Land-See-Windsystem und Luftfeuchtigkeit

Das Land-See-Windsystem ist ein eindrucksvolles Beispiel für lokale Windzirkulationen. Tagsüber weht der Wind an Meeresküsten und großen Seen vom Meer zum Land, nachts kehrt sich die Richtung um. Dieses Phänomen basiert auf den unterschiedlichen Erwärmungs- und Abkühlungsraten von Land und Wasser.

Example: Am Tag erwärmt sich die Luft über dem Festland schneller als über dem Wasser. Die warme Luft steigt auf und bildet in der Höhe über dem Land ein Höhenhoch $H$, während in Bodennähe ein Tief $T$ entsteht.

Die Luftfeuchtigkeit spielt eine entscheidende Rolle in atmosphärischen Prozessen. Sie bezeichnet den Anteil des Wasserdampfs am Gasgemisch der Luft. Die Atmosphäre kann abhängig von der Temperatur unterschiedliche Mengen Wasserdampf aufnehmen, bevor dieser zu flüssigem Wasser kondensiert und Wolken bildet.

Vocabulary: Die absolute Feuchte ist die Masse des Wasserdampfes, der in einem Kubikmeter Luft enthalten ist.

Vocabulary: Die relative Feuchte beschreibt das Verhältnis von absoluter zu maximaler Feuchte.

Definition: Der Taupunkt wird erreicht, wenn die relative Luftfeuchte 100% beträgt und die Sättigung eintritt, was oft zu Niederschlag führt.

Diese Konzepte sind fundamental für das Verständnis von Hoch- und Tiefdruckgebieten und deren Auswirkungen auf unser tägliches Wetter.

Berg-Tal-System und Stadtklima

Das Berg-Tal-System ist ein faszinierendes Beispiel für lokale Windzirkulationen, die durch Temperaturunterschiede angetrieben werden. Tagsüber erwärmt sich der Gipfel eines Berges schneller als das Tal, was zur Bildung eines Hochdruckgebiets $H$ über dem Gipfel führt. Die schwerere, kältere Luft sinkt ins Tal ab und erzeugt dort einen höheren Luftdruck. Dieser Luftdruckunterschied führt zu einem Talwind.

Highlight: In der Nacht kehrt sich dieser Prozess um, da sich der Gipfel schneller abkühlt als das Tal.

Das Land-Stadt-System ist ein weiteres interessantes Phänomen der lokalen Klimatologie. Städte sind in der Regel etwa 3°C wärmer als das umliegende Land, ein Effekt, der als urbane Wärmeinsel bekannt ist.

Example: Bei ruhigem Wetter steigt die wärmere "Stadtluft" aufgrund ihrer geringeren Dichte auf, während die kühlere Landluft sich zusammenzieht und absinkt. Dies führt zu einem Wind vom Land in die Stadt.

Dieser Effekt hat sowohl positive als auch negative Auswirkungen:

1. Er kann zur Abkühlung der Stadt beitragen.
2. Er hilft bei der Entsorgung von Abgasen, indem er sie nach oben transportiert.

Vocabulary: Der Flurwind, auch als Land-Stadt-Wind bekannt, ist eine spezifische Form dieser Luftzirkulation.

Die starke Erwärmung der Stadt wird durch verschiedene Faktoren verursacht:

• Dichte Bebauung
• Dunkler Asphalt, der Sonnenstrahlung stark absorbiert
• Abgase und andere anthropogene Wärmequellen

Diese Faktoren tragen zur Bildung einer "Wärme- und Dunstglocke" über der Stadt bei, die das charakteristische Stadtklima prägt.

Alpenföhn und atmosphärische Prozesse

Der Alpenföhn ist ein faszinierendes meteorologisches Phänomen, das in Gebirgsregionen auftritt und signifikante Auswirkungen auf das lokale Wetter hat. Seine Entstehung lässt sich wie folgt erklären:

1. Luft steigt auf der Luvseite $der dem Wind zugewandten Seite$ des Gebirges auf. Dabei nimmt ihre Temperatur ab.
2. Auf der Luvseite kommt es zu Stauniederschlägen und Wolkenbildung, da der Taupunkt erreicht wird.
3. Am Gipfel bildet sich eine sogenannte Föhnmauer, eine scharfe Wolkengrenze.
4. Auf der Leeseite $der dem Wind abgewandten Seite$ reißt die Bewölkung rasch auf, da die erwärmte Luft eine höhere Feuchtekapazität hat und das Wasser nicht mehr kondensiert.
5. Auf der Leeseite entsteht der charakteristische milde Föhn.

Vocabulary: Trockendiabatisch bezeichnet die vertikale Bewegung von Luft, die nicht mit Wasserdampf gesättigt ist. Beim trockendiabatischen Aufstieg nimmt die Temperatur um etwa 1°C pro 100m ab.

Vocabulary: Feuchtadiabatisch bezieht sich auf die Abkühlung gesättigter Luft, die langsamer erfolgt $etwa 0,5°C pro 100m$.

Die Auswirkungen des Föhns sind bemerkenswert:

Highlight: Typische Wetterphänomene während eines Föhns sind warme Temperaturen, geringe Luftfeuchtigkeit, klare Luft, blauer Himmel, fantastische Fernsicht, linsenförmige Wolken $Föhnwolken$ und gelegentlich Föhnstürme.

Die Atmosphäre spielt eine entscheidende Rolle bei der Wolkenbildung:

Definition: Wolken bilden sich, wenn wasserdampfhaltige, warme Luft aufsteigt, sich dabei ausdehnt und abkühlt. Durch die Abkühlung verringert sich die Aufnahmekapazität für Wasserdampf, und die übersättigte Luft kondensiert zu flüssigem Wasser, was zur Wolkenbildung führt.

Diese atmosphärischen Prozesse sind fundamental für das Verständnis von Hoch- und Tiefdruckgebieten und deren Einfluss auf unser Wetter.

Strahlungs- und Wärmehaushalt

Die globale Energieverteilung folgt klaren geografischen Mustern.

Highlight: Der Äquator erhält die meiste Sonneneinstrahlung und damit Energie.

Definition: Die tropische Passatzirkulation erstreckt sich zwischen 35°N und 30°S.

Globale Windsysteme

Die atmosphärische Zirkulation wird durch verschiedene Windgürtel charakterisiert.

Vocabulary: Innertropische Konvergenzzone $ITC$ - Treffpunkt der Passatwinde

Definition: Die Polarfront ist die Grenze zwischen Westwindzone und polaren Ostwinden.

Klimazonen der Erde

Die Erde lässt sich in drei grundlegende Klimazonen einteilen.

Definition: Die drei Hauptklimazonen sind: tropische Zone, gemäßigte Zone und polare Zone.

Highlight: Die Niederschlagsverhältnisse werden durch Luftdruck- und Windgürtel bestimmt.

Corioliskraft und Windablenkung

Die Erdrotation beeinflusst die globalen Luftströmungen.

Definition: Die Corioliskraft lenkt Luftströmungen auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links ab.

Highlight: Die Corioliskraft wirkt besonders stark zwischen 35° und 65° Breite.

Grundlagen der Hoch- und Tiefdruckgebiete

Die Entstehung von Hoch- und Tiefdruckgebieten ist ein faszinierender Prozess, der maßgeblich unser Wetter beeinflusst. Aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit der Erdoberfläche und verschiedener Geländeformen wird die bodennahe Luftschicht ungleichmäßig erwärmt. Dies führt zu einem grundlegenden Prinzip der Meteorologie: Warme Luft steigt auf, da sie eine geringere Dichte als kalte Luft hat, während die schwerere kalte Luft absinkt.

Definition: Ein Tiefdruckgebiet entsteht, wenn Luft aufsteigt und der Luftdruck am Boden dadurch fällt.

Definition: Ein Hochdruckgebiet bildet sich, wenn Luft absinkt und der Luftdruck am Boden dadurch steigt.

Diese Prozesse führen zur Bildung von thermischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. Der Luftdruck, der durch die Luftsäule auf die Erde ausgeübt wird, wird in Hektopascal $hPa$ gemessen.

Vocabulary: Isobaren sind Linien gleichen Luftdrucks, die in Wetterkarten dargestellt werden.

Wind entsteht als natürlicher Ausgleich zwischen benachbarten Gebieten mit unterschiedlichem Luftdruck. Je größer der Druckunterschied, desto stärker ist der resultierende Wind. Diese Druckausgleichsströmung ist ein fundamentaler Mechanismus in der Atmosphäre.

Highlight: Die Stärke des Windes hängt direkt mit dem Luftdruckunterschied zusammen. Eng beieinanderliegende Isobaren deuten auf starken Wind hin, während weit auseinanderliegende Isobaren auf schwächere Winde hinweisen.