einführung in die klimatologie
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Einführung in die
KlimatologieProf. Dr. Otto Klemm
9. Wind
Wind
... in der Atmosphäre wird vor allem durch Druckgradienten angetrieben.
in erster Linie werden horizontale Winde betrachtet.
horizontale Druckunterschiede sind in der Größenordnung 1/1000 der vertikalen Druckunterschiede
Windrichtung
Gemäß der meteorologischen Konvention entspricht die Nordrichtung 0°, Osten 90°, Süd 180°, und West 270°.
Die Windrichtung ist der Winkel, aus dem der Wind kommt, im Beispiel also SW bzw. 225°.
Windstärke
1 m s-1 = 3.6 km h-1
1 Knoten = 1 kn = 1 Seemeile / h = 1.852 km h-1 = 0.514 m s-1
Die Windstärke wird auch in Beaufort B angegeben:
1 m s-1 = 0.836 ·B2/3 (Näherungsformel)
½ Strich entspricht 5 kn; hier: 25 kn bzw. ca. 12.9 m s-1
die Windstärke wird in unterschiedlichen Einheiten angegeben. Die SI-Einheit m s-1 ist immer zu bevorzugen.
Allerdings haben sich in vielen Anwendungsbereichen (z.B. Luftfahrt) andere Systeme fest etabliert.
In Wetterkarten wir diese Notation verwendet:
1 Dreieck entspricht 50 kn, hier: 75 kn bzw. ca. 39 m s-1
Windstärke
Kra
us,
19
99
Windstärke
Wind
v
u
N0°
E 90°270° W
180°S
Wind ist also eine vektorielle Größe, die sich durch Betrag und Richtung beschreiben lässt. Wir befinden uns im erdgebundenen karthesischen Koordinatensystem
wkvjuiU
Man beachte, dass die Mittelung des Windes (z.B. zeitliche Mittelung) gemäß den Regeln der Vektormittelung erfolgen muss!
u: West-Ost-Komponente des Windes
v: Süd-Nord-Komponente des Windes
w: vertikale Komponente des Windes (nach oben positiv)
aus
Häck
el, 1
99
9,
vrä
ndert
Wind
(NNE)(NE)(ENE)
(ESE)(SE)(SSE)
(E)
Navier - Stokes - Gleichung
wkvjuidt
d
zδ
pδk
yδ
pδj
xδ
pδi
1
=
kg
iv)φsinw(cosΩ2
kucosΩ2juφsinΩ2
Druckgradient- beschleunigung
Reibung
Erdbeschleunigung
Coriolis
zj
zi
1 xzxz
Navier - Stokes - Gleichung
wkvjuidt
d
zδ
pδk
yδ
pδj
xδ
pδi
1
=
kg
iv)φsinw(cosΩ2
kucosΩ2juφsinΩ2
Druckgradient- beschleunigung
Reibung
Erdbeschleunigung
Coriolis
zj
zi
1 xzxz
Sonderformen: geostrophischer Wind
X
XX
X
es findet keine vertikale Bewegung stattwir sind außerhalb des Einflusses der bodennahen Reibung
XXX
geostrophischer Wind
y
p
fui
1
die linke Seite wird gleich null gesetzt (keine weitere Beschleunigung)
x
p
fvi
1
mit Coriolis-Parameter f (siehe Kap. 4) )sin(2f
22 vuU
d.h. man kann aus der Wetterkarte (mit Druckfeld) den geostrophischen Wind berechnen
normalerweise werden die Parameter weiter getrennt:
y
p
x
puivi
1
)()sin(2
y
p
x
p
fuivi
1
und
mit
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