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z_Hydrologie > Saisonale Wasserbilanz > Flashcards

Saisonale Wasserbilanz Flashcards

1
Q

Wie ist Niederschlag nach DIN definiert?

A

“Wasser der Atmosphäre, das nach Kondensation oder Sublimation von Wasserdampf in der Lufthülle ausgeschieden wurde und sich infolge der Schwerkraft entweder zur Erdoberfläche bewegt oder zur Erdoberfläche gelangt ist”

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2
Q

Wie ist der Niederschlag nach DWD definiert?

A

“Das aus der Atmosphäre ausgeschiedene Wasser, das zuvor von der gasförmigen Phase (Wasserdampf) in die flüssige oder feste Phase übergegangen ist. Man unterscheidet zwischen abgesetzten (Tau, Reif, etc.) und fallenden Niederschlägen (Regen, Schnee, Hagel, u.a.)”

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3
Q

Anhand welcher Parameter lassen sich Aussagen über Niederschlagsereignisse treffen?

A

Niederschlagsintensität I
Niederschlagsmenge (N)
Niederschlagsdauer (D)

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4
Q

Wie hängen die Niederschlagsparameter zusammen?

A

I = N / D

N: Höhe (Menge, Summe) [mm = l/m²]
I: Intensität [mm/Zeit, z.B. mm/h]
D: Dauer [Zeit , z.B. h oder d]

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5
Q

Welche Voraussetzungen müssen für die Bildung des Niederschlags in der Atmosphäre erfüllt sein?

A
  1. Ausreichender Feuchtegehalt der Luft
  2. Abkühlung der Luftmasse unter den Taupunkt (Temperatur, bei der Wasserdampfsättigung auftritt)
  3. Vorhandensein von Kondensations- bzw. Gefrierkernen
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6
Q

Wie entsteht Niederschlag?

A

Wassertröpfchen in Wolken entstehen durch die Konzentration von Wasserdampf auf Aerosolen und durchlaufen dann viele Kondensations- und Verdunstungszyklen, während sie in der Wolke zirkulieren, bis sie zu ausreichend großen Tropfen zusammenkommen und durch die Wolkenuntergrenze fallen.
Dieser Prozess wird wahrscheinlicher gemacht, wenn eine Übersättigung der Luft erreicht wurde.

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7
Q

Was ist die durchschnittliche Größe eines Regentropfens?

A

2 mm

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8
Q

Was ist die durchschnittliche Größe eines Wolkentröpfchens?

A

0,02 mm

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9
Q

Was ist die durchschnittliche Größe eines Kondensationskerns?

A

0,0002 mm

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10
Q

Was ist Cloud Seeding?

A

Cloud Seeding ist eine Art der Wettermodifikation, die darauf abzielt, die Menge oder die Art des Niederschlags, der aus Wolken fällt, zu verändern, indem Substanzen in die Luft gestreut werden, die als Wolkenkondensations- oder Eiskerne dienen und die mikrophysikalischen Prozesse innerhalb der Wolke verändern.

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11
Q

Was ist die Taupunktkurve?

A

Die Taupunktkurve ist eine exponentielle Funktion der Temperatur, die den maximalen Wassergehalt der Luft beschreibt

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12
Q

Was ist der Taupunkt?

A

Der Taupunkt ist der Punkt, an dem die Temperatur mit dem Sättigungsdampfdruck korrespondiert

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13
Q

Welche Ursachen gibt es für die Abkühlung & Kondensation von Wasserdampf in der Atmosphäre?

A
  • Zusammentreffen von Kalt- und Warmluftmassen
  • Anheben von feuchter Luft (adiabatisch, also ohne Wärmeaustausch)
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14
Q

Welche Arten von Niederschlag gibt es?

A
  • Zyklonale Niederschläge
  • Konvektive Niederschläge
  • Orographische Niederschläge
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15
Q

Was sind zyklonale Niederschläge?

A

Diese entstehen in Tiefdruckgebieten (Zyklone) durch das Aufeinandertreffen von Luftmassen unterschiedlicher Temperaturen an einer Warmfront oder Kaltfront.
Je schneller der Aufstieg einer Luftmasse desto stärker der Niederschlag.

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16
Q

Was sind Orographische Niederschläge?

A

Orographischer Niederschlag tritt auf, wenn feuchte Luft aus dem Meer über einen abfallenden Berg strömt

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17
Q

Welche Regionen erfahren in Deutschland den meisten Niederschlag?

A
  • Nördlicher Alpenrand (Bayern)
  • Schwarzwald (Baden-Württemberg)
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18
Q

Welche Regionen erfahren in Deutschland den geringsten Niederschlag?

A

-Mecklenburg-Vorpommern
- Brandenburg
Thüringen
- Sachsen
- Sachsen-Anhalt

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19
Q

Was sind konvektive Niederschläge?

A

Konvektiver Niederschlag entsteht aus der Aufwärtsbewegung von Luft, die wärmer als ihre Umgebung ist. Der Niederschlag ist schauerartig, kann aber von leichtem Regen bis zu Wolkenbrüchen variieren

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20
Q

Wann ist ein Regen ein Starkregen?

A

Voraussetzung für ein Starkregenereigniss ist, dass seine Intensität, also das Verhältnis Niederschlagsmenge zu Niederschlagsdauer, groß genug ist

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21
Q

Wie beeinflusst die Klimakrise die Niederschlagstrends?

A

Emissionen führen zu höheren Temperaturen

Höhere Temperaturen führen zu
- mehr Wasserdampf in der Atmosphäre
- höhere Verdunstung

Höhere Verdunstung führt zu
- Dürre
- mehr Wasserdampf in der Atmosphäre

Mehr Wasserdampf in der Atmosphäre führt zu stärkeren Niederschlägen

Stärkere Niederschläge führen zu Hochwassern

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22
Q

Welche Methoden gibt es zur Messung von Niederschlag?

A

Hellmann-Niederschlagsmessgerät
Niederschlags-Wippe
Niederschlagswaage
Radarmessungen
Satellitendaten

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23
Q

Beschreibe das Hellmann-Niederschlagsmessgerät

A

Das Hellmann-Niederschlagsmessgerät ist ein nicht registrierender Totalisator, der im wesentlichen aus einem Auffangtopf mit einer Grundfläche von 200 cm² (im Hochgebierge: 500 cm²) besteht.
Ein Sammelbehälter ist allerdings nicht praktisch, da er regelmäßig geleert werden muss und überlaufen kann, außerdem wird nicht der gesamte Niederschlag gemessen, da einiges durch die Verdunstung verloren geht

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24
Q

Beschreibe die Niederschlags-Wippe und Niederschlagswaage

A

Die Niederschlags-Wippe und Niederschlagswaage sind selbstregistrierender Regenmesser, die kontinuierliche Messungen durchführen. Die registrieren den Niederschlag über eine Wippe mit Lichtschranke o. Magnetschalter, oder eine Waage. Dabei messen sie die Niederschlagshöhe als Summenlinie

25
Q

Welche Niederschlagsmessmethode für Punktmessungen ist DWD-Standard?

A

Niederschlagswaage

26
Q

Wie funktioniert die Niederschlagserfassung durch Radarmessungen?

A

Mit Radarstrahlen können Niederschlagsteilchen in der Atmosphäre vermessen werden. Dazu sendet der Radar in festen Abständen ein Signal mit einer gewissen Wellenlänge aus. Die Niederschlagsteilchen (Wasser, Eis) reflektieren dieses Signal.
Ein Radar misst also eine Reflektivität, nicht den Niederschlag direkt. Da die Stärke der Reflektivität u.a. von der Größe und der Menge der Regentropfen abhängt, kann die ungefähre Niederschlagshöhe geschätzt werden. Die Bewegung der Partikel kann mit der Dopplergeschwindigkeit erfasst werden.

27
Q

Wie kann die Niederschlagsintensität berechnet werden?

A

N[int] = a * Z^b

N[int]: Niederschlagsintensität [mm/h]
a und b: Parameter (in Deutschland 0,02 und 0,7)
Z: Radarreflektivitaet [mm6/m3]

28
Q

Welche Stärken und Schwächen hat die Niederschlagsmessung durch Satellitendaten?

A
  • Konsistenter, langfristiger Datensatz mit mehr als 30 Jahren Daten, vierteljährlich aktualisiert
  • Verwendet viele verschiedene Datenquellen, was die Zuverlässigkeit des Produkts erhöht
  • Hohe Auflösung (0,25) der monatlichen
    Niederschläge
29
Q

Welche Schwächen hat die Niederschlagsmessung durch Satellitendaten?

A
  • CDR-Version hat tägliche zeitliche Auflösung, löst den Tageszyklus nicht auf, erfasst möglicherweise einige kurzlebige, intensive Ereignisse nicht
  • Starke Abhängigkeit von Infrarotdaten - die Umrechnung von IR in Niederschlagsrate erfordert einen komplexen Algorithmus, nicht ganz global (60◦S - 60◦N)
  • Ist nicht unabhängig von anderen
    Niederschlagsschätzungen
30
Q

Anhand welcher Methoden kann der Gebietsniederschlag berechnet werden?

A
  • Arithmetisches Mittel
  • Thiessen Polygone
  • Isohyten
31
Q

Wie kann der Gebietsniederschlag durch arithmetische Mittel berechnet werden?

A

h[p] = 1/n * sum(h[p,i])

h[p]: Gebietsniederschlag
n: Anzahl der Messstationen
h[p,i]: Niederschlagshöhe am Punkt i

32
Q

Wie funktioniert die Bestimmung des Gebietsniederschlags durch die Thiessen Polygone?

A
  • Triangulation des Stationsnetzes.
  • Einzeichnen von Mittelsenkrechten auf die Verbindunglinien.
  • Verbinden der Mittelsenkrechten.
  • Verbindung der Mittelsenkrechten
33
Q

Welche Vor- und Nachteile hat die Bestimmung des Gebietsniederschlags durch die Thiessen Polygone?

A

+ Schnelles / einmaliges Verfahren, erhält die Varianz der Eingangsdate
- unrealistische Sprünge an den Polygonen; keine Zusatzinfos verwertbar

34
Q

Wie kann der Gebietsniederschlag durch die Thiessen Polygone berechnet werden?

A

h[p] = sum(W*h[p,i]) mit W = A[i]/A[c]

h[p]: Gebietsniederschlag
h[p,i]: Niederschlagshöhe an der Station i
W: Gewichtungsfaktor
A[i]: Fläche der Einflusszone von Station i
A[c]: Fläche des Einzugsgebietes

35
Q

Wodurch zeichnen sich statistische Interpolationsverfahren aus?

A

Statistische Interpolationsverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass ihnen ein (geo-) statistisches Modell zugrunde liegt, durch das die spezifischen räumlichen Eigenschaften der Variablen in die Interpolation einbezogen werden können.

36
Q

Was ist Starkregen?

A

Starkregen ist ein Niederschlagsereignis, dass mit großer (mittlerer) Intensität geschiet

37
Q

Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit ein Starkregenereigniss eingestuft werden darf?

A

N ≤ {5D - (D/24)²}^1/2

N: Niederschlagshöhe [mm]
D: Niederschlagsdauer [min]

38
Q

Welche Trends gibt es im Niederschlag?

A

Durch die Erderhitzung kommt es zu stärkeren, wenn auch selteneren Niederschlägen. In Mittel- und Nordeuropa nehmen die Niederschläge im Winter tendentiell zu während sie im Sommer abnehmen - In Südeuropa ist der Trend weitgehend entgegengesetzt

39
Q

W

A
40
Q

Was sind Bemessungniederschläge?

A

Bemessungsniederschläge sind regional unterschiedlich, ergeben sich im Allgemeinen aus extremwertstatistischen Analysen von zeitlich hoch aufgelösten Niederschlagszeitreihen und beschreiben theoretische Niederschlagsereignisse in Abhängigkeit von Andauer D und der Wiederkehrzeit T

41
Q

Wie lautet die Wasserhaushaltsgleichung?

A

Niederschlag (N) = Abfluss (Q) + Verdunstung (V)

42
Q

Aus welchen Komponenten besteht die ungesättigte Zone?

A

Feststoff, Wasser, Luft

43
Q

Wie ergibt sich das Bodenvolumen in der ungesättigten Zone?

A

V(Boden) = V(Fest) + V(Wasser) + V(Luft)

44
Q

Wie ergibt sich das Bodenvolumen der gesättigten Zone?

A

V(Boden) = V(Fest) + V(Wasser)

45
Q

Aus welchen Schichten besteht der Boden?

A

Wurzelzone
Sickerraum
Kapillarraum
Grundwasserraum

46
Q

Aus welchen Elementen besteht die gesättigte Zone?

A

Grundwasserraum

47
Q

Was ist Sickerwasser?

A

Wasser das der Schwerkraft folgt, bewegt sich durch große Poren und trägt zur Grundwasserneubildung bei

48
Q

Was ist Kapillarwasser?

A

Wasser, das in Poren, durch die Oberflächenspannung / Kapillarität gehalten wird

49
Q

Was ist Adsorptionswasser?

A

Wasser, das durch elektrostatische Kräfte in einem sehr dünnen Wasserfilm um die Partikel herum
gehalten wird

50
Q

Wie ergibt sich die Porosität?

A

Porenvolumen / gesamtes Bodenvolumen

51
Q

Wie ergibt sich der (absolute) Wassergehalt des Bodens?

A

Wasservolumen / gesamtes Bodenvolumen

52
Q

Wie ergibt sich die (relative) Wassersättigung?

A

Verhältnis Wassergehalt / Porosität

53
Q

Woraus ergibt sich der kapillare Aufstieg?

A

Kapillarer Aufstieg ergibt sich durch die Saugspannung

54
Q

Wie verhält sich Korngröße des Bodens zu seiner Wasserdurchlässigkeit bzw. seinem Wasserhaltevermögen?

A

Je kleiner die Korngröße, desto…
…kleiner sind Porengröße und Wasserdurchlässigkeit
…größer sind Porenvolumen, Wassergehalt und
Wasserhaltevermögen

55
Q

Wo liegt das pflanzenverfügbare Wasser?

A

In den Mittelporen

56
Q

Was ist der pF-Wert?

A

10er-Logarithmus der Wasserspannung in hPa (oder cm Wassersäule)

57
Q

Was ist die Feldkapazität?

A

Menge an Wasser, die im Boden gegen die Schwerkraft gehalten werden kann

58
Q

Was ist der permanente Welkepunkt?

A

Fällt der Wassergehalt unter diesen Punkt wird die Pflanze irreversibel geschädigt

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