Atmosphärische Dynamik: Konvektion, Feuchtigkeit und Stabilität

Dynamik der Atmosphäre:

Vertikale Bewegungen, die in der Troposphäre auftreten, werden als Konvektion bezeichnet und durch Unterschiede in Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Luftdruck verursacht. Thermische Konvektion wird durch den Kontrast der Lufttemperatur zwischen der Oberfläche verursacht, wodurch Thermik aufsteigt.

Feuchtigkeitskonvektion tendiert dazu, abzunehmen: verursacht durch das Vorhandensein von Wasserdampf in der Luft. Wasserdampf ist in der Atmosphäre vorhanden und kann auf zwei Arten gemessen werden:

1. Absolute Feuchte: Die Menge an Wasserdampf in einem bestimmten Luftvolumen, angegeben in g/m³.
2. Relative Luftfeuchtigkeit: Der prozentuale Anteil des Wasserdampfs in 1 m³ Luft im Verhältnis zur maximalen Menge, die bei einer bestimmten Temperatur enthalten sein kann.

Damit sich eine Wolke bilden kann, sind Kondensationskerne in der Atmosphäre erforderlich. Wenn viele dieser Kerne vorhanden sind, kann die Kondensation früher beginnen. Wenn es zu wenige gibt, kann die Luft nicht kondensieren. Wolken bestehen aus Millionen von winzigen Wassertröpfchen oder kleinen Eiskristallen, die in der Luft schweben. Eis bildet sich an den höchsten Stellen der Wolkenobergrenzen.

Vertikalbewegungen durch atmosphärischen Druck: Der Druck, der durch eine Luftsäule über der Erdoberfläche ausgeübt wird, wird mit dem Barometer gemessen. Der Standardwert beträgt 1 atm. Der Druck variiert in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit und Lufttemperatur. Isobaren sind Verbindungslinien zwischen geografischen Punkten mit gleichem Druck.

Es wird von einem Hochdruckgebiet gesprochen, wenn wir uns in einem Bereich befinden, der von Hochdruck-Isobaren umgeben ist, deren Druck von der Mitte nach außen abnimmt. Ein Tiefdruckgebiet (Sturm) liegt vor, wenn wir uns in einem Gebiet mit niedrigem Luftdruck befinden, das von Isobaren umgeben ist, deren Druck von der Mitte nach außen zunimmt.

Stürme und Antizyklone

Stürme: Wenn weniger dichte Luftmassen in Kontakt mit der Erdoberfläche zu steigen beginnen, werden sie durch aufsteigende Thermik nach oben gedrückt. Aufgrund ihrer Höhe entsteht ein Vakuum, das mit kalter Luft gefüllt wird.

Antizyklone: Wenn eine Kaltluftmasse dazu neigt, in die Höhe zu fallen und auf den Boden zu treffen. In der Kontaktzone sammelt sich viel Luft, und der Wind neigt dazu, nach außen abzuweichen.

Vertikalgradienten:

Als vertikalen Gradienten bezeichnen wir die Differenz der Temperatur zwischen zwei Punkten auf einen Höhenunterschied von 100 m.

Unterschiedliche Gradienten:

1. Vertikaler Temperaturgradient (VTG): Die vertikale Veränderung der Temperatur der ruhenden Luft, die normalerweise 0,65 ºC/100m beträgt.
2. Inversion: Der Luftraum, in dem die Temperatur mit der Höhe zunimmt, d. h. der VTG ist negativ.
3. Trockenadiabatischer Gradient (TAG): Der Wert beträgt 1 Grad C/100m und bezieht sich auf trockene Luft, die Wasser in Dampfform trägt. Dieser Gradient ist dynamisch, da er eine Luftmasse betrifft, die eine vertikale Bewegung ausführt, indem sie im Gleichgewicht mit der umgebenden Luft bleibt.
4. Feuchtadiabatischer Gradient (FAG): Tritt in dem Moment auf, nachdem eine aufsteigende Luftmasse (TAG) einen Taupunkt erreicht, der den enthaltenen Wasserdampf kondensiert und eine Wolke bildet. Der FAG-Wert hängt von der anfänglichen Wasserdampfmenge ab; je größer diese ist, desto niedriger ist der FAG.

Bedingungen der atmosphärischen Stabilität und Instabilität:

• Instabile Bedingungen: Atmosphärische Bedingungen, die auftreten, wenn es eine Aufwärtsbewegung einer Luftmasse gibt, deren interne Temperatur je nach Verlauf des dynamischen TAG variiert. Damit ein Aufstieg möglich ist, muss das Verhältnis VTG > TAG sein.
• Allgemeine Stabilität: Steht im Gegensatz zu den anderen. Eine kalte Luftmasse trocknet durch Erhitzen aus. An der Oberfläche entsteht ein Hochdruckgebiet durch erhöhten Luftdruck in diesem Bereich. Es gibt 2 Arten:
  1. Der VTG ist positiv und kleiner als der TAG: Es tritt keine vertikale Bewegung auf.
  2. Der VTG ist negativ (VTG < 0): Es gibt Wolken am Boden (Nebel).