Clemens Simmer
Einführung
in die Meteorologie (met210)
- Teil VII: Synoptik
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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
• Aufbau des „Stationsmodells“
• Bodenwetterkarten
• Höhenkarten
• Relative Topographie
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pp PPP C
TT H
C M VV
ww
Td C L
T
dT
da N
LW
h
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
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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
27.10.2002 00 UTC 6
Einige Charakteristika der Bodenwetterkarte
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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).
8
9 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
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Höhenkarten
• sind Topographien von isobaren Flächen, angegeben in geopotentiellen Metern (gpm) h=(g/g0)z
– 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.
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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.
0
siehe statische
Abbildung Grundgleichung
0 0 0
1 1
mit Geopotenzial
mit geopotenzielles Meter
g h
g const gz
g
p
v k p y
f f p
x
p p z gz
g gz Φ
x x x x x
g g h h gz / g
x x
0 0
, ,
0
Es folgt und schließlich 1
y z y p
g p p
p dp dh h
g g
x dx dx x x
v g k h k
f f
z+Δz z p-Δp p
Δp=-ρgΔz Δx
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Zusammenhang Relative Topographie – mittlere virtuelle Schichttemperatur
Die (geopotentielle) Dicke einer Schicht zwischen zwei festen Druckflächen ist direkt proportional zur mittleren virtuellen Temperatur der Schicht.
2 1 2 1
2 1
1 2
statische GG: , ideale Gasgleichung
ln Integration mit ersetzen durch
ln ln ( )
(ln ln )
L vL v
v v
L v
L v
v
L
dp gdz p R T
pg dz R T
dp g
d p dz T T
p R T
p p g z z
R T gz gz
T R p p
0 2 1 2 1
1 2 1 2
(ln ln ) (ln ln )
L L
g h h
R p p R p p
Wetterkarten gibt es u.a. unter
• http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDeskt op?_nfpb=true&_pageLabel=_dwdwww_spezielle_nutzer_
hobbymeteorologen_karten&activePage=&_nfls=false
• http://profi.wetteronline.de/
• http://www.wetter3.de/
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Übungen zu VII.1.2
1. Wievielen geopotenziellen Metern entsprechen 5000 geometrischen Metern in 45° Breite?
2. 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 10°C verändert?
3. Um welches Mittel (arithmetisch, geometrisch,…) der virtuellen Temperatur handelt es sich in
? 2 1
1 2
(ln ln )
v
L
gz gz
T R p p