Allgemeine Meteorologie

ISBN-13: 9783528035556 / Niemiecki / Miękka / 1974 / 368 str.

Gosta H. Liljequist

Opis

Dieses Buch ist als Einfuhrung in die Meteorologie gedacht. Es informiert uber die ver- schiedenen Prozesse in der Atmosphare der Erde. Das Buch sollte in erster Linie als Lehrbuch fur den akademischen Unterricht in Meteorologie dienen, kann aber auch in anderen Wissenschaftszweigen, wie z. B. in der Geographie, Verwendung finden. Fur das Verstandnis des Buches sind nur die Gymnasialkenntnisse der Mathematik notig. Selbst Leser ohne eigentliche Mathematikkenntnisse konnen sich daraus das Wesentliche aneignen. Die ersten 22 Kapitel des Buches kommen in logischer Abfolge; es werden zunachst die einfachen meteorologischen Grundbegriffe eingefuhrt, die im folgenden angewendet werden. Die Schlukapitel 23 bis 27 haben einen mehr vervollstandigenden und informativen Charakter. Die schwedische Ausgabe dieses Buches erschien 1962 und wurde seither als Lehrbuch im Meteorologiestudium an schwedischen Universitaten verwendet. Mit den dabei ge- wonnenen Erfahrungen wurde die deutsche Ausgabe uberarbeitet und modernisiert. Auerdem wurde das Buch in mancher Hinsicht fur Studierende in Mitteleuropa an- gepat, vor allem, was die Diskussion der Wetterlagen und die Illustrationen betrifft. Universitatsdozent Dr. Konrad Cehak, Wien, hat nicht nur die Ubersetzung vorgenommen, sondern hat auch groe Teile der Revision des Buches ausgefuhrt. Ich bin fur die frucht- bare und angenehme Zusammenarbeit, die wir dabei hatten, sehr dankbar, ebenso auch meinen schwedischen Kollegen fur viele Ratschlage wahrend der Abfassung des Buches. Besonders mochte ich meinen Dank Herrn Professor Tor Bergeron und Universitatslektor Birger Svensson, Uppsala, ausdrucken. Gosta H. Li/jequist Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 4 Die Gasgesetze 2. Einheiten fur Temperatur und Druck 4 2.1.

Spis treści

1. Einleitung.- 2. Die Gasgesetze.- 2.1. Einheiten für Temperatur und Druck.- 2.2. Die allgemeine Gaszustandsgleichung.- 2.3. Die allgemeine Gaszustandsgleichung für Gasmischungen.- 2.4. Die meteorologischen Elemente.- 3. Die Strahlung.- 3.1. Definitionen und Einheiten.- 3.2. Die Temperaturstrahlung.- 3.3. Die Sonnenstrahlung.- 3.3.1. Das Spektrum der Sonnenstrahlung.- 3.3.2. Die Intensität der Sonnenstrahlung in der Atmosphäre — die direkte Sonnenstrahlung.- 3.3.3. Die Globalstrahlung.- 3.4. Die terrestrische Strahlung.- 3.4.1. Das Spektrum und die allgemeinen Eigenschaften der Strahlung.- 3.5. Der Strahlungshaushalt der Erdoberfläche und der Atmosphäre.- 3.6. Meteorologische Strahlungsmeßgeräte.- 4. Die Lufttemperatur.- 4.1. Die Bestimmung der Lufttemperatur.- 4.1.1. Flüssigkeitsthermometer.- 4.1.2. Deformationsthermometer. Der Thermograph.- 4.1.3. Elektrische Thermometer.- 4.1.3.1. Thermoelemente.- 4.1.3.2. Widerstandsthermometer.- 4.1.4. Strahlungsschutz.- 4.1.5. Das Nachhinken der Thermometer.- 4.2. Die Faktoren, die die Lufttemperatur bestimmen.- 4.3. Die Temperaturverteilung auf der Erde.- 5. Die Luftfeuchtigkeit.- 5.1. Methoden zur Beschreibung der Luftfeuchtigkeit.- 5.2. Die Dichte der feuchten Luft. Die virtuelle Temperatur.- 5.3. Die Bestimmung der Luftfeuchtigkeit.- 5.3.1. Das Psychrometer.- 5.3.2. Das Haarhygrometer. Der Hygrograph.- 5.3.3. Das Frostpunkthygrometer.- 5.4. Die Luftfeuchtigkeitsverteilung über der Erdoberfläche.- 6. Der Luftdruck.- 6.1. Definitionen.- 6.2. Die Abnahme des Luftdruckes mit der Höhe.- 6.3. Die Messung des Luftdruckes.- 6.3.1. Das Quecksilberbarometer.- 6.3.2. Die Reduktion der Barometerablesung auf 0 °C und Normalschwere.- 6.3.3. Die Reduktion des Luftdruckes auf das Meeresniveau.- 6.3.4. Das Aneroidbarometer.- 6.3.5. Das Siedebarometer oder Hypsometer.- 6.4. Die Luftdruckverteilung im Meeresniveau.- 6.5. Isobare Flächen.- 6.6. Die zeitliche Änderung des Luftdruckes.- 7. Der Wind, die Bewegung der Luft.- 7.1. Windbeobachtungen nahe der Erdoberfläche.- 7.2. Die Messung des Windes in der freien Atmosphäre — der Höhenwind.- 7.3. Einige Winddaten.- 7.4. Stromlinien und Trajektorien.- 7.5. Laminare und turbulente Strömung.- 7.6. Die Turbulenz in der Atmosphäre.- 8. Temperatur, Feuchtigkeit und Luftdruck in der freien Atmosphäre.- 8.1. Historischer Rückblick.- 8.2. Radiosonden.- 8.2.1. Die amerikanische Wetterbürosonde.- 8.2.2. Die deutsche Sonde (Graw-Sonde).- 8.2.3. Die schweizerische Sonde.- 8.2.4. Die finnische Sonde (Väisälä-Sonde).- 8.3. Die Berechnung der Höhen in einem Radiosondenaufstieg.- 8.4. Niveauflächen und Geopotential.- 8.5. Fehlerquellen bei den Radiosondenmessungen.- 8.6. Beispiele einiger typischer Radiosondenaufstiege.- 8.7. Die Standard-Atmosphäre.- 8.8. Die Feuchtigkeit in der Atmosphäre.- 9. Die Schichtung der Atmosphäre (Thermodynamik der Atmosphäre).- 9.1. Wärmemenge und Arbeit.- 9.2. Die Zustandsänderung.- 9.3. Der erste Hauptsatz der Wärmelehre. Die spezifische Wärme..- 9.4. Die adiabatische Zustandsänderung.- 9.5. Die trockenadiabatische Temperaturabnahme.- 9.6. Trockenstabile und trockenlabile Schichtung.- 9.7. Die feuchtadiabatische Temperaturabnahme.- 9.8. Feuchtstabile und feuchtlabile Schichtung.- 9.9. Hebungs- und Absinkkurven.- 9.10. Thermodynamische Diagramme.- 9.11. Die Labilitätsenergie und die Entstehung von Vertikalbewegungen.- 9.12. Einige Anwendungen des Begriffes Labilitätsenergie.- 9.13. Turbulenz und Schichtung.- 9.14. Faktoren, die die Schichtung der Atmosphäre beeinflussen.- 9.14.1. Das Einwirken der dynamischen Turbulenz auf die Schichtung.- 9.14.2. Die Wirkung von Konvektion und Strahlung.- 9.14.3. Die Stabilität in Warm- und Kaltluftmassen.- 9.14.4. Die Änderung der Stabilität bei geordneten Vertikalbewegungen.- 9.15. Einige aerologische Temperaturbegriffe.- 10. Die Kondensationsprozesse in der Atmosphäre.- 10.1. Die Bedeutung des Begriffes Dampfdruck.- 10.2. Der Sättigungsdruck über einem Tropfen.- 10.3. Die Kondensationskerne der Atmosphäre.- 10.4. Wolkentröpfchen: Größe und Fallgeschwindigkeit.- 10.5. Der Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfes über Eis und über unterkühltem Wasser.- 10.6. Die atmosphärischen Eiskristalle.- 10.7. Die Auslösung des Niederschlags.- 10.8. Künstliche Niederschlagsbildung.- 10.9. Die äußeren Bedingungen bei Kondensationsprozessen in der Atmosphäre.- 10.9.1. Kondensation bei Hebung der Luft.- 10.9.2. Kondensation bei der Abkühlung der Luft nahe der Erdoberfläche.- 10.9.3. Kondensation bei Mischung von Luftmassen verschiedener Temperatur.- 10.10. Die Fallgeschwindigkeit der Hydrometeore.- 11. Dunst und Nebel.- 11.1. Dunst.- 11.2. Allgemeine Eigenschaften des Nebels.- 11.3. Nebelbildende und nebelauflösende Faktoren.- 11.3.1. Nebelbildende Faktoren.- 11.3.2. Nebelauflösende Faktoren.- 11.4. Die verschiedenen Nebelarten und ihre Eigenschaften.- 11.4.1. Der Strahlungsnebel.- 11.4.2. Advektionsnebel.- 11.4.3. Orographischer Nebel.- 11.4.4. Frontnebel.- 11.4.5. Seerauch.- 11.4.5. Turbulenznebel.- 11.5. Nebel und Verkehr.- 12. Die Wolken.- 12.1. Die Klassifizierung der Wolken.- 12.2. Beschreibung der verschiedenen Wolkenformen.- 12.2.1. Hohe Wolken.- 12.2.2. Mittelhohe Wolken.- 12.2.3. Tiefe Wolken und Wolken mit großer vertikaler Erstreckung.- 12.3. Die Wolkenklassifikation nach der Entstehungsart.- 12.3.1. Durch ungeordnete Hebung in einer relativ dünnen Luftschicht gebildete Wolken.- 12.3.2. Durch Aufgleiten der Luft gebildete Wolken.- 12.3.3. Durch mehr oder weniger begrenzte starke Hebung entstandene konvektive Wolken.- 12.4. Die Verschlüsselung der Wolkenbeobachtungen.- 12.5. Die Bestimmung der Bewölkung und der Sonnenscheindauer.- 12.6. Die Messung der Wolkenhöhe.- 12.7. Die Messung der Wolkenbewegung.- 13. Der Niederschlag.- 13.1. Verdunstung und Wasserkreislauf.- 13.2. Die Klassifizierung der Niederschläge.- 13.3. Der Nieselregen.- 13.4. Regen und Regenschauer.- 13.5. Schnee und Schneeschauer.- 13.6. Hagel.- 13.7. Schneetreiben und Sandsturm.- 13.8. Die Niederschlagsmessung.- 13.9. Die Anwendung des Radars in der Meteorologie.- 13.10. Die Bedeutung der Orographie für die Niederschlagsverteilung.- 13.11. Grundsätzliche Züge der Verteilung der Niederschläge auf der Erde.- 13.12. Wolkenbrüche und besonders starke Niederschlagsmengen.- 13.13. Gletscherbildung.- 13.14. Niederschlag in Form eines Beschlages.- 13.15. Flugverkehr und Eisbildung.- 14. Die atmosphärische Elektrizität.- 14.1. Die Ionisation der Luft.- 14.2. Das elektrische Leitungsvermögen der Luft.- 14.3. Stoßionisation.- 14.4. Die luftelektrischen Elemente.- 14.5. Meßmethoden.- 14.6. Überblick über die elektrischen Vorgänge in der Atmosphäre.- 14.7. Das Gewitter.- 14.7.1. Die Klassifizierung der Gewitter.- 14.7.2. Die elektrischen Eigenschaften der Gewitterwolken.- 14.7.3. Zur Theorie des Gewitters.- 14.8. Das Gewitter als elektrischer Generator in der Atmosphäre.- 14.9. Die Schadenwirkungen des Gewitters.- 15. Atmosphärische Optik.- 15.1. Die Lichtbrechung in der Atmosphäre (atmosphärische Refraktion).- 15.2. Die Streuung und diffuse Reflexion des Lichtes in der Atmosphäre.- 15.3. Kränze.- 15.4. Der Regenbogen.- 15.5. Haloerscheinungen.- 15.5.1. Allgemeine Grundsätze für die Haloentstehung.- 15.5.2. Beschreibung einiger Halokomponenten.- 15.5.2.1. Der 22°-Ring.- 15.5.2.2. Der 46°-Ring.- 15.5.2.3. Nebensonne oder Parhelia (mit dem Mond als Lichtquelle: Nebenmond oder Parselena).- 15.5.2.4. Die oberen und unteren Berührungsbogen an den 22°-Ring (der umschriebene Halo).- 15.5.2.5. Der zirkumzenitale Bogen.- 15.5.2.6. Einige Halokomponenten, die durch Reflexion an den Kristallflächen entstehen.- 16. Die atmosphärischen Bewegungsgesetze.- 16.1. Vektoren.- 16.2. Die Gradientkraft.- 16.3. Die ablenkende Kraft der Erdrotation: die Corioliskraft.- 16.4. Der geostrophische Wind.- 16.5. Der Gradientwind: die Strömung um Hoch- und Tiefdruckgebiete.- 16.6. Die zyklostrophische Zirkulation und die Trägheitsströmung.- 16.7. Der thermische Wind.- 16.8. Die Strömung der Luft, die nicht isobarenparallel verläuft.- 16.9. Divergenz und Konvergenz.- 17. Kleine und große Zirkulationssysteme in der Atmosphäre.- 17.1. Land- und Seewind.- 17.2. Berg- und Talwind.- 17.3. Fallwinde.- 17.4. Jahreszeitliche Winde oder Monsune.- 17.5. Die planetarische Zirkulation.- 17.6. Die Luftströmung in den mittleren Breiten und in den Polargebieten.- 17.7. Zusammenfassung.- 18. Synoptische Wetterkarten.- 18.1. Wetterbeobachtungen.- 18.2. Die Sammlung und Weiterleitung der Beobachtungen.- 18.3. Die Wetterkarte.- 18.4. Die Analyse der Wetterkarte.- 18.5. Historischer Rückblick.- 19. Luftmassen und Luftmassengrenzen.- 19.1. Luftmassen: Klassifizierung und allgemeine Eigenschaften.- 19.2. Die Luftmassen in Mittel-, West- und Nordeuropa.- 19.2.1. Tropikluft.- 19.2.2. Polarluft.- 19.2.3. Arktikluft.- 19.3. Luftmassengrenzen: Entstehung und allgemeine Eigenschaften.- 19.4. Die Neigung der Frontflächen und die Strömung der Luft auf beiden Seiten der Front.- 19.5. Wetter und Wolken an Warm- und Kaltfronten.- 19.5.1. Die Warmfront.- 19.5.2. Die Kaltfront.- 19.5.2.1. Kaltfront mit langsamer Bewegung.- 19.5.2.2. Kaltfront mit rascher Bewegung.- 19.6. Abweichungen von den normalen Eigenschaften der Fronten.- 20. Zyklonen und Antizyklonen.- 20.1. Die Entstehung und weitere Entwicklung der Zyklonen.- 20.2. Die Okklusion.- 20.2.1. Die Warmfrontokklusion.- 20.2.2. Die Kaltfrontokklusion.- 20.3. Die allgemeine Struktur einer Zyklone.- 20.4. Zyklonenbahnen.- 20.5. Die Steuerung.- 20.6. Die Antizyklone.- 20.7. Die Höhe der Tropopause in Zyklonen und Antizyklonen.- 21. Tropische Meteorologie und Tromben.- 21.1. Die meteorologischen Verhältnisse in den Tropen.- 21.2. Die tropischen Orkane.- 21.3. Tromben.- 21.4. Übersicht über die Größenordnungen der Wirbel.- 22. Die allgemeine Zirkulation.- 22.1. Übersicht über die Zirkulation in der Atmosphäre.- 22.2. Der Einfluß der Erdrotation auf das atmosphärische Strömungssystem.- 22.3. Der Strömungsverlauf in der freien Atmosphäre.- 22.4. Zirkulationen mit hohem und mit niederem Index.- 22.5. Strahlströme (Jetstreams).- 22.6. Die zonale Zirkulation in der Atmosphäre.- 22.7. Die meridionale Zirkulation.- 22.8. Die atmosphärische Zirkulation in den Polargebieten.- 23. Einige Beispiele von typischen Wetterlagen.- 23.1. Stationäres Hochdruckgebiet über Mitteleuropa (19.–24. November 1967).- 23.2. Sturmtief über der Ostsee (17. Oktober 1967).- 23.3. Am Alpenostrand nordwärts ziehendes Tief, Vb-Lage (8.–10. September 1967).- 23.4. Föhn im Alpenraum (6.–7. November 1966).- 23.5. Polare Kaltluftausbrüche.- 23.5.1. Polare Kaltluftausbrüche der Südhalbkugel.- 23.5.2. Polare Kaltluftausbrüche der Nordhalbkugel.- 23.6. Ein Querschnitt durch einen Strahlstrom über Mitteleuropa (26. Februar 1957).- 23.7. Wandernde Antizyklonen der Südhalbkugel.- 24. Die meteorologischen Verhältnisse in der bodennahen Schicht.- 24.1. Die Reibungsschicht.- 24.2. Die Turbulenz und die Höhenabhängigkeit des Windes in der bodennahen Schicht.- 24.3. Wärmeleitung und Diffusion.- 24.4. Die Windabhängigkeit von der Höhe in der Oberschicht.- 24.5. Die Ausbreitung von Luftverunreinigungen in der Atmosphäre.- 24.6. Schneetreiben und Niederschlagsmessung.- 24.7. Lokalklimatische Verhältnisse.- 25. Die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Meer.- 25.1. Hydrographische Reihen.- 25.2. Die Entstehung der Meeresströmungen.- 25.3. Die Meeresströmungen im Nordatlantik.- 25.4. Der Einfluß des Meeres auf die meteorologischen Verhältnisse.- 25.5. Die thermische Jahresschwankung in Seen und Ozeanen. Die Eisbildung.- 25.6. Die Eisverhältnisse im Meer.- 25.7. Die Zirkulation des Wassers in den großen Meerestiefen.- 26. Die Arbeitsmethoden und Probleme der Klimatologie.- 26.1. Klimabeobachtungen und Klimastationen.- 26.2. Einige statistische Gesichtspunkte bei der Bearbeitung klimatologischer Beobachtungen.- 26.3. Klimaänderungen in historischer und geologischer Zeit.- 26.4. Die Klassifizierung des Klimas.- 26.5. Die Bedeutung des Klimas.- 27. Die Stratosphäre und hohe Atmosphäre.- 27.1. Übersicht über die hohe Atmosphäre.- 27.1.1. Die Temperaturschichtung der hohen Atmosphäre.- 27.1.2. Akustische Temperaturbestimmung.- 27.1.3. Meteoritenbeobachtungen als Hilfsmittel für die Temperaturbestimmung.- 27.1.4. Wolken in der höheren Atmosphäre.- 27.2. Dissoziation der Luftmoleküle. Ozon in der Atmosphäre.- 27.3. Die Ionosphäre.- 27.4. Die Partikelstrahlung in der Atmosphäre.- Sachwortverzeichnis.