Klima & Wetter: Wolkenbildung, Alpenföhn

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Mesosphäre →→ Temperaturumkehrung (Inversion) > Thermosphäre > Exosphäre TIIN !!!! !!!! HTT Erwärmté Erde sendet Wärme- strahlung aus. II!!! !! Wetterschicht Grenzschicht AAN Spurengase, Wasserdampf und Staub werfen teilweise Wärmestrahlung zurück. iiii 21.6. westermann 4 Dadurch erfolgt eine zusätz- liche Erwärmung um 33°C [natürlicher Treibhauseffekt). Ohne diesen Effekt würde die Temperatur im Mittel bei 1-18°C liegen. 23.9. 21.12. natürlicher Treibhauseffekt Klimazonen der Erde Treibhausgase und Wasserdamp einen Teil der Wärmestrahlung zurück NÓ CO, CH, HỌ 23,5 0 23,5 40 40 66,5 66,5 CO, CO₂ anthropogener Arktische Zone Gemaßigte Zone Verbrennungsprozesse fossiler Energieträger Subtropische Zone Tropische Zone Subtropische Zone ANTROPOGENER TREIBHAUSEFFEKT durch von Menschen erzeugte Verbrennungsvorgänge oder Benutzung von Chemikalien führen zusätzlicher Freisetzung von Spurengasen, die sich in der Atmosphäre anreichern. Dadurch werden weniger Strahlen ins All reflektiest →Temperaturanstieg Glashauseffekt Gemaßigte Zone Arktische Zone Treibhausgase halten viel Wärmestrahlung zurück. NÓ CÓ, CH, HỌ 66,5 Treibhauseffekt Ngờ CO, CHỌ 7723,5 Die Folgen: Gletscher und Polkappen schmelzen. Meeresspiegel steigt: Küsten- regionen werden überflutet. • mehr Stürme, Unwetter und Hitzewellen Artensterben Dürregebiete breiten sich aus CH, CO, NO NÓ CH *** ** Brand- Viehzucht rodung Erdoberfläche erwärmt sich durch kurzwellige Sonnenein- strahlung und gibt langwellige Wärmestrahlung ab. 1 Natürlicher Treibhauseffekt und anthropogener Treibhauseffekt mit Folgen, N,O: Distickstoffmonooxid Reisanbau, Stickstoff- düngung TAUPUNKIKURVE überhalb der Kurve ist die Luft übersättigt" mit Wasser - unterhalb ist sie gesättigt (optimale Wasserkonzentration) - desto kühler es ist, desto trockener ist die Luft - desto wärmer es ist, desto feuchter ist die Luft Beispiel: liegt die Wasseraufnahme bei 9.4g Wasser m³ bei 30" so bindet die Luft nur 31% des optimalen Volumens Wassergehalt der Luft in g/m³ →bedingt durch z.B Bindung der Luft mit Schmutzpartikeln wie CO₂, was durch eine hohe Luftverschmutzung verursacht wird) 25 10 15 Übersättigung 5 0 Taupunktkurve = 100% rel. Luftfeuchte 17,3 g/m³ flüssiges Wasser -20 -10 8,65 g/m³ 0 100% 10 20 30 9,3 °C Lufttemperatur in °C - wird Taupunkt überschritten kondensiert Wasser- dampf 50% gesättigt Wasser- dampf schmelzen erstarren sublimieren Wasser WASSER IN DER ATMOSPHÄRE Tropische Niederschläge sind ergiebiger TEMPERATURABNAHME als außertropische." mit der Höhe > durch hohe Sonneneinstrahlung Verdunstet mehr Wasser →→→ Mehr Niederschlag > warme Luft erhöhte Aufnahme von Wassestropfen Luft steigt auf und regnet ab > Vor allem in Äquatornähe aufgrund der Passatwinde resublimieren absolute. Feuchtigkeit → tatsächlicher in der Luft enthaltende Wasserdampf in g/m³ Luft an > bewegte Luftmassen kühlen sich bis zum Kondensationsniveau (gesättigt) trocken adiabatisch ab (1K/100m) > gesättigte Luft kühlt sich feuchtadiabatisch ab. (0.5k/100m). relative Luftfeuchtigkeit →gibt das Verhältnis der in der Luft vorhandenen Wassermenge zu der bei der Temperatur möglichen max. Wassermenge in % an 100% relative Luftfeuchtigkeit Wenn sich warme, ungesättigte Luft abkühlt, steigt die relative Feuchte bis zum Taupunkt. →Weitere Abkühlung kondensiert überschüssiger Wasserdampf zu Tröpfchen, Luft hat maximale Menge an Wasserdampf aufgenommen (= Taupunkt) = gesättigt die sich an Aerosolen (kleinste Teilchen wie Staub) als Kondensationskerne anlagern und Wolken bilden TAUPUNKT = Temperatur bei der Wasser Kondensiert KONDENSATIONSNIVEAU – Höhe, bei der Luft kondensiert verdampfen kondensieren Dampf Wolkerbildung und Niederschlag -Je wärmer die Luft, desto mehr Wasser kann von ihr aufgenommen werden - Wenn warme Luft aufsteigt, dehnt sie sich wegen abnehmenden Luftdruck aus und kühlt sich ab, sodass die relative Luftfeuchtigkeit steigt - Wenn sie Sättigung bei 100% angelangt, ist der Taupunkt erreicht → kühlt die Luft jetzt noch weiter ab, kondensiert der überschüssige Wasserdampf zu Tropfen oder zu Eiskristallen →lagern sich diese Wassertropfen an Aerosole an, entstehen Wolken → Niederschlag ensteht erst dann, wenn so viele Tropfen zusammengewachsen sind, dass sie ohne Zu verdunsten die Erdoberfläche erreichen können bzw. wenn ihr Gewicht größer ist, als der Antrieb aufsteigender Luft Wolkenbildung durch Konvektion Wassertropfen lagern sich an Kondensationskerne → Wolken Wasser kondensiert Kondensationsniveau = Wolkenuntergrenze Verdunstung von Wasser ↑ ↑ Transpiration elle Evaporation ↑ Steigungsregen = Art der Niederschlagsentstehung bei der durch Stau horizontaler Strömungen an der Luvseite von Gebirgen die Luft angehoben wird und dabei abkühlt (1K/100m) die relative Luftfeuchtigkeit steigt, wodurch weniger Wasserdampf aufgenommen werden kann und die Wolkenbildung setzt ein, was Niederschläge verursachen kann - wenn der Taupunkt erreicht wird, setzt die Kondensation ein, es kommt zur sog. feuchtadiabatischen Abkühlung, da Wärme frei wird - Das Absinken der Luft führt wiederum zur Verdichtung, Erwärmung und Abnahme von relativer Luftfeuchtigkeit →Wolkenauflösung felpatischen mil Abkühlung (1°C/100 m) trockenadiabatische ALPENFÖHN > warmer, trockener Fallwind, der von den Alpen Richtung Norden ins Alpenvorland weht Vorraussetzung: Luftmassen, die aufgrund der Luftdruckverhältnisse ein Gebirge überqueren muss WETTER - Wenn über Westeuropa Tiefdruck liegt, dass auf der östlichen Seite von Süden Luft zu den Alpen führt, bilden sich durch Luftmassenstau am Gebirge. Wolken, sodass der Himmel bedeckt ist und das Wetter regnerisch - Nördlich des Alpenkammes reißt die Bewölkung in der Abwind zone schnell auf, wobei Luft gleichzeitig trocken wird adiabatisch Zustandsänderung bei einem Gas (gemisch) ohne Zufur oder Abgabe von Wasser = Trockenadiabatisch = Vorgänge bei nicht (wasserdampf.) gesättigten Luftmassen. Feuchtadiabatisch = Vorgänge bei Luftmassen, die mit Wasserdampf gesättigt sind ENSTEHUNG ist ein Gebirge so hoch, dass es die Luft nicht umströmen kann, muss die Luft an der angeströmten Gebirgsseite (Luv) unter Abkühlung aufsteigen → trocken adiatische Abkühlung (1°C/100m) bis Kondensationsniveau erreicht ist bei Abkühlung von Luft sinkt die größtmögliche Luftfeuchte, absolute Luftfeuchte bleibt konstant → Kondensation →Wolkenbildung → beim weiteren Aufsteigen: feucht adiabatische Abkühlung (0.5°C/100m) wird die Wolke Schwer", enstehen Niederschläge, sog. Steigungsregen nach überqueren des Gebirgskamms sinken die Luftmassen auf der Lee seite ab & erwärmen sich trockenabiatisch (1°C/100m), weil die relative Feuchtigkeit durch Erwärmung auf unter 100% sinkt Wolken lösen sich auf→ gasförmig -Luft sinkt weiter ab, erwärmt sich weiter, aber trockenadiabatisch (1°C/100m) => FÖHN → ÜBUNG Geg: Temp. Luv in 200m ü. NN 10°C Kondensationsniveau > 400m höher Höhe Alpen: 3000m Ges: Temperatur im Lee in 500m ü. NN Abkühlung bis zum Kondensations hiveau = trockenabiatisch um 1°C je 100m 600m - 200m 400m Different ew. Kondens. und Boden = :4 ( 1 C 400m). Trockenabiatische Abkühlung: : 4°C · 4 2. Abkühlung kondensationsniveau bis zum höchsten Punkt des Gebirges = feucht adiabatisch um 0,5 Cje 100m 3000 m 600m - 2400m Differenz zw. Gebirgshöhe & Kondensationsniveau 2460,5% 12 Tux 10°C, h 200m kondone. = 200+400 - 600m h Gebirge 3000m 5 °C -100m H → absteigende Luftmassen - 2400m-24 Feucht abiatische Abkühlung: 12°C ENSTEHUNG Wind weht immer von H zu T ↳ Druckgefälle die zum Aufsteigen gezwungen werden Abkühlung feucht adiabatische trocken adiabatische Luv SKIZZE 112 3. Erwärmung von Gipfel bis Boden = trocken adiabatisch um 1°C je 100m 3000m 500m = 2500m AW: Die Temperatur im Lee beträgt bei den oben genannten Bedingungen 19°C. Bei 10°C im Luv ist es also im Lee um 9°C wärmer. 4 -6°C Abkühlung Niederschläge -12°C 4.25°C.= Trockenabiatische Erwärmung: 25°C 2500 25 1 -4°C Lee-Temperatur 10-6-12 +25. 19°C Qs C1100m Steigungsregen Kondensationsniveau 3000m 600m Föhnmauer 200m - 100 18 C Erwärmung Lee Kondensationsniveau_ 3 +25°C Erwärmung feucht adiabatisch trocken- adiabatisch Ⓡ Klimaelement Temperatur Luftdruck Windgeschwindigkeit/- stärke Windrichtung Niederschlag Luftfeuchtigkeit Bedeckung des Himmels Wolken °F, °C, K (Grad Fahrenheit, Grad Celsius, Kelvin) 32°F = 0°C = 273 K 212°F 100°C = 373 K Fahrenheit wird v.a. in Großbritannien und den USA verwendet. Einheiten (Auswahl) 0,75 mm Hg = 1 mbar = 1 hPa (0,75 Millimeter Quecksilbersäule = 1 Millibar = 1 Hektopascal) Die gebräuchlichste Einheit ist hPa! Der mittlere Luftdruck auf der Erde beträgt 1013 hPa. m/s (Meter pro Sekunde) Windstärke nach Beaufort: von 0 (still) bis 12 (Orkan) Himmelsrichtung oder N = 0°, O = 90°, S = 180°, W = 270° Die Windrichtung gibt an, von wo der Wind kommt! Ein Wind von Westen nach Osten ist also ein Westwind. 11/m² = 1 mm (1 Liter pro Quadratmeter = 1 Milimeter Niederschlag) g/m³, % (Gramm pro Kubikmeter, Prozent) 0/8 (wolkenlos) bis 8/8 (bedeckt) Wolkengattungen, -arten und -unterarten siehe Wolkenklassifikation hohe Temperatur (22°C) Warmluft steigt auf Luft strömt nach oben Sogwirkung am Boden Gegenseitige Beeinflussung der Klimaelemente (Beispiel) beim Aufstieg: Abkühlung relative Luftfeuchte steigt Messgerät Thermometer (Quecksilberthermometer) Barometer (Dosenbarometer) Schalenkreuzanemometer Beobachtung und Abschätzung Windsack, Windfahne Niederschlagsmesser Hygrometer (Haarhygrometer) Abschätzen Luftdruck fällt (Tiefdruck) Luftfeuchte steigt → Wolken Niederschlag (998 hPa) (92%) (Gewitterwolke (9 l/m²) - Cumulonimbus) Beobachtung