Teil 4: Prozesse in der Atmosphäre Flashcards
Drei Mechanismen der Wärmeübertragung
Konvektion (Transport von Teilchen, die ihre Energie mitführen)
Wärmestrahlung (Transport von Wärme über elektromagnetische Strahlung)
Wärmeleitung
Dampfdruck
hPa, den Partialdruck oder Teildruck des Wasserdampfes am gesamten Luftdruck
Sättigungsdampfdruck
E (hPa), ein Maß für den Anteil derjenigen Moleküle, die genügend Energie haben, Kohäsionskräfte oder Oberflächenspannung zu überwinden und in die gasförmige Phase zu wechseln.
Der Taupunkt
die Temperatur, auf die ein ungesättigtes Luftpaket bei gleichbleibendem Druck abgekühlt werden muss, um 100% Wasser-Sättigung zu erlangen. Bei weiterer Abkühlung tritt Kondensation ein.
Relative Feuchte
das Verhältnis der tatsächlichen Luftfeuchte (e) zur derjenigen, die bei der realen Temperatur maximal möglich ist (E = Sättigungsfeuchte).
RH = e / E, tats. Dampfdruck / Sättigungsdampfdruck, expressed as %
Phsyikalische Abhängigkeit von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit
Der Gang der Relativen Feuchte (RH) verläuft umgekehrt zur Lufttemperatur
Latenter Effekt auf die Energiebilanz?
Bei feuchten Oberflächen wird die vom Boden absorbierte kurzweilige Sonnenstrahlung, fast vollständig durch den Verdunstungswärmestrom der feuchten Oberfläche kompensiert, während auf trockenen Oberflächen die fühlbare Wärme deutlich ansteigt. Während dort die Komponente der latenten Wärme fehlt, tritt über der feuchten Oberfläche ein Khlungseffekt ein. Leads to “heat islands”
Vertikale Austauschprozesse
sind Folge von
* erzwungener Hebung/Absenkung an Hindernissen (Gebirge)
* Abkühlung in der Höhe (Zufuhr kalter Luft in der Höhe)
* Erwärmung an der Erdoberfläche (Absorption solarer Strahlung)
* Konvergenz (Tiefdruck) oder Divergenz (Hochdruckgebiet)
Adiabatische Prozesse
- Prozesse der Volumenänderungen von Gasen
ohne Energiezufuhr bzw. Energieabgabe in die Umgebung. - Kompression von Luft führt zu Erwärmung Expansion von Luft führt zu Abkühlung
- Tocken- und feuchtaadiabatische Prozesse
Trockenadiabatische Prozesse
Da die Atmosphäre kompressibel ist und der Luftdruck mit der Höhe abnimmt, dehnt sich ein aufsteigendes Luftquantum aus und kühlt sich deshalb ab, während es beim Absinken komprimiert wird, so dass seine Temperatur zunimmt.
1K/100m
Feuchtadiabatische Prozesse
Wird ein feuchtes Luftpaket angehoben, so kühlt es sich beim Aufstieg trockenadiabatisch um 1 K pro 100 m ab. Erreicht es dabei eine Höhe, in der Wasserdampfsättigung eintritt, das Kondensationsniveau, kondensiert bei weiterer Hebung der überschüssige Wasserdampf fortlaufend zu Wolkentröpfchen, sodass latente Wärmeenergie freigesetzt wird.
Trocken- + Feuchtadiabatischeprozess
Beim Aufstieg eines Luftpaketes in höhere
Schichten der Atmosphäre kühlt dieses zuerst
trockenadiabatisch um (change in)T = 1 K/100m ab. Wird
eine RH von 100% (= Taupunkt) erreicht und
wird beim weiteren Aufstieg des Paketes die Luft
weiter abgekühlt, dann wird ab Erreichung des
Kondensationsniveaus (RH = 100%) durch die
Kondensation des überschüssigen Wassers
Wärmeenergie freigesetzt. Diese Energie
reduziert die Abkühlung in Abhängigkeit von
Druck und Temperatur des Ausgangsniveaus auf
feuchtadiabatische Werte um (change in)T = 0,5K/100m-ish
Schichtungszustände in der Atmosphäre (stabil/labil/indifferent)
- labil: wenn ein Luftquantum beim Aufsteigen in eine neue Umgebung wärmer ist als die dort vorhandene Luft
- stabil: wenn ein Luftquantum beim Aufsteigen in eine neue Umgebung kühler ist als die dort vorhandene Luft
- indifferent: die Luft gleiche Temperatur annimmt wie die Umgebung
Labilisierende Vorgänge
- Erzwungene Hebung an Gebirgen oder Küsten
- Aufheizung von Landoberflächen durch Einstrahlung
- Advektion von Kaltluft über warmer Luft oder über warmen Wasser (Kaltfrontgewitter)
- Kovergenz un großräumige Hebung (Konvektion ITC)
Schichtungszustände in der Atmosphäre
Stabilisierende Vorgänge
- Kühlung der Luft von unten (Bodeninversion)
- Advektion von Warmluft (über kühles Land/Meer)
- großräumiges Absinken (Föhn, Hochdruckgebiete)
