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Tutorium Tutorium Physische GeographiePhysische Geographie
Sitzung 2Sitzung 2
Mittwoch 15.45- 17.15 UhrMittwoch 15.45- 17.15 Uhr
Claudia WeitnauerClaudia Weitnauer
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Wiederholung Separative Wiederholung Separative KlimatologieKlimatologie
1.1. KlimaelementeKlimaelemente
2.2. Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung
3.3. Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung
4.4. NiederschlagNiederschlag
5.5. WolkenWolken
33
KlimaelementeKlimaelemente
Physikalisch messbare Elemente in der Physikalisch messbare Elemente in der
AtmosphäreAtmosphäre LufttemperaturLufttemperatur LuftdruckLuftdruck LuftfeuchtigkeitLuftfeuchtigkeit VerdunstungVerdunstung WindWind NiederschlagNiederschlag
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LufttemperaturLufttemperatur
Temperatur der bodennahen Atmosphäre, Temperatur der bodennahen Atmosphäre, die nicht Sonnenstrahlung, Bodenwärme, die nicht Sonnenstrahlung, Bodenwärme, Wärmeleitung (z.B. des Bodens) Wärmeleitung (z.B. des Bodens) beeinflusst istbeeinflusst ist
Messung in 2m Höhe im SchattenMessung in 2m Höhe im Schatten Maßeinheiten Kelvin bzw. CelsiusMaßeinheiten Kelvin bzw. Celsius Bestimmung des Tagesmittel der Bestimmung des Tagesmittel der
Lufttemperatur durch Mannheimer Lufttemperatur durch Mannheimer StundenStunden
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LuftdruckLuftdruck
Kraft, die die Atmosphäre innerhalb Kraft, die die Atmosphäre innerhalb eines bestimmten Niveaus pro Fläche eines bestimmten Niveaus pro Fläche ausübtausübt
Masseinheit: hPaMasseinheit: hPa Durchschnittlicher Bodenluftdruck Durchschnittlicher Bodenluftdruck
auf Meereshöhenniveau: 1013 hPaauf Meereshöhenniveau: 1013 hPa Luftdichte nimmt mit zunehmender Luftdichte nimmt mit zunehmender
Höhe abHöhe ab
66
LuftfeuchtigkeitLuftfeuchtigkeit
Anteil des Wasserdampfs am Anteil des Wasserdampfs am LuftgemischLuftgemisch
Wichtigste Feuchtemaße:Wichtigste Feuchtemaße:
Dampfdruck e, Taupunkttemperatur Dampfdruck e, Taupunkttemperatur ππ, Sättigungsdefizit, relative und , Sättigungsdefizit, relative und absolute Luftfeuchtigkeit, spezifische absolute Luftfeuchtigkeit, spezifische Feuchte, FeuchttemperaturFeuchte, Feuchttemperatur
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VerdunstungVerdunstung
Verdunstung ist abhängig von:Verdunstung ist abhängig von: Verfügbare StrahlungsenergieVerfügbare Strahlungsenergie WassertemperaturWassertemperatur LufttemperaturLufttemperatur SättigungsdefizitSättigungsdefizit WindgeschwindigkeitWindgeschwindigkeit ErdoberflächenbeschaffenheitErdoberflächenbeschaffenheit Vertikaler TemperaturgradientVertikaler Temperaturgradient Vertikaler DampfdruckgradientVertikaler Dampfdruckgradient
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Humidität und AriditätHumidität und Aridität
Abgrenzungen:Abgrenzungen: Zahlreiche empirische Abgrenzungen Zahlreiche empirische Abgrenzungen
(siehe Tabelle Vorlesung)(siehe Tabelle Vorlesung) Klimatische WasserbilanzKlimatische Wasserbilanz
WWkk= N – pV = 0= N – pV = 0 Strahlungstrockenheitsindex nach BudykoStrahlungstrockenheitsindex nach Budyko
II< 1 < 1 humid humidI 1-2 I 1-2 arid aridI > 2 I > 2 vollarid vollarid
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Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung Entstehen durch horizontale Entstehen durch horizontale
Luftdruckunterschiede Luftdruckunterschiede lösen einen Wind lösen einen Wind aus aus
Windvektor zweidimensional, durch Windvektor zweidimensional, durch Richtung und Geschwindigkeit Richtung und Geschwindigkeit gekennzeichnet; wird nach der Richtung gekennzeichnet; wird nach der Richtung bezeichnet aus der er kommtbezeichnet aus der er kommt
Luftdrucktypen:Luftdrucktypen:Hochdruck: Gebiete relativ hohen Hochdruck: Gebiete relativ hohen LuftdrucksLuftdrucksTiefdruck: Gebiete relativ tiefen DrucksTiefdruck: Gebiete relativ tiefen Drucks
1010
Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung
1.1. Kleinräumig:Kleinräumig: Kein Einfluss der Kein Einfluss der
Erdrotation Erdrotation bemerkbarbemerkbar
Direkte thermische Direkte thermische AusgleichszirkulationAusgleichszirkulation
Z.B. Land- See- Z.B. Land- See- Windsystem, Berg- Windsystem, Berg- Talwind- System, Talwind- System, urbane Flurwindeurbane Flurwinde
2.2. GroßräumigGroßräumig Einfluss der Einfluss der
Erdrotation muss Erdrotation muss berücksichtigt werdenberücksichtigt werden
Geostrophischer Wind Geostrophischer Wind (ohne (ohne Reibungseinfluss)Reibungseinfluss)
Geotriptischer Wind Geotriptischer Wind (mit (mit Reibungseinfluss)Reibungseinfluss)
1111
Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung
Großräumige Luftbewegung:Großräumige Luftbewegung:Einfluss der Erdrotation:Einfluss der Erdrotation: Winkelgeschwindigkeit:Winkelgeschwindigkeit:
ωω= 2= 2ππ/ 1/ 1αα
Mitführungsgeschwindigkeit:Mitführungsgeschwindigkeit:
vvφφ= = ωω* R * cos * R * cos φφR= Erdradius; R= Erdradius; φφ= geograph. Breite= geograph. Breiteφφ=0 =0 Maximum am Äquator Maximum am Äquatorφφ= 90= 90° ° Minimum an den Polen Minimum an den Polen
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Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung Rechtsablenkung auf der NHK und Rechtsablenkung auf der NHK und
Linksablenkung auf der SHK aufgrund Linksablenkung auf der SHK aufgrund verschiedener Mitführungsgeschwindigkeitenverschiedener Mitführungsgeschwindigkeiten
Trägheit: zeitverzögerte Anpassung an die Trägheit: zeitverzögerte Anpassung an die MitführungsgeschwindigkeitMitführungsgeschwindigkeit
Coriolisbeschleunigung:Coriolisbeschleunigung:C= 2C= 2ωω* sin* sinφφ*v*vv= Windgeschwindigkeit (velocity)v= Windgeschwindigkeit (velocity) nimmt mit zunehmender Breite undnimmt mit zunehmender Breite undWindgeschwindigkeit zu, d.h. am Äquator=0 Windgeschwindigkeit zu, d.h. am Äquator=0
1313
Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung
Entstehung des geostrophischenEntstehung des geostrophischen
Windes:Windes: am Äquator dominiert Gradientkraft, d.h. am Äquator dominiert Gradientkraft, d.h.
auf der NHK Nordwind und auf der SHK auf der NHK Nordwind und auf der SHK SüdwindSüdwind
Zunehmende Breite= größere Corioliskraft Zunehmende Breite= größere Corioliskraft Ablenkung nach Osten Ablenkung nach Osten
Im Bereich der Frontalzone C=G, Im Bereich der Frontalzone C=G, Westwind, der isobarenparallel verläuftWestwind, der isobarenparallel verläuft
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Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung
Entstehung von geotriptischem Wind:Entstehung von geotriptischem Wind: Einfluss der ReibungEinfluss der Reibung Reibung bremst LuftpaketeReibung bremst Luftpakete Reibung immer entgegengesetzt zur Reibung immer entgegengesetzt zur
Bewegungsrichtung; spielt v.a. in der Bewegungsrichtung; spielt v.a. in der Peplosphäre eine RollePeplosphäre eine Rolle
Ablenkung in Richtung der Ablenkung in Richtung der Gradientkraft, d.h. zum tiefen Druck Gradientkraft, d.h. zum tiefen Druck hinhin
1515
Horizontale LuftbewegungHorizontale Luftbewegung
Hochdruckgebiete: Massendivergenz Hochdruckgebiete: Massendivergenz (Ausströmen von Luft)(Ausströmen von Luft)
Tiefdruckgebiete: Massenkonvergenz Tiefdruckgebiete: Massenkonvergenz (Einströmen von Luft)(Einströmen von Luft)
Hoch: antizyklonale Rotation (auf NHK: im Hoch: antizyklonale Rotation (auf NHK: im Uhrzeigersinn; auf SHK: im Uhrzeigersinn, Uhrzeigersinn; auf SHK: im Uhrzeigersinn, divergentes Ausströmen in Bodennähedivergentes Ausströmen in Bodennähe
Tief: zyklonale Rotation, konvergentes Tief: zyklonale Rotation, konvergentes Einströmen in BodennäheEinströmen in Bodennähe
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Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung
Adiabatisch:Adiabatisch: Luftpaket, dass in Luftpaket, dass in
einer Luftmasse einer Luftmasse aufsteigt ohne aufsteigt ohne Energie von außen Energie von außen aufzunehmen oder aufzunehmen oder abzugeben; kein abzugeben; kein MischungsprozessMischungsprozess
Trockenadiabatisch:Trockenadiabatisch: Temperaturgradient: Temperaturgradient:
11°C/100m°C/100m
Feuchtadiabatisch:Feuchtadiabatisch: Temperaturgardient:Temperaturgardient:
0,5-0,7°/100m0,5-0,7°/100m
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Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung
Ursachen:Ursachen:1.1. Orographisch erzwungenOrographisch erzwungen2.2. Verwirbelung einer Strömung:Verwirbelung einer Strömung:Konfluenz, Diffluenz, horizontale oderKonfluenz, Diffluenz, horizontale odervertikale Scherungvertikale Scherung3.3. Katabatischer KaltluftabflussKatabatischer Kaltluftabfluss4.4. Advektion unterschiedlich temperierter Advektion unterschiedlich temperierter
LuftmassenLuftmassen AufgleitbewegungAufgleitbewegung Erzwungener AufstiegErzwungener Aufstieg5.5. Konvergenzen und DivergenzenKonvergenzen und Divergenzen6.6. Labile SchichtungLabile Schichtung
1818
Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung
Stabile Schichtung:Stabile Schichtung: Keine vertikale DurchmischungKeine vertikale Durchmischung Luftpaket wird zum Aufstieg bewegt, geht Luftpaket wird zum Aufstieg bewegt, geht
aber in Ausgangsposition zurückaber in Ausgangsposition zurück Luftpaket, das kälter ist als seine Luftpaket, das kälter ist als seine
Umgebungsluft wird zum Aufstieg Umgebungsluft wird zum Aufstieg gezwungen (z.B. mechanische gezwungen (z.B. mechanische Turbulenz)Turbulenz) kühler und dichter als kühler und dichter als UmgebungsluftUmgebungsluft hat das Bestreben hat das Bestreben wieder in Ausgangsposition wieder in Ausgangsposition zurückzukehrenzurückzukehren
1919
Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung
Labile Schichtung:Labile Schichtung: Luftpaket wird durch Kräte zum Luftpaket wird durch Kräte zum
Ausstieg bewegt, ist wärmer als Ausstieg bewegt, ist wärmer als Umgebung, geringere Dichte, spezif. Umgebung, geringere Dichte, spezif. Leichter Leichter steigt weiter auf steigt weiter auf
2020
Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung
Konvektion:Konvektion: vertikalen Aufstieg von Luft vertikalen Aufstieg von Luft
Advektion:Advektion: horizontalen Aufgleiten von horizontalen Aufgleiten von
wärmerer Luft auf kältere Luft wärmerer Luft auf kältere Luft
2121
Vertikale LuftbewegungVertikale Luftbewegung
Konvektion- Ursachen:Konvektion- Ursachen: Labile Schichtung (Aufheizen einer Labile Schichtung (Aufheizen einer
Unterlage, Kaltluftadvektion in der Höhe)Unterlage, Kaltluftadvektion in der Höhe) Kaltfront- EinbruchKaltfront- Einbruch Vergenzen im horizontalen StrömungsfeldVergenzen im horizontalen Strömungsfeld In den Tropen dominiert NS- Bildung durch In den Tropen dominiert NS- Bildung durch
Konvektion (auch Advektion)Konvektion (auch Advektion) In den Außertropen dominiert frontal- In den Außertropen dominiert frontal-
zyklonale NS- Bildung (beinhaltet auch zyklonale NS- Bildung (beinhaltet auch Advektion und Konvektion)Advektion und Konvektion)
2222
WolkenWolkenWolkenklassifikationen:Wolkenklassifikationen: Nach Nach
Wolkenstockwerken Wolkenstockwerken (hohe, mittelhohe, (hohe, mittelhohe, tiefe)tiefe)
Nach physikal. Nach physikal. Zusammensetzung Zusammensetzung (Wasser-, Eis-, (Wasser-, Eis-, Mischwolken)Mischwolken)
Nach der Genese Nach der Genese (Konvektionswolken, (Konvektionswolken, Aufgleitwolken, Aufgleitwolken, Ausstrahlungswolken)Ausstrahlungswolken)
Wolkengattungen: Wolkengattungen: unterschiedliche unterschiedliche vertikale Erstreckungvertikale Erstreckung
2323
NiederschlagNiederschlag
Bildung durch Koagulation:Bildung durch Koagulation: Vorwiegend in den TropenVorwiegend in den Tropen Zusammenballung kleiner Wassertropfen beim Zusammenballung kleiner Wassertropfen beim
Tröpfchenwachstum Tröpfchenwachstum Sublimationswachstum:Sublimationswachstum: Bildung von Schneekristallen durch verzweigtes Bildung von Schneekristallen durch verzweigtes
Ankristallisieren von unterkühlten Ankristallisieren von unterkühlten Wassertröpfchen an Eiskristallen (ab bestimmter Wassertröpfchen an Eiskristallen (ab bestimmter Größenordnung Übergang zu Graupel und Größenordnung Übergang zu Graupel und Schneeflocken)Schneeflocken)
Sog. Bergeron- Findeisen- ProzessSog. Bergeron- Findeisen- Prozess
2424
NiederschlagNiederschlag
Haupttypen:Haupttypen: (Land-) Regen(Land-) Regen Schauer (niederschlag)Schauer (niederschlag)
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Vielen Dank für die Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!Aufmerksamkeit!