WWK (Fach) / WWK 1 (3) (Lektion)
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WWK 1 (3)
Diese Lektion wurde von wildpferd erstellt.
- Höhenabhängigkeit des Luftdrucks Ausgangspunkt: der Ableitung der barometrischen Höhenformel: hydrostatische Grundgleichung für die Atmosphäre (!!):- da sich die Dichte der Luft mit der Höhe ändert, wird die Luftsäule für die weiteren Betrachtungen in dünne horizontale Schichten mit der Dicke dz unterteilt- innerhalb dieser Schichten: die Luftdichte kann als konstant angesehen werden- auf eine dünne Schicht: hydrostatische Grundgleichung kann angewendet werden
- Strömungen in der Atmosphäre: Erfassung Schalenkreuzanemometer (Reibungsverlust)BallonsUltraschallanemometer (sendet Ultraschallimpulse und misst die benötigte Zeit um beim Empfänger anzukommen – keine Reibungskräfte, demnach auch keine Calme/Windstille)Schallwellen/Fernerkundung
- Strömung in der Atmosphäre: Wind Wind ist ein dreidimensionaler Vektor!! (x, y und z-Achse!) - thermische Unterschiede verursachen Luftdruckgegensätze → Druckgradientkraft- Wind beeinflussende Kräfte: Corioliskraft, Zentrifugalkraft, Reibungskraft- Gradientwind: Strömung in der Atmosphäre unter dem Einfluss von Druckgradientkraft, Corioliskraft und Zentrifugalkraft (→ gekrümmte Isobaren, zyklonal hat Gradientkraft minus Zentrifugalkraft, die weg vom Zentrum; antizyklonale Krümmung hat Gradient plus Zentrifugalkraft)- geostrophischer Wind: Strömung in der Atmosphäre unter dem Einfluss von Druckgradientkraft und Corioliskraft (→ geradlinige Isobaren, ohne Zentrifugalkraft; Corioliskraft und Druckgradient sind gleich)
- Windwirkungen Strömung in der Atmosphäre (Wind) lässt sich zerlegen in: mittlere Strömung, turbulente Zusatzanteile (Böigkeit)entsprechend sind die Windwirkungen, z.B.- Deformation von Baumkronen; - Schwingungen von Bäumen, Gebäuden, hohen Türmen, …- Transport von Luftverunreinigungen- „Verdünnung“ von Luftverunreinigungen- Windlast auf Menschen- Wellenbewegungen im Wasser
- Kennzeichnung der Windböigkeit - über Methoden der Spektralanalyse (Turbulenzforschung)- über statistische Kenngrößen: Böenfaktor, mittlere Böenstärke, mittlere Böenandauer, mittlere Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Böen
- Böenfaktor Bf → dimensionslosB(f) = v(t) / v (T)vt: Windgeschwindigkeit v in einer kurzen Zeitspanne t (z.B. 2 s), „Böengeschwindigkeit“vT: mittlere Windgeschwindigkeit v während des Messzeitraums T (z.B. 30 oder 60 min)
- mittlere normierte Böenstärke Böenstärke A (Mittelwert) / v(T; Mittelwert) ist = der Mittelwert des (Betrags von v') – S * (Betrag von v(T)) / v(T)
- Hangaufwind Druckgradientwind trifft auf Hang und muss aufsteigen.
- Hangwindzirkulation/Bergwind-Talwind-Systeme Einstrahlung von der Sonne sorgt dafür, dass der Wind am Tag am Hang aufsteigt und oben in Kurve wieder runtersteigt.Ausstrahling der Erde sorgt dafür, dass die den Hang herunterfließende, kühle Luft am Boden wieder erwärmt wird und da aufsteigt.
- Talwind längs im Talauch in den Seitentälern (Absinken der Luft zur Kompensation)Hangaufwind und kompensatorisches Absinken über dem Talgroßräumiges Absinken über dem Vorland
- Vertikales Windprofil = vertikale Verteilung der Windgeschwindigkeit- vertikales Windprofil ist feststellbar durch: Augenbeobachtungen, Wolkenzug (z.B. unten relativ geringe Windgeschwindigkeit, oben Wolkenzug), Abluftfahnen, Messungen, Messtürme mit Anemometerprofil, Ballonaufstiege, bodengebundene Fernerkundungsverfahren
- Vertikales Windprofil bei adiabatischer (neutraler) Schichtung in der surface layer (z.B. bei Starkwinden) d(u) / d(z) = u* / K*z => u(z) = (u* / K) * ln (z/z0) u: Windgeschwindigkeit in m/s K: Von-Karman Konstante (0,4) z: Höhe in m u* : Schubspannungsgeschwindigkeit m/s z0: Rauhigkeitslänge oder Rauhigkeitsparameter in m - Form des vertikalen Windprofils hängt ab von: aerodynamischer Rauhigkeit der Oberfläche (z0), - turbulentem Transport (u*), thermischer Schichtung bei diabatischer Schichtung (labil oder stabil): d(u) / d(z) = u* / (K*Z) * φ(z/L) φ: StabilitätsfunktionL: Stabilitätslänge (m)