Taupunkt

Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der abkühlende Luft gesättigte ist. Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt dann 100%. Bei weiterer Abkühlung beginnt die Kondensation, und es bilden sich Wolken.

Die Grafik zeigt, wie viel Wasserdampf die Luft enthalten kann. Es ist klar, dass warme Luft mehr Wasserdampf enthalten kann als kühlere Luft. Die blaue Linie zeigt den Taupunkt bei verschiedenen Temperaturen.  
 
Der Föhn

Wenn die Luft an einem Berg oder über einem Berg aufsteigt, sinkt der Druck.

Jedes Gas das sich ausdehnen kann kühlt sich ab, da sein Druck absinkt. Es erwärmt sich, wenn man es komprimiert. Solche Temperaturschwankungen bezeichnet man als "adiabatisch", da Wärme weder von außen zugeführt noch an die Umgebung abgegeben wird (d.h. es kommt zu keinem Wärmeaustausch). Aber warum nimmt die Temperatur ab, wenn ein Gas sich adiabathisch ausdehnt?

Bei der Volumenzunahme muss die Energie ein grösseres Volumen einnehmen. Das heisst pro Volumeneinheit ist weniger Energie vorhanden was sich in einer tieferen Temperatur äussert. Demgegenüber wird bei einer Druckzunahme und damit verbunden einer Volumenabnahme die vorhandene Energie auf ein kleineres Volumen konzentriert. Dies bedeutet mehr Energie pro Volumeneinheit, also eine Temperaturzunahme.

Wenn wasserdampf-ungesättigte Luft aufsteigt, sinkt die Temperatur um etwa 1 Grad Celsius pro 100 Meter. Während die Luft aufsteigt, setzt auch die adiabatische Abkühlung ein. Die relative Feuchtigkeit steigt dadurch und sobald der Taupunkt erreicht ist setzt Kondensation ein.

Wenn die Luft auf eine Höhe steigt, in welcher der Taupunkt erreicht wird, führt die Kondensation zu Wolkenbildung. Die meisten Konvektionswolken haben eine flache Unterseite. Dort beginnt die Kondensation; sie setzt aber auch Wärme frei. Wenn die Luft also nach der Kondensation weiter ansteigt, dann sinkt die Temperatur langsamer (ungefähr 0,5 Grad Celsius pro 100 Meter).

Wenn die Luft dann über die leewärts gelegene (d.h. windabgewandte) Flanke eines Berges absinkt, erwärmt sie sich (Druckanstieg) und die relative Luftfeuchtigkeit fällt unter die Kondensationsschwelle; die in der Wolke verbleibenden Wassertröpfchen verdunsten rasch. Bei zunehmender Temperatur wird also die Luft trockener. Die Temperatur steigt um etwa ein Grad Celsius pro 100 Meter.
 
 

	Der Föhn

Die Abbildung zeigt, was geschieht, wenn eine Luftmasse mit einer Temperatur von 20 Grad Celsius und einer relativen Feuchtigkeit von 57% über einen 2.500 m hohen Berg gedrängt wird. Der Taupunkt ist bei 900 m erreicht, und es bilden sich Wolken. Bis zum Erreichen des Taupunkts kühlt die Luft um etwa 1 Grad Celsius pro 100 Meter ab. Oberhalb der Kondensationsschwelle kühlt die Luft langsamer ab, um etwa 0,5 Grad Celsius pro 100 Meter. Somit beträgt die Lufttemperatur etwa 3 Grad Celsius, wenn der Gipfel des Berges erreicht ist.

Wenn die Luft zu sinken beginnt, steigt die Temperatur um etwa ein Grad Celsius pro 100 Meter. Mit dem Absinken erhöht sich die Lufttemperatur also auf 28 Grad Celsius. Die Luft ist dann sehr trocken, da warme Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann als kühlere Luft.

Folglich werden also die windzugewandten (auf der "Luvseite" liegenden) Berghänge befeuchtet, leeseitige Hänge hingegen werden ausgetrocknet. Wenn die Luftmasse zu sinken beginnt, steigt die Temperatur um etwa ein Grad Celsius pro 100 Meter.

So kommt es also, dass unter Föhnbedingungen der windseitige Berghang benetzt, und die leeseitige Flanke trocken bleibt.

Die absinkende trockene, warme Luft bezeichnet man als Föhnwind.
 
 

Jet Stream

Jet Stream

Der Jet Stream (Zone von starkem Wind) in der oberen Atmosphäre bestimmt die Wetterlage in Europa. Wenn der Jet Stream einen Weg von Westen nach Osten nimmt, wird das Wetter in Europa von Tiefdruckgebieten und damit verbundenen Wetterfronten beherrscht.

Manchmal nimmt der Jet Stream einen Weg von Norden nach Süden. In dieser Situation blasen Nordwinde rechtwinklig gegen die Alpen.

Die Abbildung zeigt einen sich wellenförmig fortbewegenden Jet Stream.
 
 
Satellitenbilder
 
Meteosat-Bilder

Wettersatelliten sind dazu bestimmt, atmosphärische Bedingungen zu messen, während Erdbeobachtungssatelliten für die kartografische Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit der Erde ausgelegt sind.

Wettersatelliten dienen hauptsächlich dazu, häufig Aufnahmen in kurzen Intervallen zu machen und dabei grosse Gebiete zu erfassen, während Erdbeobachtungssatelliten hohe spektrale und räumliche Auflösung haben. Hohe Auflösung bedeutet, dass kleine Flächen abgetastet werden und somit kleinere Gebiete abgedeckt werden. Das heißt, dass es mehrere Tage dauert, bis die gesamte Erde abgetastet ist. Es bedeutet ebenfalls, dass der Satellit eine entsprechende Anzahl von Tagen braucht, um denselben Punkt wieder zu überfliegen.

Durch die hohe räumliche Auflösung ist es jedoch möglich, kleine Flächeneinheiten zu erkennen und kartografisch detaillierter zu erfassen.

Dank der hohen spektralen Auflösung können Erdbeobachtungssatelliten mehr Strahlungsvariationen erkennen. Das wird zur Kartographie einer Gegend genutzt, da man damit die Möglichkeit hat, die Spektralprofile vieler verschiedener Oberflächen zu unterscheiden.

Nebenstehend ist ein Meteosat-Bild dargestellte. Es ist ein thermales Infrarotbild (10,5 -> 12,5 µm) . Das bedeutet, dass die Temperatur auf einer Skala von Weiß (niedrige Temperaturen) bis Schwarz (hohe Temperaturen) angezeigt wird.

NOAA-Bilder

Diese Bilder wurden von einem NOAA-Satelliten aufgenommen.

Da NOAA-Satelliten mit sichtbaren und nahen Infrarot-Kanälen ausgerüstet ist, setzt man das System auch zur großflächigen kartografischen Erfassung von Vegetation ein. Die täglichen Überflüge ereignen sich jeweils zur gleichen Ortszeit und ermöglichen die Erstellung wolkenloser Bilder basierend auf den Aufnahmen mehrerer Tage.

Die hier gezeigten Bilder sind aus dem Band 4: 10,3 – 11,3 µm - thermisches Infrarot – entnommen.

Das bedeutet, dass die Temperatur auf einer Skala von Weiß (niedrige Temperaturen) bis Schwarz (hohe Temperaturen) gezeigt wird.
 
 
Boden-Karten
 
Jede Fallstudie umfasst meteorologische Boden-Karten, auf denen die Wetterlage gezeigt wird. Diese Karten zeigen das Wetter in Europa. Es gibt für jeden Tag eine Karte, die die Wetterlage um 00:00 (Mitternacht) anzeigt.
 
 
Bildbearbeitungssoftware
 
Die digitale Bildverarbeitungssoftware LEOWorks kann zur Auswertung von Satellitenbildern verwendet werden. Es ist ein Werkzeug, das sich gut für die ersten grundlegenden Stadien der Bildauswertung eignet.

Sie können die vorliegende Übung jedoch auch anders durchführen, indem Sie das Bilder-Datenset mit anderen Methoden auswerten und analysieren.
 
 
Ein Flug von Rom nach Kopenhagen
 
Während eines Fluges von Rom nach Kopenhagen am 16. März 2000 konnte in den Alpen (Europa) ein Föhnwind-Erscheinung so, wie sie oben beschrieben wurde, dokumentiert werden.

Abflug von Fiumicino, Rom um 14:50 Uhr.

Ankunft in Kopenhagen um 17:35 Uhr.

Die Übung umfasst eine Reihe von Fotos und ein Video, welches durch ein Fenster des Flugzeugs aufgenommen wurden, sowie ein Interview mit dem Kopiloten. Die Sprache ist norwegisch.