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Klimatologie > Vorlesung 6 > Flashcards

Vorlesung 6 Flashcards

1
Q

Welche Energieflüsse von der Erdoberfläche in die Atmsophäre

gibt es?

A 
• Turbulente Wärmeströme
o Sensibler Wärmestrom
o Latenter Wärmestrom
• Speicherwärmestrom
o Bodenwärmestrom
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Q

Was passiert mit der nächtlichen bodennahen Lufttemperatur bei wolkenlosem Himmel und bei dichter Wolkenschicht?

A

Die Temperatur nimmt viel schneller ab, bei wolkenlosem Himmel als bei Bestand einer Wolkenschicht.

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3
Q

Wie entsteht Nebel?

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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4
Q

Wie wird Nebel aufgelöst?

A
  • Wind (durchmischt Atmosphäre)
  • starke Sonneneinstrahlung
  • Bewölkung in der Nacht (schwache Ausstrahlung)
  • Abtrocknung der Luft (z.B. Luftmassenwechsel, Föhn)
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5
Q

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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6
Q

Umwandlungsenergie von Wasser:

A

Schmelzen: Aufnahme von Energie -> 334 J/gr
Verdunsten: Aufnahme von Energie -> 2465 J/gr
Sublimation: Abgabe von Energie -> 2847 J/gr

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7
Q

Wozu werden Feuchtemaße verwendet?

A

Zur Beschreibung des Wassergehalts in der Atmosphäre

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8
Q

Welche Feuchtemaße kennen Sie?

A
  • absolute Feuchte
  • relative Feuchte
  • spezifische Feuchte
  • Wasserdampfdruck
  • Sättigungsdampfdruck
  • Taupunktstemperatur bzw. Kondensationsniveau
  • Mischungsverhältnis
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9
Q

absolute Feuchte

A

a: Masse des Wasserdampfes, der in einem Kubikmeter Luft enthalten ist

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10
Q

Wasserdampfdruck

A

e: Partialdruck des Wasserdampfes, d.h. Anteil des Wasserdampfes am Gesamtdruck der Luft

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11
Q

Sättigungsdampfdruck

A

E: maximal möglicher Dampfdruck bei vorgegebener Temperatur

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12
Q

Sättigungsdefizit

A

E-e

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13
Q

relative Feuchte

A

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

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14
Q

Taupunktstemperatur

A

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

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15
Q

Kondensationsniveau

A

m: Höhe, in der abkühlungsbedingt e = E ist

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16
Q

Mischungsverhältnis

A

m: Masse des Wasserdampfes, der in einem Kilogramm trockener Luft enthalten

17
Q

spezifische Feuchte

A

q: Masse des Wasserdampfes in einem Kilogramm feuchter Luft

18
Q

Unter welchem Namen ist die Sättigungskurve auch bekannt und was sagt diese aus?

A

-Magnussche Dampfspannungskurve
-> Abhängigkeit des maximalen Wasserdampfgehaltes der Luft von der Temperatur
-> wie viel Wasserdampf kann Luft maximal aufnehmen
Faustregel: ab 1,5 hPa steigt der Sättigungsdruck pro 10K auf etwa den doppelten Wert an.

19
Q

Welche Messprinzipien und -geräte gibt es für die Luftfeuchtigkeit?

A

• Längen- und Volumenänderung durch Einlagerung von Wassermolekülen in Festkörpern
-> Haarhygrometer
• Änderung der Dielektrizitätskonstante durch Einlagerung von Wassermolekülen in Festkörpern (kapazitive Feuchtemessung)
-> Elektronischer Feuchtesensor (Kondensator)
• Temperaturunterschiede durch Verdunstung
-> Psychrometer (Thermometer)
• Bestimmung des Taupunktes/Frostpunktes
-> Taupunkthygrometer (Abkühlung eines Spiegels und Messung der Reflexion)
-> Aßmann’sches Aspirationspsychrometer

20
Q

Definition Luftdruck

A

Der Luftdruck ist das pro Flächeneinheit berechnete Gewicht der Luftsäule, die
sich in vertikaler Richtung über der Fläche in der Atmosphäre befindet.
• klassisches Messverfahren ist eine einseitig offene Quecksilberröhre
• daraus leitet sich die alte Maßeinheit für den Luftdruck ab: mm Hg
• SI-Einheit Pa
• hPa (früher: mbar und Torr [mm Hg])
• 1 hPa = 1 mbar ~ 0,75006 Torr

21
Q

Messprinzipien und Messgeräte von Luftdruck:

A

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

22
Q

Fakten zum Niederschlag und wie dieser erscheint:

A

• besteht aus Hydrometeoren
• Bewölkung besteht aus schwebenden Hydrometeoren
• Niederschlag fällt aus, wenn die Fallgeschwindigkeit der Partikel größer ist
als die Aufwärtsbewegung
Erscheinungsformen:
• Nieselregen: flüssig, Tropfenradius < ca. 0.25 mm
• Regen: flüssig, Tropfenradius > 0.25 mm
• 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 gefrierende Regentropfen

23
Q

Messungen des Niederschlags und Probleme, die dabei auftreten können:

A 
Einheiten
• mm oder l/m^2
• 1 mm = 1 l/m^2
• kg/m^3
Messprinzipien und Messgeräte
• „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
Probleme:
• Wind
• Schnee
• Nebel
24
Q

Wie erfolgt die Aufstellung eines Regensammlers?

A

• Aufstellungsort repräsentativ für Umgebung
• Punktmessung: 200 cm2 Öffnung repräsentiert 20 km2 = 1 : 109
• Wind ist der kritische Faktor, deshalb geschützt, aber nicht im Windschatten oder
steile Hänge
• Angemessener Abstand zu Hindernissen

25
Q

Was sind Fehlerquellen der Niederschlagsmessung?

A

• Systematische Fehler
– Deformation des Windfeldes (Regen 2-5%, Schnee 15-35%)
– Ansteigen 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
– Totalisator: Variation des Volumens mit der Temperatur und durch
Zusätze

26
Q

Definition 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 (nach Häckel 1999; Wilhelm 1997).

27
Q

Unterschiede potenzielle und tatsächliche Verdunstung sowie weitere wichtige Faktoren:

A

Potenzielle Verdunstung:
• warme Wasserflächen können mehr verdunsten als kalte
• die Verdunstung kann zeitlich und räumlich umso größer sein, je mehr Strahlungsenergie zur Verfügung steht
Tatsächliche Verdunstung: hängt ab…
• von der Feuchte der über der verdunstenden Fläche liegenden Luft
• vom vertikalen Dampfdruckgefälle
• von der Wasserdampfmenge, die pro Zeiteinheit von der Atmosphäre aufgenommen
werden kann
… weitere wichtige Faktoren:
• Wasserverfügbarkeit
• Oberflächenrauigkeit
• Vegetationsbedeckung  Evapotranspiration

28
Q

Messgeräte der Verdunstung:

A
  • Verdunstungswaage
  • Evaporimeter (Piche)
  • Lysimeter (ggf. Evapotranspiration)
29
Q

Ansätze für die Bestimmung der Evapotranspiration:

A 
- Mikrometeorologische Methoden:
Eddy Kovarianz
Energiebilanz
Gradienten Methode
Scintillometer Methode
- Physiologische Ansätze:
Saftfluss
Dendrometer
Porometer
Gasaustausch
- Hydrologische Ansätze:
Evaporation Bilanz
Bodenfeuchtigkeitsmessungen
Oszillation von Flüssen
- Fernerkundung:
Bestimmung des NDVI
(normalized difference vegetation index)
- Modelle:
Statistische Ansätze (Dalton, Haude, Wendlich)
Einfache physikalische Ansätze (Penman – Monteith)
SVAT – Modelle (soil – vegetation – atmosphere)
Big – leaf – models
Multi - layer – models
TTT – model (transilient turbulence theorie)
-Lysimeter
30
Q

Fakten zu 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 einem Tiefdruckgebiet
• Wind ist der wahrnehmbare Luftmassenfluss

31
Q

Windgeschwindigkeit sowie -richtung:

A
  • Windgeschwindigkeit:
    -Einheiten
    • m/s oder Beaufort
    -Messprinzipien und Messgeräte
    • Streckenmessung (Weglänge)/Anzahl der
    Umdrehungen
    − Schalenkreuzanemometer, Windrad
    • Laufzeitdifferenz und Phasenverschiebung von
    Schallwellen oder elektromagnetischer Strahlung
    − Ultraschallanemometer, Laseranemometer
    • Temperaturabhängigkeit des elektrischen
    Widerstandes (Thermische Anemometrie)
    − Hitzdrahtanemometer (Pt, Ni, W)
  • Windrichtung:
    -Einheiten
    • ° [Grad]
    -Messprinzipien und Messgeräte
    • Windwiderstand
    -> Windfahne
    -> Propelleranemometer

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