Teil 5: Niederschlag und Verdunstung

Question 1

Verdunstung Definition

Answer 1

physikalisch : Wechsel Aggregatzustand vom Flüssigen zum Gasförmigen
abhängig von:
1. Dampfdruck Differenz zwischen Oberfläche und oberflächennaher Luft (Sättigungsdefizit)
2. Energie , die an der Oberfläche zur Verfügung steht
3. Wasserdampfgehalt der Luft
4. Menge des an der Oberfläche vorhandenen Wassers ( Wasserdargebot ).

Question 2

Verdunstung über Land

Evapotranspiration

Answer 2

Auf den Kontinenten setzt sich die Verdunstung zusammen aus: Evaporation (abiotische Oberflächen) + Transpiration (Vegetation)

Question 3

Evapotranspiration

Bowen
Verhältnis β

Answer 3

Das Verhältnis zwischen
latenter Wärme und fühlbarer Wärme wird durch das Bowen-Ratio beschrieben. Das Bowen-Ratio wird zur Berechnung der Evapotranspiration genutzt.
β=𝑄𝐻/𝑄𝐿

Question 4

Messung der Verdunstung

Piche Evaporimeter

Answer 4

• Beim Piche Evaporimeter dient eine Papierscheibe mit 3 cm Durchmesser, die sich mit Wasser vollsaugt als Verdunstungswiderstand.
• Muss regelmäßig abgelesen werden, ergibt
  Verdunstung in mm pro Zeiteinheit

Question 5

Messung der Verdunstung

Class A-Pan

Answer 5

• Runder Kessel mit 1,14 m² Oberfläche und einer mittleren Tiefe von 0,2 m
• Wasserverlust infolge Verdunstung aus einem offenen Gefäß –> Volumen bzw. Massenänderung

Question 6

Messung der Verdunstung

Lysimeter

Answer 6

In Lysimetern werden ungestörte Bodenmonolithe, die bewachsen sind, durch die natürlichen Niederschläge bewässert. Das durchsickernde Wasser wird im Boden
aufgefangen und gemessen. Aus der Differenz zwischen Niederschlagseintrag, Bodenwasseränderung und
Versickerung wird die aktuelle Evapotranspiration des Lysimeters berechnet.

Question 7

Messung der Verdunstung

Eddy-Kovarianz-System

Answer 7

Gleichzeitige Messung von turbulenten Fluktuationen kleinster Turbulenzelemente
(sog. Eddies) anhand von:
* Temperatur und Wind (Ultraschall)
* Wasserdampf und CO2 (Infrarot)

Question 8

Define

Wolken

Answer 8

Wolken als Niederschlagsquelle, bestehen aus unterkühlten Wassertropfen, Eispartikeln oder einer Mischung aus beiden und werden nach ihrer Höhe bzw. Form unterteilt:
* Stratus
* Cumulus
* Cirrus

Question 9

Define

Stratus Wolken

Answer 9

• Altostratus: Mittelhoch, durchgehende Schicht aus Wassertropfen und Eiskristallen
• Nimbostratus: Schichtförmig , tiefe Untergrenze, ergiebige Niederschläge in Form von Landregen

Question 10

Define

Cumulus Wolken

Answer 10

• über mehrere km Höhe hinweg + labil geschichtet
• Gewitterwolke (Blumenkohl)
• Regen –, Schnee oder Hagelschauer

Question 11

Define

Niederschlag

Answer 11

Niederschlag ist Wasser der Atmosphäre, das nach Kondensation oder Sublimation von Wasserdampf in der Lufthülle ausgeschieden wurde und sich infolge der Schwerkraft entweder zur Erdoberfläche bewegt (fallender Niederschlag) oder zur Erdoberfläche
gelangt ist (gefallener Niederschlag)

Question 12

List

Theorien zur Niederschlagsentstehung

Answer 12

• Anlagerung an Kodensationskerne: Aerosole, Staub, Salze, Kristalle
• Bergeron-Findeisen: Tropfen wachsen über das Zwischenstadium Eis, das beim Fallen schmilzt.
• Kollisionstheorie: Koagulation durch Kollision (wobei
  auch Zerstäubung möglich ist)
• Absorbtionstheorie: : Fallen und Hochwirbeln Absorption kleinerer Tropfen: Koaleszenz = Zusammenfließen von Wolken oder Regentröpfchen , sobald diese sich berühren

Question 13

List

Niederschlagsarten

Answer 13

Nieselregen, Regen, Schnee, Griesel, Hagel, Tau, Reif, Nebelniederschlag, Rauhreif

Question 14

Voraussetzung für Niederschlagsentstehung

Answer 14

• Wassersättigung der luft
• Kendensation bzw. Gefrieren
• Wachsen der Wassertröpfchen
• Labile Luftschichtung (Konvergenze, Konvektion, orographischem Aufstieg)

Question 15

Define

Niederschlag: advektiv

Answer 15

• dynamische Tiefdruckgebiete (T)
• Kalte polare Luft mischt sich mit warme subtropische Luft
• Charakteristischer Fronten
• Warmfront gleitet großflächig warme Luft auf die Kaltluft auf

Question 16

Define

Niederschlag: konvektiv

Answer 16

• Luft steigt über einer erwärmten Oberfläche auf
• beim Aufstieg erfolgt abkühlung und dann Regen
• Wird von der Einstrahlungsintensität, Einstrahlungswinkel und dem Untergrund bestimmt

dunkle Oberflächen haben höhere Wärmeaustrahlung

Question 17

Define

Niederschlag: orographisch

Answer 17

• entsteht wenn Luftmassen gegen ein Gebirge treffen (zwang zum Überströmen)
  Dynamik beim Auftreffen auf die Luv Seite des Gebirges
  1. Die Luft wird zum Aufsteigen gezwungen und kühlt sich trockenadiabatisch um 1 K/100 m solange ab, bis auf der Höhe des Kondensationsniveaus die Taupunktstemperatur erreicht ist.
  2. Ab dieser Höhe beginnt die Kondensation und die weitere Abkühlung der aufsteigenden Luft erfolgt feuchtadiabatisch mit ca. 0,5 K/100 m . Bei dieser
  Kondensation wird latente Energie frei, was den bisherigen Temperaturgradienten reduziert.
  3. Übersteigt das Gewicht der Tropfen in den Wolken die Auftriebskraft , so regnen sie aus. Wird der Gefrierpunkt erreicht, so beginnt es zu schneien (falls die Kristalle nicht beim Absinken wieder tauen oder als Regentropfen oder Hagelkörner zu Boden fallen
  4. Die absinkende Luft erwärmt sich trockenadiabatisch um etwa 1 K /100 m und der Niederschlag hört auf.
  5. Aufgrund dieser Erwärmung kann die trockene Luft
  wiederum Feuchtigkeit aufnehmen