In dieser Arbeit wird das Thema der vertikalen und horizontalen Luftmassenbewegungen behandelt. Wie entstehen diese Luftmassen und was haben ihre geographischen Lagen damit zu tun? Warum gibt es verschiedene Wetterlagen wie Nebel und wie entsteht beispielweise Smog? Spielen Gebirge und Wälder dabei auch eine Rolle?
Jeder Mensch kann sich unter Windbewegung etwas vorstellen und weiß, was es bedeutet. Aber wie es mit den klimatischen Prozessen dort aussieht, wissen die wenigsten. Viele Menschen können sich jedoch nicht vorstellen, wo die Luftmassen sich hinbewegen und was aus ihnen wird. Verschmelzen sie mit anderen Luftmassen? Lösen sie sich auf und werden irgendwo neu gebildet? All das wird in dieser Arbeit analysiert und anhand von Modellen und Tabellen dargestellt und erklärt.
Für diese Arbeit wird sich an aktuelle Theorien gerichtet, die bei diesem Thema sehr ausgearbeitet sind und sich in den nächsten Jahrzenten kaum ändern werden. Luftmassen, deren Eigenschaften und Prozesse betreffen unser Klima auf der Erde. Für das Beispiel einer trockenadiabatischen Zustandsänderung betrachtet man ein aufsteigendes und trockenes Luftpaket. Wichtig dabei ist, dass dieses Luftpaket keine Energie nach außen hin abgibt und von außen keine Energie erhält.
Ebenfalls ist in diesem Beispiel ein Luftaustausch mit der Umgebungsluft ausgeschlossen. Ein thermodynamisches und umgebungsabgeschlossenes System nennt man adiabatisch. Wenn es ausgeschlossen ist, dass bei diesem Prozess Kondensation mitwirkt wird es als trockenadiabatische Zustandsänderung benannt. Da der Luftdruck in der vertikalen abnimmt, dehnt sich ein aufsteigendes mit der Höhe aus. Anschließend wird Volumenarbeit geleistet, denn die Luftmoleküle müssen auf die Umgebungsgrenzen einen Druck ausüben, damit sich das Volumen in alle Richtungen ausdehnen kann.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Luftmassenbewegungen
2.1 Vertikale Luftmassenbewegung
2.1.1 Trockenadiabatische Zustandsänderung
2.1.2 Feuchtadiabatische Zustandsänderung
2.1.3 Labilität und Stabilität
2.2 Horizontale Luftmassenbewegung
2.2.1 Geostrophischer Wind
2.2.2 Ryd - Scherhag Effekt
2.2.3 Geotriptischer Wind
3 Fazit
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit analysiert die physikalischen Prozesse vertikaler und horizontaler Luftmassenbewegungen und untersucht deren maßgeblichen Einfluss auf das globale Klima sowie lokale Wetterphänomene.
- Grundlagen der adiabatischen Zustandsänderungen
- Stabilitätsverhältnisse in der Atmosphäre
- Entstehung und Dynamik des geostrophischen Windes
- Der Ryd – Scherhag Effekt in gekrümmten Strömungsfeldern
- Einfluss der Bodenreibung auf den geotriptischen Wind
Auszug aus dem Buch
2.1.2 feuchtadiabatische Zustandsänderung
Der Unterschied zur trockenadiabatischen Zustandsänderung ist der, dass bei der feuchtadiabatischen Temperaturänderung mit der Höhe Kondensation auftritt. Das bedeutet, dass der vom Luftpaket mitgeführte Wasserdampf einer Phasenänderung unterliegt und Energie in Form von latenter Wärme freigibt. Einen Teil der investierten Wärmeenergie, die bei der Hebung in die Volumenarbeit benötigt wird, kann durch die freiwerdende latente Wärme ausgeglichen werden. Infolgedessen bleibt der Temperaturverlust hinter der des trockenadiabatischen Temperaturgradienten zurück.
Somit kühlt sich ein feuchtadiabatisches Luftpaket mit der Höhe langsamer ab. Der feuchtadiabatische Temperaturgradient liegt somit zwar unter diesen 0,98K / 100m, ist aber dennoch nicht konstant. Er ist unterschiedlich, denn er richtet sich nach dem Wassergehalt in der Atmosphäre und der Kondensationsrate. Je mehr Wasserdampf kondensiert wird, desto geringer ist der feuchtadiabatische Temperaturgradient, da die benötigte Energie stärker ausgeglichen werden kann. Der Wasserdampfgehalt der Luft ist temperaturabhängig, daher kann bei höheren Temperaturen und gleichbleibendem Druck mehr latente Wärme freigesetzt werden. Somit ist der feuchtadiabatische Temperaturgradient in warmer und wasserdampfgesättigter Luft am geringsten (Hupfer & Kuttler (2006), S.76, Lauer & Bendix (2006), S. 86 f.).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die klimatische Bedeutung globaler Zirkulationsprozesse ein und definiert die zentralen Fragestellungen der Arbeit hinsichtlich vertikaler und horizontaler Luftmassenbewegungen.
2 Luftmassenbewegungen: Das Hauptkapitel untersucht detailliert die physikalischen Mechanismen der Luftbewegung, unterteilt in vertikale thermodynamische Prozesse sowie horizontale dynamische Windsysteme.
2.1 Vertikale Luftmassenbewegung: Der Abschnitt erläutert die adiabatischen Zustandsänderungen von Luftpaketen sowie die Auswirkungen von Stabilitätsverhältnissen auf meteorologische Wetterlagen.
2.1.1 Trockenadiabatische Zustandsänderung: Dieses Unterkapitel beschreibt die Zustandsänderung aufsteigender, nicht mit Feuchtigkeit gesättigter Luftpakete unter Berücksichtigung von Druck und Temperatur.
2.1.2 Feuchtadiabatische Zustandsänderung: Fokus auf die thermodynamischen Änderungen bei auftretender Kondensation und der damit verbundenen Freisetzung latenter Wärme.
2.1.3 Labilität und Stabilität: Analyse der Einflussfaktoren wie thermische Konvektion und dynamische Turbulenz auf das vertikale Aufstiegsverhalten von Luftmassen.
2.2 Horizontale Luftmassenbewegung: Überblick über Windsysteme, die als maßgebliche Faktoren das globale Klimageschehen und Jetstreams beeinflussen.
2.2.1 Geostrophischer Wind: Betrachtung der Kräfteverhältnisse zwischen Gradientkraft und Corioliskraft in reibungsfreien Höhenströmungen.
2.2.2 Ryd - Scherhag Effekt: Untersuchung der Konvergenz- und Divergenzbildung in gekrümmten Isobarenfeldern infolge massenträgheitsbedingter Verzögerungen.
2.2.3 Geotriptischer Wind: Analyse reibungsbeeinflusster bodennaher Winde und deren Ablenkungswinkel in Abhängigkeit von geographischer Breite und Oberfläche.
3 Fazit: Zusammenfassung der gewonnenen Erkenntnisse über die wechselseitige Abhängigkeit von Kräften, atmosphärischen Zustandsänderungen und deren Auswirkungen auf das Klima.
Schlüsselwörter
Luftmassenbewegung, Atmosphäre, Adiabatische Zustandsänderung, Kondensation, Geostrophischer Wind, Ryd-Scherhag Effekt, Geotriptischer Wind, Corioliskraft, Gradientkraft, Wetterlage, Luftpaket, Thermodynamik, Turbulenz, Inversion, Jetstream
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die physikalischen Grundlagen der vertikalen und horizontalen Bewegung von Luftmassen in der Erdatmosphäre und deren Einfluss auf klimatische Prozesse.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit konzentriert sich auf adiabatische Zustandsänderungen, Stabilitätsverhältnisse der Atmosphäre sowie die Dynamik verschiedener Windsysteme wie den geostrophischen und geotriptischen Wind.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, zu erklären, wie Luftmassen entstehen, warum sie sich auf bestimmte Weise bewegen und welche physikalischen Kräfte dabei eine Rolle spielen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Analyse aktueller physikalischer Theorien, die mithilfe von graphischen Modellen und Tabellen veranschaulicht und erklärt werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die vertikale Luftmassenbewegung (inklusive Thermodynamik) und die horizontale Luftmassenbewegung (Dynamik der Windentstehung).
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich primär über Begriffe wie Adiabatik, atmosphärische Stabilität, Corioliskraft und Winddynamik definieren.
Welche Rolle spielt der Ryd – Scherhag Effekt?
Der Effekt beschreibt, wie Luftmassen in gekrümmten Strömungen aufgrund von Massenträgheit zu Divergenz oder Konvergenz neigen, was maßgeblich zur Entstehung von Jetstreams beiträgt.
Warum unterscheidet sich der geotriptische Wind vom geostrophischen?
Der geotriptische Wind entsteht in der reibungsbeeinflussten Peplosphäre, weshalb auch die Bodenreibung neben dem Druckgradienten und der Corioliskraft in das resultierende Kräftegleichgewicht eingeht.
- Arbeit zitieren
- Maurice Maaß (Autor:in), 2015, Vertikale und horizontale Luftmassenbewegung. Entstehung sowie geographische Lage, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1268617
