LEHRE

ÜBUNGEN EINFÜHRUNG IN DIE KLIMATOLOGIE

PROF. Chr. JACOBI /

DR. A. RAABE, Dipl.Met. M. Wilsdorf

 

Ort: Linnestr. 5, SR. 532 (218),

Termine /Zeiten:

Dienstag, 11:00 – 12:30 (13:00-14:30)

 

PRÜFUNGSTERMINE  Mi. 11.07. –   Fr. 13.07.2018

 

 

 

A.R., 04.07.2018

 

 

10_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2018

 

AUSGABE: 26.06.18                                              ABGABE: 03.07.18

 

34.       Ab welcher Fluggeschwindigkeit kann die Zunahme der gemessenen Temperatur durch den am Sensor entstehenden dynamischen Druck vernachlässigt werden, wenn man eine Ungenauigkeit von 1 K akzeptiert? Wie groß ist die Abweichung der relativen Luftfeuchte, wenn ein Dampfdruck e=5 hPa und eine angezeigte Temperatur von 10°C gemessen wird und das Flugzeug mit einer Geschwindigkeit (true air speed) von 150 m s-1 fliegt? Berücksichtige für die angezeigte Temperatur einen Sensor mit Abbremsfaktor (local recovery factor) von 0.99.                           2P

 

35. In einem Schul-Lehrbuch findet sich folgende Schilderung von thermischer Entstehung von Wind.

Legen Sie stichpunktartig dar, was aus Sicht der Meteorologie für Gebiete mit  thermisch direkter getriebener Zirkulation anders formuliert werden müsste.                                                                                                          3P

 

 

36.   Die Änderung der horizontalen Windgeschwindigkeit  mit der Höhe z in der unteren Grenzschicht (Prandtl-Schicht) bis max. 100 m Höhe lässt sich bei neutraler Schichtung durch das logarithmische Windprofil beschreiben:                   

mit                   Schubspannungsgeschwindigkeit; k   von Karman-Konstante (k = 0,4);   z0               Rauigkeitshöhe

Eine Windmessung in 10m Höhe ergibt im Jahresmittel eine Windgeschwindigkeit von 4,7m/s.

Die Messungen zeigen, dass die Windgeschwindigkeit an gleicher Stelle in 2m Höhe um 1m/s geringer ausfällt.

Welche Rauigkeitshöhe würden Sie dieser Beobachtung zuordnen?

Welche Windgeschwindigkeit würden Sie im Jahresmittel in 50m Höhe erwarten?

Über was für einer Landschaft wurde vermutlich die Messung durchgeführt?                              3P.

Einige Zuordnungen zwischen Rauigkeit und Landschaftstyp:

                                                                         

Beschreibung

C_D

Zo/m

Eis

8,38E-04

1,00E-05

Schnee

1,07E-03

5,00E-05

Wasser neutral (U<7m/s)

1,36E-03

1,95E-04

Sand

1,48E-03

3,00E-04

Flachland (Tag)

1,40E-03

2,28E-04

Flachland (Nacht)

2,60E-03

3,92E-03

kurzes Gras

2,77E-03

5,00E-03

Gras / Busch

4,46E-03

2,50E-02

langes Gras (Getreide)

5,70E-03

5,00E-02

Bäume, Hecken, Gebäude

1,30E-02

3,00E-01

Laubwald

1,60E-02

4,23E-01

dichter Wald

1,78E-02

5,00E-01

Stadt-Zentrum

3,02E-02

1,00E+00

 

Zusatzaufgabe: Fussball_WM                                                                                          (2P)

Welche Länge hat der Tag auf einem Planeten, wenn man dort Fußball spielt und ein genau auf die Mitte eines 10m breiten Tores aus 100m Entfernung mit 1m/s auf das Tor zurollender Fußball dieses Tor verfehlt, da der Ball durch die Corioliskraft soweit abgelenkt wird, dass der Ball nur den Torpfosten trifft (Reibungskraft und Unebenheiten vernachlässigt, Geogr. Breite 50°N)

 

 

Universität Leipzig                                                                                                 19.06.18

Institut für Meteorologie

9_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2018

AUSGABE: 19.06.18                                               ABGABE: 26.06.18

 

31.       In einer Nebellage bei einer Lufttemperatur von 5°C ist die von einem Pyrgeometer angezeigte Thermospannung gleich Null. Wie groß ist die abwärts gerichtete terrestrische Strahlungsflussdichte (atmosphärische Gegenstrahlung)?                                                         2P

                                                                                                                                 

32.       In Kassel (51°19'N, 9°,29'E) wurde um 9 Uhr morgens der Durchgang des Regengebietes einer  Nord-Süd verlaufenden Kaltfront registriert,  wobei der Wind von SW auf NNW dreht und von Windstärke 4 auf 6 auffrischt.  Ab wann etwa ist in Leipzig (51°20'N, 12°25'E) frühestens bzw. spätestens mit Niederschlag zu rechnen?               

Über welches Gebiet senkrecht zur Kaltfront wirkt sich diese auf das Wetter aus, wenn sich durch die Fronneigung (Skript 3.5.4.4) Wetterprozesse bis in eine Höhe von 5km  abspielen?      4P

beaufort

 

 

33. Analysieren Sie die Wetterkarte für den 11.11.2001 12UTC für die 850hPa-Fläche (s. Anl.).

Zeichnen Sie die -10°C, -5°C, 0°C und +5°C Isotherme ein.

Findet nördlich der Britischen Inseln (60°N, 0°E), bzw. im Gebiet der Azoren (40°N, 25°W) eine Advektion von Warmluft oder Kaltluft statt?                                                            

Zeichnen Sie in die Bodendruck-Karte vom 11.11.01 00:00 UTC (s. Anlage) die Isallobare      ein.  Nutzen Sie diese Isolinie, um die Verlagerungsrichtung des Tiefdruckgebietes über Skandinavien anzugeben.                                                        5P

 

 

 

 

 

 

Universität Leipzig                                                                                               12.06.18

Institut für Meteorologie

8_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2018

AUSGABE: 12.06.18                                                         ABGABE: 19.06.18

 

28.       In Leipzig (51°N). Ein Nordwind (10 m/s) in 1km Höhe ändert sich im Verlauf der folgenden 2 km Höhe zu einem Westwind von 10 m/s. Die mittlere Temperatur der betrachteten Luftschicht ist 0°C. Wie groß ist der Anteil der Advektion zur Temperaturänderung pro Stunde?                                                                                       2P

 

29.       Entnehmen Sie der Bodenwetterkarte vom 30.03.2015 00UTC (vgl. Aufg. 1, Unterlagen in http://home.uni-leipzig.de/jacobi/vor_ein/vl_ein.html Pkt. 5.4.2 und 5.4.3.) für das Tiefdruckgebiet über der Ostsee (grün) alle Angaben um den Geostrophischen Wind bzw. den Gradientwind zu berechnen. Beziehen Sie ihre Auswertungen auf einen Krümmungsradius bezüglich der grün gekennzeichneten (idealisierten) Isobare und dem blau gekennzeichneten (idealisierten) Isobarenabstand.

Vergleichen Sie die berechneten Werte mit den in der Nähe des Auswerteortes in der Wetterkarte eingetragenen Beobachtungen (rote Pfeile). Interpretieren Sie die Unterschiede zwischen beobachteten und berechneten Werten für Betrag und Richtung des Windvektors (der Abstand zwischen 40°N und 50°N entspricht 1110km).                                            4P

                                                                                   (Ausschnitt)

 

30.       Die Abhängigkeit der Fallgeschwindigkeit vt von der Größe der Regentropfen wird bei einen piezoelektrischen Distrometer als bekannt vorausgesetzt, um die Niederschlagsmenge zu berechnen. Für kugelförmige Regentropfen kann diese analytisch berechnet werden (siehe Skript aktuelle Version). Berechne vt für einen Tropfen mit Durchmesser von 4 mm!

Angenommen, die Parametrisierung von vt ist nicht korrekt (Verformung des Regentropfens) und in Realität beträgt vt = 9 m/s. Wie groß würde die relative Abweichung der gemessenen Niederschlagssumme sein?                                                                                                2P

 

Universität Leipzig                                                                                                 05.06.18

Institut für Meteorologie

 

7_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2018

AUSGABE: 05.06.18                                              ABGABE: 12.06.18

 

24.       Eine Definition der Tropen ist die, dass die Tageslänge nur zwischen 10,5 und 13,5 Stunden schwankt. Geben Sie den dazugehörigen Bereich geographischer Breiten an.  Vernachlässigen Sie Effekte der Refraktion.                                                                           2P.

 

 

25.       Der Subtropenjet liegt bei einem Druckniveau von etwa 200 hPa bei 30° geographischer Breite. Wie groß ist der mittlere meridionale Temperaturgradient, wenn der Jet in der 200 hPa – Druckfläche eine zonale Windgeschwindigkeit von 50 m/s aufweist?                                                                                                                                   3P.

 

 

26.       Die atmosphärische Gegenstrahlung bei wolkenlosem Himmel lässt sich z.B. über die Angström-Formel als Funktion der Bodentemperatur T und des Wasser­dampf­partial­drucks e (in hPa einzusetzen) abschätzen. Bei bedecktem Himmel kann man ausnutzen, dass die Wolken als schwarze Strahler angesehen werden können und die Temperatur der Wolkenunterseite (bei nicht zu hohen Wolken) etwa dem Taupunkt in Bodennähe entspricht. Schätzen Sie die atmosphärische Gegenstrahlung bei klarem und bedecktem Himmel für folgende Kombinationen von J und e ab und kommentieren Sie das Ergebnis:                         3P.

 

Nr.

J (°C)

e (hPa)

1

0

5

2

10

15

3

20

20

4

20

1

 

 

27.  In welchem Höhenbereich (Ober- und Unterkante) regnet es, wenn ein Niederschlagsradar mit 1° Öffnungswinkel in einem Anstellwinkel (untere Grenze) von 0.5° aufgestellt ist und ein rückgestreutes Signal 458.3 µs nach dem Aussenden des Radarimpulses empfangen wird?

 

In welcher Entfernung zur Radaranlage müsste sich eine Windenergieanlage befinden, damit diese als beweglicher Radarreflektor die Radarmessung nicht mehr stört wenn die WEA-Anlage mit ihrer Flügelspitze eine Höhe von 200m erreicht.                                            3P.

 

 

 

 

6_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2018

AUSGABE: 29.05.18                                              ABGABE: 05.06.18

 

 

21.       Monatsmitteltemperaturen und Niederschlagssummen von Minsk (53°52’N, 27°,32‘E) sind die folgenden:

Monat

  T(°C) 

R (mm)

1

-6,6

34

2

-6,2   

30

3

-2,1 

26

4

5,1

42

5

12,5

59

6

15,6   

72

7

17,6   

83

8

15,9   

81

9

11,4   

62

10

5,7  

47

11

-0,2    

40

12

-4,7  

30

 

Erstellen Sie/ zeichnen Sie ein Klimadiagramm.

Bestimmen Sie die Temperaturleistung und die potenzielle Evaporation, Humidität/Aridität sowie die Kontinentalität nach Gorczynski, und vereinfacht nach Iwanow.          6P.

 

22. Geben Sie die Klima-Klassifikation nach Köppen/Geiger für

A) Chemnitz, Fichtelberg, Punta Arenas (Chile)

B) San Francisco, New York

C) Cherrapunji (Indien), Tamanrasset (Algerien)    an.

Welche Klimacharakteristik verbirgt sich hinter den Klimakennzeichnungen. 

Welche Regenmengen werden an diesen Orten für den Monat mit der höchsten Niederschlagsmenge angegeben.

Die Stationen unter A) bzw. B) bzw. C) liegen jeweils etwa  gleichweit vom Äquator entfernt (ob im Norden oder Süden). Worauf sind die Unterschiede im Klima zurückzuführen?  

Nutzen sie Internet  www.klimadiagramme.de. Beziehen Sie die Angaben auf die letzte vollständige Klimanormalperiode.                                                                          7P.

 

23.       Die beiden Freunde Tim und Tom wohnen in Ost-West-Richtung genau 10 km voneinander entfernt, Tim im Osten und Tom im Westen. Während eines Gewitters messen beide gleichzeitig die Zeit zwischen Blitz und Donner. Für einen Fall, bei dem der Blitz genau in der Mitte zwischen den Wohnungen beider Freunde einschlägt, registriert Tim eine Zeitspanne von 14 s und Tom eine Zeitspanne von 15 s. Berechne aus diesen Beobachtungen die Windgeschwindigkeit und Schallgeschwindigkeit. Hatte der vorherrschende Wind eine Ost- oder West-Komponente? Mit Hilfe der Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit kann man eine Aussage über die Lufttemperatur machen. Welche mittlere Lufttemperatur kann man für die Zeit der Beobachtung angeben?          3P.

 

 

 

Universität Leipzig                                                                                                 22.05.18

Institut für Meteorologie

 

5_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2018

AUSGABE: 22.05.18                                              ABGABE: 29.05.18

 

17.       Berechnen Sie die mittlere Strahlungsflussdichte und die Energiemenge (pro 1m² Fläche), die innerhalb von 24h die Erdoberfläche AN EINEM ORT

am 21. Juni in 50°n.B.

am 21. Juni in 80°n.B. erreicht

wenn stündliche Werte der Strahlungsflussdichte vorliegen.

Interpretieren Sie das Ergebnis.

Vernachlässigen Sie Einflüsse der Extinktion innerhalb der Atmosphäre, verwenden Sie die Solarkonstante als Ausgangswert.                                                                                       3P.

 

18.       Der Subtropenjet liege bei einer geographischen Breite von 20°N, bzw 30°N.

Schätzen Sie aus der Drehimpulserhaltung den Betrag der Windgeschwindigkeit

für diese beiden Positionen unter der Voraussetzung ab,

dass am Äquator zu einem Zeitpunkt  ein Ostwind mit einem Betrag von  0m/s zu einem anderen Zeitpunkt von  5 m/s herrsche

und die Strömung bis zum Jetmaximum  reibungsfrei sei.

Welche Geschwindigkeiten werden für den Subtropenjet beobachtet, worauf  ist der Unterschied zur Berechnung zurückzuführen?                                                                   4P.

 

 

19.       IR-Thermometer werden teilweise mit einer fest eingestellten Emissivität und einer fest vorgegebenen Umgebungstemperatur verkauft. Die Emissivität und Umgebungstemperatur können an diesen Geräten nicht geändert werden. Meist wird entsprechend häufig vorkommender Oberflächen eine Emissivität von ϵ = 0.95, und eine Raumtemperatur von 20°C voreingestellt.

Nun soll bei einer Messung die Oberflächentemperatur von einer Aluminiumplatte (ϵ = 0.05) bestimmt werden, die zum Abkühlen gerade in eine Kühltruhe Tu = −10°C gelegt wurde. Das IR-Thermometer zeigt einen Messwert von 16.5°C an. Korrigiere diesen Wert und bestimme die eigentliche Temperatur der Aluminiumplatte.                                                                3P.

 

 

20.       An einem Aspirations-Psychrometer wird bei einer Messung am trocknen Thermometer 20 °C und am feuchten Thermometer 15 °C abgelesen. Der Luftdruck beträgt 980 hPa. Welcher relativen Luftfeuchte entsprechen diese Angaben? Geben Sie die Taupunktdifferenz an. Welchen Temperaturunterschied stellen Sie zwischen Taupunkt und Feuchttemperatur fest?                                                                                                         3P.

 

 

Universität Leipzig                                                                                                 24.04.18

Institut für Meteorologie

 

4_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2018

AUSGABE: 15.05.18                                              ABGABE: 22.05.18

 

13.       Berechnen Sie die effektive Strahlungstemperatur der Erde

a) wenn diese in der Vergangenheit 30% weniger Energie von der Sonne abbekam

b) wenn die Erde unter heutigen Verhältnissen vollständig mit Meer bedeckt wäre (Albedo 10%)                                                                                                                       2P.

 

14.       Auf einem Garagendach in der Nähe von Leipzig (51°n.B.), das 7m lang und 3m breit ist, soll sich eine 2cm dicke Eisschicht mit einer Dichte  gebildet haben. Die Eisschicht soll eine Temperatur von haben. Diese Eisschicht soll durch die Sonneneinstrahlung geschmolzen werden.

Welche Masse Eis liegt auf dem Dach?

Welche Energie wird zum Schmelzen der Eisschicht benötigt?

Welche Strahlungsflussdichte ist dazu bei vollständiger Umwandlung von Sonnenstrahlungs- in Wärmeenergie während einer Bestrahlungsdauer von t=3h nötig?

Wenn die Atmosphäre keinen Einfluss hätte, bei welcher Sonnenhöhe, bzw. Zenitdistanz wird diese Strahlungsflussdichte an diesem Ort erreicht?                                                    4P.

 

15. 

Das Beer-Bouguer-Lambertsche Gesetz beschreibt die Extinktion von Strahlungsenergie in der Atmosphäre bei zurücklegen einer Strecke s (bei senkrechtem Sonnenstand entspricht der Weg s durch die Atmosphäre gerade der Höhe der homogenen Atmosphäre: , je niedriger der Sonnenhöhenwinkel umso größer wird s). Für blaues Licht betrage der Extinktionskoeffizient ablau=0,1km -1  für rotes Licht arot=0,05 km -1. Wie viel Prozent der Energie erreicht den Boden der Erde für das blaue bzw. rote Licht jeweils am 21.01.,  21.03.,  21.06.  um  06:00Uhr bzw. 12:00Uhr (Ortszeit, Leipzig 51°n.B.). Vernachlässigen Sie die Krümmung der Erdoberfläche bei Ihren Berechnungen.                        3P.

 

16.       Bei der Kalibrierung von Flüssigkeitsthermometern wird als ein Fix-Punkt der Siedepunkt von Wasser verwendet. Dazu wird ein Quecksilberthermometer bis zur -15°C Skalenanzeige in das siedende Wasser eingetaucht. Die Raumtemperatur betrage 25 °C, der differentielle Volumenausdehnungskoeffizient (Quecksilber - Glas) beträgt 0,0001567 K1.

 

a) Berechne für diese Bedingungen den vom Thermometer angezeigten Temperaturwert in °C.

b) Welche Temperatur muss das Wasserbad besitzen, damit die Quecksilbersäule exakt bei 0 °C stehen bleibt?                                                                                                                     2P.

 

3_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2017

AUSGABE: 08.05.18                                              ABGABE: 15.05.18

 

9.         Ein Ackerboden mit einer Fläche von 1ha weist während der Nachtstunden eine Oberflächentemperatur von  auf. Während der Mittagszeit beträgt die Temperatur des Bodens  an der Oberfläche. Die Emissivität des Bodens erreicht einen Wert von 0,96. Bei welcher Wellenlänge hat die spektrale Strahlungsflussdichte in der Nacht und am Tag ihr Maximum? Welchen Wert erreicht die Strahlungsflussdichte und wie groß ist die abgestrahlte Energie innerhalb von einer Stunde, wenn sich während dieser Zeit die Oberflächentemperatur nicht ändern würde.

Wenn Sie die abgestrahlte Energie vollständig verwenden könnten, um damit Wasser zu verdunsten, wie viel Liter Wasser könnten damit in Wasserdampf überführt werden (Normaldruck angenommen). Welcher Verdunstungshöhe entspräche das?                                                                             4P.

 

10. Berechnen Sie für eine Temperatur der Sonnenoberfläche von 5700K nach dem Planckschen Strahlungsgesetz  die  Energieflussdichte pro Wellenlängenintervall näherungsweise nach   für UVA (315-400nm; Annahme:  (360+-40)nm)  und grünes Licht (Wellenlänge 500-570nm, Annahme: (530+-40nm)

Beziehen Sie die berechneten Werte auf den Außenrand der Erdatmosphäre (Abstand Erde Sonne 150Mio km).

Welchen Energieanteil (in %) enthalten diese Wellenlängenbereiche im Vergleich zur Solarkonstanten?                                                                                                                    4P.

 

11. Zwei Ablesewerte eines Barometers liegen vor. Einmal wurde mit dem Barometer bei Tromsö (200m Höhe, 70°N geogr. Breite, 10 °C Luft/Barometertemperatur) ein Wert von 1010.4 hPa abgelesen. Bei einer zweiten Messung eine Woche später in Manaus (100 m Höhe, 3°S geogr. Breite, 25 °C Luft/Barometertemperatur) wurden 1008.2 hPa abgelesen.

Unter Berücksichtigung der Korrekturformeln für Quecksilberbarometer: an welcher Station wurde ein höherer lokaler Luftdruck (nicht auf NN bezogen) gemessen? Warum muss eine Erhöhung bzw. Erniedrigung des Ablesewertes vorgenommen werden?                                                            3P.

 

12. Welche Metalle können sie zum Bau eines Thermoelements verwenden, wenn sie ein Thermometer mit einer Sensitivität von 41 µV K-1 konstruieren wollen? Wie verändert sich die Sensitivität, wenn sie die Metalle mehrmals abwechseln in Reihe zusammenlöten, wie in der Abbildung dargestellt und nur die jeweils abwechselnden drei Lötstellen der zu messenden Temperatur aussetzen?                                                                                                           2P.

                                                          

2_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2017

AUSGABE: 24.04.18                                                        ABGABE: 08.05.18

3.         Entschlüsseln Sie folgende SYNOP Meldung:

 

AAXX 28181 10469 01015 81105 10059 20056 39842 40006 56023 69962 75822 887//

 

Die Angaben zur Entschlüsselung finden Sie in

WMO-No. 306: Manual on Codes International Codes Vol.I.1, Part A (http://www.wmo.int/pages/prog/www/WMOCodes/WMO306_vI1/VolumeI.1.html)

Manuskript steht auf Alma-Web.                                                               3P

 

4.         Wie hoch sind die prozentualen Massenanteile einiger Treibhausgase der Erdatmosphäre  (Kohlendioxid, Methan, Lachgas) bezogen auf den Normaldruck der gesamten Atmosphäre? Welcher in der Erdatmosphäre enthaltenen Masse (kg) entsprechen diese Angaben? Nehmen Sie an, dass die Mischungsverhältnisse konstant sind (Tab. 1.2.2 Skript).  Verwenden Sie zur Bestimmung der Massenanteile die Formeln aus Abschnitt 2.3 des Skripts der Einführungsvorlesung http://home.uni-leipzig.de/jacobi/vor_ein/index.html dort Pkt. 2.3                                                  3 P.

 

5.         Geben Sie nach der Norm ISO 21348 den Frequenz- und Wellenzahlbereich (obere untere Grenze) von UV-Licht, sichtbarem Licht und infrarotem Licht an. Welcher Energie des Lichts entsprechen diese Frequenzbereichsgrenzen.                           3 P.

 

6.         Um wieviel würde der Meeresspiegel ansteigen, wenn (1) der gesamte Wasserdampf der Atmosphäre kondensieren würde bzw. (2) die Eisschilde der Erde schmelzen würden. Eisschilde: Grönland und Antarktis, Dichte von Eis berücksichtigen.   2P.

 

7.         Wie weit müsste ein Planet von Sirius A entfernt sein, damit er die gleiche Strahlungsenergie pro Flächeneinheit erhält wie die Erde von der Sonne (vgl. Script Pkt. 2.2.2 http://home.uni-leipzig.de/jacobi/vor_klein/Sommer/2_2_2.pdf )? Der Durchmesser von Sirius A beträgt 2,38 Mio km.         2P.

 

8.         Zwei Thermometer unterschiedlichen Messprinzips liefern als primäres Messsignal eine Spannung, die von einem digitalen Multimeter erfasst wird. Das Multimeter hat einen Wertebereich von ±10V und eine digitale Auflösung von 14 Bit. Die Kalibrierkurven der beiden Thermometer 1 und 2 sind in folgender Abbildung dargestellt und lauten:

                

Die Kalibrierkonstanten seien,

                

(a) Welches Thermometer, 1 oder 2, besitzt in welchem Temperaturbereich die größere Sensitivität gegenüber Temperaturschwankungen? Lösen Sie das Problem durch graphische Darstellung der Sensitivitäten beider Thermometer.

(b) Das Multimeter selber (±10V, 14 Bit) besitzt ein elektronisches Rauschen von ±3 Digits (ein Digit ist die kleinste auflösbare Spannungsdifferenz). Welcher Messunsicherheit (in V) der gemessenen Spannung entspricht das?

(c) Das Rauschen des Multimeters pflanzt sich über die Kalibriergleichung in ein Rauschen der Temperaturanzeige fort. Bei nichtlinearer Kalibriergleichung ist das Temperaturrauschen zudem abhängig vom gemessenen Temperaturbereich. Für welchen Messbereich liefert das jeweilige Thermometer zuverlässige Werte, wenn man als Kriterium angibt, dass das Rauschen in den Temperaturwerten unterhalb 0.2 K liegen soll?                               4P.

 

 

 

 

2_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2017

AUSGABE: 24.04.18                                                        ABGABE: 08.05.18

 

3.         Entschlüsseln Sie folgende SYNOP Meldung:

 

AAXX 28181 10469 01015 81105 10059 20056 39842 40006 56023 69962 75822 887//

 

Die Angaben zur Entschlüsselung finden Sie in

WMO-No. 306: Manual on Codes International Codes Vol.I.1, Part A (http://www.wmo.int/pages/prog/www/WMOCodes/WMO306_vI1/VolumeI.1.html)

Manuskript steht auf Alma-Web.                                                               3P

 

4.         Wie hoch sind die prozentualen Massenanteile einiger Treibhausgase der Erdatmosphäre  (Kohlendioxid, Methan, Lachgas) bezogen auf den Normaldruck der gesamten Atmosphäre? Welcher in der Erdatmosphäre enthaltenen Masse (kg) entsprechen diese Angaben? Nehmen Sie an, dass die Mischungsverhältnisse konstant sind (Tab. 1.2.2 Skript).  Verwenden Sie zur Bestimmung der Massenanteile die Formeln aus Abschnitt 2.3 des Skripts der Einführungsvorlesung http://home.uni-leipzig.de/jacobi/vor_ein/index.html dort Pkt. 2.3                                                  3 P.

 

5.         Geben Sie nach der Norm ISO 21348 den Frequenz- und Wellenzahlbereich (obere untere Grenze) von UV-Licht, sichtbarem Licht und infrarotem Licht an. Welcher Energie des Lichts entsprechen diese Frequenzbereichsgrenzen.                           3 P.

 

6.         Um wieviel würde der Meeresspiegel ansteigen, wenn (1) der gesamte Wasserdampf der Atmosphäre kondensieren würde bzw. (2) die Eisschilde der Erde schmelzen würden.                                               2P.

 

7.         Wie weit müsste ein Planet von Sirius A entfernt sein, damit er die gleiche Strahlungsenergie pro Flächeneinheit erhält wie die Erde von der Sonne (vgl. Script Pkt. 2.2.2 http://home.uni-leipzig.de/jacobi/vor_klein/Sommer/2_2_2.pdf )? Der Durchmesser von Sirius A beträgt 2,38 Mio km.         2P.

 

8.         Zwei Thermometer unterschiedlichen Messprinzips liefern als primäres Messsignal eine Spannung, die von einem digitalen Multimeter erfasst wird. Das Multimeter hat einen Wertebereich von ±10V und eine digitale Auflösung von 14 Bit. Die Kalibrierkurven der beiden Thermometer 1 und 2 sind in folgender Abbildung dargestellt und lauten:

                

Die Kalibrierkonstanten seien,

                

(a) Welches Thermometer, 1 oder 2, besitzt in welchem Temperaturbereich die größere Sensitivität gegenüber Temperaturschwankungen? Lösen Sie das Problem durch graphische Darstellung der Sensitivitäten beider Thermometer.

(b) Das Multimeter selber (±10V, 14 Bit) besitzt ein elektronisches Rauschen von ±3 Digits (ein Digit ist die kleinste auflösbare Spannungsdifferenz). Welcher Messunsicherheit (in V) der gemessenen Spannung entspricht das?

(c) Das Rauschen des Multimeters pflanzt sich über die Kalibriergleichung in ein Rauschen der Temperaturanzeige fort. Bei nichtlinearer Kalibriergleichung ist das Temperaturrauschen zudem abhängig vom gemessenen Temperaturbereich. Für welchen Messbereich liefert das jeweilige Thermometer zuverlässige Werte, wenn man als Kriterium angibt, dass das Rauschen in den Temperaturwerten unterhalb 0.2 K liegen soll?                               4P.


 

 

Universität Leipzig                                                                                     17.04.18

Institut für Meteorologie

 

1_Übungsaufgaben „Einführung in die Klimatologie“ SS 2017

AUSGABE: 17.04.18                                              ABGABE: 24.04.18

 

1.  Ein Fieberthermometer mit einer Trägheitszeit von 5 s zeigt 10 s nach Beginn der Messung eine Temperatur von 36.5 °C an. Hat der Patient überhöhte Temperatur oder nicht? Das Fieberthermometer lag vor Beginn der Messung in einem Raum bei einer Temperatur von  20 °C.                                                                                 2P.

2. a)  Übersetzen Sie die um die Station (A,B,C) in der Bodenwetterkarte vom 30.03.2015 00UTC  verteilten Symbole in das dort zu diesem Zeitpunkt beobachtete Wetter.                                                    15P.

 

2. b)   Bestimmen Sie in der Nähe der Station B den Abstand [km] der Isobaren (blau gekennzeichnet) und den Krümmungsradius [km] (grün gekennzeichnet) der 985hPa-Isobare an dieser Stelle.                                    2P.

 

Station A

 

Station B

 

Station C

 

Lufttemperatur

 

 

 

Taupunkt

 

 

 

Luftdruck

 

 

 

Luftdruckänderung

 

 

 

Windgeschwindigkeit

 

 

 

Windrichtung

 

 

 

Bedeckungsgrad

 

 

 

Sichtweite

 

 

 

Wolken    hoch

                Mittel

               tief

 

 

 

Weitere Angaben

 

 

 

 

 

 

 

 

Ziffer <50:

 

wk-4

Textfeld: Schlüsselziffer für
Horizontale Sichtweite


wk-5-2sicht

                                                                                                             

Textfeld: Bedeutung verschiedener Symbole
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Literatur:

Kraus, H.: Die Atmosphäre der Erde - Eine Einführung in die Meteorologie, Vieweg Vlg. 2003

Hupfer, P.; Kuttler, W.(Hrsg.): Witterung und Klima, Teubner Vlg.,2006.

Etling, D., Theoretische Meteorologie, eine Einführung, Vieweg Vlg. 1996

DWD: Allgemeine Meteorologie, 3 Aufl. Selbstverlag des DWD 1987, 181 S.

Warnecke, G.: Meteorologie und Umwelt, Springer Verlag 1991, 342 S.

Malberg, H.: Meteorologie und Klimatologie, Springer Vlg. 1995, 340 S.

Schönwiese, C.D.: Klima - Grundlagen, Änderungen, menschliche Eingriffe. Meyers Forum. B.I. Taschenbuchverlag 1994.

Liljequist, G.; K. Cehak: Allgemeine Meteorologie, 3. Aufl. Vieweg Vlg. 1994, 400 S.