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Klimatologie > Vorlesung 5 > Flashcards

Vorlesung 5 Flashcards

1
Q

Welche Energieflüsse von der Erdoberfläche in die Atmosphäre gibt es?

A

• Turbulente Wärmeströme

  • Sensibler Wärmestrom
  • Latenter Wärmestrom

• Speicherwärmestrom
- Bodenwärmestrom

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2
Q

Welche Bedingungen sind notwendig, damit sich Nebel bildet? („Nebelzutaten“)

A
  • 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)
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3
Q

Unter welchen Bedingungen löst sich Nebel auf?

A
  • Wind
  • starke Sonneneinstrahlung
  • Bewölkung in der Nacht (schwache Ausstrahlung)
  • Abtrocknung der Luft (z.B. Luftmassenwechsel, Föhn)
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4
Q

Steckbrief Wasserdampf in der Atmosphäre

A

• 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“

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5
Q

Welche Umwandlungsenergie wird für den jeweiligen Aggregatzustand benötigt?

A

Verdunsten/Kondensieren: 2465 J
Gefrieren/Schmelzen: 334 J
Deponieren/Sublimieren: 2847 J

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6
Q

Was ist ein Feuchtemaß?

A

Beschreibung des Wassergehalts in der Atmosphäre (sie geben den unsichtbaren Anteil des Wasserdampfes an und schließen somit Wolken aus.

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7
Q

Was beschreibt die absolute Feuchte?

A

a: Masse des Wasserdampfes, der in einem Kubikmeter Luft enthalten ist [g/Kubikmeter]

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8
Q

Was beschreibt der Wasserdampfdruck?

A

e: Partialdampfdruck des Wasserdampfes, d.h. Anteil des Wasserdampfes am Gesamtdruck der Luft [hPa]

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9
Q

Was beschreibt der Sättigungsdampfdruck?

A

E: maximal möglicher Dampfdruck bei vorgegebener Temperatur [hPa]

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10
Q

Was ist das Sattigungsdefizit?

A

E-e, also die Differenz zwischen dem Sättigungsdampfdruck und den Wasserdampfdruck

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11
Q

Was beschreibt die relative Feuchte?

A

RH: das Verhältnis von tatsächlichem Dampfdruck zu maximal möglichem Dampfdruck e/E [%]

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12
Q

Was beschreibt die Taupunktstemperatur?

A

Dt: Temperatur, auf die ein Luftpaket abgekühlt werden muss, damit e = E erreicht [°C]

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13
Q

Was beschreibt das Kondensationsniveau?

A

m: Höhe, in der abkühlungsbedingt e = E ist [m]

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14
Q

Was beschreibt das Mischungsverhältnis?

A

m: Masse des Wasserdampfes, der in einem Kilogramm trockener Luft enthalten ist [g/kg]

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15
Q

Was beschreibt die spezifische Feuchte?

A

q: Masse des Wasserdampfes in einem Kilogramm feuchter Luft [g/kg]

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16
Q

Was beschreibt die Magnussche Dampfspannungskurve?

A
  • 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.

17
Q

Welche Messprinzipien und Messgeräte zur Erfassung der Luftfeuchtigkeit gibt es?

A
  • 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)
18
Q

Was ist Luftdruck?

A

Der Luftdruck ist das pro Flächeneinheit berechnete Gewicht der Luftsäule, die sich in vertikaler Richtung über der Fläche in der Atmosphäre befindet.

19
Q

Was ist ein klassisches Messverfahren zur Ermittlung des Luftdruckes?

A

Klassisches Messverfahren: Einheit offene Quecksilberröhre

• darauf leitet sich die alte Maßeinheit für den Luftdruck ab: mm Hg

20
Q

Welche Messprinzipien und Messgeräte zur Ermittlung des Luftdrucks gibt es?

A

• mechanischer Druck auf eine Dose (teilentlüfteter Dosenstapel)
➡️ (Dosen-)Barometer)
• mechanischer Druck auf Flüssigkeit in einseitig offener Röhre
➡️ Quecksilberbarometer

21
Q

Woraus besteht Niederschlag?

A
  • besteht aus Hydrometeoren
  • Bewölkung besteht aus schwebenden Hydrometeoren
  • Niederschlag fällt aus wenn die Fallgeschwindigkeit der Partikel größer ist als die Aufwärtsbewegung
22
Q

Welche Erscheinungsformen des Niederschlages gibt es?

A
  • 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
23
Q

In welchen Einheiten wird Niederschlag gemessen?

A
  • mm oder l/Kubikmeter
  • 1mm = 1 l/Kubikmeter
  • kg/Kubikmeter
24
Q

Welche Messprinzipien und Messgeräte gibt es zur Erfassung des Niederschlages?

A

• „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
25
Q

Was stellt ein Problem bei der Messung des Niederschlages dar?

A
  • Wind
  • Schnee
  • Nebel
26
Q

Was ist wichtig zu beachten bei der Aufstellung einer Messstation zur Ermittlung des Niederschlages?

A
  • 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
27
Q

Welche Fehlerquellen gibt es?

A

• 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
28
Q

Was versteht man unter Verdunstung/Evaporation?

A

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]

29
Q

Was versteht man unter potenzieller Verdunstung?

A
  • warme Wasserflächen können mehr verdunsten als kalte

* die Verdunstung kann zeitlich und räumlich umso größer sein, je mehr Strahlungsenergie zur Verfügung steht

30
Q

Was versteht man unter der tatsächlichen Verdunstung und wovon hängt sie ab?

A
  • 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
31
Q

Welche wichtigen Faktoren spielen bei der Verdunstung/Evaporation noch eine Rolle?

A
  • Wasserverfügbarkeit
  • Oberflächenrauigkeit
  • Vegetationsbedeckung ➡️ Evapotranspiration
32
Q

Welche Messgeräte werden zur Ermittlung der Verdunstung/Evaporation verwendet?

A
  • Verdunstungswaage
  • Evaporimeter (Piche)
  • Lysimeter (ggf. Evapotranspiration)
33
Q

Steckbrief Wind

A
  • 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
34
Q

Welche Messprinzipien und Messgeräte zur Ermittlung des Windgeschwindigkeit gibt es?

A

• 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

35
Q

Welche Messprinzipien zur Ermittlung der Windrichtung gibt es?

A

• Windwiderstand

  • Windfahne
  • Propelleranemometer

• Einheit: ° [Grad]

Klimatologie (15 decks)

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