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ZUM VERSTÄNDNIS ATMOSPHÄRISCHER WELLEN

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ZUM VERSTÄNDNIS ATMOSPHÄRISCHER WELLEN - PowerPoint PPT Presentation


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ZUM VERSTÄNDNIS ATMOSPHÄRISCHER WELLEN. Brauchen wir neue Denkmodelle?. Jörg Dummann Symposium „Mittelgebirgswellen“ 5. Februar 2011, Institut für Meteorologie und Klimatologie der Humboldt Universität Hannover . Vertikale Schwingung. Horizontale Wellenausbreitung. +. =.

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ZUM VERSTÄNDNIS ATMOSPHÄRISCHER WELLEN

Brauchen wir neue Denkmodelle?

Jörg Dummann

Symposium „Mittelgebirgswellen“ 5. Februar 2011, Institut für Meteorologie und Klimatologie der Humboldt Universität Hannover

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VertikaleSchwingung

HorizontaleWellenausbreitung

+

=

„Transversalwelle“

durch hydro-statische Kräfte

durch seitliche Reibung

Höhe

-

+

Quelle der Animation folgt...!

Temperatur

...wegen des Fehlens ausreichender innerer Reibung (z.B.) in Gasen nicht existent!

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Leewellen (Gebirgswellen)

Das verbreitete, hydrostatische Denkmodell…

  • zeigt keine “stehende Welle”, sondern eine vom Wind versetzte Schwingung,

(Eine seitliche Ausbreitung der vertikalen Schwingung ist zudem physikalisch unmöglich)

  • versagt bei der Erklärung von zu beobachtenden Phänomenen:
  • Wellen formieren sich oberhalb einer (thermisch!) turbulent durchmischten Schicht Der Einstieg in diese Wellen ist in niedrigen Höhen (Windenstart) nicht möglich.
  • Die vollständig laminare Strömung der Welle ist durch Auslenkung von Luftpaketen ausgehend vom unregelmäßigen Relief nicht zu erklären.
  • Über dem Bergrücken selbst bildet sich trotz vertikaler Auslenkung der Strömung keine Welle

Foto: Andreas Gidde, LSV Hameln

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Scherungswellen

(Scherwellen, Inversionswellen)

…sind als “externe Schwerewellen” bzgl. Ihrer Entstehung und Ausbreitung an Grenzflächen (Temperatur- also Dichtesprungschichten, i.e. Inversionen) der Atmosphäre gebunden.

“Interne Schwerewellen“ dagegen entstehen in stabilen SchichtungenIhre Ausbreitung kann in alle Richtungen des Raumes (außer der Senkrechten) erfolgen.

Beide Fotos: Jörg Dummann

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Scherungswellen

(Scherwellen, Inversionswellen)

Das verbreitete, hydrostatische Denkmodell versagt vollständig bei der Erklärung des Phänomens, dass durch ausschließlich horizontale Energiezufuhr eine vertikale Schwingung, die sich horizontal ausbreitet, entstehen kann.

http://www.ucar.edu/communications/staffnotes/0105/WxClds12b_36.jpg

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Horizontale Schwingung

HorizontaleWellenausbreitung

+

=

„Longitudinalwelle “(Druckwelle, Kompressionswelle)

durch Kompression/Dekompression

durch Weitergabe von Impulsenergie

Quelle der Animation folgt...!

...existent auch in reibungsarmen Medien, z.B. Gasen!

Höhe

-

+

Temperatur

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Longitudinalwellen in geschichteten Fluiden

erscheinen als Mischform aus Longitudinal- und (Pseudo-) Transversalwellen.

Quelle der Animation folgt...!

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Longitudinalwellen in geschichteten Fluiden

erscheinen als Mischform aus Longitudinal- und (Pseudo-) Transversalwellen.

Quelle der Animation folgt...!

W. Georgii, 1927, S. 25

D. Etling, 2008, S. 195

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Leewellen (Gebirgswellen)

Dieses Denkmodell…

  • zeigt eine “stehende Welle”
  • erklärt zu beobachtende Phänomene:
  • das Formieren von laminaren Leewellen oberhalb einer (ggfs. thermisch!) turbulent durchmischten Schicht Ggfs. die Unerreichbarkeit dieser Wellen aus niedrigen Höhen (Windenstart).
  • Die vollständig laminare Strömung der Welle oberhalb der atmosphärischen Grenzfläche.
  • Das thermodynamisch unerklärbare Herabsteigen des Föhns in die Täler, sowie Föhnstürme (Downslope Windstorms) an Leehängen
  • Den Rotor nicht als idealisiertes “Rollenlager der Strömung”, sondern als Teil der Welle

H

T

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Video: Jörg Dummann – Mit Dank an das DLR Göttingen, dass wir den Nachbau des Prandtl-Kanals für diesen Kleinen Versuch nutzen durften.Näheres: http://www.dlr.de/schoollab/PortalData/24/Resources/dokumente/go/prandtl.pdf