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Heiter bis Stürmisch

Heiter bis Stürmisch

Daniela Schoster

Ein Podcast übers Wetter
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Top 10 Heiter bis Stürmisch Episodes

Goodpods has curated a list of the 10 best Heiter bis Stürmisch episodes, ranked by the number of listens and likes each episode have garnered from our listeners. If you are listening to Heiter bis Stürmisch for the first time, there's no better place to start than with one of these standout episodes. If you are a fan of the show, vote for your favorite Heiter bis Stürmisch episode by adding your comments to the episode page.

Heiter bis Stürmisch - HBS007 Der Geruch des Regens

HBS007 Der Geruch des Regens

Heiter bis Stürmisch

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06/14/20 • -1 min

"Uiuiui, da braucht sich ganz schön was zusammen. Ich kann den Regen schon riechen." Das ist kein alberner daher geholter Satz, sondern da ist tatsächlich etwas dran. Nähert sich nach einer langen trockenen Phase ein Regenschauer, ist das markante Aroma besonders intensiv. Wie kommt das und warum riechen wir Regen überhaupt? Wenn es regnet, fällt Wasser vom Himmel. Aber pures Wasser ist geruchlos, dennoch "verströmt" Regen einen Duft. Dieser Duft hat einen Namen und wird Petrichor genannt. Der Geruch des Regens. Oder etwas wortwörtlicher: Das Blut der Steine. Petrichor setzt sich aus den griechischen Wörtern Petra, was Stein bedeutet, und Ichor zusammen. Ichor beschreibt laut griechischer Mythologie, die Flüssigkeit, die in den Adern der griechischen Götter fließt. Der Begriff Petrichor wurde 1964 von den australischen ChemikerInnen Isabel J. Bear und Richard G. Thomas geprägt. Bear und Thomas waren aber nicht die ersten, die wissen wollten, wo das Aroma herkommt bzw. entsteht. Bereits 1865 hat der Chemiker TL Phispon einen Zusammenhang von organischen Substanzen und ätherischen Ölen erkannt, die von vielen Blumen abgesondert werden und in die Erde gelangen. Und erst bei Regen freigesetzt werden. Allerdings veröffentlichte er seine Aufzeichnungen erst 25 Jahre später als zwei französische Chemiker (Professor Berthelot und M. André) ihre Theorie über den "Duft der Erde" ("Sur l'Odeur propre de la Terre", 1891) publizierten. In langen Trockenperioden produzieren bestimmte Pflanzen ein gelbliches Öl. Und das wird wiederum von den Steinen und dem Erdboden absorbiert. Fällt nun der Regen auf die Gesteine, gelangt das ätherisch Öl in die Luft. Aber neben diesem gelblichen Öl wird auch ein weiterer Soff freigesetzt. Geosmin. Geosmin ist ein Alkohol, den Bakterien im Boden frei setzen. In einer Trockenperiode fahren die Bakterien ihre Aktivität runter und produzieren sehr wenig bis kein Geosim. Erst wenn es feuchter wird, steigt ihre Aktivität und sie setzen den Geruch Geosmin frei. Daher ist das Aroma manchmal sehr gut am frühen Morgen zu riechen, wenn der Boden von Tau bedeckt ist. Sie sind verantwortlich für den muffig-erdigen Duft, der der Bodengeruch Geosmin ausmacht. Diese beiden Duftstoffe Petrichor und Geosmin machen das markante Aroma des Regens aus. Das erklärt zwar was den Geruch ausmacht, jedoch noch nicht wie der Geruch genau in die Luft gelangt. Und nicht nur diese beiden Stoffe werden freigesetzt. Beispielsweise enthalten Aerosole auch Bakterien wie E. coli. Das macht es umso interessanter und auch wichtiger herauszufinden, wie genau die Aerosole in die Luft gelangen und weiter transportiert werden. Die Erkenntnis ließ einige Zeit auf sich warten. Erst vor wenigen Jahren wurde diese Frage geklärt. Im Jahr 2015 ist der Prozess der Freisetzung des Geruchs geklärt worden. Wissenschaftler um den damaligen Doktoranden Young Soo Joung sind der Ursache der Freisetzung/Verbreitung des Aromas auf die Spur gekommen. Sie filmten mit einer Hochgeschwindigkeitskamera den Moment, in dem ein Tropfen auf den Boden aufprallt. Zunächst wird der Tropfen beim Aufprall flach. Gleichzeitig lösen sich vom Boden winzige Luftbläschen unterhalb des Tropfen. Diese Luftbläschen enthalten Aerosole. Die in den Luftbläschen eingeschlossenen Aerosole befinden sich dann in diesem Tropfen. Platzt nun der Regentropfen und damit dann auch die kleinen Bläschen, werden die Duftstoffe freigesetzt und gelangen in die Luft. So gelangen in wenigen Mikrosekunden hunderte Aerosolpartikel in die Luft. Es bildet sich sozusagen eine Duftwolke, die wir dann wahrnehmen. Die Intensität des Geruchs hängt von drei Faktoren ab: Zum einen von der Porosität des Bodens. Hohlräume und eher lockerer Boden sind gut fürs Aroma. Vor allem in Wald- und Lehmböden ist die Erde oft schön locker und daher ist dort der muffige Geruch und Petrichor besonders intensiv zu riechen. Als zweiter Faktor spielt die Feuchtigkeit des Bodens eine Rolle. Auf trockenen Böden, wie nach langen Hitze- und Trockenperioden, werden mehr Duftstoffe freigesetzt als bei eh schon feuchten Böden. Der dritte und letzte Faktor ist die Intensität des Niederschlags. Bei leichtem oder mäßigem Regen kommt das Aroma besonders gut zum Vorschein. Bei starken Niederschlägen wird die Duftwolke hingegen nicht mehr so gut durch die Luft gewirbelt und kann nicht so gut weiter transportiert werden. Außerdem bilden sich auch weniger Luftbläschen. Manchmal kann man den Regen sogar schon aus der Ferne riechen. Dann kommt der erste Schwall eines herannahendes Schauers oder Gewitters an. Der kalte Ausfluss einer Gewitterlinie führt die Duftstoffe und damit den Regengeruch mit sich. Dabei wird der Regengeruch auch in Regionen transportiert, wo der Regen nicht unbedingt ankommt. Aber es erhöht sich dort trotzdem auch die Luftfeuchtigkeit. Damit werden auch die Poren von Steinen und der Erde feuchter. Und so wird der Regengeruch auch schon vor dem Regen in ger...
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Heiter bis Stürmisch - HBS008 Der Blitz

HBS008 Der Blitz

Heiter bis Stürmisch

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06/28/20 • -1 min

Gewitter sind eines der beeindruckensten Naturschauspiele, die die Erde zu bieten hat. Im Schnitt blitzt es jede Sekunde bis zu Hundert mal, das macht bis zu zehn Millionen mal am Tag. Blitze wurden in der Antike als Zeichen der Götter gedeutet. Je nach Himmelsrichtung kamen den Blitzen bestimmte Deutungen zu. Befand sich ein Gewitter im Westen und verlagerte sich weiter nach Norden, so bedeutete dies Unheil. Wurde ein Gewitter jedoch im Osten beobachtet galt dies als positives Zeichen der Götter. Im Mittelalter hielt dieser Glaube weiterhin an. Martin Luther beispielsweise gehörte auch dazu. Als er eines Tages bei einem Spaziergang in ein heftiges Gewitter geriet, bangte er um sein Leben. Damals war die Gefahr von einem Blitz getroffen zu werden tatsächlich höher als heutzutage. Zum einen arbeiteten mehr Menschen auf dem Land und außerdem befanden sich an den Gebäuden noch keine Blitzableiter. Heutzutage treffen in Mitteleuropa nur etwa 35 von 100 Blitzen den Erdboden. 65% sind sogenannte Wolkenblitze. Die Wolkenbasis, also die untersten Schichten einer Gewitterwolke, muss eine bestimmte Höhe unterschreiten, damit eine Entladung zwischen Erdboden und Wolke statt findet. Natürlich gibt es hier auch Ausnahmen. In den Tropen befindet sich die Wolkenbasis einer Gewitterwolke, meist über 3 Kilometer Höhe. Das führt dazu, dass kaum ein Ladungsausgleich zwischen Erdboden und Wolke erfolgt und daher in den Tropen fast ausschließlich Wolkenblitze beobachtet werden und keine Blitze, die in den Erdboden oder in Gebäuden einschlagen. Daher sind Blitzableiter in den Tropen eher selten zu finden. Die Gewitterwolke selbst muss natürlich auch eine gewisse Mächtigkeit aufweisen, damit ein Blitz entstehen kann. Und Blitze sind nichts anderes als elektrische Ströme, die gegensätzliche Ladungen ausgleichen. Das hat der Naturwissenschaftler und Politiker Benjamin Franklin Mitte des 18. Jahrhunderts herausgefunden. Für den Ladungsausgleich muss erst einmal eine Ladungstrennung erfolgen. Die Wasser- und Eisteilchen der Gewitterwolke kollidieren und wechselwirken miteinander, wodurch sie sich unterschiedlich aufladen. Dabei sammeln sich die positive geladenen und leichteren Eisteilchen durch die starken vertikalen Aufwinde oben in der Wolke an und die negativ geladene Teilchen befinden sich eher im unteren Bereich der Wolke. An der Wolkenbasis, also am Fuß der Gewitterwolke gibt es einen weiteren schmalen Bereich mit positiver Ladung. Dieses tripole Ladungstheorie stammt von Simpson (1909) und Wilson (1929) Anfang des 20. Jahrhunderts. Als einfaches Modell kann die Tripol-Theorie immer noch herangezogen werden. In Wirklichkeit ist die Ladungsverteilung aber sehr kompliziert und immer noch nicht ganz verstanden, da sich die Messung der Ladung innerhalb einer Wolke als durchaus schwierig erweist. Daher wird oft immer noch auf das einfache Modell verwiesen, um zu verstehen wie die Ladungsverteilung aussieht und der Ausgleich durch Blitze überhaupt erst entsteht. Wurde eine entsprechend große Ladungstrennung (es wird auch von Potentialunterschied gesprochen) aufgebaut, können sich Blitze bilden. Die Blitze bestehen dabei aus mehreren Phasen. Zunächst erfolgen stufenweise Vorentladungen. Diese bauen den eigentlich leitenden Blitzkanal auf. Mit einem Sechstel der Lichtgeschwindigkeit pflanzen sich die Vorentladungen um etwa 50 m schrittweise fort. Oft entsteht eine vielfach verzweigte Zickzackbahn. Nach wenigen hundertstel Sekunden (10-20 ms und etwa 100-200 Schritte) wird die nächste Phase eingeleitet, die Hauptentladung. Wenn einer der Zweige sich dem Erdboden auf etwa 100 m genähert hat, dann baut sich vom Erdboden eine sogenannte Fangladung auf. Das sieht so aus, als ob vom Boden her ein Blitz dem entstehenden Blitz entgegen springt. Haben sich diese beiden getroffen, erfolgt die eigentliche Entladung im Hauptkanal, der einen Durchmesser von etwa 12 Millimeter hat und wird dann als Blitz wahrgenommen. Manchmal sind auch die vielen Verzweigungen zu sehen. Interessanteweise schießt der Blitz nicht vom Himmel herab, sondern die Entladung, also der Stromstoß fließt im Normalfall (85-90%) nach oben zur Wolke. Im Vergleich zur Erde ist die Wolke am unteren Rand nämlich negativ geladen. Und daher fließt der Strom vom Positiven zum negativen Bereich. Die Entladung erfolgt aber nicht unbedingt nur einmal, sondern kann auch in mehreren Stößen ausgeglichen werden. Im Mittel sind es 2 bis 5 Stöße, aber es wurden auch schon bis zu 42 Nachentladungen beobachtet. Da diese so schnell wieder vorbei sind, wird eine einzelne Entladung mit bloßem Auge meist nicht wahrgenommen. Denn diese dauert etwa 30 Mikrosekunden, das sind 0, 000 03 Sekunden, also 4 Nullen hinter dem Komma. Erst bei mehreren Einzelentladungen können wir den Blitz gut erkennen. Manchmal gibt es so viele, dass der Blitz für mehrere Sekunden zu sehen ist. Das erscheint dann wie ein Flackern. Der am längsten andauernde Blitz wurde in Südfrankreich am 30. August 2012 beobachtet....
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Heiter bis Stürmisch - HBS013 Latente Energie

HBS013 Latente Energie

Heiter bis Stürmisch

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09/06/20 • -1 min

In Folge zwölf habe ich erzählt wie viel Energie in einem Hurrikan stecken kann. An einem Tag wird soviel Energie freigesetzt wie der Jahresverbrauch Deutschlands. Der Energielieferant für einen Hurrikan ist Wasserdampf. Im Wasserdampf muss also irgendeine Energie stecken oder verborgen sein. Und das ist die latente Energie. Latent kommt vom lateinischen Wort "latere" und bedeutet verborgen. Geprägt wurde der Begriff vom britischen Chemiker und später sehr beliebten Professor Joseph Black 1762. Auch James Watt, der Erfinder der Dampfmaschine hörte seine Vorlesungen über latente Wärme. Black untersuchte die Temperaturveränderung von Wasser. Zum einen hat er die Temperatur in einem Eis-Wasser-Gemisch gemessen. Dabei stellte er fest, dass die Temperatur in dem Eis-Wasser-Gemisch nicht ansteigt solange das Eis schmilzt. Und zum anderen war er auch verwundert darüber, dass die Temperatur von kochendem Wasser trotz Wärmezufuhr nicht weiter ansteigt, sondern nur der Wasserdampf zunimmt. Daraus schloss er, dass die hinzugefügte Wärme bzw. Energie in dem Eis-Wasser-Gemisch bzw. im Wasser-Wasserdampf-Gemisch irgendwie verborgen sein muss. Und daher bezeichnete Black diese Wärme als latent. Warum bleibt die Temperatur sowohl beim Schmelzen als auch beim Verdampfen gleich? Nun die Ursache liegt in der molekularen Struktur von Stoffen. Das betrifft alle Stoffe. Insbesondere auch Wasser. Und das spielt fürs Wetter eine wichtige und besondere Rolle. Wasser liegt auf der Erde in drei Erscheinungsformen vor. Als Eis im festen Zustand, flüssig und als Wasserdampf in der gasförmigen Form. Soll Wasser zum Schmelzen oder Verdampfen gebracht werden, muss es in die nächste Phase überführt werden. Und dazu wird Energie gebraucht. Im Eis sind die Wassermoleküle in einem Kristallgitter angeordnet. Wird das Eis erhitzt, muss das Kristallgitter aufgebrochen werden. Denn im flüssigen Zustand bewegen sich die Moleküle zwanglos gegeneinander. Die Ordnungskräfte der Kristallstruktur müssen also aufgehoben werden. Und dafür muss Energie aufgewendet werden. In diesem Fall wird das Schmelzenergie genannt. Für den nächsten Phasenübergang wird noch mehr Energie benötigt. Hier ist von der Verdungstungsenergie die Rede. Wird Wasser zu Wasserdampf werden die Abstände zwischen den Molekülen größer. Und diese Entfernungsvergrößerung kostet Energie. Die Temperatur bleibt wie von Black richtig beobachtet beim Schmelzen bzw. Verdunsten von Wasser erst mal unverändert. Die Schmelz- und Verdungstungsenergie verstecken sich also und werden deshalb auch als latente Energie bezeichnet. Etwas anschaulicher ist das vielleicht an einem Gummiband. Liegt das Gummiband locker in der Hand und wird dann auseinander gezogen, wenden wir für die Spannung Energie mit unsere Muskeln auf. Lässt man das Gummiband los, wird die beim Dehnen hineingesteckte Energie wieder zur Verfügung gestellt. So ist das auch bei der Kondensation. Die aufgewandte Energie für die Verdunstung wird hier bei der Kondensation ebenso zur Verfügung gestellt. Welche Auswirkungen hat die latente Energie auf das Wetter? Verdunstet Wasser, wird der Atmosphäre Wärme entzogen. Diesen Effekt spüren wir sogar an der eigenen Haut. Verdunstet Wasser oder auch Schweiß auf unserer Haut, hat das auch einen abkühlenden Effekt. Und auch beim Wetter wird dieser Abkühlungseffekt beobachtet. Fällt beispielsweise im Winter Regen und kommt in eine trockene bodennahe Schicht, verdunstet der Regen. Dadurch kühlt sich die Luft ab. Das hat zur Folge, dass die Schneefallgrenze absinkt und nun um mehrere Dekameter tiefer liegt. Vor allem in Gebirgen ist das gut zu beobachten. Dann kann der Schnee nun auch bis in die Täler fallen. Wird bei Verdunstung die latente Energie gebunden, so wird sie bei Kondensation oder Sublimation (der Übergang von gasförmig zu fest) wieder frei gesetzt. Entstehen also Tropfen wie bei der Wolken- und der Niederschlagsbildung wird die vorher gebundene Energie wieder zur Verfügung gestellt. Dabei erwärmt sich dann beispielsweise die Umgebungsluft. Aber auch bei Gewittern und in tropischen Wirbelstürmen ist die Kondensation von Wasser wichtig für den Energiehaushalt. Je mehr Wasserdampf in der Luft vorhanden ist, desto mehr Wärmeenergie wird freigesetzt und desto stärker sind die konvektiven Aufwinde innerhalb der Wolke. Daher können die Gewitter an Tagen mit sehr hoher Luftfeuchtigkeit besonders kräftig ausfallen. Ein eher alltägliches Beispiel ist das Aufschäumen von Milch für einen Cappuccino. Hier wird die frei werdende latente Energie auch in Wärmeenergie umgewandelt. Der heiße Wasserdampf wird dabei in die kalte Milch geblasen. Dabei kondensiert er und überträgt die frei werdende latente Energie in Form von Wärme auf die Milch. Die Phasenübergänge von Wasser geben also entweder Energie ab oder verbrauchen sie. Damit sind sie ein großer Einflussfaktor im globalen Energiehaushalt. Auch bei der Entstehung von Wind und Stürmen in unseren Breiten ist die Phasenumwandlung und...
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Heiter bis Stürmisch - HBS004 Der Regenbogen

HBS004 Der Regenbogen

Heiter bis Stürmisch

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05/03/20 • -1 min

Optische Erscheinungen sind eines der schönsten Wetterphänomene, die beobachtet werden können. Zu den bekanntesten gehört wohl der Regenbogen. Er ist nicht nur Symbol vieler Mythen, sondern auch physikalisch sehr interessant. Wer die Ursachen und Bedingungen für einen Regenbogen kennt, hat die Möglichkeit gezielt nach einem Ausschau zu halten. Und muss nicht drauf warten den Regenbogen zufällig zu beobachten. Einige kennen die Erklärung vielleicht noch aus der Schule. Das Licht wird an den Wassertropfen gebrochen und in seine Farben aufgeteilt. Die sehen wir dann in Form des Regenbogens. Aber wann genau sehen wir denn einen Regenbogen? Klar, es muss die Sonne scheinen und auch gleichzeitig regnen. Sichtbar wird der Regenbogen dann gegenüber der Sonne, am Sonnengegenpunkt. Allerdings auch nicht immer. Denn die Sonne darf nicht zu hoch am Himmel stehen, sonst verschwindet der Regenbogen sozusagen im Boden bzw. hinter dem Horizont. Nur wenn die Sonne tiefer als 42 Grad steht, haben wir die Chance einen Regenbogen zu beobachten. Im Sommer steht die Sonne bei uns besonders hoch. Zur Mittagszeit ist es daher nicht möglich einen Regenbogen zu beobachten. Dann müssen wir geduldig bis zu den Abend- bzw. Morgenstunden warten. Im Winter hingegen haben wir den ganzen Tag über die Möglichkeit nach einem Regenbogen Ausschau zu halten. Am besten ist der Regenbogen am Morgen und am Abend zu beobachten, denn dann steht die Sonne besonders tief. Und je tiefer die Sonne, desto höher ist der Regenbogen am Himmel sichtbar. Dabei ist noch was spannendes zu beobachten. Der Regenbogen hat nicht immer die gleiche Größe. Steht die Sonne tiefer, wird der Regenbogen größer. Der Regenbogen ist nämlich nicht einfach nur ein Bogen, der einen Anfang und ein Ende hat. Er ist Teil eines Kreisbogens. Allerdings ist der untere Teil des Kreises oftmals nicht zu sehen, da er sozusagen im Boden ist. Je höher der Regenbogen steht, desto mehr können wir vom Kreis sehen und desto runder und breiter erscheint er. Es gibt noch eine andere Möglichkeit die Größe eines Regenbogens zu ändern. Und das können wir selbst tun. Wenn wir uns hoch genug befinden, zum Beispiel in einem Hochhaus, auf einer Brücke oder auch im Flugzeug, können wir den Regenbogen in seiner vollen Pracht und als kompletten großen Kreis beobachten. Der englische Physiker Isaac Newton lieferte 1704 als erster die richtige Erklärung für das typische Farbspektrum. Vor Newton glaubte man noch, dass Regentropfen oder Prismen das Licht (aktiv) verändern und auf irgendeine (noch unbekannte) Weise in Farben umwandelt. Heute wissen wir, dass das Licht nur in seine Bestandteile zerlegt wird und nicht aktiv verändert wird. Vor dem Eintritt in Prismen besitzt das Licht auch schon die Farbanteile. Das ursprünglich weiße Licht wird also auf seinem Weg durch das Prisma in seine Spektralfarben zerlegt. Die Farben reichen dabei von innen nach außen von violett und blau, über grün und gelb bis rot. Trifft ein Lichtstrahl auf ein dichteres Medium wie ein Regentropfen wird es gebrochen. Je nach Wellenlänge der einzelnen Spektralfarben wird der Lichtstrahl unterschiedlich stark (abgebremst und) gebrochen. Der violette und blaue Anteil wird dabei stärker gebrochen als der gelbe oder rote Anteil des Lichts. An der inneren Rückseite des Regentropfens wird das Licht nun wie bei einem Spiegel reflektiert. Und beim Verlassen des Tropfens wird das Licht nochmals gebrochen. Das sind die 3 entscheidenden Eigenschaften. Brechung, Reflexion, Brechung. Der Lichtstrahl kann nun von oben, unten oder seitlich auf den Regentropfen treffen und auch wieder in alle Richtungen austreten. Aber eben nur ein bestimmter Winkel erzeugt für uns die schöne Farbenpracht. Nur wenn uns die Lichtstrahlen in einem Winkel von etwa 42 Grad erreichen, können wir einen Regenbogen sehen. Man kann sich das wie einen Kegel vorstellen. Die Spitze des Kegels befindet sich in unserem Auge und die Öffnung zeigt in Richtung Himmel. Der Öffnungswinkel beträgt 42 Grad. Wir können genau das Licht der Tropfen sehen, die sich entlang der Kegeloberfläche befinden also auf dem Rand und das Licht so in unser Auge lenken. Ist der Tropfen zu weit außer- oder innerhalb des Kegels können wir keine Aufspaltung der Farben sehen und somit auch keinen Regenbogen. Das ist auch der Grund warum ein Regenbogen rund ist. Nun reicht ein einzelner Regentropfen nicht für einen kompletten Regenbogen, sondern ganz ganz viele. Nur die vielen Reflexionen der verschiedenen Regentropfen ergeben das Gesamtbild des Regenbogens. Das bedeutet auch, dass jeder Mensch seinen ganz eigenen Regenbogen sieht, da jeder einen etwas anderen Beobachtungspunkt bzw. Blickwinkel zu den Tropfen und damit zu dem reflektierten Licht hat. Zudem ist ein Regenbogen ja nichts festes und beständiges. Ständig fallen neue Tropfen nach und reflektieren das Licht, der Regenbogen wird also ständig neu erzeugt. Auch wenn es für uns nicht so aussieht. Denn jeder Tropfen ist auf seinem Weg nach unt...
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Heiter bis Stürmisch - HBS006 Der Luftdruck und das Wetter
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05/31/20 • -1 min

In der letzten Folge habe ich erzählt, wie schwer Luft ist und wie der Luftdruck von der Lufttemperatur abhängt. Ungeklärt blieb aber die Frage wie der Luftdruck mit dem Wetter verbunden ist und welche Auswirkungen das hat. Für die Wettervorhersage ist es daher wichtig den Luftdruck zu kennen. Und noch eine andere spannendere Frage bleibt: Wie kann aus Luftdruckveränderungen Rückschlüsse auf das kommende Wetter gezogen werden? Wer schon mal Wetterkarten gesehen hat, erinnert sich vielleicht an die Linien, die die Bereiche mit gleichem Luftdruck darstellen. Das sind die sogenannten Isobaren. Mithilfe der Isobaren auf den Karten ist dann zu sehen, wo sich Hoch- und Tiefdruckgebiete befinden. Bei Hochdruckgebieten ist dabei der Luftdruck im Zentrum am höchsten und im Umkreis niedriger. Hochs werden meist mit schönem Wetter in Verbindung gebracht. Oft kommt es zur Wolkenauflösung und daher viel Sonne. Das liegt an der Bewegung der Luft. In Hochdruckgebieten sinkt die Luft zu Boden, erwärmt sich und nimmt somit mehr Wasserdampf auf. Und das hat die Wolkenauflösung zur Folge. In einem Tief ist es hingegen genau umgekehrt. Der Druck im Zentrum des Tiefs ist am niedrigsten und steigt in der Umgebung rasch an. In einem Tief steigt die Luft auf und kühlt sich dabei ab. Irgendwann kondensiert der Wasserdampf, es bilden sich Wolken, die dann gegebenenfalls Regen bringen. Die Lage von Hoch- und Tiefdruckgebieten ist daher schon mal ein guter Indikator wie das Wetter an den jeweiligen Orten ist. Wer ein Barometer zu Hause hat oder eine App, die den Luftdruck anzeigt, kann damit schon erste Erkenntnisse ziehen wie das Wetter ist. Ist der Luftdruck eher tief, wie zum Beispiel um 990 hPa, ist das Wetter wahrscheinlich wechselhafter. Das spricht für eher stürmisches und regnerisches Wetter. Zeigt das Barometer bei uns tendenziell hohe Werte wie 1030 hPa an, ist eher mit sonnigem und trockenen Wetter zu rechnen. Nun ist es zwar ganz nützlich den momentanen "Absolutwert" des Luftdrucks zu kennen. Aber das ist nicht sehr aussagekräftig. Entscheidend für das kommende Wetter ist eher die Luftdruckänderung bzw. die Luftdrucktendenz. Die Luftdrucktendenz gibt die Änderung des Luftdrucks in einem bestimmten Zeitintervall an. In der Wettervorhersage wird oft die Luftdrucktendenz der letzten 3 Stunden zuhilfe genommen. Es wird verglichen wie der Luftdruck zur aktuellen Stunde ist und wie er vor drei Stunden war. Mithilfe der Luftdrucktendenz werden Fronten analysiert und Frontdurchgänge prognostiziert. Auch die Verlagerung von Druckgebieten kann damit untersucht werden. Aus der Art der Änderung sowie deren Betrag können verschiedene Schlussfolgerungen gezogen werden. Die erste Möglichkeit ist der Luftdruck bleibt gleich bzw. konstant. Gleichbleibender Luftdruck über mehrere Tage, manchmal auch nur Stunden, tritt während eines Hochdruckgebietes auf. Das bedeutet aber nicht unbedingt, dass der Wert immer derselbe ist und konstant bleibt. Typische Luftdruckschwankungen um etwa 1 hPa innerhalb von 12 Stunden sind normal und entsprechen dem Tagesgang. Gleichbleibender Luftdruck ist ein Zeichen für stabiles und gleichbleibendes Wetter. Im Sommer ist das vielleicht ganz schön, weil oftmals die Sonne scheint und nur wenig Wolken vorhanden sind. Dann steigt allerdings auch die Trockenheit. In den Übergangsmonaten kann langes stabiles Wetter auch unangenehm sein. Bildet sich zum Beispiel Hochnebel, hat das einen eher grauen und trüben Himmel zur Folge, der dann über mehrere Tage oder sogar Wochen so bleibt. Und das ist dann nicht unbedingt "gutes" Wetter. Erst wenn der Luftdruck steigt oder fällt, kommt es zu einer Wetteränderung. Ansteigender Luftdruck spricht für eine Wetterbesserung. Ist der Anstieg des Luftdrucks eher langsam und stetig deutet das auf eine langfristige Wetterbesserung hin. Ein starker Anstieg wie zum Beispiel 1 hPa pro Stunde ist eher ein Zeichen für eine kurzfristige Wetterbesserung. Obwohl das Wetter dann "schöner" ist, kann immer noch ziemlich heftiger Wind wehen. Auch in der Wettervorhersage bzw. Wetteranalyse ist ansteigender Druck bzw. eine positive Luftdrucktendenz wichtig. Denn das ist ein Zeichen, dass die Front nun an diesem Ort durchgezogen ist. Nähert sich zum Beispiel eine Kaltfront, fällt der Luftdruck zunächst. Ist die Kaltfront vorübergezogen, steigt der Luftdruck wieder. Nach dem Regen der Front lösen sich dann oft die Wolken auf und die Sonne scheint. Dann ist es für einige Zeit schön bei meist kühleren Temperaturen und eventuell böigen Wind. Mit fallendem Luftdruck ist vielleicht das interessanteste Ereignis verbunden. Ein langsamer stetiger Luftdruckabfall deutet auf eine Wetterveränderung hin. War es beispielsweise über lange Zeit sonnig mit wenig Wolken, ist das ein Zeichen, das diese (Schönwetter-)phase sich dem Ende neigt. Das ist manchmal nicht so leicht zu erkennen, wenn die Luftdruckveränderung von Schwankungen überlagert ist. Ein stark fallender Luftdru...
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Heiter bis Stürmisch - HBS005 Wie schwer ist Luft

HBS005 Wie schwer ist Luft

Heiter bis Stürmisch

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05/17/20 • -1 min

Der Luftdruck ist eines der geläufigsten Begriffe in der Wettervorhersage. Täglich begegnet er uns in den Wetterberichten. Aber was ist der Luftdruck eigentlich und was bewirkt er? Die Erde ist umgeben von einer Menge Luft. Die Luft ist aber nicht schwerelos, sondern wiegt auch etwas. Unsere Atmosphäre drückt mit einem bestimmten Gewicht auf die Erde. Allgemein beschreibt der Druck mit welcher Kraft ein Körper auf eine Fläche von einem Quadratmeter wirkt. Was heißt das für den Luftdruck? In diesem Fall beschreibt das Gewicht der Atmosphäre die Kraft, mit der ein Körper, hier unsere Luft, auf einen Quadratmeter Fläche wirkt. Da der Begriff Luft recht allgemein ist, wird eher von einer Luftsäule gesprochen. Diese Luftsäule reicht vom Erdboden bis zum äußersten Rand der Atmosphäre. Der Luftdruck lässt sich nun als das Gewicht einer Luftsäule verstehen, die senkrecht auf eine gewisse Fläche drückt. Hochgerechnet wiegt die gesamte Atmosphäre ungefähr 5 Billiarden Tonnen. Das ist eine recht unanschauliche Zahl. Etwas greifbarer sieht das so aus: Auf von unseren Schultern lastet ein Gewicht von etwa drei afrikanischen Elefantenbullen, das entspricht 17 Tonnen. Warum wird der menschliche Körper oder auch ein Hausdach nicht von dem enormen Gewicht zerdrückt? Nun, zum einen umgibt uns der Druck von allen Seiten und nicht nur von oben. Und außerdem haben wir uns als Mensch dem bodennahen Druckniveau angepasst. Der Mensch hat einen Körper-Innendruck, der von innen nach außen gegen den Luftdruck drückt. Und das Hausdach stürzt nicht durch die Last von oben ein, da der Luftdruck auch von unten gegen das Hausdach drückt. Auch hat der Mensch kein Sinnesorgan, um den Luftdruck wahrzunehmen. Es gibt allerdings Situationen, in denen wir den Luftdruck doch spüren. Sitzen wir zum Beispiel in einem Flugzeug, das startet oder landet, sind wir starken Luftdruckänderungen ausgeliefert. Diese spüren wir dann durch ein Druck oder Knacken im Ohr. Der Luftdruck bzw. seine Veränderung wird auch bemerkbar, wenn wir zum Beispiel einen Berg emporklimmen. Irgendwann fällt es uns schwer zu atmen. Und wenn wir eine bestimmte Höhe erreicht haben, benötigen BergsteigerInnen sogar eine Sauerstoffmaske. Ab diesen Höhen ist die Luft zu dünn, um die Lunge ausreichend mit Sauerstoff zu füllen. Es drückt einfach nicht genug Luft in die Lunge. Der Luftdruck ist im Vergleich zum Boden teilweise schon sehr stark reduziert. Auf dem Mont Blanc beispielsweise entspricht der Luftdruck nur noch 50% von dem am Boden und auf der Spitze des Mount Everest ist es nur noch ein drittel. Man kann auch noch eine weitere spannende Beobachtung auf den Bergen machen. Die Siedetemperatur des Wassers ist nämlich abhängig vom Luftdruck. Das bedeutet, das Wasser fängt nicht bei 100 Grad Celsius an zu kochen, sondern schon bei geringeren Temperaturen. Wird auf der Zugspitze noch etwa 90 Grad Celsius benötigt, um das Wasser zum kochen zu bringen, sind es auf dem Mount Everest nur noch ungefähr 70 Grad Celsius. Der Siedepunkt nimmt pro 300 m um etwa ein Grad ab. Natürlich spielt auch das Wetter auf den Bergen eine Rolle und auch dort kommen Luftdruckschwankungen vor. Deshalb kann man ohne den genauen Luftdruck zu kennen keine genaue Angabe über die Siedetemperatur machen. Noch mal zurück zum Luftdruck an sich: Der Luftdruck ist ja etwas unanschaulich, wir können ihn weder sehen noch anfassen. Um den Luftdruck etwas besser zu verstehen, stelle sich jede ein Glas mit Wasser vor. Am Boden des Glases ist der Wasserdruck am größten, denn das darüber liegende Wasser drückt nach unten. Nach oben hin nimmt der Wasserdruck weiter ab bis er an der Wasseroberfläche komplett verschwindet. So ähnlich ist es auch in der Atmosphäre. Dabei wird nun eine Luftsäule statt ein Glas Wasser betrachtet. Auch in der Luftsäule nimmt der Luftdruck mit der Höhe ab. Das Gewicht der Luft drückt von oben auf die darunter liegende Luft. Je höher man kommt, desto weniger Luft befindet sich darüber und der Luftdruck wird geringer. Nun nimmt der Luftdruck mit der Höhe aber nicht gleichmäßig ab. Die Luftdruckabnahme am Boden erfolgt recht schnell und wird nach oben hin immer langsamer. Der Luftdruck ist vom Gewicht der darüber liegenden Luft abhängig. Das bedeutet, die vertikale Luftdruckabnahme ist selbst auch vom Luftdruck abhängig. Das macht die Sache etwas komplizierter, ist aber nicht unlösbar. Um den Luftdruck in verschiedenen Höhen auszurechnen, gibt es die sogenannte Barometrische Höhenformel. Das ist eine der grundlegenden Gleichungen, die es in der Meteorologie gibt. Sie liefert einen Verlauf der Höhenkurve des Luftdrucks. Demnach gehen wir am Boden von einem Standarddruck von 1013 hPa aus. In 5,5 km Höhe hat sich der Luftdruck bereits halbiert und beträgt etwa 500 hPa. Das ist eine der wichtigsten Höhen für die Wettervorhersage. Weitere 5 km höher hat sich der Luftdruck nochmals halbiert und beträgt in etwa 11 km nur noch 250 hPa. So geht das in etwa weiter. Doch haben wir bei Luft keine f...
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Heiter bis Stürmisch - HBS002 Die Farben des Himmels

HBS002 Die Farben des Himmels

Heiter bis Stürmisch

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04/04/20 • -1 min

Die Atmosphäre der Erde ist großartig. Sie ermöglicht nicht nur Leben auf unserem Planeten, sondern lässt den Himmel durch die Zusammensetzung der Luft auch in den verschiedensten Farben erscheinen. Die Luft besteht aus vielen kleinen Molekülen. Neben den Molekülen sind in der Atmosphäre auch größere Partikel wie Aerosole, Ruß, Staub oder auch Wolken enthalten. Wenn das Licht die Atmosphäre durchquert, trifft es auf diese verschieden Teilchen. Dabei wird das Licht teilweise gestreut, reflektiert oder auch absorbiert. Schauen wir in den Himmel erscheint dieser blau. Die Vorraussetzung für den blauen Himmel ist die Streuung des Sonnenlichts. Das Sonnenlicht wird von der Atmosphäre an den kleinsten Partikeln gestreut. Auch das gestreute Licht kann wieder auf weitere Luftpartikel treffen und erneut gestreut werden. Daher erfüllt das mehrfach gestreute Licht den ganzen Luftraum und kommmt bei uns bzw. beim Betrachter von allen Seiten in unserem Auge an. Das Licht an sich ist weiß, besteht aber aus verschiedenen Farben. Es reicht von violett über blau, grün und gelb bis rot. Ganz besonders gut kann man das bei einem Regenbogen beobachten. Dabei besitzt jede Farbe ihre eigene Wellenlänge. Die kürzeste Wellenlänge hat blaues Licht. Grünes hat eine kürzere Wellenlänge als gelbes und das hat eine kürzere Wellenlänge als rotes Licht. Rotes Licht hat die längste Wellenglänge des sichtbaren Lichts. Noch größere Wellenlängen führen zur Infrarot-Strahlung und werden diese noch wesentlich länger, kommen wir zum Beispiel in den Radiowellenbereich. Ob das Licht gestreut wird, ist abhängig von der Größe des Partikels. Die Partikel müssen um den Faktor 1000 kleiner sein als die Wellenlänge des Lichtes. Bei diesem Größenverhältnis ist die Streuung wellenlängenabhängig. Für die, die es ganz genau wissen wollen: Die Streuung erfolgt dann umgekehrt proportional zur 4. Potenz der Wellenlänge. Diese Art der Streuung, wenn das Licht auf sehr viel kleinere Teilchen trifft als dessen Wellenlänge, wird als Rayleigh-Streuung bezeichnet. Die Rayleigh-Streuung geht auf den britischen Physiker Lord Rayleigh im Jahr 1870 zurück. Zu den kleinsten Teilchen gehört zum Beispiel auch Stickstoff, der etwa 78 Prozent der Atmosphäre ausmacht. Nun werden kurze Wellenlängen, also das blaue Licht stärker gestreut als die längeren Wellenlängen. Das blaue Licht trifft somit viel häufiger auf Luftpartikel. Im Vergleich zum roten Licht wird das blaue Licht etwa 4 mal so oft gestreut. Lassen wir unseren Blick weg von der Sonne in den Himmel schweifen, kommt das blaue Licht wesentlich öfter in unserem Auge an. Das lässt den Himmel blau erscheinen. Der Himmel erscheint besonders blau in frischer Polarluft. Denn je trockener und sauberer die Luft ist, desto blauer scheint die Luft zu sein. Richten wir den Blick zur Sonne, aber ACHTUNG niemals ohne Schutz direkt in die Sonne gucken, erscheint diese gelb. Die Sonne sendet allerdings nicht gelbes Licht aus, sondern Weißes. Das können alle Astronautinnen und Astronauten bestätigen. Ob vom Mond oder von der Internationalen Raumstation aus, die Sterne erscheinen weiß. Dort gibt es nämlich keine Atmosphäre oder Luftpartikel, die das Licht streuen können. Denn von der Erde aus betrachtet, erscheint es uns nur so, dass die Sonne gelb ist. Die Ursache liegt in dem vielfach gestreuten blauen Licht. Der blaue Anteil des direkten Lichts/Sonnenstrahls ist geringer, da es häufiger gestreut wurde. Im sichtbaren Spektrum fehlt nun sozusagen das blaue Licht. Damit verschiebt sich das farbliche Spektrum. Der höhere grüne, gelbe und rote Anteil des Lichtes lässt die Sonne nun gelb erscheinen. Die Effekte kann jede in einem einfachen Experiment überprüfen. Dazu wird ein Glas mit Wasser und etwas Milch benötigt. Die Milch stellt die Luftpartikel dar, an denen die Sonnenstrahlen gestreut werden. Nun leuchtet man das Glas von unten mit einer Taschenlampe an. Sie stellt das Sonnenlicht dar. Bei seitlichem Blick ins Glas leuchtet die Mischung in einem leicht bläulichen Licht. Das kurzwellige blaue Licht wird hier an den Fett-Tröpfchen der Milch zur Seite gestreut. Das rote langwelligere Licht hingegen scheint geradeaus und fehlt beim seitlichen Blick ins Glas. Das gleiche passiert auch in der Atmosphäre. Aber der Himmel erscheint nicht nur blau. Bei Sonnenauf- oder -untergängen leuchtet der Himmel manchmal in einem strahlenden orange. Die Sonne steht hier noch nicht bzw. nicht mehr ganz so hoch am Horizont und legt damit einen etwa 30 mal so langen Weg durch die Atmosphäre zurück. Bei einem längeren Weg durch die Atmosphäre, nimmt auch der Rotanteil des Lichtes zu. Warum ist das so? Das Licht trifft nun auf noch mehr Moleküle. So wird noch mehr vom blauen Licht in alle Richtungen gestreut. Das bedeutet, dass das uns treffende Licht nur noch einen sehr geringen Anteil vom blauen Licht hat. Der Blauanteil wurde praktisch vorher weggestreut. Es bleibt nur noch das rote bzw. das langwellige sichtbare Licht übrig. Das erklärt wa...
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Heiter bis Stürmisch - HBS001 Wie kamen die Wolken zu ihren Namen
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03/22/20 • -1 min

Nicht nur heutzutage haben Wolken eine faszinierende Wirkung auf viele Menschen. Schon vor Hunderten von Jahren schrieb Aristophanes 423 v. Christus, "Wolken seien die Götter der neuen Zeit, denn die Wolken verkörpern „die Gedanken und Ideen, die uns Dialektik und Logik verleihen". Ein weiterer großer Künstler, den Wolken, deren Formation und Veränderung begeisterte, war kein anderer als Johann Wolfgang von Goethe. Daher war er sehr von dem Mann angetan, der als erster den Wolken eine Klassifikation zuordnen sollte. Denn zur damaligen Zeit, wurden die Wolken als zu vielgestaltig, komplex und kurzlebig angesehen, als sie wissenschaftlich untersuchen und kategorisieren zu können. Bereits als junges Schulkind war Luke Howard fasziniert von Wolken und beobachtete diese ständig. In seinem späteren Buch gestand er, statt dem Unterricht zu folgen, habe er lieber aus dem Fenster geguckt und sich in den Wolken verloren. Wie alle anderen auch, wusste er nicht wie diese entstehen oder überhaupt in der Luft schweben bleiben können. Den gelernten Pharmakologen und Apotheker ließen die Wolken auch im späteren Leben nicht los und so veröffentlichte er 1803 im Alter von 31 Jahren die weltweit erste Wolkenklassifikation. Seine Wolkenbeobachtung während des Unterrichts und die daher langjährige Erfahrung halfen ihm dabei eine Typisierung zu finden. Er hat erkannt, dass Wolken viele verschiedene Erscheinungmöglichkeiten, jedoch nur wenige grundlegende Formen haben. Dabei unterschied er zwischen vier Wolkentypen. Den ersten Wolkentyp stellen die hohen Wolken, den Cirrus, dar. Neben diesem unterschied Howard zwischen dem Stratus, einer schichtförmigen Wolkengestalt, und dem Cumulus, den haufenförmigen Wolken. Der vierte Typ, die Regenwolke, ist der komplizierte Name Cumulo-cirro-stratus, der heute unter dem verständlicheren Namen Nimbus bekannt ist. Da Wolken sich in ständiger Veränderung befinden, aufsteigen, absinken und von der einen Art in eine andere übergehen können, wollte Howard diesen Veränderungsprozeß auch in der Namensgebung mit beachten. Und genau das ist der schlaue Gedanke Howards gewesen. Die Namen können je nach Entwicklung kombiniert werden. So sollte aus Gruppen einzelner flauschiger Cumuli, die sich verbanden und ausbreiteten, schichtförmige Stratocumulus-Wolken werden. Seine Publikation wurde von Wissenchaftlern brennend diskutiert und sättigte das Bedürfnis vieler nach einer Ordnung des Himmelsbildes. Ein halbes Jahrhundert vor dem Telegramm wurde seine Veröffentlichung für die damalige Zeit rasend schnell verbreitet. Man kann sagen, sie ging viral. Seiner plötzlichen wissenschaftichen Berühmtheit und dem vielen Lob stand Luke Howard etwas zwiespältig gegenüber. Obwohl in der Wissenschaft zunehmend lateinische Bezeichnungen Verwendung fanden, stand er zunächst unter heftiger Kritik, nicht englische Namen verwendet zu haben. So hat zum Beispiel der bekannte französische Botaniker Jean-Baptiste de Lamarck eine fachlich bessere Typisierung heraus gebracht, doch gab Lamarck den Wolkentypen französische Namen. Diese waren wesentlich umständlicher zu merken und spiegelten nicht den genialen Gedanken der Wandlungsfähigkeit der Wolken wider. Zudem wurde Lamarcks Idee durch die zunehmenden Unterstützer Howards verworfen. Zu den Unterstützern zählte auch der deutsche Dichter und Naturforscher Johann Wolfgang von Goethe. Da sich Goethe zur selben Zeit intensiv mit dem Wetter beschäftigte, hörte er bald von Howard. Die Einteilung der Wolken gefiel Goethe so gut, dass er ihn eifrig vor seinen Kritikern verteidigte und Dank seines großes Einflusses setzte sich die lateinische Namensgebung auch in den anderen europäischen Ländern vorallem wegen der lateinischen Namen durch. Aufgrund seiner nicht zu stillenden Begeisterung schrieb Goethe einen Fanbrief. Howard konnte dies zunächst gar nicht fassen und dachte, es sei ein übler Scherz von seinen Kritikern, lernte aber schnell, dass der Brief tatsächlich von Goethe kam. Und so traten sie in Briefkontakt. Goethe war beigeistert davon den Mann näher kennen zu lernen, der die Wolken benannt hat und ermunterte Howard sogar ein Buch darüber zu schreiben wie er auf die geniale Klassifizierung gekommen ist. Der berühmte Poet hat Howards Beschreibungen der Wolken in dem Gedicht "Howards Ehrengedächtnis" integriert und dem bescheidenen Howard mit dieser Widmung eine der größten Ehren erwiesen. Luke Howards Pionierleistung ist insofern bemerkenswert als dass er ohne jegliches Wissen der atmosphärischen Prozesse eine bis heute taugliche und weiterhin verwendete Wolkenklassifikation erstellte. Im internationalen Wolkenatlas sind in den letzten 200 Jahren noch viele weitere Wolkenarten hinzugefügt worden und werden in dem weltweit verwendeten Handbuch zur Wolkenbeobachtung und der Wolkenverschlüsselung angewandt. Nicht unbegründet gilt Howard deshalb als einer der Gründungsväter der modernen Meteorologie. Zum Abschluss folgt nun das Gedicht von Goethe über ...
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Heiter bis Stürmisch - HBS011 Was ist ein Extremereignis
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08/09/20 • -1 min

Immer häufiger hört oder liest man in den Nachrichten von meteorologischen Extremereignissen. Insbesondere im Sommer werden ständig neue Temperaturrekorde aufgestellt. Jeder Rekord, sei es einer für die Temperatur oder den Niederschlag, ist ein Extremereignis. Aber es muss nicht unbedingt ein Rekord aufgestellt werden, damit es sich um einen Extremwert handelt. Um die Frage zu klären, was eigentlich ein Extremereignis ist, wird die Statistik zur Hilfe genommen. Die Grundlegende Frage, die mit der Extremwertstatistik beantwortet werden soll, lautet "Mit welchem Extremwert muss in einem gegebenen Zeitraum gerechnet werden und inwiefern ändern sich Extrema mit der Zeit?" Extremereignisse haben eine erhebliche Bedeutung für soziale oder auch ökonomische Auswirkungen. Hochwasser aufgrund von Starkniederschlagsereignissen oder lange Dürre- oder Hitzeperioden sind nicht nur schädlich für Gebäude, sondern machen uns als Mensch auch ganz schön zu schaffen. Daher ist es sinnvoll diese Ereignisse in ihrer Häufigkeit abschätzen und verstehen zu können. Viele schalten bei dem Wort Statistik meist schnell ab. Tatsächlich kann das aber auch sehr spannend und vor allem nützlich sein. Meteorologischen Extremereignisse können in sehr unterschiedlichen zeitlichen aber auch räumlichen Skalen auftreten. Es kann sich dabei um eine Messung einer Station zu einer bestimmten Zeit handeln, wie zum Beispiel Höchst- oder Tiefsttemperatur. Dazu gehört auch eine extrem hohe Niederschlagssumme über einen bestimmten Zeitraum an einer Station oder auch eine besonders hohe Windgeschwindigkeit. Ein Extremereigniss muss sich auch nicht unbedingt auf einen einzigen Ort beziehen. Es kann sich dabei auch um ein regionales Ereignis handeln, wie zum Beispiel ein außergewöhnlich hoher Temperaturwert für ganz Deutschland. Dazu würden auch die Hitze-Sommer 2003 und 2018 zählen. Je nach dem wie viel Niederschlag es gegeben hat, wirkt sich das auf die Pegelstände aus. Die Menge an Regen lässt die Pegelstände eines Flusses wie der Elbe wachsen oder fallen und wird wie beispielsweise 2002 als Jahrhunderthochwasser bezeichnet. Und auch noch größere räumliche Skalen werden betrachtet. Dazu zählt beispielsweise die globale mittlere Temperatur eines Jahres, die eine wichtige Rolle in Hinblick auf die Untersuchung zur globalen Erwärmung spielt. Jetzt stellt sich die Frage wie genau kann denn bestimmt werden, wann es sich um ein Jahrhunderthochwasser oder sogar Jahrtausendhochwasser handelt? Oder was normale Temperaturen für den Sommer bzw. Winter sind? Zunächst wird eine Häufigkeitsverteilung der entsprechenden Daten betrachtet. Zur Anschauung betrachten wir die Vorgehensweise am Beispiel der Tageshöchsttemperatur. Für die Häufigkeitsverteilung guckt man sich nun alle Tageshöchstwerte an und berechnet wie oft welche Werte vorkommen. Das wird dann als Häufigkeitsverteilung bzw. als empirische Häufigkeitsverteilung bezeichnet. An diese Verteilung der Tageshöchsttemperaturen wird nun eine geeignete theoretische Verteilung angepasst. Die kann dann wie eine Normalverteilung aussehen. In der Mitte befinden sich viele Werte und zu den Rändern hin werden es weniger, dafür treten aber besonders hohe bzw. niedrige Tageshöchsttemperaturen auf. Ab wann es sich nun um eine extrem hohe Tageshöchsttemperatur handelt wird selbst festgelegt. Dabei wird ein Schwellwert definiert. Wenn dieser Schwellwert nun überschritten wird, dann wird der Wert als Extremwert bezeichnet. Die Festlegung des Schwellwertes erfolgt aber keineswegs zufällig. Sonst könnten ja alle Werte Extrema sein und genau das ist ja nicht erwünscht. Schließlich sind Extremwerte etwas, das selten eintritt. Üblicherweise wird für den Schwellwert das 95%-Perzentil verwendet. Und was heißt das? Bei dem 95%-Perzentil liegen 95% der Werte unterhalb des Schwellwerts und nur 5% oberhalb. Anschaulich gesehen bedeutet das folgendes: Haben wir insgesamt 100 Tageshöchstwerte, dann sind 95 unterhalb unseres Schwellwertes. Und die 5 größsten Temperaturwerte befinden sich oberhalb des Schwellwerts und gelten damit als Extremwert. Natürlich können auch kleinere oder größere Perzentile definiert werden, je nach dem was erwünscht ist. Manchmal kann die Grenze natürlich auch schon zu grob sein, so das auch das 98. oder 99.%-Perzentil betrachtet wird. Wurde nun ein Schwellwert bestimmt, geht es darum die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, mit der dieser Wert über- oder unterschritten wird. Diese sind dann abhängig von der Zeit. Denn je höher der Schwellwert gesetzt wird, desto seltener tritt der Wert auf. Auf diese Weise kann ermittelt werden, ob es sich eher um ein 50-jähriges Ereignis, um ein Jahrhundertereignis oder ein Jahrtausendereignis handelt. Mit Hilfe dieser Statistik weiß man, mit welchem Extremwert im Mittel in einem bestimmten Zeitraum gerechnet werden muss. Oft wird dann von einem Wiederkehrwert oder einer Wiederkehrperiode gesprochen. Da unser Klima aber nicht so einfach ist, kann sich die Stati...
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Heiter bis Stürmisch - HBS015 Nebel

HBS015 Nebel

Heiter bis Stürmisch

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10/11/20 • -1 min

Sitzen wir mitten im Nebel fest, bedeutet das für uns ja meist eher eine trübe Angelegenheit. Die Sonne scheint nicht und es ist klamm. Der Straßen-, und Flugverkehr auch läuft nicht wie geplant. Aber er kann auch schön sein. Am frühen Morgen als Nebelschwaden über der Landschaft oder als Dampf über Seen wirkt er fast magisch. Und in Wüsten wie die Namib in Afrika und die Atacama in Südamerika dient er als Lebensgrundlage für Mensch und Natur. Bei einer Sichtweite von unter einem Kilometer wird von Nebel gesprochen. Ist es diesig und die Sichtweite reicht nur bis acht Kilometer wird das als Dunst bezeichnet. Das sind aber eigentlich nur Definitionen für die WetterbeobachterInnen. Oft gibt es einen Anhaltspunkt wie ein Mast oder Turm, der ein bzw. acht km weit weg ist. Wenn dieser nicht mehr sichtbar ist, wird Nebel bzw. Dunst notiert. Die WetterbeobachterInnen unterscheiden auch zwischen leichten, mäßigen und starken Nebel. Als Laie nimmt man Nebel aber meist erst ab einer Sichtweite von weniger als 300 Metern wahr oder würde das als Nebel bezeichnen. Nebel entsteht, wenn gesättigte Luft den Taupunkt erreicht. Gesättigte Luft hat ihr Maximum an Wasserdampf erreicht, daen sie halten kann ohne dass Kondensation eintritt. Und der Taupunkt beschreibt die Temperatur, bei der Sättigung der Luft erreicht ist. Wird diese Temperatur unterschritten, kondensiert der Wasserdampf an sogenannten Aerosolen. Das ist das gleiche Prinzip wie wenn eine Wolke entsteht. Nebel ist quasi eine Wolke, die am Boden liegt. Mikroskopisch kleine Teilchen wie Staub, Pollen oder Salze dienen als Kondensationskerne. Der Wasserdampf in der Luft lagert sich an diesen kleinen Teilchen an und werden zu winzigen Wassertröpfchen. Für das menschliche Auge sind die noch gar nicht zu sichtbar. Diese Wassertröpfchen wachsen, verbinden sich und bilden die Grundlage für Nebel oder auch Wolken. Erst wenn Milliarden von den winzigen Wassertröpfchen in der Luft schweben, nehmen wir sie wahr. Dann wird das Licht an den Wassertröpfchen gestreut und die Sichtweite nimmt ab und wir nehmen sie als Dunst oder Nebel wahr. Und nicht aller Nebel ist gleich. Es gibt viele verschiedene Arten. Und die werden durch ihre Entstehungsursache unterschieden. Nebel entsteht entweder durch die Abkühlung von wasserdampfhaltiger Luft, durch die Zufuhr von Wasserdampf bzw. Mischung von unterschiedlich temperierten Luftströmen oder durch Hinzugabe von Kondensationskernen. Zur ersten Entstehungsart dem Abkühen von wasserdampfhaltiger Luft zählen der Strahlungsnebel und auch der Advektionsnebel. Der sogenannte Strahlungsnebel tritt in ruhigen Nächten mit klarem Himmel als Folge des nächtlichen Temperaturrückgangs auf. Oft entsteht Nebel, wenn der Temperaturunterschied besonders ausgeprägt ist. Und wenn die Nächte besonders kalt und langanhaltend sind. Und diese Kombination tritt üblicherweise im Frühling und Herbst auf. In der Nacht kühlt die Luft am Boden soweit ab bis sie nicht mehr Wasserdampf aufnehmen kann. Der Wasserdampf kondensiert, wenn die Taupunkttemperatur unterschritten wird und es bildet sich Nebel, den wir dann am frühen Morgen beobachten. Er reicht oft nur ein paar Hundert Meter hoch. Kann aber durch nur minimal Temperaturunterschiede stark in seiner Mächtigkeit und Dichte variieren. Deshalb ist er für MeteorologInnen häufig eine Qual bzw. fast unmöglich vorherzusagen. Sobald die Sonne aufgeht löst sich diese Art von Nebel aber schnell wieder auf. Kann die Sonne das allerdings nicht schaffen, existiert der Nebel meist mehrere Tage. Nebel hat nämlich einen selbst verstärkenden Effekt. Die Obergrenze des Nebels löst nun den eigentlichen Boden als Boden ab. Nun wird wegen seines hohen Reflexionsvermögens bis zu 90% der auftreffenden Energie wieder nach oben zurück geworfen. Nur wenig Energie kann für die Erwärmung und damit die Auflösung des Nebels aufgewandt werden. Meist liegt es dann an einer Front bzw. einem Luftmassenwechsel den Nebel davonzuschieben bzw. aufzulösen. Der sogenannte Advektionsnebel entsteht, wenn relativ warme, feuchte Luft über eine kältere Oberfläche oder Luftschicht geschoben wird. Advektionsnebel zählt zur dauerhaftesten und mächtigsten Nebelform. Bei uns tritt sie vorallem im Winter auf. Das ist beispielsweise der Fall, wenn warme Luft über einen gefrorenen See oder eine Schneedecke geschoben wird. Oder auch im Frühjahr an den Küsten. Dann ist das Meer noch kälter als das Festland. Wird die Luft vom Festland übers Meer geschoben, dann kühlt sich die Luft ab und es kann sich Nebel bilden. Manchmal löst sich der Nebel auch vom Boden ab. Dann wir er oft als Hochnebel bezeichnet und sorgt für einen grauen trüben Himmel. Die zweite Ursache warum Nebel entsteht, ist das Hinzufügen von Wasserdampf zur Luft. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn sich zwei unterschiedlich temperierte Luftströme vermischen. Dieser Prozess tritt beim Verdunstungsnebel und auch beim sogenannten Mischungsnebel auf. Ganz typischer Weise passiert das beispielswe...
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