Temp-Auswertung
- die Unter- und Obergrenzen (Druck, Temperatur, Höhe GND)
- die Mächtigkeit in Metern
- den vertikalen Temperaturgradienten.
- feuchtlabile Schichtung unterhalb von Inversionen
- hochreichende Schichtwolken mit hohem Flüssigwassergehalt im Bereich zwischen der Nullgradgrenze und -12°Grad.
Es steht eine Reihe von Standardverfahren zur graphischen und numerischen Auswertung der im Diagramm dargestellten TEMPs zur Verfügung:
Übersicht:
Angezeigt wird die im Temp-Bulletin verschlüsselte Wolkengruppe. Vorangestellt ist die Stationshöhe (ELEVATION) in ft NN, weil die Wolkenhöhe über Grund verschlüsselt wird. Außerdem werden hier Sonnenauf- und untergangszeiten in UTC und astronomische Sonnenscheindauer im Format hh.mm angegeben.
Tabellen gemessener und abgeleiteter Größen
Standardflächen
Die Tabelle enthält interpolierte Höhenwinde, Temperaturen und vertikale Windscherung für 12 Standardflächen. Die zeitliche Temperaturänderung durch Advektion und der horizontale Temperaturgradient werden aus der vertiakeln Winddrehung (Thermischer Wind) abgeleitet.
Unterhalb FL50 sind diese Niveaus auf ft msl bezogen, sonst beziehen sich die Bezeichnung der Standard-Flugflächen (flight level) auf die geopotentielle Höhe in der Standardatmosphäre in Hektofuss. Die Druckwerte sind gerundet und entsprechen den Flugflächen nur ungefähr. Daher weichen die auf die Flugflächen interpolierten Temperaturwerte in der Regel etwas von den, im A-Teil des FM35 TEMP-Codes an Standarddruckflächen (850, 500, 400, 300, 250, 200hPa) gemeldeten Werten ab
Tabelle der gemessenen Werte
Die Tabelle abgeleiteter Größen enthält zusätzlich Taupunktsdifferenz, relative Feuchte, Feuchttemperatur, Virtuellzuschlag, potentielle, pseudopotentielle und äquivalentpotentielle Temperatur, Mischungsverhältnis, Radarbrechungsindex, vertikaler Temperaturgradient, U- und V-Komponente des Windes, vertikale Windscherung und Richardsonzahl.
Die Nullgradgrenze stellt eine Fläche in der Atmosphäre dar, auf der eine Temperatur von 0°C herrscht. Sie trennt im Allgemeinen die höher gelegenen, kälteren Schichten von den wärmeren darunter. Die Nullgradgrenze ist insbesondere für die Luftfahrt wegen der Vereisungsgefahr in unterkühlten Wolken von Bedeutung. Die Höhe der Nullgradgrenze wird daher in der Gebiets- und Streckenvorhersage angegeben.
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Angezeigt werden alle Nullgradgrenzen, auch die in Inversionen gelegenen. Die Höhenangaben beziehen sich auf Grund und MSL, je nach Konfiguration gerundet auf 100 Fuß bzw. 10 Meter. |
Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Niederschlag in fester Form als Schnee hängt neben regionalen Faktoren wie Orographie und Geländehöhe von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem vom vertikalen Temperaturprofil (speziell von der Höhe der Nullgradgrenze, den Temperaturen am Boden und in 850 hPa sowie von der Dicke der Schicht 1000-850 hPa).
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Als besonders zuverlässig für Mitteleuropa ist die Höhe der Feuchttemperaturisotherme von 1.2°C, die deswegen als Schneefallgrenze gewählt wurde. Unterhalb dieser Höhe schmilzt der in fester Phase befindliche Niederschlag und fällt als Regen. |
Nach dem von Bergeron-Findeisen beschriebenen Niederschlags-Bildungsprozeß kann davon ausgegangen werden, daß die Mehrzahl aller Niederschläge über die feste Phase (und, bei Regen, nachfolgendem Schmelzprozeß) erfolgt.
In der Troposphäre herrscht normalerweise eine Abnahme der Temperatur mit der Höhe vor. Man spricht von einer Inversion, wenn die Temperatur in einer mehr oder weniger dicken Schicht mit der Höhe zunimmt. Je nach Entstehungsursache unterscheidet man Absinkinversionen, Schrumpfungsinversionen, Abgleit- und Aufgleitinversionen, sowie Strahlungsinversionen. Beginnt die Inversion unmittelbar am Boden, bezeichnet man sie als Bodeninversion.
Aufgrund der ihnen eigenen stabilen Luftschichtung wirken Inversionen als Sperrschichten für konvektive oder turbulente Vertikalbewegungen und bilden daher oft eine Obergrenze von Wolken-, Nebel- oder Dunstschichten dar. inversionen haben eine besondere Bedeutung für austauscharme Wetterlagen.
Angezeigt werden nur Eigenschaften der Inversionen der troposphärischen Grenzschicht (unterhalb 700hPa):
Der vertikale Temperaturgradient kann auch als Profil in der gesamten Luftsäule dargestellt werden.
Berechnung und Darstellung eines Vorhersagetemps T+6 Stunden aus dem Windprofil nach der thermischen Windgleichung, sofern weniger als drei Temps geladen sind.
Es ist zu beachten, daß in den unteren Schichten eine Interpretation der Temperaturadvektion durch die reibungsbedingte Rechtdrehung des Windes nicht sinnvoll ist. Ebenso werden Fehler der Windrichtung als Temperaturadvektion dargestellt, dürfen aber natürlich nicht als solche interpretiert werden. Außerdem ist zu beachten, daß horizontale Temperaturänderungen durch vertikale Durchmischung ausgeglichen werden, also eine Erwärmung um den angegebenen Betrag in der Regel nicht erfolgt. Ansonsten kann der vorhergesagte Temp wie ein beobachteter Temp ausgewertet werden.
Nebel ist eine auf dem Boden bzw. auf dem Wasser aufliegende Wolke. Sobald sich die Lufttemperatur dem Taupunkt der Luft nähert, bildet sich zunächst Dunst, der dann bei Erreichen des Taupunktes in Nebel übergeht. Von Nebel spricht man, wenn die horizontale Sichtweite, ohne daß der Sichtrückgang auf starken Regen oder Schneefall zurückzuführen ist, weniger als 1 km beträgt.
Bodennebel
Nebel ist meistens mit einer Abkühlung der Luft verbunden, über Land durch nächtliche Auskühlung des Erdbodens und der darüber liegenden Luft (Strahlungsnebel). Die bodennahe Schicht kühlt sich bei nächtlicher Ausstrahlung (wolkenloser Himmel) besonders stark ab, wenn die Oberfläche feucht ist; das gilt besonders für Wiesen und Moore, in denen die Halme zusätzlich eine Oberflächenvergrößerung darstellen.
Durch die Verdunstung wird der Luft ebenfalls Wärme entzogen, was die Abkühlung unterstützt. Dadurch wird bereits abends oft schon der Taupunkt der Luftmasse erreicht. Weitere Abkühlung bewirkt Kondensation zu kleinsten Wassertröpfchen, die als Bodennebel sichtbar werden.
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Berechnung des Nebelpunktes nach Saunders, definiert durch das vom Hebungskondensationsniveau (HKN) zum Boden extrapolierte Mischungsverhältnis. Bei Absinkinversionen mit starkem vertikalen Feuchtegradienten wird der Nebelpunkt auf diese Weise unterschätzt. Dieser Sonderfall wird hier nicht berücksichtigt.  |
Seenebel
Über kalten Meeresflächen entsteht bei Zufuhr warmer und feuchter Luft oft dichter und zäher Nebel, vor allem dort, wo kalte und warme Meereströmungen aufeinandertreffen. Die warme Luft wird über dem kalten Wasser abgekühlt und sobald der Taupunkt unterschritten wird, kondensiert unsichtbarer Wasserdampf zu Nebeltröpfchen.
Bekannte Nebelgebiete findet man bei Neufundland, wo häufig tropische Luft auf den Labradorstrom trifft. Über der Nord- und Ostsee bildet sich bei warmem und windschwachem Wetter im Frühjahr und Sommer über dem relativ kalten Wasser ebenfalls Nebel.
Bei hohen Temperaturunterschieden zwischen Meer und Land kommt in den Mittagsstunden Seewind auf, der den Nebel über die Inseln und Wattengebiete zur Küste und weiter ins Binnenland hinein treibt, wo er sich meist rasch auflöst. Das plötzliche Auftreten in den Küsten- und Wattengebieten stellt eine große Gefahr für Wattwanderer und Segler dar.
Nach der Methode von BARTHRAM ("A Diagram to assess the time of fog clearance", The Met.Mag., Febr.1964) wird die Energiemenge berechnet, die notwendig ist, um die Auflösungstemperatur zu erreichen sowie die Wassertröpfchen des Nebels zu verdampfen.
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Die Auflösungszeit ist eine Funktion der verfügbaren, jahreszeitlich abhängigen Strahlungsenergie und wurde nach dem von Barthram veröffentlichten Diagramm parameterisiert (nur in Mitteleuropa anwendbar) |
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Der Zeitpunkt der Nebelauflösung wird in mittlerer Ortszeit/ MOZ sowie in UTC angegeben. Die Berechnung kann mit veränderten Werten beliebig oft wiederholt werden. |
Unterkühltes Wasser
Reines Wasser läßt sich bei langsamer und erschütterungsfreier Abkühlung bis ca. -70°C flüssig halten. In der Atmosphäre kann unterkühltes Wasser bis -40°C auftreten. Unterkühlte Wassertröpfchen überwiegen im Temperaturbereich 0 bis -12°C, bis -20°C kommen unterkühlte Wassertröpfchen und Eiskristalle gleichhäufig vor, während unter -20°C Eiskristalle vorherrschen.
Das Nebeneinander von Eiskristallen und unterkühlten Wassertröpfchen ist eine entscheidende Voraussetzung für die Niederschlagsbildung. Für den Gefrierprozeß bedarf es sogenannter. Gefrierkerne, die aus festen Teilchen und salzhaltigen unterkühlten Tröpfchen bestehen. Sie haben eine Größe von Tausendstel bis Hundertstel Millimeter.
Vereisung an Flugzeugen
Wenn unterkühlte Wolken- oder Niederschlagströpfchen auf kalte Gegenstände treffen, bildet sich an ihnen Eisansatz. Die Stärke der Vereisung ist abhängig vom Flüssigwassergehalt der Luft, vom Strömungsprofil des Hindernisses und von der Geschwindigkeit, mit der die Tröpchen auf das Hindernis aufprallen.
Vereisung stellt besonders für Flugzeuge in der Luft eine große Gefahr dar. Die Stärke der Vereisung hängt von der Menge des Flüssigwassergehalts längs des Flugweges, von der Tröpfchengröße, der Flugzeuggeschwindigkeit und dem Profil ab.
Die stärkste Wolkenvereisung wird in einem Temperaturbereich von 0°C bis -10°C angetroffen. In diesem Bereich existieren zwar Wolkentröpfchen und Eiskristalle nebeneinander, der Tröpfchengehalt und damit die Menge flüssigen Wassers ist jedoch noch groß. Besonders in der Bewölkung von Warmfronten ist diese Art der Vereisung sehr häufig anzutreffen. In Schauern und Gewittern mit hohem Anteil großer Tropfen überwiegt dagegen die Bildung von Klareis mit seinem gegenüber dem Rauheis erheblich höheren Gewicht.
An Flugzeugen beeinträchtigt der Eisansatz nicht nur durch sein Gewicht sondern auch durch die Veränderung des Tragflügelprofils die Flugfähigkeit sehr stark. Daher wird ein längerer Flug in vereisungsgefährdenden Schichten trotz des Einbaus von Enteisungsanlagen vermieden.
Als meteorologische Bedingungen mit hoher Vereisungsgefahr gelten
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Art und Stärke der Vereisung hängen aber auch stark von flugzeugspezifischen Parametern ab, so dass allgemein gültige Aussagen meist nicht sinnvoll sind. Das Verfahren nach Appleman (1954, Bull. Am. Met. Soc. 35,223-225) beschränkt sich daher auf eine Abschätzung, ob überhaupt unterkühlte Tröpfchen in der Wolke enthalten sind. Im Temp-Diagramm markieren rote Linien für Temperaturen zwischen Null und minus 25 Grad C die Bereiche, in denen die Taupunktsdifferenz zu gering für reine Übersättigung über Eis ist. In diesen Fällen enthält die Wolke mit hoher Wahrscheinlichkeit unterkühlte Tröpfchen. Die Linien zeigen von der aktuellen Temperatur auf den Wert der 8-fach-negativen Taupunktsdifferenz. Die Verbindung der Endpunkte dieser Werte wird als 8D-Kurve bezeichnet, die bei vollständiger Sättigung (Taupunktsdifferenz=0) entlang der Nullgrad-Isotherme verläuft. , |
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Der Wasserdampf in der Abgasfahne eines Düsenflugzeuges sublimiert durch die rasche Abkühlung schlagartig zu Eiskristallen. Bei genügend tiefen Temperaturen (unter -35 Grad Celsius) und ausreichender atmosphärischer Luftfeuchte enstehen so künstliche Cirrus-Wolken, sog. Kondensstreifen. Sind die Winde in großer Höhe schwach, also vor allem in Hochdruckgebieten, können sich Kondensstreifen lange halten und die Sonneneinstrahlung merklich abschwächen. Eingeblendet werden die beiden Linien, zwischen denen die Wahrscheinlichkeit für Kondensstreifen in Abhängigkeit von der Feuchte von 0 auf 100 Prozent ansteigt. Befindet sich die Zustandskurve (Temperatur und Druck) links von der linken, gestrichelten Linie , so sind Kondensstreifen sicher zu erwarten, rechts von der rechten, durchgezogenen Linie sind sie sehr unwahrscheinlich. Ihr Auftreten dazwischen hängt von der relativen Feuchte ab. |