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Wetterkunde für Privatpiloten I Quellen:

Wetterkunde für Privatpiloten I Quellen: Manfred Reiber: Moderne Flugmeteorologie Verlag H. Deutsch 1998 Horst Malberg: Meteorologie und Klimatologie J. Springer Verlag 1997 Manfred Kreipl: Mit dem Wetter segelfliegen Motorbuch Verlag 1977 Hesse: Der Segelflugzeugführer 1977

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Wetterkunde für Privatpiloten I Quellen:

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Presentation Transcript

  1. Wetterkunde für Privatpiloten I Quellen: Manfred Reiber: Moderne Flugmeteorologie Verlag H. Deutsch 1998 Horst Malberg: Meteorologie und Klimatologie J. Springer Verlag 1997 Manfred Kreipl: Mit dem Wetter segelfliegen Motorbuch Verlag 1977 Hesse: Der Segelflugzeugführer 1977 Beispiele aus pc_met Weitere Bildquellen: DWD, ESA, NASA, NOAA G. Breu

  2. Inhalt 1. Grundlagen, Zusammensetzung und Aufbau der Atmosphäre 2. Bestimmungsgrößen für den Zustand der Atmosphäre -Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck 3. Vertikale Luftbewegung, Schichtung, Thermodynamisches Diagramm 4. Klima, Großwetterlagen 5. Flugmeteorologische Grundelemente und wetterbedingte Fluggefahren -Sicht, Wolken, Niederschlag 6. Fugwetterberatung für die allgemeine Luftfahrt, Selfbriefing Wetterkarten, Wetterschlüssel, GAFOR, Pcmet ..... G. Breu

  3. 1. Grundlagen, Zusammensetzung und Aufbau der Atmosphäre Die Atmosphäre G. Breu

  4. Die Atmosphäre Chemische Zusammensetzung der Luft: 21% Sauerstoff O2 78% Stickstoff N2 0.03% Kohlendioxid CO2 Rest: Edelgase u.a. Im Durchschnitt sind ca. 1.3% Wasserdampf (max. 3%) in der Luft enthalten. G. Breu

  5. Ionosphäre Kosmische Strahlung im UV- und Röntgenbereich UV- Licht (Tag) O2 O3 Nacht O O2 Temperaturgradient: Temperaturänderung mit der Höhe (im Normalfall Abnahme), Mittelwert für Troposphäre: 0.65°C/100m oder 2°C/1000ft Die Tropopause sperrt das Wettergeschehen ab! Äquator = 17 km Unsere Breiten = 11 km Polen = 7 km G. Breu

  6. 2. Bestimmungsgrößen für den Zustand der Atmosphäre Luftdruck Luftfeuchtigkeit Temperatur Temperatur – Luftfeuchtigkeit - Luftdruck 1013,25 hPa = 29,92 ins = 760 mmHg Wasserdampf und Kondensationskerne bilden Wolken G. Breu

  7. Im Bereich der Troposphäre durchdringt die Sonneneinstrahlung die Luft und erwärmt den Erdboden. Der erwärmte Boden gibt Wärme an die Luft ab. Der Wärmetransport innerhalb der Troposphäre erfolgt durch Konvektion. Sonnenspektrum Infrarotstrahlung Temperatur - physikalische Maßzahl für den Wärmezustand von Materie, nach der kinetischen Gastheorie ist die Temperatur proportional der Bewegungsenergie der Moleküle. G. Breu

  8. Luftfeuchtigkeit - Begriffe Luft ungesättigt: Der augenblickliche Wasserdampfgehalt Luft gesättigt: Höchstmöglicher Wasserdampfgehalt Relative Feuchte: In % Verhältnis was sein könnte; jedoch keine Aussage über tatsächlichen Wasserdampfgehalt Taupunkt: ° C Beginn von Tau, Wolken Temperaturtaupunktsdifferenz(SPREAD): ° Celsius Spreadformel: Wolkenhöhe (Cumulus) in ft AGL (T – Tc) * 400 G. Breu

  9. Absolute Feuchte: Der tatsächlich in der Luft enthaltene Wasserdampf in g/m³ Luftfeuchtigkeit Sättigungsdampfdruck und maximale Feuchte: G. Breu

  10. Fabs Frel = 100% x Fmax Luftfeuchtigkeit - Formeln Die relative Feuchte: Taupunkt : Temperatur bei der die Sättigung (max. Feuchte =100% rel. Feuchte) erreicht ist und Kondensation einsetzt. Taupunktsdifferenz (Spread): Differenz zwischen tatsächlicher Temperatur und Taupunkt. z. B.  = 10°C => Die Luft muss sich um 10° abkühlen um den Taupunkt zu erreichen. Aus  kann mögliche Nebelbildung vorhergesagt werden, oder die zu erwartende Cu- Wolkenbasis (KKN/m = Spread x 123) ermittelt werden. G. Breu

  11. Psychrometer Luftfeuchtigkeit Messgeräte für Luftfeuchtigkeit: Hygrometer G. Breu

  12. Fabs Frel = Fabs = 0.64 x 20 g/m³ = 12.8g/m³ x Frel Fmax = Fmax nach Faustregel  = 12.8°C  = 20°C - 12.8°C = 7.2°C Cu- Basis =  x 123m = 886m über Grund Luftfeuchtigkeit Aufgabe: Ermittle mit den Informationen dieser “Wetterstation” die Höhe der zu erwartenden Cu- Wolkenbasis. rel. F = 64% T = 20°C G. Breu

  13. Luftdruck Höhenmessprinzip: Konstante Zuordnung vonLuftdruck, Temperatur undHöhe (Fixwerte) in der fiktiven ICAO Standard-atmosphäre Regel: BeieinerHöhendifferenz von 5.500m halbiertsich der Druck G. Breu

  14. Luftdruck Maßeinheit: 1 Pa = 1 N/m² Alte Maßeinheiten: 760mm Hg = 760 Torr = 29.25 ins merc = 1013.25 mbar = 1013.25 hPa Messgeräte für den Luftdruck: Quecksilberbarometer Aneroidbarometer/ Höhenmesser/ Barograf Elektronische Drucksensoren Barometrische Höhenstufe: Höhenunterschied, der 1 hPa Druckunterschied verursacht. Meereshöhe (MSL): 8m/hPa 2000m: 10m/hPa) 5500m: 16m/hPa 11000m: 32m/hPa G. Breu

  15. Die ICAO - Standardatmosphäre Dient zum Vergleich von Leistungsparametern von Flugzeugen und Triebwerken und zur Eichung von Fluginstrumenten. Grunddaten der ICAO- Standardatmosphäre: Luftdruck 1013.2 hPa Lufttemperatur (MSL) 15°C Luftdichte 1.225kg/m³ rel. Feuchte 0% Temperaturabnahme bis 11km Höhe 0.65°C/100m bzw. 2°C/1000ft Höhe der Tropopause 11km Temperatur an der Tropopause -56.5°C Zur Anwendung bei Eichungen gibt es ausführliche Tabellen für die Höhenabhängigkeit von Lufttemperatur, Luftdruck, Luftdichte und Schallgeschwindigkeit. G. Breu

  16. ICAO Normalatmosphäre Formel für Standardtemperatur in entsprechender Höhe: Standardtemperatur ° C = (ft/1000) * (-2) + 15 G. Breu

  17. Die Höhenmessereinstellungen Druck nimmt nach oben ab! Flugplatz oberhalb MSL = QNH>QFE Standardeinstellung: QNE: 1013.2 hPa Beispiel: FL 100 ist10.000 ft über QNE, demNiveau, in dem der Luftdruck 1013,2 hPabeträgt beit=15°C G. Breu

  18. FL-Altitude-Elevation-Height Lösung: 4250=100% QNH-A 4500=106% 6/0,4=15° TA= 4230 ft H = 2230 ft DA= 2184 ft Stand. +6°C 15° kälter = -9°C G. Breu

  19. Höhenmessfehler durch Druckänderung Von warm nach kalt knallt! Vom Hoch ins Tief geht‘s schief ! G. Breu

  20. Höhenmessfehler durch Temperaturabweichung Näherungsformel für die Praxis: Je 1°C Abweichung von der Standardtemperatur istdie Höhenmesseranzeige um 0,4% zu korrigieren(höher mit +, tiefer mit -). Fehler: + 0.3% G. Breu

  21. 3. Vertikale Luftbewegung, Schichtung, Thermodynamisches Diagramm T = 19°C 100m 0m Aufsteigende Luft Ein Luftpaket wird in vertikaler Richtung bewegt. Es findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt (adiabatischer Vorgang). Trockenadiabatischer Temperaturgradient: T = 0.98°C/100m  1°C/100m T = 20°C  = 13.5°C G. Breu

  22. 900m T = 13°C Feuchtadiabatischer Temperaturgradient: F = 0.3 ...0.9°C/100m Mittelwert für Europa: F = 0.5 ...0.6°C/100m 800m Aufsteigende Luft Unser Luftpaket hat in ca. 800m das Kondensations- niveau (=0) erreicht. Es bildet sich eine Wolke. Der Vorgang bleibt weiterhin adiabatisch. freiwerdende Kondensationswärme T = 12°C  = 12°C G. Breu

  23. Schichtung und Stabilität der Atmosphäre Schichtungsgradient: Temperaturgradient der ruhenden umgebenden Luft Hebungsgradient: Temperaturgradient der aufsteigenden Luft G. Breu

  24. Schichtung und Stabilität der Atmosphäre Trockenstabil: ruhende umgebende Luft muss sich um < 1°C/100m abkühlen Trockenindifferent: ruhende umgebende Luft muss sich um 1°C/100m abkühlen Trockenlabil: ruhende umgebende Luft muss sich um >1°C/100m abkühlen Feuchtstabil: ruhende umgebende Luft muss sich um < 0.5°C/100m abkühlen Feuchtindifferent: ruhende umgebende Luft muss sich um 0.5°C/100m abkühlen Feuchtlabil: ruhende umgebende Luft muss sich um >0.5°C/100m abkühlen Stabile Luftschichtung: Luft steigt mit abnehmender Geschwindigkeit auf Indifferente Luftschichtung: Luft steigt mit konstanter Geschwindigkeit auf Labile Luftschichtung: Luft steigt mit zunehmender Geschwindigkeit auf Beispiel: Temperaturgradient der ruhenden umgebenden Luft ist 0.7°C/100m.  Die Luftmasse ist trockenstabil und feuchtlabil. G. Breu

  25. Trockenadiabaten: 1°C/100m Feuchtadiabaten: ca. 0.5°C/100m, gebogen wegen Temperaturabh. Linien des Sättigungsmischungs- verhältnisses (Taupunkt) Cu- Wolkenbasis: Spread x 123 Thermodynamisches Diagramm nach Stüve (Temp) Darstellung des höhenabhängigen Temperaturverlaufs (Temp.) in der Troposphäre. Regel: Temp steiler als Adiabate: stabil Temp flacher als Adiabate: labil G. Breu

  26. Radiosonde Radiosondenaufstiege erfolgen regelmäßig an bestimmten Orten zu festgelegten Zeiten zur Ermittlung der Temps, des Feuchteverlaufs, des Luftdrucks, und des Höhenwindes. G. Breu

  27. Temp in PC_met G. Breu

  28. 4. Klima, Großwetterlagen Thermik Voraussetzung: Erwärmung des Erdbodens durch Sonneneinstrahlung G. Breu

  29. Thermik G. Breu

  30. Bodeninversion Bildung Auflösung G. Breu

  31. Thermik und Bodeninversion G. Breu

  32. 5. Flugmeteorologische Grundelemente und wetterbedingte Fluggefahren – Wolken – Sicht - Niederschlag Hebungskondensationsniveau HKN Konvektionskondensationsniveau KKN Wolkenbildung G. Breu

  33. Wolken Bildungsvoraussetzungen: - wasserdampfhaltige Luft - Kondensationskerne – oder Sublimationskerne - Prozess der Abkühlung (Strahlung, erzwungene Hebung oder konvektive Hebung) - Kondensation oder Sublimation (Cirrus) Bestandteile: -35° = Eiswolke 0° -35° = Mischwolke (unterkühltes Wasser + Eis) 0° = Wasserwolke G. Breu

  34. Wolkengattungen Bei Nachlassen der Thermik (Spätnachmittag) – Übergang von Cumulus zu Stratocumulus durch Ausbreitung einer Höheninversion G. Breu

  35. Die Wolkengattungen G. Breu

  36. SICHT • Def.: Maximale Entfernung, in der ein Such-ziel in seiner Form, seinen Umrissen noch erkannt werden kann. • Bodensicht - Horizontalsicht des amtl. Wetter-beobachters geschätzt) • Flugsicht – Horizontale Sicht aus dem Lfz. • Schrägsicht – Schrägentfernung zu einem Suchziel • Vertikalsicht – Sicht senkrecht nach unten G. Breu

  37. Bodensicht MET Sichten in der Fliegerei Flugsicht – Erdsicht - Bodensicht G. Breu

  38. Dunst / Nebel Nebelarten: - Bodennebel - Nebel mit Himmelsicht Nebelursachen: - Abkühlung feuchter Luft durch Strahlung oder Mischung - Advektion = Herantransport feuchter, warmer Luft und Kontakt mit kalter Unterlage Hochnebelbildung entsteht durch Turbulenz Mischungsnebel entsteht wenn feuchtwarme u. kalte Luft zusammenkommen, - Folge: Rapider Sichtrückgang G. Breu

  39. Künstliche Nebelauflösung Nebel Nebelbildung: - Abkühlung der Luft bis zum Taupunkt (Strahlungsnebel) - Transport von warmer und feuchter Luft über ausgekühlte Landflächen (Advektionsnebel) - Zufuhr von Wasserdampf mit oder ohne gleichzeitiger Abkühlung der Luft (Mischungsnebel) Nebelauflösung: - Erwärmung der Luft durch Sonneneinstrahlung - Entzug von Wasserdampf durch Tau- oder Reifbildung - Vertikaler Luftaustausch durch Turbulenz. Bei mittleren Windgeschwindigkeiten 5m/s (oft schon ab 3m/s) wird Strahlungsnebel in der Regel aufgelöst. G. Breu

  40. Niederschläge • Begleitwolken: • Nimbostratus (NS) /Altostratus = Dauerniederschlag • Cumulonimbus (CB) /Cumulus = Schauerniederschläge • Entstehung: Anwachsen von Wolkenelementen (Eispartikel, Wassertropfen, Schneesterne) die ausfallen. • Niederschlagsformen: fest, flüssig (in Abhängigkeit von Höhenlage der Nullgradgrenze • Hagel: CB, Auftreten: Sommer, Zusammenwachsen unterkühlter Tropfen • Graupel: CB, Auftreten: Übrige Jahreszeiten G. Breu

  41. Entstehung des Windes • Def.: Horizontale Luftbewegung Druckausgleichs-bewegung) • Ursachen – horizontale Druckunterschiede (horizontaler Druckgradient) • Messung – Anemometer, Bodenwind: Messhöhe in 10 m GND • Windrichtung – Wind kommt aus… bezogen auf geografisch Nord • Windgeschwindigkeit: Knoten (NM) = 1,852 km/h • 1 Knoten = 0,5 m/sek. G. Breu

  42. Lokale Winde • Mistral, Bora = orografische Winde (oro=Gelände) • Scirocco = kein orografischer Wind; heißer trockener Wüstenwind • Föhn • Land- Seewind G. Breu

  43. Das Talwind - Bergwindsystem G. Breu

  44. Föhnmauer Föhn G. Breu

  45. Das Seewind - Landwindsystem G. Breu

  46. Modell nach Hadley (ca. 1750) und Ferrel (ca. 1850) Großräumige Zirkulation, Großwetterlagen Thermische Konvektion bei lateralem Temperaturgefälle Zirkulation bei stillstehender Erde Ablenkung durch Corioliskraft G. Breu

  47. Luftmassen u. Fronten • Charaktereigenschaften: • Temperatur • Feuchtigkeitsgehalt • Stabilität • Klassifikation: • Ursprungsort • Verlagerungsweg (Festland, Ozean) • Häufigste Luftmassen: • Maritime Polarluft • Tropikluft G. Breu

  48. Luftmassen u. Fronten • Ursprungsgebiet der kältesten Luftmasse: • Nordsibirien • Osteuropa = kontinental, also kalt! • Stabilisieren einer Luftmasse: • Unten abkühlen • Oben erwärmen • Labilisieren: • Oben abkühlen • Unten erwärmen G. Breu

  49. Luftmasseneigenschaften KALTLUFT • Wolken = Quellwolken (CU, CB) • Feuchtigkeit = gering (Ausnahme maritime Kaltluft in unteren Schichten) • Sichten: gut bis sehr gut (Ausnahme im Niederschlag) • Wettererscheinungen = je nach Grad der Labilisierung: Regen, Gewitter, Graupel • Vertikalbewegung gut ausgeprägt WARMLUFT • Wolken stratiform: ST, SC, NS, AS • Feuchtigkeit rel. hoch • Sicht beeinträchtigt durch Dunst oder Nebel • Wettererscheinung: Niesel, Regen, Schnee, Dunst, Nebel • Vertikalbewegung im allgemeinen schwach G. Breu

  50. Benennung der für Mitteleuropa wetterbestimmendenLuftmassen - Nach Richard Scherhag (1907- 1970) G. Breu

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