologie

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.

Günter Bertsch


G nter bertsch

FSV Wächtersberg

Ausbildung

Fach: Meteorologie

Ionosphäre

Kosmische Strahlung

im UV- und Röntgenbereich

UV- Licht (Tag)

O2

O3

Nacht

O

O2

Temperaturverlauf

und Schichtung

der Atmosphäre

Temperaturgradient:

Temperaturänderung mit der

Höhe (im Normalfall Abnahme),

Mittelwert für Troposphäre:

0.65°C/100m oder 2°C/1000ft

Günter Bertsch


G nter bertsch

FSV Wächtersberg

Ausbildung

Fach: Meteorologie

Luftdruck

Luftfeuchtigkeit

Temperatur

Bestimmungsgrößen für den Zustand der Atmosphäre

Günter Bertsch


G nter bertsch

FSV Wächtersberg

Ausbildung

Fach: Meteorologie

Im Bereich der Troposphäre durchdringt die Sonneneinstrahlung die Luft und erwärmt

den Erdboden. Der erwärmte Boden gibt Wärme an die Luft ab. Der Wärmetransport

innerhalb der Troposphäre erfolgt durch Konvektion.

Sonnenspektrum

Infrarotstrahlung

Temperatur

- physikalische Maßzahl für den Wärmezustand von Materie,

nach der kinetischen Gastheorie ist die Temperatur proportional

der Bewegungsenergie der Moleküle.

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

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

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Luftdruck

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

Günter Bertsch


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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Luftdruck

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:Quecksilberbarometer

Aneroidbarometer/ Höhenmesser/ Barograf

Elektronische Drucksensoren

Barometrische Höhenstufe:

Höhenunterschied, der 1 hPa Druckunterschied verursacht.

Meereshöhe (MSL):8m/hPa = 30ft/hPa

(2000m: 10m/hPa)

5500m: 16m/hPa

11000m: 32m/hPa

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Die ICAO - Standardatmosphäre

Dient zum Vergleich von Leistungsparametern von Flugzeugen und

Triebwerken und zur Eichung von Fluginstrumenten.

Die wichtigsten Daten der ICAO- Standardatmosphäre:

Luftdruck1013.2hPa

Lufttemperatur (MSL)15°C

Luftdichte1.225kg/m³

rel. Feuchte0%

Temperaturabnahme bis 11km Höhe0.65°C/100m bzw. 2°C/1000ft

Höhe der Tropopause11km

Temperatur an der Tropopause-56.5°C

Zur Anwendung bei Eichungen gibt es ausführliche Tabellen für die

Höhenabhängigkeit von Lufttemperatur, Luftddruck, Luftdichte und

Schallgeschwindigkeit.

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Die Höhenmessereinstellungen

Altitude

Height

bei T=15°C

Günter Bertsch


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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Weitere Höhenbegriffe in der Luftfahrt

Wahre Höhe (true altitude): Da die Atmosphäre nie allen Bedingungen der Standard-

atmosphäre einspricht, gibt die angezeigte Höhe (indicated altitude) nie genau die wahre

Höhe wieder, sie kann jedoch mit entsprechenden Kenntnissen unter Verwendung

geeigneter Hilfsmittel bzw. Näherungen weitgehend korrigiert werden.

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 positiven

Temperaturabweichungen von Standard an der Grenze seiner Leistungsdaten geflogen

werden soll bzw. bei Starts auf hochgelegenen Plätzenbei 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.

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Höhenmeßfehler durch Druckänderung

Vom Hoch ins Tief gehts schief !

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Höhenmeßfehler durch Temperaturabweichung

Näherungsformel für die Praxis:

Je 1°C Abweichung von der

Standardtemperatur ist die

Höhenmesseranzeige um 0,4%zu

korrigieren (höher mit +, tiefer mit -).

Im Winter sind die Berge höher!

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

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 ft

B) 5170 ft

C) 4830 ft

D) 4230 ft

Günter Bertsch


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Ausbildung

Fach: Meteorologie

FL 50

Standardtemperatur in FL 50 = + 5°C

5000ft - 300ft

= 4700ft

Differenz = 25°C

5000ft

NN

1003 hPa

Druckdifferenz 10 hPa

=> 10 x 30ft = 300ft

1013,2 hPa

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?

Aktuelle Temperatur in FL 50 = - 20°C

Je Grad Temperaturabweichung von der

Standardtemperstur ist die Höhenmesseranzeige

um 0.4% zu korrigieren:

25 x 0.4% = 10%

4700 ft x 0.1 = 470ft

Da die Temperaturabweichung negativ ist, werden

die 470ft von den 4700ft abgezogen.

4700ft - 470ft =4230ft

Antwort: Die wahre Höhe beträgt 4230ft

Günter Bertsch


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Ausbildung

Fach: Meteorologie

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

Luftfeuchtigkeit

Sättigungsdampfdruck und maximale Feuchte:

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Fabs

Frel =

100%

x

Fmax

Luftfeuchtigkeit

Die relative Feuchte:

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.

Günter Bertsch


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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Spezifische Feuchte q:

q = =

Mischungsverhältnis m:

m = =

W

Masse Wasserdampf

Gesamtmasse feuchte Luft

______

W + L

Einheit: g/kg

W

___

Masse Wasserdampf

Masse trockene Luft

L

Luftfeuchtigkeit

Höhenunabhängige Feuchtebegriffe

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 Taupunktändern sich daher mit

der Höhe.

Zur Betrachtung der Dynamik der Atmosphäre (z. B.großräumige Turbulenz) werden

höhenunabhängige Feuchtebegriffe benötigt:

m  q

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Fach: Meteorologie

Psychrometer

Luftfeuchtigkeit

Meßgeräte für Luftfeuchtigkeit: Hygrometer

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Fabs

Frel =

Fabs

= 0.64 x 20 g/m³ = 12.8g/m³

x

Frel

Fmax

=

Fmax

nach Faustregel

 = 12.8°C (nach Faustregel)

 = 20°C - 12.8°C = 7.2°C

Cu- Basis =  x 123m = 886m über Grund

Luftfeuchtigkeit

Aufgabe: Ermittle mit den Informationen dieser “Wetterstation” die Höhe

der zu erwartenen Cu- Wolkenbasis.

rel. F = 64%

T = 20°C

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Bodensicht

MET

Sichten in der Fliegerei

Günter Bertsch


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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Künstliche Nebelauflösung

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.

Günter Bertsch


G nter bertsch

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Ausbildung

Fach: Meteorologie

Die Wolkengattungen

Günter Bertsch


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