Grundelemente

 

 

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Die meteorologischen Grundelemente

 

Die Sonneneinstrahlung fhrt dem Erdboden und der Atmosphre direkt oder indirekt Energie zu und diese Energiezufuhr verursacht die atmosphrischen Prozesse, welche Gegenstand der Betrachtung in der Meteorologie sind. Um das Geschehen in der Atmosphre beschreiben zu knnen, mu man eine gewisse Anzahl von Gr秤en messen oder sonst bestimmen knnen, das sind die sog. meteorologischen Elemente oder Variablen. Einige dieser Gr秤en sind primr, das sind die meteorologischen Hauptelemente, die anderen sind sekundr, sie lassen sich aus den ersteren ableiten.

Die 4 meteorologischen Hauptelemente sind:

Die brigen meteorologischen Elemente, wie Luftdichte, Bewlkung. Niederschlag, Sicht usw. hngen von diesen vier Hauptelementen ab und knnen daher physikalisch im wesentlichen von ihnen abgeleitet werden.

Unser blauer Planet

Unser blauer Planet vergr秤ern

Im folgenden sollen zunchst die meteorologischen Hauptelemente besprochen werden, ehe die weiteren verschiedenen atmosphrischen Prozesse und Phnomene behandelt werden. Diese Grundelemente beschreiben den physikalischen Zustand der Atmosphre. Schon jeweils als einzelne Parameter sind sie fr das Fliegen von offensichtlicher Bedeutung. Angetrieben von der Sonne als Energiequelle entsteht aus ihrem komplexen Zusammenwirken dann das uns bekannte Wetter mit seinen unendlich vielfltigen Erscheinungen, als typisches Wetter im Hoch- oder Tiefdruckgebiet, im Durchzug von Warm- und Kaltfronten, in Okklusionen und dergleichen mehr.

Das Wetter dieser typischen Wetterlagen fllt zu den verschiedenen Jahreszeiten nochmals ganz unterschiedlich aus: Eine Hochdruckwetterlage im Sommer bringt meist bestes Flug- oder Badewetter, dasselbe im Winter ist oft trb, grau und nebelverhangen. Bevor wir uns mit deren komplexen Zusammenwirken auseinander setzen, ist es deshalb notwendig, uns diese verschiedenen Grundelemente einzeln anzusehen.

Zuvor mu jedoch zum Verstndnis der Aufbau und die Struktur der Erdatmosphre betrachtet werden.
Die Struktur der Erdatmosphre l癌t sich am einfachsten anhand des vertikalen Druck-, Dichte- und Temperturverlaufes darstellen. Hierauf wird im Kapitel "
Der Aufbau der Atmosphre" nher eingegangen.

Meteorologische Maeinheiten

Bei der Betrachtung meteorologischer Zusammenhnge sind eine Vielzahl unterschiedlicher Basisgr秤en in den Blick zu nehmen. Dies macht eine einheitliche Bezeichnung notwendig. Sollen physikalische Gleichungen auswertet, d.h. mit ihnen gerechnet werden, wie z.B. mit dem 2. Newtonsche Axiom:

Kraft = Masse x Beschleunigung (F=ma),

so mssen alle Variablen und anderen Terme im selben Einheitensystem stehen.

In der Meteorologie ist fr die Benennung dieser Basisgr秤en das sog. SI-System (Systme International d뭊nits) gebruchlich.

 

 

Aus den Basisgr秤en knnen wiederum weitere SI-Einheiten abgeleitet werden:

 

Basisgr秤e
Name
Symbol
Lnge
Meter
m
Masse
Kilogramm
kg
Zeit
Sekunde
s
el. Stromstrke
Ampere
A
Temperatur
Kelvin
K
Stoffmenge
Mol
mol
Lichtstrke
Candela
cd
abgeleitete SI-Einheit
Name
Symbol
Flche
Volumen
Quadratmeter
Kubikmeter
m2
m3
Frequenz
Hertz
Hz = s-1
Kraft (= Masse x Beschleunigung)
Newton
N = kg ms-2
Druck (= Kraft / Flche)
Pascal
Pa = N m-2 = kg m-1s-2
Energie (= Arbeit = Kraft x Weg)
Joule
J = N m = kg m2s-2
Leistung (Energie / Zeit)
Watt
W = Js-1 = kg m2 s-3
elektr. Spannung
Volt
V = WA-1 = kg m2 s-3 A-1

 

Und dann noch einige meteorologische Grundeinheiten:

Element

Symbol

SI-Einheit
Wert in Bodennhe
Bedeutung

Luftdruck

p

kg/(ms2) = Pa
101325
Antrieb fr die Luftbewegung

Luftdichte

r

kg/m3
1,2
Masse, Trgheit

Lufttemperatur

T

K
288,15
Wrmeenergie

Luftfeuchte

verschieden

verschieden
variabel
Wolken, Niederschlag, Energie

Windgeschwindigkeit

m/s
0 - 20
Impuls der Luft

Schubspannungstensor

t

kg/(ms)
sehr variabel
Reibung

Strahlungsfludichte

F

W/m2
0 - 1000
Wrmequelle

 

Gr秤enskala

Dimension

typisches Wetter

Makro-Skala > 2.000 km > 2 Tage

lange Wellen, groe Zyklonen, ausgedehnte Antizyklonen

Meso-Skala alpha 200 - 2.000 km   6 h - 2 Tage Jetstream, kleine Wirbelstrme, schwache Antizyklone
Meso-Skala beta 20 - 200 km 30 Min. - 6 h lokale Winde, Bergwind, Land-/Seewind, groe Gewitter
Meso-Skala gamma 2 - 20 km 3 - 30 Min. Gewitter, groe Cumuluswolken
Mikro-Skala < 2 km < 3 Min.

Tornados, Cumulus-Wolken, Mikroturbulenz.

 

Aber nun keine Sorge.

Diese ganzen Bezeichnungen, Basisgr秤en und Formeln mu nun nicht jeder, der das Fliegen lernen will, auswendig dahersagen knnen. Wichtig ist insoweit nur, da man wei, worum es sich geht, wenn irgendwo eine derartige Bezeichnung auftaucht
- oder zumindest wei, wo es steht und wo man daher nachschlagen kann.

 

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