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Nächste Übung Donnerstag, 10.11.2011, 14:00 MEZ Listen Anwesenheitsliste

3. Übung: Analyse von Wetterkarten in 300 und 500 hPa. Nächste Übung Donnerstag, 10.11.2011, 14:00 MEZ Listen Anwesenheitsliste. Wetterbesprechung. Einteilung. Donnerstag-Termin: Analyse Mi-Fr 00 & 12 UTC; Vorhersage Fr & Sa

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Nächste Übung Donnerstag, 10.11.2011, 14:00 MEZ Listen Anwesenheitsliste

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Presentation Transcript

  1. 3. Übung: Analyse von Wetterkarten in 300 und 500 hPa • Nächste Übung • Donnerstag, 10.11.2011, 14:00 MEZ • Listen • Anwesenheitsliste A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  2. Wetterbesprechung • Einteilung Donnerstag-Termin: Analyse Mi-Fr 00 & 12 UTC; Vorhersage Fr & Sa Freitag-Termin:Analyse Sa-Mo 00 & 12 UTC; Vorhersage Sa & So A. H. Fink, V. Ermert METSYN Übung Synoptik WS 2011/2012

  3. r Fz  g* geff  R=6370 km Geopotenzial () =2/T=7,292 10-5 rad s-1 Fz= 2r (Zentrifugalbeschl.) cos()=r/R |Fz|=2Rcos() g*=Schwerebeschleunigung geff= g* + 2r =effektive Erdbeschl. geff zeigt nur am Pol und Äquator auf den Erdmittelpunkt. geff steht senkrecht auf Erdspheroid mit äquatorialer Ausbauchung A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  4. Geopotenzial () Das Geopotenzial ist die mit der Einheitsmasse normierte Arbeit (in m2 s-2 oder J kg-1), die nötig ist, um die Einheitsmasse (1 kg) auf der Breite  von NN auf die Höhe z‘ zu bringen. • Beachte: • Da die Erde ein Rotationsellipsoid darstellt, zeigt die Senkrechte nur am Äquator und den Polen zum Erdmittelpunkt. • Bei geff tritt ein Breiteneffekt durch die Zentrifugalbeschleunigung (2Rcos()) auf. • Die Äquipotenzialflächen (=const.) sind Rotationsellipsoide. A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  5. geopotenzielle Höhe(Z) • Die geopotenzielle Höhe ist das „normierte Geopotenzial“, da das Geopotenzial durch durch die Normalschwere in 45°N bzw. S (g0=9,80665 m s-2) geteilt wird. • In 45°N bzw. S entspricht die geopotenzielle Höhe, unter Vernachlässigung der Höhenabhängigkeit der Schwerebeschleunigung, der metrischen Höhe. • Als Isohypsen werden die Linien gleicher geopotenzielle Höhe bezeichnet. • Die Einheit der geopotenziellen Höhe ist das sog. geopotenzielle Meter (gpm). In Meereshöhe gilt in 45°N bzw. S: 1 m = 1 gpm. A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  6. Isohypse Absolute Topographie Die absolute Topographieumfasst die Linien gleicher geopoten-zieller Höhe einer Druckfläche (z. B. 500 hPa). Sie stellt somit eine isobare Fläche durch Höhenlinien dar, welche sich auf das Meeresniveau beziehen. Die absolute Topographie zeigt die Verteilung von kalten und warmen Luftmassen zwischen dem Boden und dem betrachteten Druckniveau und lässt auf Strahlströmeschließen. kalt Absolute Topographie der 500 hPa Fläche vom 13.04.2006 um 00 UTC. Quelle: DWD Strahlstrom warm A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  7. Absolute Topographie Die relative Topographie umfasst die Linien gleicher geopotenzieller Höhe der Schicht zwischen zwei Druckflächen (z. B. 850 und 500 hPa). Sie stellt also den vertikalen Abstand zweier isobarer Flächen in geopotenziellen Metern dar (Isolinien der Schichtdicke). Die relative Topographie zeigt die Verteilung von kalter und warmer Luft im betrachteten Druckintervall an. niedrige Schichthöhe (kalte Luftmasse) Relative Topographie bzgl. 500/1000 hPa vom 01.04.2006 um 12 UTC. Quelle: Europäischer Wetterbericht (DWD) große Schichthöhe (warme Luftmasse) A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  8. Fp T p0 vg p0+p p0+2 p H Fc Gleichgewichtswinde • geostrophischer Wind (vg) im (x,y,z)-System Fc ist prop. zu v Geostrophischer Wind: Gleichgewicht zwischen Druckgradientkraft und Corioliskraft • Voraussetzung: • zonal symetrische Verteilung kalter und warmer Luftmassen, d. h. auf einer z-Fläche herrscht: • niedriger Druck im kalten Bereich • hoher Druck in warmer Region A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  9. Es gilt: und somit: Gleichgewichtswinde • geostrophischer Wind (vg) im (x,y,p)-System • Vorteile des (x,y,p)-Systems: • keine Abh. von der Dichte =(z) Im (x,y,p)-System weht der geostrophische Wind parallel zu den Isohypsen (Linien gleicher geopotenzieller Höhe), auf der Nordhalbkugel mit den niedrigeren Werten zur Linken. A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  10. Isohypse Gleichgewichtswinde • geostrophischer Wind (vg) im (x,y,p)-System Im (x,y,p)-System weht der geostrophische Wind parallel zu den Isohypsen, auf der Nordhalbkugel mit den niedrigeren Werten zur Linken. A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  11. FZ vG T p0 T vG p0 p0+p FZ p0+p p0+2 p Fp Fp Fc Fc p0+3 p p0+2 p H H p0+3 p Gleichgewichtswinde • Gradientwind(vG) Supergeostrophie Subgeostrophie Fc ist prop. zu v • gekrümmte Trajektorien (Bahnen) • Zentrifugalkraft Fz Gradientwind: Gleichgewicht zwischen Druck-gradientkraft, Corioliskraft und Zentrifugalkraft A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  12. vR Reibung vG  Gleichgewichtswinde • Reibungswind(vR) • Planetare Grenzschicht • Reibung mit dem Boden • Ekman-Spirale • zunehmende Ablenkung des Windes in Richtung des tiefen Drucks Grenzschicht • Größe der Ablenkung ()am Boden: • über Land: =20-30° • über Meer: =10-20° A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  13. vR FR vG Fc Fp  Gleichgewichtswinde • Reibungswind(vR) Der sog. Reibungswind ist der geostrophische Wind unter Einbeziehung der Reibungskraft, die der Bewegungsrichtung entgegen gerichtet ist. Unter Vernachlässigung der Meridiankonvergenzkönnen durch den geostrophischen Wind keine Druckgegensätze abgebaut werden, da dann der geostrophische Wind divergenzfrei ist! => ageostrophische Winde (z. B. Reibungswind) sind notwendig A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  14. vg0 vT p1 vg1 p0 • thermischer Wind(vT) Annahme: geostrophisches Gleichgewicht ist gültig => geostrophischer Wind Der sog. thermische Wind ist die vertikale Scherung des geostrophischen Windes, d. h. er ist die Differenz des geostrophischen Windes unterschiedlicher Höhenniveaus. A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  15. warm kalt Quelle: Fig. 3.8 in Holton (1992) • thermischer Wind(vT) • geneigte Druckflächen als Folge von unterschiedlich temperierten Luftmassen: • Neigung nimmt mit Höhe zu •  nimmt mit Höhe zu • vg nimmt mit Höhe zu A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  16. geostrophischer Wind hydrostatische Grundgl. im p-System Es folgt: Die Integration ergibt: Ist  bekannt lässt sich unmittelbar schreiben: • thermische Windgleichung A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  17. baroklin barotrop 500hPa 500hPa • barotrope Schichtung: =(p)=> pT=0 T=const. • barokline Atmosphäre: =(p,T)=> pT≠0 • thermische Windgleichung In einer baroklinen Atmosphäre ändert sich der geostrophische Wind mit der Höhe. Ist die Atmosphäre barotrop geschichtet, dann ist der geostrophische Wind höhenkonstant. A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  18. Der thermische Wind • unterschiedliche Wetterlagen Quelle: Abb. 2.9 in Kurz (1990) A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  19. 3D-Ansicht des Polarjets Strahlstrom Höhe der Nullgrad-Grenze Quelle: www.unidata.ucar.edu/software/idv/gallery/jetStream.gif A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  20. kalt warm • Polarfront Quelle: Abb. 5.8 in Kurz (1990) barotrope Schichtung Polarfront gemäßigte Luftmasse barokline Schichtung polare Luftmasse kalt warm A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  21. Volgograd Kiev 300 hPa: 05.11.2006 00 UTC A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  22. Analyse 300 und 500 hPa vom 05.05.2005 00 UTC A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  23. Übungsaufgaben: • zu bearbeiten bis Donnerstag, den 10.11.2011 • Skript S. 25 • 300 hPa (19.12.1991 12 UTC): • absolute Topographie für 19.12.1991 12 UTC • Isotachenanalyse ab 60 kn • 500 hPa (19.12.1991 12 UTC): • Analyse der Polarfront A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  24. verboten! 100 kn ab 60 kn, dann 80, 100, 120, ... kn 80 kn Der Winkel zwischen Isotache und Isohypse Sollte 45° nicht überschreiten (Ausnahme: Sub- und Supergeostrophie)! 60 kn im Delta des Jets • Tipps zu den Übungsaufgaben: • Isohypsenanalyse auf 300 hPa (schwarz) • die Isolinien können sich nicht schneiden! • Geostrophie: - Winde wehen parallel zu den Isohypsen • - je stärker die Winde desto stärker ist die • Drängung der Isohypsen • Isotachenanalyse auf 300 hPa (grün) A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  25. Supergeostrophie Subgeostrophie • Tipps zu den Übungsaufgaben: • Isotachenanalyse auf 300 hPa (grün) Beachte: Hier sind keine Isotachen eingezeichnet, sondern die Flächen auf welchen der Wind eine bestimmte Geschwindigkeit übersteigt. A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

  26. PF • Tipps zu den Übungsaufgaben: • Analyse der Polarfront auf 500 hPa (blau) • Analyse des Strahlstroms/Jets in 300 hPa • (Aufgrund der thermischen Windgleichung dürfen sich Jet und Polarfront nicht weit voneinander entfernt befinden. Ohne eine Polarfront ist ein starker Strahlstrom nicht möglich) • Baroklinität: T > 5°C auf einigen 100 km • typische Temperturen der Polarfront im Dezember (Kurz, 1990): -26 bis -28°C • Unterbrechung der Polarfront • falls in 300 hPa kein starker Jet vorhanden ist • falls in 500 hPa kein Temperaturgradient auftritt • Tipp: bei sich auflösender oder undeutlicher Polarfront kann diese gestrichelt werden A. H. Fink, V. Ermert METSYN: Übung Synoptik WS 2011/2012

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