Vorlesung 5 Flashcards
Welche Energieflüsse von der Erdoberfläche in die Atmosphäre gibt es?
• Turbulente Wärmeströme
- Sensibler Wärmestrom
- Latenter Wärmestrom
• Speicherwärmestrom
- Bodenwärmestrom
Welche Bedingungen sind notwendig, damit sich Nebel bildet? („Nebelzutaten“)
- Sättigung der Luft (Abkühlung, Feuchtezufuhr)
- Hochdruckgebiet (ruhende Luftmasse)
- stabile Schichtung (unten kalt, oben warm)
- lange Nächte im Herbst, Winter (starke Abkühlung)
- schwache Sonneneinstrahlung (Nebel löst sich schwer auf)
- Feuchtequellen (Moor, See, Flüsse)
Unter welchen Bedingungen löst sich Nebel auf?
- Wind
- starke Sonneneinstrahlung
- Bewölkung in der Nacht (schwache Ausstrahlung)
- Abtrocknung der Luft (z.B. Luftmassenwechsel, Föhn)
Steckbrief Wasserdampf in der Atmosphäre
• tritt in stark wechselnden Anteilen auf als ➡️ „Wettermacher“
• einziger Stoff, der in allen drei Phasen auftritt ➡️ „Energieträger“
• ist unsichtbar
• macht fast das gesamte Wasser in der Troposphäre aus
- Wolken (=Wassertröpfchen oder Eiskristalle) sind die „Ausnahme“
Welche Umwandlungsenergie wird für den jeweiligen Aggregatzustand benötigt?
Verdunsten/Kondensieren: 2465 J
Gefrieren/Schmelzen: 334 J
Deponieren/Sublimieren: 2847 J
Was ist ein Feuchtemaß?
Beschreibung des Wassergehalts in der Atmosphäre (sie geben den unsichtbaren Anteil des Wasserdampfes an und schließen somit Wolken aus.
Was beschreibt die absolute Feuchte?
a: Masse des Wasserdampfes, der in einem Kubikmeter Luft enthalten ist [g/Kubikmeter]
Was beschreibt der Wasserdampfdruck?
e: Partialdampfdruck des Wasserdampfes, d.h. Anteil des Wasserdampfes am Gesamtdruck der Luft [hPa]
Was beschreibt der Sättigungsdampfdruck?
E: maximal möglicher Dampfdruck bei vorgegebener Temperatur [hPa]
Was ist das Sattigungsdefizit?
E-e, also die Differenz zwischen dem Sättigungsdampfdruck und den Wasserdampfdruck
Was beschreibt die relative Feuchte?
RH: das Verhältnis von tatsächlichem Dampfdruck zu maximal möglichem Dampfdruck e/E [%]
Was beschreibt die Taupunktstemperatur?
Dt: Temperatur, auf die ein Luftpaket abgekühlt werden muss, damit e = E erreicht [°C]
Was beschreibt das Kondensationsniveau?
m: Höhe, in der abkühlungsbedingt e = E ist [m]
Was beschreibt das Mischungsverhältnis?
m: Masse des Wasserdampfes, der in einem Kilogramm trockener Luft enthalten ist [g/kg]
Was beschreibt die spezifische Feuchte?
q: Masse des Wasserdampfes in einem Kilogramm feuchter Luft [g/kg]
Was beschreibt die Magnussche Dampfspannungskurve?
- Abhängigkeit des maximalen Wasserdampfgehaltes der Luft von der Temperatur
- wie viel Wasserdampf die Luft maximal aufnehmen kann
Fazit: ab 1,5 hPa steigt der Sättigungsdruck pro 10K auf etwa den doppelten Wert an.
Welche Messprinzipien und Messgeräte zur Erfassung der Luftfeuchtigkeit gibt es?
- Längen- und Volumenänderungen durch Einlagerung von Wassermolekülen in Festkörpern ➡️ Haarhygrometer
- Änderung der Dielektrizitätskonstante durch Einlagerung von Wassermolekülen in Festkörpern ➡️ Elektronischer Feuchtesensor (Kondensator)
- Temperaturunterschiede durch Verdunstung ➡️ Psychrometer (Thermometer)
- Bestimmung des Taupunktes/Frostpunktes ➡️ Taupunkthygrometer (Abkühlung eines Spiegels und Messung der Reflexion)
Was ist Luftdruck?
Der Luftdruck ist das pro Flächeneinheit berechnete Gewicht der Luftsäule, die sich in vertikaler Richtung über der Fläche in der Atmosphäre befindet.
Was ist ein klassisches Messverfahren zur Ermittlung des Luftdruckes?
Klassisches Messverfahren: Einheit offene Quecksilberröhre
• darauf leitet sich die alte Maßeinheit für den Luftdruck ab: mm Hg
Welche Messprinzipien und Messgeräte zur Ermittlung des Luftdrucks gibt es?
• mechanischer Druck auf eine Dose (teilentlüfteter Dosenstapel)
➡️ (Dosen-)Barometer)
• mechanischer Druck auf Flüssigkeit in einseitig offener Röhre
➡️ Quecksilberbarometer
Woraus besteht Niederschlag?
- besteht aus Hydrometeoren
- Bewölkung besteht aus schwebenden Hydrometeoren
- Niederschlag fällt aus wenn die Fallgeschwindigkeit der Partikel größer ist als die Aufwärtsbewegung
Welche Erscheinungsformen des Niederschlages gibt es?
- Nieselregen: flüssig, Tropfenradius < ca. 0,25mm
- Regen: flüssig, Tropfenradius > 0,25mm
- Eiskristalle/Eisnadeln: fest, vereinzelt
- Schnee: fest, flockenartige
- Griesel: fest, feine weißliche Körner
- Graupel: fest, etwas größere Körner
- Hagel: fest, große Körner, glatte Oberfläche
- Glatteis: am Erdboden gefrierender Regentropfen
In welchen Einheiten wird Niederschlag gemessen?
- mm oder l/Kubikmeter
- 1mm = 1 l/Kubikmeter
- kg/Kubikmeter
Welche Messprinzipien und Messgeräte gibt es zur Erfassung des Niederschlages?
• „sammeln“/direkte Messung
- Regenmesser nach Hellmann (Eimer/Behälter)
- Ombrometer (Kippwaage)
- Pluviometer (Niederschlagswaage)
- Lysimeter
• indirekte Messung / Bestimmung der Zahl/Größe der Wassertropfen, Schneeflocken, Hagelkörner
- Niederschlagsmessung mit Bodenradar
- Distrometer
Was stellt ein Problem bei der Messung des Niederschlages dar?
- Wind
- Schnee
- Nebel
Was ist wichtig zu beachten bei der Aufstellung einer Messstation zur Ermittlung des Niederschlages?
- Aufstellungsort ist repräsentativ für Umgebung
- Punktmessung: 200 cm^2 Öffnung repräsentiert 20 km^2 = 1:10^9
- Wind ist der kritische Faktor, deshalb geschützt, aber nicht im Windschatten oder steile Hänge
- Angemessener Abstand zu Hindernissen
Welche Fehlerquellen gibt es?
• systematische Fehler
- Deformation des Windfeldes (Regen 2-5%, Schnee 15-35%]
- Anstieg mit Höhenlage, besser: Windschutzring
- Adhäsion (5-10% an Trichter und Kanne)
- Verdunstung (1-3% abh. Temperatur, Feuchte, Wind)
- Spritzwasser, …
➡️ Niederschlagsmesser messen bis zu 35% zu wenig
• zufällige Fehler
- Exposition des Instruments, Repräsentativität des Standorts
- Topographie, umgebende Vegetation, Höhenlage, Irrtümer, Hangrichtung
- Totalisation: Variation des Volumens mit der Temperatur und durch Zustätze
Was versteht man unter Verdunstung/Evaporation?
Als Evaporation wird der Wasserverlust an der Oberfläche bezeichnet, der durch den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand ohne Mitwirkung eines Lebewesens erfolgt.
• Einheit [mm]
Was versteht man unter potenzieller Verdunstung?
- warme Wasserflächen können mehr verdunsten als kalte
* die Verdunstung kann zeitlich und räumlich umso größer sein, je mehr Strahlungsenergie zur Verfügung steht
Was versteht man unter der tatsächlichen Verdunstung und wovon hängt sie ab?
- hängt von der Feuchte der über der verdunstenden Fläche liegenden Luft ab
- hängt vom vertikalen Dampfdruckgefälle ab
- hängt von der Wasserdampfmenge, die pro Zeiteinheit von der Atmosphäre aufgenommen werden kann ab
Welche wichtigen Faktoren spielen bei der Verdunstung/Evaporation noch eine Rolle?
- Wasserverfügbarkeit
- Oberflächenrauigkeit
- Vegetationsbedeckung ➡️ Evapotranspiration
Welche Messgeräte werden zur Ermittlung der Verdunstung/Evaporation verwendet?
- Verdunstungswaage
- Evaporimeter (Piche)
- Lysimeter (ggf. Evapotranspiration)
Steckbrief Wind
- vektorielle Größe, d.h. Wind ist gerichtet
- Gemessen wird meist nur die horizontale Komponente des Windes (Richtung und Betrag)
- Wind entsteht durch horizontale Luftdruckunterschiede z.B. zwischen einem Hoch- und Tiefdruckgebiet
- Wind ist der wahrnehmbare Luftmassenfluss
Welche Messprinzipien und Messgeräte zur Ermittlung des Windgeschwindigkeit gibt es?
• Streckenmessung (Weglänge)/Anzahl der Umdrehungen
- Schalenkreuzanemometer, Windrad
• Laufzeitdifferenz und Phasenverschiebung von Schallwellen oder elektromagnetischer Strahlung
- Ultraschallanemometer, Laseranemometer
• Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands (Thermische Anemometrie)
- Hitzdrahtanemometer (Pt, Ni, W)
• Einheit: m/s oder Beaufort
Welche Messprinzipien zur Ermittlung der Windrichtung gibt es?
• Windwiderstand
- Windfahne
- Propelleranemometer
• Einheit: ° [Grad]
