Wetterwissen

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1) Grunddefinition & Geltungsbereich

• Wetter = Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort/zu einem Zeitpunkt; geprägt durch Strahlung, Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchte, Wind; daraus ableitbar: Bewölkung, Niederschlag, Sichtweite. Hauptsächlich in der Troposphäre.

2) Physikalische Faktoren & Dynamik

• Wettergeschehen fast ausschließlich in den unteren ~10 km (Troposphäre); Wasserdampf begrenzt die Bewölkungshöhe (~8–15 km je nach Ort/Jahreszeit). Peplosphäre (unterste ~2 km): Aerosole/Dunst, nächtliche Auskühlung. Bodenreibung bremst geostrophischen Wind (Ablenkung Richtung tieferer Druck). Antrieb: solare Einstrahlung, Abstrahlung zu Wolken/All. Einfluss: Feuchte, globale Windsysteme, Albedo, Orographie (Gebirge/Küsten/Wüsten), lokale Effekte (Tal-/Berg-/See-/Hangwinde), Rauigkeit der Oberfläche.

3) Meteorologie vs. Umgangssprache

• Meteorologische Terminologie (stabil/wechselhaft, heiter, 3/8 bewölkt, etc.) vs. alltagssprachliche, orts- und jahreszeitabhängige Begriffe wie „gutes/kaltes/heißes/stürmisches Wetter“, „Aprilwetter“, „ruhiges Wetter“.

4) Elemente des Wetters & Messung

4.1 Lufttemperatur

• Zeitlicher Verlauf (kurzfristige Stürze; Kälte-/Hitzewellen), Extrema (Min/Max), vertikaler Gradient.

4.2 Luftfeuchte & Taupunkt

• Kondensationsniveau = Höhe der Wolkenbasis (T = Taupunkt).

4.3 Luftdruck & Tendenz

• Hoch: kalte, dichtere Luft sinkt → höherer Bodendruck; Kategorien Höhenhoch/Kältehoch; Rotation: NHK im Uhrzeigersinn (antizyklonal).
• Tief: niedriger als Umgebung; Rotation NHK gegen Uhrzeigersinn (Zyklone); thermische vs. dynamische Tiefs.

4.4 Winde & Windsysteme

• Richtung/Stärke; lokale/regionale Winde (Tal/Berg/See/Föhn …). Beaufort (0–12, Wirkungsgrad-Skala), Fujita (Tornadoschäden). Passate, Monsun.

4.5 Dynamik & Energiebilanz

• Turbulenz, Szintillation (Flimmert der Sternhelligkeit).

4.6 Niederschlagsarten

• Regen/Starkregen, Niesel, Graupel, Hagel (Korngrößen), Schnee/Schneeregen.

4.7 Bewölkung

• Bedeckungsgrad in Achteln/Zehnteln; Wolkenarten (s. Abschnitt 13).

4.8 Sichtweite

• Vertikale Sicht, Bodensicht, Horizontalsicht; Dunst/Nebel.

4.9 Besondere Erscheinungen

• Gewitter/Unwetter, Schneesturm, Fata Morgana, Halo/Nebensonne, Regenbogen, Wetterleuchten, Wirbelsturm/Hurrikan/Tornado/Zyklon, Sandsturm/Calima.

4.10 Messnetze & Instrumente

• Stationen (Land, Schiff, Leuchtturm), Wetterballons/Radio­sonden, Flugzeuge, Bojen, Satelliten; Wettermessgeräte (Anemometer, Pluviometer, Hygrometer, Thermometer …).

5) Druckgebiete & Fronten (vertieft)

• Fünf-B-Wetterlage (Tiefzugbahn Italien → NE). Kaltfront (kalte Luft keilt sich unter warme), Höhenkaltfront; Warmfront (Aufgleiten, typische Bewölkung, nachlassender Niederschlag); Okklusion (Warmsektor vom Boden gehoben).

6) Begriffliche Abgrenzungen

• Wetterlage, Witterung (Tage/Wochen), Klima (Mehrjahresmittel; Schlüsselparameter: Solarkonstante, Strahlungsbilanz, Ozeanwärmeflüsse, atmosphärische Zirkulation, Vulkanismus), Klimaänderung, Wetterumschwung (minuten- bis stunden­schnell).

7) Kartenkunde

• Synoptische Karten: Druck, Fronten, Wind, Bewölkung, Temp., Niederschläge → Prognose.
• Höhenwetterkarten (Isophysen, Rücken/Tröge; geostrophischer Wind ~ parallel zu Isophysen; Links-/Rechtsbogen = zyklonal/antizyklonal; Linienabstand ~ Windstärke; Isothermen/Isotachen möglich).
• 850 hPa (~1,5 km): Temperaturflächen + Isophysen (Höhe in dam); nützlich für Höchsttemperatur am Boden.
• 500 hPa (~5,52 km): Lage des „Sturmbands“ (Isophysendrängung), Steuerung Bodengeschehen.
• 700 hPa-Feuchte (~3 km): Feuchtefelder → Bedeckungsgrad/N-WSK (>~70–80 % → geschlossene mittelhohe Bewölkung; >~90 % → oft Niederschlag; <~40 % → meist wolkenarm).
• 200/300/500 hPa-Wind: Höhenwindrichtung/-stärke.

8) Konvergenz & Divergenz

• Konvergenz (Zusammenströmen bodennah, kompensierendes Aufsteigen; typisch vor Kaltfront bei Warmluftzufuhr → starke Gewitter).
• Divergenz (Absinken/Auseinanderfließen; Nachströmen aus Höhe; Erwärmung, Wolkenauflösung; Kern von Hochdruck → „Schönwetter“).

9) Gewitter-Indizes & Scherung

• CAPE (J/kg) – Konvektive verfügbare potentielle Energie (Hebungsenergie):
  0–500 schwach | 500–1000 mäßig | 1000–2000 stark | 2000–3000 sehr stark | >3000 extrem.
• Lifted Index (LI) – Stabilität: negativ = gewittergeneigt; positiv = stabil.
• Windscherung – plötzliche Richtungs-/Geschwindigkeitsänderung, horizontal (Scherungslinie) oder vertikal; maßgeblich für Organisation/Intensität.

10) Unwetter & Gewitter – Grundlagen

• Gewitter: elektrische Entladungen, oft mit Starkregen/Hagel, böigen Winden. Entstehung benötigt: (1) labile Schichtung (ausreichende vertikale Temp.-Abnahme), (2) bodennahe Feuchte (latente Wärme), (3) Hebungsantrieb (Thermik/Fronten/Topographie). Prognose schwierig wegen lokaler Variabilität.
• Prozess: Hebung → Kondensation → Freisetzung latenter Wärme → zusätzlicher Auftrieb → Aufwind bis Gleichgewichtsniveau; Labilitätsenergie ~ Aufwindgeschwindigkeit/Intensität.
• Niederschlagsbildung: Aufwinde tragen Tropfen/Eis nach oben → Anlagerung/Gefrieren → Abfall, ggf. Hagel; Platzregen oft aufgeschmolzener Hagel.
• Blitz: Ladungstrennung (Eiskristalle + Auf-/Abwindgrenzen) → Entladung.
• Lebenszyklus: Wachstum (nur Aufwind) → Reife (Auf- & Abwind; maxima­le Intensität/Niederschlag/Blitze) → Zerfall (nur Abwind, ausregnen).
• Sonderformen: Trockengewitter (Niederschlag verdunstet), Eruptionsgewitter (vulkanische Ascheladung).

11) Gewitterzell-Typen & Organisation

• Einzelzelle (30–60 min, schwache Scherung) und Impulsgewitter (viel CAPE, geringe Scherung; lokal kräftiger).
• Superzelle: organisierte, langlebige Zelle mit persistenter Mesozyklone (rotierender Aufwind, mind. ~30 min); Scherung nimmt meist mit Höhe unter Rechtsdrehung zu; Auf-/Abwind räumlich getrennt; Begleiterscheinungen: großer Hagel, Fallböen, Tornados. Typen: LP (kleines NS-Feld, sehr großer Hagel), klassisch (Haken-Echo-Kern), HP (ausgedehntes NS-Feld; verdeckte Tornados). Unterschiede zu Normalzellen: längerlebig, größer, „Rechtsausscheren“, intensiver/extremere Wolkenformen.
• Multizellen: Gruppen oder Linien (Böenlinien; mehrere 100 km; Front-ausgelöste Neubildung; Derecho = langlebige Linie mit flächigen Downbursts ≥ ~450 km), Cluster, MCS, MCC (Größen-/Form-/Dauer-Kriterien), MCV (Mesoskaliger Konvektionswirbel; langlebig, kann Tropensturmkeim werden).

12) Klassifikation nach Auslösemechanismus

• Luftmassengewitter (einheitliche Luftmasse):
  Wärmegewitter (Sommerhalbjahr; starker Tagesgang), Wintergewitter (Zufuhr von Höhenkaltluft; häufiger an Küsten; mehr Graupel/Schnee).
• Frontgewitter: Hebung an Fronten (v. a. Kaltfront), inkl. präfrontaler Konvergenz (linienhafte Gewitter vor der Front; im Sommer Hauptaktivität).

13) Wolkenfamilien & -gattungen

• Familien nach Höhe: hoch (5–13 km, Eiskristalle), mittel (2–7 km), tief (0–2 km), vertikal (mehrere Stockwerke).
• 10 Gattungen: Ci, Cc, Cs, Ac, As, Sc, St, Ns, Cu, Cb; Eigenschaften/optische Merkmale (z. B. Halo bei Cs; „Schäfchen“ Cc/Ac; Hochnebel St; Cu-Turmbildung; Ns-Dauerregen; Cb-Gewitter/mehrstöckig).

14) Ausgewählte Wetterereignisse

• Hochwasser: gezeitenunabhängig (Starkregen/Schneeschmelze) vs. gezeitenabhängig (Flut; Springtide; Sturmflut). Auswirkungen: Schifffahrt/Überschwemmungen/Muren.
• Orkan: ≥ ~118 km/h (10-Min-Mittel); begünstigt durch starke Winter-Baroklinität über dem Nordatlantik.
• Tornado (Wind-/Wasserhose): kleinräumiger Wirbel mit senkrechter Achse; Kopplung mit konvektiver Bewölkung.
  Grundlagen: bedingt labile Schichtung + Feuchte + Hebung; Energieträger: latente Wärme.
  Typen: mesozyklonal (Superzellen; Wallcloud; meist zyklonale Rotation; selten antizyklonaler Begleittornado) vs. nicht-mesozyklonal (Konvergenz-/Scherungslinien; häufigere Wasserhosen/Landspouts).
  Größe/Form: Trichter- bis Keilform; Multivortex möglich; Durchmesser wenige m bis > 1 km.
  Klassifikation: Fujita-Skala (F0–F5) nach Schaden.
  Dauer/Bewegung: Sekunden bis > 1 h (Ø < 10 min); Zug meist ~50 km/h; Rotationswind >> Vorwärtsbewegung.
  Jahres-/Tagesgang: Land: Frühsommer/Abend; Wasser: Spätsommer/Morgen.
  Verbreitung: überall mit Gewittern; Hotspots: US-Midwest, aber auch Europa (großteils schwach; geschätzte Größenordnungen pro Jahr angegeben).