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Gewitter GFS

27.5.2021

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Gewitter GFS Physik von ..., Klasse 8b Willkommen zu meiner GFS zu Gewitter. Inhalt Was ist ein Gewitter Entstehung von Gewittern Entstehung einer Gewitterwolke Lebenszyklus einer Gewitterzelle Gewittertypen Gewitterarten Blitz und Donner Verhalten bei Gewitter > Quellen ● 2 Was ist ein Gewitter? 3 Früher fürchteten die Menschen Gewitter und glaubten, zornige Götter würden sie damit strafen. Anders konnten sie sich dieses Naturereignis nicht erklären. Inzwischen ist längst bekannt, wie ein Gewitter entsteht. Ein Gewitter ist eine mit luftelektrischen Entladungen (Blitz und Donner) verbundene komplexe meteorologische Erscheinung. Häufig mit kurzen und heftigen Regen- oder Hagelschauern. Inhalt Was ist ein Gewitter ► Entstehung von Gewittern Entstehung einer Gewitterwolke Lebenszyklus einer Gewitterzelle ➤ Gewittertypen ► Gewitterarten > Blitz und Donner ➤ Verhalten bei Gewitter ➤Quellen Quelle: https://wallhere.com/de/wallpaper/696403 Bedingungen für die Entstehung von Gewittern Drei Bedingungen, das Gewitter überhaupt entstehen können: Feuchtigkeit in den unteren und mittleren Schichten der Atmosphäre: Wenn Luft in dem Aufwind eines Gewitters aufsteigt, kondensiert die Luftfeuchtigkeit zu kleinen Wassertropfen, wodurch die Wolken und evtl. auch Niederschlag gebildet werden. Wenn die Feuchtigkeit kondensiert -> Wärme an die Luft abgegeben. Warme Luft hat geringere Dichte als kalte Luft -> steigt in der kalten Umgebung nach oben. Zusätzliche Kondensationswärme bewirkt, dass die Luft kontinuierlich nach oben steigt. Labilität: Wenn eine Luftmasse labil ist, wird Luft, die erst einmal nach oben gezwungen wird, kontinuierlich nach oben steigen. So eine Luftmasse besteht gewöhnlich aus warmer und feuchter Luft nahe der Erdoberfläche und kalter, trockener Luft...

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in den mittleren und oberen Bereichen der Atmosphäre. Sobald die Luft aus der tiefen Luftschicht erst einmal nach oben steigt, hat sie eine geringere Dichte als die umgebende Luft und steigt kontinuierlich weiter nach oben. Dieser Prozess wird noch durch die Kondensationswäre unterstützt. Die Luft wird so lange nach oben steigen, bis sie kälter und dichter ist als die Umgebungsluft ist. Hebungsprozess an der Erdoberfläche: Hebung ist ein Mechanismus, der den Aufstieg der warmen, feuchten Luft in Gang setzt. Für die Hebung gibt es verschiedene Ursachen: Meist durch unterschiedliche Erhitzung verursacht. Wenn die Sonne die Erdoberfläche erhitzt, werden Teile der Oberfläche und der darüber liegenden Luftmasse stärker erhitzt als andere. Diese warmen Luftpakete sind weniger dicht als die Umgebungsluft und steigen auf. Wenn die Luft ausreichend labil und feucht ist, kann sich ein Gewitter entwickeln. Die Ursache für die Hebung kann auch mechanischer Natur sein. Feuchte Luft, welche über die Berghänge strömt wird zum Aufsteigen "gezwungen", sodass besonders über den Bergen das Gewitterriskio immer erhöht ist! Folie 5: Erst wenn diese Faktoren zusammenkommen, kann eine Gewitterwolke entstehen: Die warme und feuchte Luft steigt auf - entweder weil sie wärmer und damit leichter ist als die umgebende Luft oder weil sie über ein Gebirge strömt. Auch ein Tiefdruckgebiet kann die Ursache sein, wenn es kalte Luft unter die feuchtwarmen Luftmassen schiebt. Durch den Anstieg kühlt die Luft dann vergleichsweise schnell ab und der enthaltene Wasserdampf kondensiert zu kleinen Wassertropfen. Auf diese Weise bilden sich erste Quellwolken, die schließlich zu einer Gewitterwolke heranwachsen. Was ist ein Gewitter? • Ein Gewitter ist eine mit luftelektrischen Entladungen (Blitz und Donner) verbundene komplexe meteorologische Erscheinung. • Häufig mit kurzen und heftigen Regen- oder Hagelschauern. Quelle: Wikipedia Folie 6-8: ● . . . Die Sonne lässt das Wasser aus den Flüssen und Seen verdunsten. Das Wasser steigt auf, und die winzigen Wasserdampftröpfchen schließen sich zu Wolken zusammen. fertige Gewitterwolke von 5 und mehr Kilometern Dicke ist entstanden In Höhen von 5 bis 6 km, an der Nullgradgrenze (Temperaturen bei -10 bis -15° C) erfolgt Übergang von Wolkentropfen zu Eiskristallen bei starken Turbulenzen im Wolkeninneren laden die Kristallen sich elektrisch auf positiv geladene im oberen Teil (Amboss) negativ geladene sammeln sich an der Wolkenunterseite es gibt Protonen in der Erde, die so nah wie möglich an die negative Wolke wollen. -> Spannung, ca. 100.000 V/m, Luft schlechter Leiter -> 3 Mio. Volt. Wenn Luftfe tigkeit zwischen Wolke und Erde steigt elektrisch Feld wird kleiner -> auch bei kleinerer Spannung wird Strom geleitet Zusätzlich entstehen freie Elektronen zwischen Erde und Wolke durch lonisation Irgendwann knallt es -> ein Erdblitz, alles weil das elektrisch Feld abgenommen hat Und wenn das Alles in einer Wolke passiert -> Wolkenblitz Fachleute bezeichnen die Gewitterwolke als ,,Kumulonimbus". Das kommt von den lateinischen Begriffen cumulus (,,Haufen") und nimbus (,,Wolke"). Die meisten Gewitter - ein Drittel - gibt es in Deutschland im Juli. Prinzipiell können sie aber das ganze Jahr über entstehen. Die meisten Gewitter auf der Erde bilden sich in den Tropen. In den mittleren Breiten steigt die Luft bis maximal 12 Kilometer Höhe auf. Dort befindet sich die Tropopause: Das ist der Übergang zwischen dem untersten Stockwerk der Atmosphäre - der Troposphäre - und dem zweiten Stockwerk - der Stratosphäre. Ab der Tropopause wird die Luft mit der Höhe nicht mehr kälter. Dadurch werden aufsteigende warme Luftpakete gestoppt (sie wären dann nicht mehr leichter als die Umgebung), und die Luft strömt horizontal auseinander. Dies ist am sogenannten Amboss der Gewitterwolke zu erkennen: einer flachen, aus Eiskristallen bestehenden Wolke. Sie sieht aus wie ein überstehendes weißes Flachdach. Entstehung von Gewittern Voraussetzungen: ➤ Erhöhte Feuchtigkeit Instabile Luftschichtung - Labilität (die Temperatur nimmt mit der Höhe stark ab) ➤ Hebungsprozess Quelle: https://www.westend61.de/imageSearch Folie 10: Alle Gewitter durchlaufen einen Lebenszyklus der in drei Stufen unterteilt werden kann: 1. Wachstumsstadium -Phase der Bildung/ Jugendstudium/ Cumulusphase/ Phase der türmenden Cumulus Nur ein Aufwind -> wird durch die Freisetzung von Labilitätsenergie erzeugt. Zuerst bildet sich ein Cumulus Congestus (eine Wolke). Wenn diese Wolke in den oberen Teilen vereist, entsteht ein Cumulonimbus, die eigentliche Gewitterwolke. Noch keine Abwinde und kein Niederschlag. In seltenen Fällen -> schwache Tornados 2. Reifestadium: Aufwinde und Abwinde. Der Abwind bildet sich durch fallenden Niederschlag, der kalte Luft aus höheren Schichten nach unten transportiert. Aufgrund schwacher Windscherung können sich Auf- und Abwind nicht voneinander trennen. Der Niederschlag fällt auch in den Aufwind zurück und schwächt diesen damit ab. Am Boden = Niederschlag in Form von Regen, Graupel oder kleinem Hagel. Anfangs noch schwache Tornados auftreten. Meist ist die Niederschlagsintensität zu Beginn dieser Phase am höchsten + vereinzelt Böen + fast alle Blitze während dieser Phase 3. Zerfalls- oder Auflösungsstadium: Wenn Abwind und regengekühlte Luft den Boden erreicht, fließt die gekühlte Luft entlang des Erdbodens aus dem Gewitter heraus und formt eine Böenfront. Gewöhnlich sind die Winde im Zusammenhang mit dieser Front nicht besonders stark, aber in Extremfällen kann ein Downburst (starke Fallböe) einen sehr starken Wind hervorrufen. Eventuell starker Niederschlag und Gewitter dann von Abwinden dominiert. Am Boden bewegt sich die Böenlinie in großer Entfernung von dem Gewitter und schneidet den Aufwind des Gewitters ab. Damit beginnt die Endphase des Gewitters. Gewitterarten Grundsätzlich zwei unterschiedliche Arten von Gewittern. Wärmegewitter = lokales Gewitter, In Bodennähe, wo starke Sonneneinstrahlung Luft aufheizt -> nach oben steigt und dadurch eine Labilisierung entsteht. (=Prozess der Umschichtung in einem Luftpaket, welcher zu turbulenten Austauschvorgängen und vertikalen Luftströmung führt) Meist im Sommer bei ausreichender Luftfeuchtigkeit und schwachen Luftdruckverteilungen. Häufig am späten Nachmittag oder am frühen Abend. 12 häufiger über waldreichen oder gebirgigen Gegenden, als Mittelgebirgen oder Alpenvorland, da dort mehr Feuchtigkeit in der Luft ist. Über Ballungsgebieten oder kühlen Wasserflächen = kaum Wärmegewitter. Ausnahme = Kühltürme von Braunkohle- oder Kernkraftwerken können durch ihre Wasserdampfwolken die Bildung begünstigen. Häufig Einzelzellen Gewitter Kaltfrontgewitter An Kaltfronten. (= Trennfläche zweier verschieden dichter und verschieden warmer Luftmassen) ● ● Auch Ganzjahresgewitter bezeichnen, zu jeder Jahreszeit Bei Frontgewittern schieben sich kalte Luftmassen unter die wärmeren bodennahen Luftschichten und zwingen sie aufzusteigen. = dynamischen Hebung Frontgewitter = Ankündigung vom Eindringen anderer Luftmassen. Kräftige Konvektion mit heftigen Luftbewegungen. Führen zu einem Wetterwechsel mit starken Temperaturstürzen Entstehung einer Gewitterwolke kalte Luft Windrichtung Niederschlag overshooting top Amboß Gewitterwolke (Cumulonimbus) Tropopause warme Luft Böenwalze Ⓒ2009 Enoyolopædia Britannica, Inc. Quelle: http://www.wolken-online.de https://www.weltderphysik.de **** Nullgradgrenze Warme, feuchte Luft steigt nach oben Spezielle Gewitterarten Einzelzellengewitter = kleinsten vorkommenden Gewitter. Lebensdauer ca. 20-60 min. eine einzelne Gewitterzelle im Mittelpunkt. Entstehen, wenn Wind mit Höhe nur geringfügig zunimmt. Einzelzellengewitter haben meist nur schwache Gewitter zur Folge. Multizellen =meist haufenförmig als Multizellen-Cluster häufigste Typ der drei Gewittergrundformen (Einzel-, Multi-, Superzelle) bildet sich eher bei geringer Änderung der Windrichtung mit der Höhe sowie mäßiger bis starker Zunahme der Windgeschwindigkeit mit der Höhe besteht aus einer Gruppe von Einzelzellen - vorwiegend 2 bis 4 - in unterschiedlichen Entwicklungsstadien =selten linienartig als Multizellen-Linie oder Squall Line Superzellen: eigentlich Einzelzellen, die aber eine organisierte Struktur haben Kennzeichen: Rotation des Aufwindbereichs Gewitterwolke mit Blitz, Donner und Regen oder gar Hagel langlebige Gewitterzellkomplexe ausbilden, die zu Unwettern (Schwergewitter) auswachsen können. 13 Was sind Blitze? ➤ Kurze, aber starke elektrische Ströme. ➤ Mit Blitzen werden unterschiedliche elektrische Ladungen zwischen Wolken bzw. Wolken und Erde ausgeglichen. 14 Blitz und Donner - Tanz der elektrisierten Teilchen Wie entstehen Blitz und Donner? Blitz und Donner = treue Begleiter eines jeden Gewitters. Meist Gewitter im Sommer, wenn feuchte Luft von der Sonne schnell erwärmt wird und dann bis in große Höhen aufsteigt, wie ich schon erklärt hatte. ,,Schönwetter" - Die im All kosmische Strahlung erzeugt elektrisch geladene Atome (lonen). In einem ,,Schönwetterfeld" sind die positiven lonen oben in der Atmosphäre und die negativen an der Erdoberfläche. 15 Dort bilden sich aus der feuchten Luft viele, mikroskopisch kleine Wassertropfen -> die Wolken In einer Wolke, in der sich ein Gewitter zusammenbraut, herrscht ein großes Durcheinander. -> Starke Winde treiben die kleinen Wassertropfen vor sich her, diese stoßen oft zusammen und durch das ständige Zusammenprallen eine elektrische Ladung. leichteren Teilchen steigen innerhalb der Wolke nach oben, laden sich positiv auf. schwereren Teilchen laden sich negativ auf -> sinken unteren Teil der Wolke. → starkes elektrisches Spannungsfeld, innerhalb der Wolke als auch zwischen Wolke und Erde. Schließlich entlädt sich diese Spannung in einem gigantischen Kurzschluss - das ist der Blitz. bis zu 30.000 Grad Celsius heiß -> Luft dehnt sich explosionsartig aus-> Donner. Licht des Blitzes ->Lichtgeschwindigkeit, 300.000 Kilometern pro Sekunde. Klang Donner langsam, nur die Schallgeschwindigkeit von 300 Metern pro Sekunde. → Blitz sieht man meist viel eher, als man Donner hört Außer man steht mitten im Gewitter drin, dann alles gleichzeitig. Arten und Schäden von Blitzen Arten von Blitzen: Erdblitze Flächenblitze Perlschnurblitze Kugelblitze Linienblitze Schäden von Blitzen: Kurzschlüsse Elektroschäden Überspannung kaputte Wände Brandentstehung 17 + + + + 561 + Spannung + + + + Nullgradgrenze Wie weit ist der Blitz? 18 t = Zeitdifferenz zwischen Blitz (Lichtgeschwindigkeit) und Donner (Schallgeschwindigkeit) cs, ca. 340m/s, lässt sich die Entfernung d des Blitzes berechnen: d = cs x t Durch Wiederholung der Berechnung lässt sich die Bewegungsrichtung und - Geschwindigkeit des Gewitters abschätzen. Jede Sekunde, die der Abstand zwischen Blitz und Donner kürzer wird, ist es 340 m nähergekommen. Anhand folgender Faustformel lässt sich die Entfernung des Blitzes abschätzen: - Formel siehe Folie Beispielrechnung: Sie haben zwischen Blitz und Donner einen zeitlichen Abstand von 9 Sekunden gemessen. In Metern beträgt die Entfernung somit 9 Sekunden x 340 Meter pro Sekunde, was 3060 Metern entspricht. 3060 geteilt durch 1000 entspricht demnach 3,06 Kilometer. Da sich der Schall allerdings durch Luftfeuchtigkeit und Temperatur mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch die Luft bewegt, ist die Messung nicht vollständig präzise. Nichtsdestotrotz erhält man mit Hilfe dieser Methode eine gute Schätzung. Verhalten bei Gewitter 100 Millionen Volt oder 10.000 Ampere in 0,02 s für Mensch en lebensbedrohlich Lebensgefährlich ist ein altes deutsches Sprichwort: Vor den Eichen sollst du weichen. Und die Weiden sollst du meiden. Zu den Fichten flieh mitnichten, Linden sollst du finden, Doch die Buchen musst du suchen! Folie 18 19 Gewässer und Schwimmbecken verlassen, weil Wasser elektrisch leitet nicht in der Nähe von Bäumen, Masten, Hügel, Höhenzüge o. ä. aufhalten, da Blitz häufig die kürzeste Verbindung zwischen Wolke und Boden herstellt, deswegen in hohe, spitze Objekte einschlägt Am sichersten ist man in einem Fahrzeug oder einem Gebäude falls man sich im Freien aufhält und keinen Schutz mehr vor dem Gewitter findet, in einer Mulde (=Vertiefung im Gelände) verstecken + Das elektrische Feld wird kleiner + + ↓↓↓ **** + + Spannung 100.000 V/m + + Spannung + Freie Elektroner entstehen durc Ionisation + Nullgradgrenze Erdblitz Entstehung von Gewittern: Schematischer Schnitt durch eine Gewitterwolke ← Zugrichtung des Gewittersystems Kühlung durch Verdunstung und Sublimation (Übergang von Eis in Wasserdampf) Starkregen Hagel Fallböe (Downburst) bis zu 200 km/h + Beschleunigung/ starke Aufwinde (Updraft) + Auftrieb durch Kondensationswärme Einströmen von feucht-warmer Luft + P 3 Wolkenobergrenze (in den mittleren Breiten bis zu 12 km) Interaktion von Wasser- und Eisteilchen Wasserteilchen Bildung von Cumulonimbus durch Kondensation Ladungstrennung in der Wolke (oft Tripolstruktur, aber auch Quadropolstruktur möglich) Quelle: KIT | Grafik: eskp.de/CC BY Lebenszyklus einer Gewitterzelle ➤Wachstumsstadium: Nur Aufwind durch Freisetzung von Labilitätsengergie, zuerst bildet sich ein Cumulus Congestus, dann Cumulonimbus - die eigentliche Gewitterwolke (wenn sie in den oberen Teilen vereist). Keine Abwinde, kein Niederschlag. Reifestadium: Aufwinde und Abwinde. Niederschlag (Regen, Graupen, Hagel) transportiert kalte Luft nach" unten. Blitze treten auf. >Zerfalls- oder Auflösungsstadium: Nur Abwind, die Zelle regnet aus. Die Cumulonimbuswolke löst sich auf. Höhe 40,000 11. 30,000 ft. 20,000 ft. 10,000 ft. ỨC Wachstumsstadium Höhe Höhe 12.2 km 40,000 11. 9.1 km 30,000. 6.1 km 20,000 n. 32°F 3.0 km 10,000 11. Reifestadium OC Höhe Höhe 12.2 km 40,000 TL 9.1 km 30,000 ft 6.1 km 20,000 FL 32°F 3.0 km 10,000 ft Hohe 1242 km 9.1 km G.1 km 3.0 km Auflösungsstadium Quelle: https://www.eike-klima-energie.eu Gewittertypen Wärmegewitter 大 ^^^ Warmluft steigt auf Kaltfrontgewitter Warmluft Kaltluft Quelle: http://www.sturmwetter.de Gewitterarten Einzelzellengewitter ►Multizellen ➤Multizellen-Cluster ➤Multizellen-Linie ►Superzellengewitter SW Zelle 1 (alt) Abwind (Downdraft) Ragen, Eraupal, Hagel Niederschlag Anvil Flanking Line Wallcloud Rotierende Amboss Zelle 2 Tornado Zugidhituna Zelle 3 (neu) Aufwind NO Le رالیا Cumulonimbus Shelf cloud W Niederschlag Multizelle Superzelle Quelle: http://wetter-eggerszell.de Was sind Blitze? > Kurze, aber starke elektrische Ströme. ➤Mit Blitzen werden unterschiedliche elektrische Ladungen zwischen Wolken bzw. Wolken und Erde ausgeglichen. Blitz und Donner - Tanz der elektrisierten Teilchen g++ Gewitterwolke *** Leitblitz Fangblitz * Hauptblitz Tanz der elektrisierten Teilchen Blitze entstehen, wenn sich zwischen Himmel und Erde starke Ladungsunterschiede aufbauen 1. Die im All herr- schende kosmische Strahlung erzeugt elektrisch geladene Atome (lonen). In einem Schönwetter- feld" konzentrieren sich positive lonen oben in der Atmo- sphäre, negative an der Erdoberfläche. 2. In einer Gewitter- wolke wehen positiv geladene Eiskristalle nach oben, negative Wasserteilchen sin- ken nach unten. Weil sich an der Wolken- unterseite negative Ladungen sammeln. ziehen sie positive im Boden an. 3. Die Spannung zwischen Wolke und Boden steigt; überschreitet sie ein gewisses Maß, kommt es zum Aus- gleich. Dazu bewegt sich ein unsichtba- rer, negativer.Leit- blitz" aus der Wolke in Richtung Boden. 4. Kurz vor dem Bo- den reckt sich dem negativ geladenen Leitblitz eine positive „Fangentladung" ent- gegen (siehe auch Kasten Seite 111). Meist geht sie von erhöhten Orten aus, etwa einem Kirch- turm oder Hausdach. 5. Berühren sich 6. Nachdem der Leitblitz und Fang- Blitz die Ladungen entladung, kommt es ausgeglichen hat, zum Hauptblitz". herrschen wieder Dabei fließt ein star- ähnliche Verhältnisse ker Strom, der die wie beim Schön- Luft auf bis zu 30000 wetterfeld". Grad aufheizt und dabei einen hellen Lichtschein sowie den Donner erzeugt. Blitz und Donner - Tanz der elektrisierten Teilchen Leitblitz - hinterlässt einen dünnen, ionisierten Kanal Hauptblitz Quelle: http://sliderplayer.org Wie weit ist der Blitz? Berechnung der Entfernung des Blitzes: d - Entfernung cs-Schallgeschwindigkeit, ca. 340m/s t - Zeitdifferenz ➤ Faustformel Entfernung (in Kilometern) = d = cs x t Dic 3 # 85587854 Zeit (in Sekunden) zwischen Blitz und Donner Verhalten bei Gewitter ➤ 100 Millionen Volt oder 10.000 Ampere in 0,02 s >für Mensch en lebensbedrohlich Lebensgefährlich ist ein altes deutsches Sprichwort: Vor den Eichen sollst du weichen. Und die Weiden sollst du meiden. Zu den Fichten flieh mitnichten, Linden sollst du finden, Doch die Buchen musst du suchen! Quelle: https://www.toonpool.com Verhalten bei Gewitter Hinhocken und ganz klein machen, aber NIEMALS hinlegen! Ohren mit beiden Händen zuhalten MINDESTENS 10 Meter Abstand zu Bäumen und metallischen Leitern Nur die Fußballen haben Kontakt zum Boden, die Fersen berühren sich GOLFI Quelle: https://golf1.de >Gewässer und Schwimmbecken verlassen. Nicht in der Nähe von Bäumen, Masten, Hügel, Höhenzüge o. ä. aufhalten, da Blitz häufig die kürzeste Verbindung zwischen Wolke und Boden herstellt. ➤Am sichersten ist man in einem Fahrzeug oder einem Gebäude. ➤Falls man sich im Freien aufhält und keinen Schutz mehr vor dem Gewitter findet, in einer Mulde (=Vertiefung im Gelände) verstecken. Verhalten bei Gewitter gefährliche Orte Wasser, einzelne Bäume, kleine Baumgruppen, Anhöhen im Gelände, Aussichtstürme, Hochsitze, Metall (Fahrrad, Zäune, Masten, Straßenlaternen), im Haus nicht ans Fenster stellen sichere Orte im geschlossenen Auto, im Haus bei geschlossenen Türen und Fenstern, im Freien ganz klein machen (in die Hocke gehen, Füße dicht nebeneinander stellen, Beine mit den Armen umfassen, Kopf auf die Knie) Quelle: https://wildundhund.de Quellen ➤ https://www.youtube.com/watch?v=BGDVGWhknwk www.wikipedia.de ► http://www.wolken-online.de ➤ https://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/gewitterentstehung-und-vorhersage/ ► http://www.bedeutung-von-woertern.com/Labilisierung ► ► ➤ ➤ https://www.lerntippsammlung.de/Blitz-und-Donner.html ➤ www.wetter-suedtirol.net/wetter-lexikon/frontgewitter.html ➤ https://www.stefanjud.net/website/wp-content/uploads/2011/08/panorama blitze inntal 11.jpg ➤ https://i.pinimg.com/originals/2d/65/67/2d65678be6fcc54808487e42de34aa77.gif ➤ https://www.eike-klima-energie.eu ► http://www.sturmwetter.de ➤ : http://wetter-eggerszell.de ➤ https://wildundhund.de ➤ https://www.geo.de/natur/6372-rtkl-blitze-wenn-der-himmel-explodiert https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/gewitter http://deacademic.com/pictures/dewiki/76/Lightning NOAA.jpg https://www.meinreferat.de/referat-gewitter.pdf Quelle: https://www.t-online.de/heim-garten Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit. Fragen? Quelle: https://www.rzh.de, Foto Bernd Marz Inhaltsverzeichnis ● Aussehen, Aufbau, Entstehung Entstehung von Gewitter ● Gewittertypen Luftmassengewitter Was ist ein Gewitter? Gewitterwolke Wärmegewitter Frontgewitter Kaltfrontgewitter Warmfrontgewitter Orographischesgewitter Was sind Blitze? Arten von Blitzen Schäden von Blitzen Donner Spannung Verhalten bei einem Gewitter Quellen ● ● ● Was ist ein Gewitter? Naturerscheinung, die aus Blitzen und Donner besteht • Häufig mit kurzen und heftigen Regen- oder Hagelschauern https://www.youtube.com/watch?v=BGDVGWhknwk unterrible Spannung wird kleiner + + + + Spannung 100.000 V/m Spannung Entstehe durch Ionisation Nullgradgrenze 寧寧寄寄 Nullgradgrenze Entstehen von Gewitter ➤ Warme und feuchte Luft steigt in kältere Schichten auf, mitgeführter Wasserdampf kondensiert -> Haufenwolke. ➤Im oberen Bereich der Wolken bildet sich eine Ambossform (in Höhen von 5 bis 6 km Temperaturen bei -10 bis -15° C) ➤ Übergang von Wolkentropfen zu Eiskristallen, aus denen der obere Teil (Amboss) besteht. ➤Bei starken Turbulenzen im Wolkeninneren laden die Tröpfchen und Kristallen sich elektrisch auf ➤Positiv geladene Teilchen werden mit kräftigen Aufwinden nach oben getragen, negativ geladene sammeln sich an der Wolkenunterseite Ausbildung zweipoliger Wolke Blitzentladung, wenn Aufladung innerhalb der Wolke eine bestimmte Größe erreicht hat >Großteil der Blitze entlädt sich innerhalb oder zwischen Wolken Zugrichtung des Gewi warmer Aufwind CC by-nc-nd/www.weltderphysik.de Gewittertypen Wärmegewitter Ein Wärmegewitter ist ein lokales Gewitter, das sich dann bildet, wenn sich in Bodennähe die Luft durch starke Sonneneinstrahlung aufheizt, nach oben steigt und dadurch eine Labilisierung (=Prozess der Umschichtung in einem Luftpaket (z. B. das Einbrechen von kalter Luft in ein wärmeres Luftpaket), welcher zu turbulenten Austauschvorgängen und vertikalen Luftströmung) der Luft bedingt. Sie treten meist im Sommer über Land bei ausreichender Luftfeuchtigkeit und bei schwachen Luftdruckverteilungen auf. Wärmegewitter weisen einen ausgeprägten Tagesgang auf und entstehen häufig am späten Nachmittag oder am frühen Abend. In der Nacht lösen sich die Gewitter in den meisten Fällen rasch wieder auf. Wärmegewitter entstehen häufiger über waldreichen oder gebirgigen Gegenden wie den Mittelgebirgen oder dem Alpenvorland, da dort mehr Feuchtigkeit in der Luft vorhanden ist. Über Ballungsgebieten oder kühlen Wasserflächen entstehen dagegen kaum Wärmegewitter. Eine Ausnahme bilden jedoch Kühltürme von Braunkohle- Wärmegewitter ↑ ↑ ↑ Warmluft steigt auf Wärmegewitter Was ist ein Wärmegewitter? Ein Wärmegewitter bezeichnet ein lokales Gewitter, welches sich bildet, wenn sich die Luft in der Nähe des Bodens durch eine hohe Sonneneinstrahlung aufheizt und in der Folge aufsteigt. Dadurch bildet sich eine einheitlich schwülwarme Luft. Aufgrund der kühlen Temperatur der Umgebungsluft passiert die nach oben steigende Luft das Kondensationsniveau und es kommt zur Wolkenbildung. Meist treten Wärmegewitter in den Sommermonaten bei ausreichender Luftfeuchtigkeit und schwachen Luftdruckverteilungen auf. Sie sind durch einen ausgeprägten Tagesgang gekennzeichnet und entstehen oftmals am späten Nachmittag oder frühen Abend. Nachts lösen sich die Gewitter meist schnell wieder auf. Ein Wärmegewitter entsteht häufiger über gebirgigen oder waldreichen Gegenden, beispielsweise dem Alpenvorland oder den Mittelgebirgen. Der Grund hierfür ist, dass dort in der Luft mehr Feuchtigkeit vorhanden ist. Über kühlen Wasserflächen oder Ballungsgebieten hingegen entstehen kaum Wärmegewitter. Kühltürme von Kernkraft- oder Braunkohlewerken bilden eine Ausnahme, da deren Wasserdampfwolken die Bildung von lokalen Gewittern fördern können. (Quelle: www.wetter.de) Zugrichtung ● Feuch Warm Kaltluft Frontgewitter Frontgewitter treten an der Grenze zu heranrückender Kaltluft, so genannten Kaltfronten, auf. Man kann sie auch als Ganzjahresgewitter bezeichnen, denn sie können zu jeder Jahreszeit auftreten. Bei Frontgewittern schieben sich kalte Luftmassen unter die wärmeren bodennahen Luftschichten und zwingen sie aufzusteigen. Es gibt auch den umgekehrten, jedoch selteneren Fall des Frontgewitters, wenn eine Warmfront heranrückt. Mit Frontgewittern wird das Eindringen anderer Luftmassen angekündigt. Auch hier kommt es, wie bei den front → Luftmassengewittern, zu kräftiger Konvektion mit heftigen Luftbewegungen. Im Gegensatz zu Luftmassengewittern führen Feuchte Warmluft äche Kaltluft Frontgewitter zu einem Wetterwechsel mit starken Temperaturstürzen. Bei uns treten die heftigsten Gewitter auf, wenn heiße Mittelmeerluft im Sommer von polarer Kaltluft abgelöst wird. ● ● Frontgewitter Frontgewitter entstehen, wenn zwei gegensätzliche Wetterfronten aufeinander treffen und sich die Luftmassen untereinander schieben. • Man bezeichnet diese Art des Gewitters auch als Ganzjahresgewitter, weil es theoretisch das Ganze Jahr über auftreten kann. Dabei kann ein Frontgewitter sowohl vor einer Warm-, als auch vor einer Kaltfront entstehen, wobei letzterer Fall häufiger auftritt. Dabei schieben sich die kalten Luftmassen unter die bereits vorhandene warme Luft und zwingen diese so zum Aufstieg - man spricht hier auch von einer dynamischen Hebung. Durch diesen Aufstieg kült sich die warme Luft sehr schnell ab und es bilden sich Quellwolken, welche unter bestimmten Bedingungen zu Gewitterwolken anwachsen können. Diese Bedingungen sind dabei im Sommer häufiger gegeben als im Winter, was die Verteilung der Auftrittswahrscheinlichkeit eines Frontgewitters, welche im Sommer höher ist als im Winter, erklärt. Folge eines Frontgewitter sind häufig starke Temperaturstürze und ein Wetterumschwung. Wi Wie Blitze in Gewittern entstehen Blitze treten meist während eines Gewitters zwischen speziellen Wolkentypen (Cumulonimbus) und der Erdoberfläche auf. 00000 Durch starke Luftströ- mungen in der Wolke laden sich Teilchen unterschiedlich auf. Positiv geladene Eis- partikel sammeln sich oben, negativ geladene Tropfen unten. 2 Ist genug Spannung er- reicht, bewegen sich negative Teilchen als sogenannter Leitblitz auf die Erde zu. Dort konzentriert sich die positive Ladung. 3 Ist die positive Ladung am Boden stark genug, kommt dem Leitblitz ein Fangblitz von der Erde entgegen. 4 Ist der Blitzkanal ge- schlossen, bewegen sich die Ladungen hindurch. Hitze entsteht und die Luft dehnt sich aus- es blitzt und donnert. dpa-19669 r Erde-Wolke Blitz Tanz der elektrisierten Teilchen Blitze entstehen, wenn sich zwischen Himmel und Erde starke Ladungsunterschiede aufbauen Arten von Blitzen ● ● ● Erdblitze Flächenblitze Perlschnurblitze • Kugelblitze Linienblitze Schäden von Blitzen Kurzschlüsse Elektroschäden Überspannung • kaputte Wände Brandentstehung ● ● Donner ● Ein Blitz ist sehr heiß. Schießt er durch die Luft, erhitzt er sie rundum.1) Die heiße Luft dehnt sich aus und stößt ganz schnell die übrige Luft um den Blitz weg.2) Durch diese rasche und heftige Bewegungen der Luft entsteht ein lautes Geräusch, der Donner.3) Bis etwa 300m Entfernung vom Einschlagspunkt nehmen wie einen scharfen Knall wahr, der in größerer Entfernung in ein Rumpeln und Grollen übergeht. Jetzt überlagern sich die Reflexionen des Knalls an Bergen, Wolken und am Erdboden. Dividiert man die Zahl der Sekunden, die der Donner vom Auftreten des Blitzes bis zu seinem Eintreffen beim Beobachter braucht, durch 3, so lässt sich die Entfernung des Blitzschlages in Kilometer angeben. Durchschnittlich kann Donner bis 15 Km Entfernung gehört werden. Verhalten bei Gewitter ● • Gewässer und Schwimmbecken verlassen, weil Wasser elektrisch leitet • nicht in der Nähe von Bäumen, Masten, Hügel, Höhenzüge o. ä. aufhalten, da Blitz häufig die kürzeste Verbindung zwischen Wolke und Boden herstellt, deswegen in hohe, spitze Objekte einschlägt • Am sichersten ist man in einem Fahrzeuge oder einem Gebäude falls man sich im Freien aufhält und keinen Schutz mehr vor dem Gewitter findet, in einer Mulde (=Vertiefung im Gelände) verstecken ● falsch richtig Spannung • 100 Millionen Volt oder 10.000 Ampere in 0,02 s für Menschen lebensbedrohlich ● 2DF Richtiges Verhalten bei Gewitter O Am sichersten: in einem Gebäude mit Blitzableiter O Alternativ: im geschlossenen Auto * WISO Im Freien: O In eine Senke setzen O Unter eine Stahlbetonbrücke oder einen Felsvorsprung stellen Im dichten Wald: mind. 3 m Abstand zu Bäumen halten O Unterwegs mit einer Gruppe: 3 m Abstand zueinander halten *mit Ganzmetallkarosserie Quellen: Deutscher Feuerwehr Verband; Dehn + Söhne; Verband Deutscher Blitzschutzfirmen e Verhalten bei Gewitter Licht und Schall breiten sich unterschiedlich schnell aus. Anhand des Zeitunterschieds zwischen Blitz und Donner kann man die Entfernung zum Blitz schätzen. Sekunden 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Blitz sofort sichtbar Donner verzögert zu hören, je nach Entfernung - Schallgeschwindigkeit 330 m/s 0 0,3 0,7 1 1,3 1,7 2 2,3 2,7 3 3,3 3,7 4 Entfernung in km Gefahr durch Blitzschlag x meiden! XEinzeln stehende Bäume oder Büsche X Metall- X Gewässer zäune etc. KLEINE ZEITUNG Quelle: APA Exponierte Stellen, Gipfel, Grate etc. Masten, Türme und Umgebung Auto bietet Schutz, Fenster schließen Tiefliegenden Ort aufsuchen und mit geschlossenen Beinen hin- hocken