Clemens Simmer

Clemens Simmer

Einführung

in die Meteorologie (met210)

- Teil VII: Synoptik

V.1 Allgemeines zur Synoptik

1.  Definition und Grundlagen

•  Definition

•  wissenschaftliche und technische Grundlagen

•  Geschichte

2.  Darstellung synoptischer Felder

•  Bodenkarten

•  Höhenkarten

•  Stationsmodell

3.  Thermische Verknüpfung von Boden- und Höhenwetterkarten

•  thermischer Wind

•  Barotrope und barokline Felder

3

VII.1.2 Darstellung synoptischer Felder (Wetterkarten)

•  Kodierung synoptischer Beobachtungen (Wh.)

•  Aufbau des „Stationsmodells“ (Wh.)

•  Bodenwetterkarten (Wh.)

•  Höhenkarten

•  Relative Topographie

http://www.dwd.de/DE/

leistungen/

hobbymet_wk_europa/

hobbyeuropakarten.html

5

pp PPP C

TT _H

C _M VV

ww

Td C _L

T

T

a N _L W

h

ddff N

Aufbau des

Stationssymbols

Beispiel:

22°C Lufttemperatur, 18°C Taupunkt, 1021,2 hPa Luftdruck, um 0,5 hPa in den letzten 3 Stunden gestiegen, 2/8 Bewölkung, nur niedrige Wolken (2/8) der Unterkantenklasse 4 (<600 m), Cumulus, 3 mm Niederschlag in

letzten 6 Std.,Wind aus Ostsüdost mit 10 Knoten (langer Strich), die

Sichtweite ist gering (kodiert), es gibt und ab keine signifikanten

Wettererscheinungen,…

1 kn = 1 sm/h = 1,852 km/h = 0,514 m/s

synoptische Wetterbeobachtung

IIiii Nddff VVwwW PPPTT N_LC_LhC_MC_H T_dT_dapp 7RRT_nT_n 7RRT_xT_x

10111  81020 ccccc 12754 4cccc 55+06 7cc57 7cc51 6 UTC 18 UTC

II Zonenbezeichnung iii Stationskennung N Bedeckungsgrad

dd Windrichtung in Dekagrad

ff Windgeschwindigkeit in Knoten (1 kn =ca. 0,5 m/s) VV Sichtweite (kodiert)

ww Wetter zum Beobachtungszeitpunkt

W Wetter seit letztem Haupttermin (6 oder 3 Stunden) PPP Luftdruck ohne 100er, reduziert, in 10tel hPa

TT Lufttemperatur in°C

NL Bedeckungsgrad der tiefen Wolken

C_L,M,H Art der tiefen, mittelhohe, hohen Wolken (kodiert) h Unterkantenhöhe der tiefsten Wolken (kodiert) TD Taupunkttemperatur in °C

a Verlauf der Barographenkurve

pp Luftdruckänderung in 10tel hPa der letzten 3 Stunden RR Niederschlag der vergangenen 12 Stunden (kodiert) Tn,x Minimum bzw. Maximumtemperatur

7

http://www.dwd.de/DE/

leistungen/

hobbymet_wk_welt/

hobbyweltkarten.html?

nn=16102

9

http://www.dwd.de/DE/

leistungen/

hobbymet_wk_europa/

hobbyeuropakarten.html

?nn=16102

27.10.2002 00 UTC 11

Einige Charakteristika der Bodenwetterkarte

Charakteristika der Bodendruckkarte

1. 

Die Linien stellen den auf Meeresniveau reduzierten Druck dar im Abstand von 5 hPa dar.

2. 

Winde sind parallel zu Isobaren mit dem niedrigeren Druck links und einer Richtungstendenz zum niedrigeren Druck.

3. 

Je enger die Isobaren, desto stärker ist der Wind.

4. 

In Tiefs ist die Strömung links herum (zyklonal) in Hochs rechts herum (antizyklonal).

5. 

1-3 folgen aus der geostrophischen Windrelation (Ausgleich von Druckgradient und Coriolisbeschleunigung).

6. 

Fronten als Grenzen zwischen Kalt- und Warmluft sind durch dicke Linien mit Symbolen gekennzeichnet, welche Charakter und Zugrichtung der Fronten andeuten.

7. 

Tiefs haben Frontalzonen (Warm- und Kaltfronten), an denen die Isobaren (und der Wind) einen zyklonalen Sprung

aufweisen (Margulessche Grenzflächenneigung).

8. 

In Tiefs – besonders an Fronten – tritt vermehrt Bewölkung und Niederschlag auf (folgt u.a. aus Konvergenz

(=Zusammenströmen) der Luftströmung verbunden mit

Aufsteigen) (Aufgleiten, Querzirkulation).

13 Warmfront mit Erwärmung in allen Schichten

Warmfront mit Erwärmung nur am Boden Warmfront mit Erwärmung nur in der Höhe Maskierte Warmfront mit Abkühlung am Boden Quasistationäre Front

Kaltfront mit Abkühlung in allen Schichten Kaltfront mit Abkühlung nur am Boden Kaltfront mit Abkühlung nur in der Höhe

Maskierte Kaltfront mit Erwärmung am Boden

Okklusionsfront (Zusammenschluß von Warm- und Kaltfront) Gealterte Okklusionsfront

Kaltfront-Okklusion mit Abkühlung am Boden Konvergenzlinie

Warmfront-Okklusion mit Erwärmung am Boden

Frontenkennzeichnung (nur bei man. Erst.)

Höhenkarten

• 

sind Topographien von isobaren Flächen, angegeben in

geopotenziellen Metern (gpm) h=(g/g

)z (gleiche geopotenzielle Höhen entsprechen gleichen Schwerepotenzial)

–  absolute Topographien, z.B. 850 hPa, 700 hPa, 500 hPa, 300 hPa,

… enthalten

•  h₈₅₀, h₇₀₀, … als Isolinien (sog. Isohypsen) in gpd(eka)m

•  Isothermen

•  relevante Messwerteintragungen (Radiosonden, Flugzeuge, Satellit) als reduziertes Stationsmodell

–  relative Topographien, z.B. h₃₀₀ – h₇₀₀

•  geben Informationen über die mittlere virtuelle Temperatur in den Schichten (niedrige Höhendifferenz = kalt, große Höhendifferenz = warm, siehe später)

15

Beispiel einer 500 hPa Höhenkarte (oben,

ohne Stationseintragungen) mit Bodenkarte

Kennzeichen:

•  Isohypsen in gpm (~550 gpm bei 500 hPa)

•  kaum abgeschlossene Isohypsen

•  Drängung der Isohypsen im Bereich der Polarfront

•  keine eingezeichnete Fronten

•  Tröge gegenüber Bodentiefs am Boden nach Westen oder Nordwesten verschoben

•  Rückenzentren gegenüber

Bodenhochs nach Westen oder Südwesten verschoben

•  Frontenneigung durch Vergleich mit Bodenkarte erkennbar.

Zusammenhang Isobaren - Isohypsen

• 

Beim Übergang zu Isohypsen vereinfacht sich die Gleichung für den geostrophischen Wind weil die Dichte entfällt.

• 

Dadurch entsprechen der gleichen Isohypsendrängung der gleiche geostrophische Wind – und zwar unabhängig von der Höhe.

= ρ^g₀ ^Δ

gzg₀

Δx = ρ^g₀ ^Δh

Δx mit h = gz / g₀ geopotenzielles Meter (g₀ Referenzwert) z+Δz z p

p-Δp

Δp=-ρgΔz Δx

v!_g ≡ 1 ρ^f

k!× ∇_hp = 1 ρ^f

−∂p

∂y

∂p

∂x

&

' ( (( ((

)

* + ++ ++

∂p

∂x ≈

siehe Abbildung

! −Δp

Δx ≅

statische Grundgleichung

! ρ^{g Δz} Δx ≅

g≈const! ρ ^Δgz

Δx = ρ ^ΔΦ

Δx mit gz =Φ Geopotenzial

Es folgt ∂p

∂x ≡ dp

dx _y,z ≅ ρ^g₀ ^dh

dx _y,p = ρ^g₀ ^∂h

∂x = ρ ^∂Φ

∂x und schließlich !

v ≡ g₀ !

k × ∇ h = 1 !

k × ∇ Φ

17

Zusammenhang Relative Topographie – mittlere virtuelle Schichttemperatur

Die (geopotentielle) Dicke einer Schicht zwischen zwei festen

Druckflächen (= Relative Topographie) ist direkt proportional zur mittleren virtuellen Temperatur der Schicht.

dp

p ≡ d ln p = − g

R

T

dz Integration mit T

, ersetzen durch T

ln p

− ln p

= − g

R

T

(z

− z

) Auflösen nach T

T

= gz

− gz

R

(ln p

− ln p

) = g

( h

− h

)

R

(ln p

− ln p

) = Φ

− Φ

R

(ln p

− ln p

)

statische GG: dp = − ρ ^gdz , ideale Gasgleichung p = ρ ^R

^T

= − pg

R

T

dz

Wetterkarten gibt es u.a. unter

•  http://www.dwd.de/DE/leistungen/hobbymet_wk_europa/

hobbyeuropakarten.html

•  http://profi.wetteronline.de/

•  http://www.wetter3.de/

19

Übungen zu VII.1.2

1. 

Wieviele geopotenzielle Meter dick ist die relative Topographie

500/1000 hPa bei einer isothermen Atmosphäre von T

=10°C? Um wieviele geopotenzielle Meter ändert sie sich, wenn sich die

Temperatur um ±5°C verändert?

2. 

Bestimme die geopotenzielle Dicke der Schicht zwischen 850 und 500 hPa über Spitzbergen, Bonn und Tunis und deren entsprechende

mittlere virtuelle Temperatur aus den in der Vorlesung besprochenen

Karten.

21

Zusatzübungen für Tutorium zu VII.1.2

1. 

Wievielen geopotenziellen Metern entsprechen 5000 geometrischen Metern Höhe in 45° Breite?

2. 

Um welches Mittel (arithmetisch, geometrisch, harmonisch,…) der virtuellen Temperatur handelt es sich bei

? Wie groß ist in etwa der Unterschied zum arithmetischen Mittel für die relative Topographie 1000/500?

2 1

1 2

(ln ln )

= −

v

−

L

gz gz

T R p p