geographie:wetterelemente-und-ihre-messung
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geographie:wetterelemente-und-ihre-messung [16.10.2012 (12:38)] – kalt | — | ||
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- | ======Wetterelemente und ihre Messung====== | ||
- | Als **Wetterelemente** bezeichnet man die natürlichen Einflüsse wie z.B. Niederschlag, | ||
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- | Auf der Grundlage der Gesamtheit dieser Messdaten kann man die Wetterlage zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort beschreiben. | ||
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- | Hier werden nun einige wichtige **Wetterelemente** vorgestellt. Außerdem wird erklärt, wie man sie misst. | ||
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- | ===== Lufttemperatur ===== | ||
- | Temperatur ist das, was mir mit Adjektiven wie »warm«, »kalt«, »heiß« etc. beschreiben. Die Temperatur der Luft wird im Wesentlichen von der Einstrahlung der Sonne beeinflusst. Die Strahlen der Sonnen wärmen aber hauptsächlich **indirekt**: | ||
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- | Das heißt, auf dem Weg //von der Sonne zur Erde// erwärmen die Sonnenstrahlen die Luft nur wenig. Die Strahlen der erwärmten Erde (man nennt sie Infrarotstrahlen, | ||
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- | Dieses Wechselspiel aus »hereinkommenden Strahlen« von der Sonne und »hinausgehenden Strahlen« von der Erde nennt man den **[[Strahlungshaushalt der Erde|Strahlungshaushalt der Erde]]**. | ||
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- | Die Temperatur der Luft ist am Boden am höchsten und nimmt mit zunehmender Höhe ab. Das liegt zum einen daran, dass die Atmosphäre »von unten« beheizt wird (durch die Meeres- und Erdoberfläche). Zum anderen nimmt der Luftdruck nach oben hin ab – und geringerer Luftdruck bewirkt ebenfalls niedrigere Temperaturen. (In höheren Atmosphärenschichten wird es zum Teil wieder wärmer.) | ||
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- | ==== Messung der Temperatur ==== | ||
- | Man misst die Temperatur mit einem **[[http:// | ||
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- | ===Flüssigkeitsthermometer=== | ||
- | Die meisten im Alltag gebräuchlichen Thermometer sind so genannte **[[http:// | ||
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- | Eine typische Thermometerflüssigkeit ist [[http:// | ||
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- | |<60% 50% >| | ||
- | |{{fluessigkeitshermometer.jpg? | ||
- | |Abb. 1: Im Haushalt gebräuchliches Flüssigkeitsthermometer. In dem Gehäuse befindet sich ein Glasrohr, in dem eine gefärbte Flüssigkeit aufsteigen kann.|Abb. 2: Messprinzip eines Bimetall-Thermometers. Das dunkelgrün dargestellte Metall auf der linken Seite dehnt sich bei Temperaturänderung stärker aus als das hellgrün darstellte rechts. Dadurch verbiegt sich bei einer Temperaturänderung der Bimetall-Streifen| | ||
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- | ===Bimetallthermometer=== | ||
- | Ein weiteres Messprinzip nutzt ebenfalls die Ausdehnung von Stoffen bei der Änderung der Temperatur. So genannte **[[http:// | ||
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- | ===== Luftdruck ===== | ||
- | Der Luftdruck entsteht durch das Gewicht der Luft, die aufgrund der Erdanziehung auf die Erdoberfläche drückt. | ||
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- | Der Luftdruck hat großen Einfluss auf das Wetter, z.B. weil Druckunterschiede in der Atmosphäre zu Ausgleichsströmungen führen (diese nennen wir »Wind" | ||
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- | ==== Messung ==== | ||
- | Der Luftdruck wird mit einem **[[http:// | ||
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- | Eine ältere Maßeinheit ist »Millimeter Quecksilbersäule« (mmHg) – diese Maßeinheit beruht auf dem ersten entwickelten Barometer, das ein Flüssigkeitsbarometer mit Quecksilber als Steigflüssigkeit war und dessen Steighöhe in Millimeter angegeben wurde (s.u.). | ||
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- | **Der Normaldruck auf Meereshöhe beträgt 1013 Hektopascal (hPa)**. Da der Luftdruck das Gewicht der Luft ist, das auf eine bestimmte Fläche wirkt, kann man die Maßeinheit aus der physikalischen Definition für »Druck« herleiten: in der Physik ist Druck = Kraft pro Fläche (p = K/f). Durch die Masse der ganzen Atmosphäre lastet auf einem Quadratmeter Erdboden eine Gewichtskraft von ca. 100.000 Newton. 100.000 Newton pro Quadratmeter entspricht 1.000 hPa. (Diese Zahlen sind leicht gerundet. Wenn man die exakten Werte benutzt, kommt man auf den oben genannten Druck von **1013** hPa.) | ||
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- | ===Dosenbarometer=== | ||
- | Das Funktionsprinzip von [[http:// | ||
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- | In der Dose herrscht ein Unterdruck, aber kein Vakuum. Diese Restluft in der Dose dient dazu, den Einfluss der Temperatur auf den Luftdruck auszugleichen. Der Luftdruck in einem geschlossenen Behälter steigt, wenn die Temperatur der Luft darin steigt. Dies gilt im Prinzip auch für die Atmosphäre, | ||
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- | |{{dosenbarometer-prinzip.png? | ||
- | |Abb. 3: Funktionsprinzip eines Dosenbarometers|Abb. 4: Barograph| | ||
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- | ===Barograph=== | ||
- | Barographen werden eingesetzt, wenn man die Veränderung des Luftdrucks über einen längeren Zeitraum aufzeichnen möchte. Ein Barograph ist oft ein Dosenbarometer, | ||
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- | ===Flüssigkeitsbarometer=== | ||
- | Bei einem [[http:// | ||
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- | ===== Wind ===== | ||
- | {{ passanten-im-wind.jpg? | ||
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- | ==== Messung der Windgeschwindigkeit ==== | ||
- | Die **Windgeschwindigkeit**, | ||
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- | Man kann die Windgeschwindigkeit in Kilometer pro Stunde (km/h) oder Meter pro Sekunde (m/s) angeben. Ein anderes Mess-System ist die so genannte [[http:// | ||
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- | Die Windgeschwindigkeit misst man mit einem [[http:// | ||
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- | |{{schalenkreuzanemometer.jpg? | ||
- | |Abb. 6: Anemometer, ein Messgerät für die Windgeschwindigkeit|Abb. 7: Windfahne (= Windrichtungsgeber)| | ||
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- | ==== Messung der Windrichtung ==== | ||
- | Die **Windrichtung** ist ebenfalls eine wichtige Eigenschaft des Windes. Hier gibt man die Himmelsrichtung an, //aus der der Wind kommt//. Ein Nordwind weht also von Nord nach Süd. Ein Süd-Ost-Wind weht von Süd-Osten nach Nord-Westen. | ||
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- | Die Windrichtung kann man zum Beispiel mit einer [[http:// | ||
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- | ===== Luftfeuchtigkeit ===== | ||
- | Die Luft enthält immer Wasserdampf (das heißt: gasförmiges Wasser). Wasserdampf ist unsichtbar und **nicht** das Selbe wie der »Dampf« über dem heißen Kochtopf. Was wir im Alltag »Dampf« nennen, sind winzig kleine Tröpfchen von flüssigem Wasser, die leicht genug sind, in der Luftströmung nach oben getragen zu werden. Wenn wir in der Wetterkunde (Meteorologie) von Wasserdampf sprechen, meinen wir gasförmiges Wasser, das wir **nicht** sehen können. | ||
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- | Die Menge des in der Luft enthaltenen Wasserdampfs schwankt. Mal ist die Luft feuchter (das heißt: sie enthält mehr Wasserdampf), | ||
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- | Wird diese Höchstmenge überschritten, | ||
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- | ==== Messung ==== | ||
- | Die Luftfeuchtigkeit ist nicht ganz leicht zu messen, da sie von verschiedenen Einflüssen abhängt. Es gibt daher **unterschiedliche Beschreibungen der Luftfeuchtigkeit** und verschiedene Messmethoden. | ||
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- | ==== Absolute Luftfeuchtigkeit und spezifisches Feuchtigkeit ==== | ||
- | Im Zusammenhang mit der Luftfeuchtigkeit können wir zunächst fragen, wie viel Wasserdampf in der Luft überhaupt enthalten ist und die Menge in Gramm Wasserdampf pro Kubikmeter Luft (g/m³) angeben. Dieser Wert ist die **absolute Luftfeuchtigkeit**. | ||
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- | <note tip> | ||
- | Wasserdampfgehalt der Luft gemessen in Gramm Wasserdampf pro Kubikmeter Luft.</ | ||
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- | Dabei besteht das Problem, dass wir die Menge Wasserdampf auf ein **Luftvolumen** bezogen angeben. Das Volumen der Luft ändert sich aber leicht, wenn die Luftmasse sich ausdehnt oder zusammen gedrückt wird (was beides häufig passiert). | ||
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- | > **Beispiel: | ||
- | > Eine Luftmenge mit einem Volumen von 1 Kubikmeter enthält 30 g Wasserdampf. Ihre Absolute Feuchte beträgt daher 30g/m³. Wenn sich der Luftdruck der // | ||
- | > Nun haben wir also 30 g Wasserdampf pro 0,5 Kubikmeter Luft was 60 g pro 1 Kubikmeter entspricht. Die Absolute Feuchtigkeit ist also doppelt so groß wie vorher obwohl sich die Wasserdampfmenge nicht geändert hat. | ||
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- | In diesem Zusammenhang ist die so genannte **Spezifische Luftfeuchtigkeit** ein besseres Maß. Sie gibt die Wasserdampfmenge in Gramm Wasserdampf **pro Kilogramm** Luft an. Da sich die Masse der Luft (gemessen in Kilogramm) beim Ausdehnen oder Zusammendrücken nicht verändert, wäre die spezifische Feuchtige im obigen Beispiel gleich geblieben. | ||
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- | <note tip> | ||
- | Wasserdampfgehalt der Luft gemessen in Gramm Wasserdampf pro Kilogramm Luft.</ | ||
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- | ==== Sättigungsfeuchte ==== | ||
- | Die Luft kann nur eine begrenzte Menge Wasserdampf aufnehmen. Wenn diese Kapazität erreicht ist, nennt man die Luft »gesättigt«. Die Menge Wasserdampf (ebenfalls gemessen in Gramm pro Kubikmeter: g/m³), welche die Luft maximal aufnehmen kann, nennt man **Sättigungsfeuchte**. | ||
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- | Die Sättigungsfeuchte ist abhängig von der Temperatur der Luft: warme Luft hat eine größere Sättigungsfeuchte als kalte. | ||
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- | <note tip> | ||
- | Die Wasserdampfmenge, | ||
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- | ==== Relative Luftfeuchtigkeit ==== | ||
- | Für den Alltag ist die **Relative Luftfeuchtigkeit** eine wichtige Größe. Sie ist ein gutes Maß dafür, ob wir die Luft als trocken oder feucht // | ||
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- | Die relative Luftfeuchtigkeit ist die Menge des vorhandenen Wasserdampfes //im Verhältnis// | ||
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- | Die relative Luftfeuchtigkeit kann maximal 100 % erreichen, dann ist die Luft gesättigt (das heißt, die spezifische Feuchtigkeit ist gleich der Sättigungsfeuchte). | ||
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- | <note tip> | ||
- | Die in der Luft enthaltene Wasserdampfmenge im Verhältnis zur Sättigungsfeuchte.</ | ||
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- | ===== Niederschlag ===== | ||
- | {{ niederschlagsmesser.jpg? | ||
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- | ==== Messung ==== | ||
- | Man kann den Niederschlag auf relativ einfache Art messen, indem man ihn in einem Gefäß auffängt und dann den Wasserstand abliest. Bei einem Gefäß mit geraden Wänden, bei dem die Öffnung genauso groß ist wie die Grundfläche, | ||
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- | //Abb. 8 (rechts): Niederschlagsmesser - in diesem Modell sieht man im Inneren eine schmalere Röhre. Diese dient dazu, den Wasserstand genauer ablesen zu können. Dadurch kann man aber NICHT mehr die Millimeter direkt in Liter pro Quadratmeter übertragen.// | ||
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- | * Abb. 1: [[http:// | ||
- | * Abb. 2: [[http:// | ||
- | * Abb. 3: [[http:// | ||
- | * Abb. 4: [[http:// | ||
- | * Abb. 5: [[http:// | ||
- | * Abb. 6: [[http:// | ||
- | * Abb, 7: [[http:// | ||
- | * Abb. 8: [[http:// | ||
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geographie/wetterelemente-und-ihre-messung.txt · Zuletzt geändert: 28.10.2020 (18:38) von retemirabile