Land- Seewind-Zirkulation
bersicht
Einleitung und allgemeine Grundlagen
Ursachen
Theorie
Modellbeispiele
Land- Seewind-Zirkulation
Einleitung und allgemeine Grundlagen:
Der Land- Seewind gehrt zu einem kleinrumigen Windsystem, welches mit einer regel- migen Hufigkeit auftritt und somit das Klima in dieser Region prgt
Dabei spielt der Einflu von Strahlungs- und Strmungsverhltnissen sowie Orographie eine wichtige Rolle orographische Winde
An Tagen mit geringen Druckgegenstzen ist im Sommerhalbjahr ein stark ausgeprgter Windrichtungswechsel an Tag und Nacht zu beobachten
Tagsber weht der Wind von der See zum Land Seewind
Nachts weht der Wind vom Land zur See Landwind
Winde erzeugen ein Zirkulationssystem
Ursachen:
Unterschiedliche physikalische Wrmeeigenschaften von Wasser und Festland
Wasser hat eine spezifische Wrme von c= 4,2 * 10^3 J/kg*K
Festland weist einen halb so groen Wert auf, also erwrmt sich bei gleicher Einstrahlung pro Masseneinheit doppelt so stark wie das Wasser
Erreicht die Strahlung den Erdboden, so wird nur eine dnne Oberschicht erwrmt
Beim Wasser dringt die Strahlung mehrere Dekameter tief ein greres Wasservolumen wird erwrmt
ber dem Meer betrgt die Amplitude der Lufttemperatur rund 1 K und ber dem Land werden 15 K erreicht, unmittelbar an der Erdoberflche ist der Unterschied sogar noch grer
Vorhandensein eines Temperaturgeflles fhrt zu Dichteunterschied ber Land und Meer
Ursachen
Beispiel
Abb.1: Schema ber das entstehende Druckgeflle zwischen Land und Meer
Da der Land- und Seewind nur bei gradientschwachen Wetterlagen zu beobachten ist, herrscht zu- nchst am Morgen sowohl der gleiche Bodenluftdruck ber Land und Meer als auch in der Hhe der gleiche Luftdruck:
Aufgrund der strkeren Erwrmung des Landes dehnt sich dort die Luftsule strker aus Druckflchen ber dem Land werden gegenber den ber dem Meer angehoben
Druckgeflle in der Hhe vom Land zur See mit entsprechender Hhenwindkomponente
Aufgrund Abstrmen der Luft in der Hhe (ber Land) fllt der Luftdruck in Bodennhe bern Festland Massenzustrom ber dem Meer mit resultierender Druckerhhung
Folge ist eine Ausgleichsstrmung in Bodennhe von der See zum Land, der SeewindSeewind
Durch Aufsteigen der erwrmten Luft ber Land und Absinken ber dem Meer entsteht eine geschlossene thermische Zirkulation
Seewind
Folie Seewind
Landwind
Nachts kehren sich die thermischen Verhltnisse um:
Festland khlt sich jetzt schneller ab, und das Meer ist aufgrund seiner hheren Wrmespeicherung wrmer
ber dem Meer strmt die Luft in die Hhe Druckgeflle vom Meer zum Land
Wegen der abstrmenden Luft in der Hhe (ber Meer) fllt der Luftdruck in der Bodennhe bern Meer Massenzustrom bern Land mit resultierender Druckerhhung
Ausgleichsstrmung am Boden vom Land zur See, der Landwind
Hier ist wie beim Seewind eine geschlossene thermische Zirkulation entstanden, also Aufsteigen der wrmeren Luft ber der See und Absinken ber dem Festland
Folie Landwind
Theorie
Mit dem Begriff der Zirkulation verbindet man in der Meteorologie hufig kleinrumige Systeme wie Land- Seewinde, bei denen der Einfluss der Corioliskraft vernachlssigt werden kann:
Definition der Zirkulation:
C=s vd s=s vsds
Dabei ist S der Weg entlang einer geschlossenen Kurve und v_s die Geschwindigkeits-komponente in Richtung des Kurvenvektors s.
Zirkulationsgleichung
Ableitung der Zirkulationsgleichung
Anwendung des Kurvenbintegrals auf diese Bew.-Gl:
d vdt=1
p
d vdtd s=d s 1 pd s
Zirkulationsgleichung
Umformen der linken Seite durch partielle Integration:
Wegen d(ds)/dt=dv_s gilt:
d vdtd s= ddt
vd s v ddt d s= ddt
vsds vs ddt ds
d vdtd s= ddt
vsds vsd vs
Zirkulationsgleichung
Umformen der rechten Seite ergibt mit
Damit gilt insgesamt dann:
d s=d
pd s=dp
ddt v sds d vs2
2=d 1dp
Da ein geschlossenes Linienintegral ber ein totales Differential verschwindet, gilt:
Damit folgt fr die zeitliche nderung der Zirkulation:
d v s2
2=d =0
dCdt
= ddt
vsds= dp
Zirkulationsgleichung
Setzt man nun in die rechte Seite von der Gl. der zeitl. nderung die Zustandsgleichung fr ideale Gase ein, also
Dann erhlt man die Zirkulationsgleichung:
p= RT
dCdt
= RTp dp=RT d ln p
Zirkulationsgleichung
Zirkulation in einem Land- Seewind-System
T 1 T 2 T 3 p1
p2
p3S
Land See
Seewind
Zirkulationsgleichung fr den Seewind:
tagsber
Hierbei ist die Zirkulationsrichtung positiv, d.h der Temperaturgegensatz zwischen Land und Seebewirkt eine bodennahe Zirkulation vom Wasser zum Land, in der Hhe umgekehrt.
dCdt
=R ln p3p1T 3T 10
Landwind
Zirkulationsgleichung fr den Landwind:
nachts
Hierbei ist die Zirkulationsrichtung negativ, da sich die Temperaturverhltnisse umkehren, also das Land ist klter als das Meer ( T1>T2>T3 ).
Damit baut sich eine bodennahe Strmung vom Land zum Meer auf.
Allgemein erfolgt in Bodennhe bei beiden Zirkulationstypen eine Strmung vom Kalten zum Warmen.
dCdt
=Rln p3p1T 3T 10
Modellbeispiel 1
Seewindfront eines Land- Seewind-Systems
Modellbeispiel 2
Modellbeispiel 3
Literaturverzeichnis
Theoretische Meteorologie, Dieter Etling
Meteorologie und Klimatologie, Malberg
www.meted.ucar.edu/mesoprim/seabreez/print.htm
www.zmaw.de/fileadmin/Bib/Volltexte/ZMK-A23.pdf www.wikipedia.de