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
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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/l eistungen/hobbymet_wk _europa/hobbyeuropak arten.html
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TdTd
a NL W
h
Nddff
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
p p P P P C
T T H
C M V V
w w
T d C L
synoptische Wetterbeobachtung
IIiii Nddff VVwwW PPPTT NLCLhCMCH TdTdapp 7RRTnTn 7RRTxTx
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
CL,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
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http://www.dwd.de/DE/l eistungen/hobbymet_wk _welt/hobbyweltkarten.h tml?nn=16102
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http://www.dwd.de/DE/l eistungen/hobbymet_wk _europa/hobbyeuropak arten.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).
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Frontenkennzeichnung (nur bei man. Erst.)
W a r m f r o n t m i t E r w ä r m u n g i n a l l e n S c h i c h t e n W a r m f r o n t m i t E r w ä r m u n g n u r a m B o d e n W a r m f r o n t m i t E r w ä r m u n g n u r i n d e r H ö h e M a s k i e r t e W a r m f r o n t m i t A b k ü h l u n g a m B o d e n Q u a s i s t a t i o n ä r e F r o n t
K a l t f r o n t m i t A b k ü h l u n g i n a l l e n S c h i c h t e n K a l t f r o n t m i t A b k ü h l u n g n u r a m B o d e n K a l t f r o n t m i t A b k ü h l u n g n u r i n d e r H ö h e
M a s k i e r t e K a l t f r o n t m i t E r w ä r m u n g a m B o d e n
O k k l u s i o n s f r o n t ( Z u s a m m e n s c h l u ß v o n W a r m - u n d K a l t f r o n t ) G e a l t e r t e O k k l u s i o n s f r o n t
K a l t f r o n t - O k k l u s i o n m i t A b k ü h l u n g a m B o d e n K o n v e r g e n z l i n i e
W a r m f r o n t - O k k l u s i o n m i t E r w ä r m u n g a m B o d e n
Höhenkarten
• sind Topographien von isobaren Flächen, angegeben in
geopotenziellen Metern (gpm) h=(g/g0)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)
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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.
z+Δz z p
p-Δp
Δp=-ρgΔz Δx
= rg0 Dgzg
0
Dx = rg0 Dh
Dx mit h= gz / g0 geopotenzielles Meter (g0 Referenzwert)
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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 º dlnp= - g
RLTv dz Integration mit Tv, ersetzen durch Tv lnp2 -lnp1 = - g
RLTv (z2 - z1) Auflösen nach Tv Tv = gz2 - gz1
RL(lnp1 -lnp2) = g0
(
h2 -h1)
RL(lnp1 -lnp2) = F2 - F1
RL(lnp1 -lnp2)
statische GG: dp = -rgdz , ideale Gasgleichung p= rRLTv = - pg
RLTv dz
Wetterkarten gibt es u.a. unter
• http://www.dwd.de/DE/leistungen/hobbymet_wk_europa/ho bbyeuropakarten.html
• http://profi.wetteronline.de/
• http://www.wetter3.de/
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Übungen zu VII.1.2
1. Wieviele geopotenzielle Meter dick ist die relative Topographie
500/1000 hPa bei einer isothermen Atmosphäre von Tv=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.
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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