LEHRE

ÜBUNGEN zum Modul P1 EINFÜHRUNG IN DIE METEOROLOGIE  (Modul Nr. 12-111-0001)

PROF. Ch. JACOBI / DR. A. RAABE

Ort: Linnestr. 5, SR 218

Termine /Zeiten:

Gruppe 1: Dienstag, 12:45 – 13:30

Gruppe 2: Dienstag, 14:00 – 14:45

 

Konsultationen Zum Klausurtermin ( Mi. 04.03.2020, 10:00, vor dem Hopitalstore 1)

 

Am Dienstag. 25.2. und 3.3.            12:45Uhr

im Seminarraum Stephanstr. 3 (Institut f. Meteorologie, LIM)

 

13_ Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 28.01.2020        Aufgaben in Vorbereitung der Klausur

 Am Mi. 05.02.2020  09:15Uhr (Kl. Hörsaal)

 

A         Berechnen Sie die Masse der Standard-Erdatmosphäre (Die Erde sei eine Kugel mit dem Radius r=6370km).

 

B            Geben Sie die Standard-Luftdichte für die bodennahe Atmosphäre an. Wenn die Atmosphäre aus Argon bestünde, welche Luftdichte ergäbe sich dann?

 

C            Welche Lufttemperatur und welchen Luftdruck würden Sie für den Gipfel eines Berges angeben, wenn die Atmosphäre isotherm, trocken-adiabatisch bzw. wie die Standardatmosphäre geschichtet wäre? (Gipfelhöhe mit 6kmNN angenommen,, p(NN)=1000hPa)

 

D            Ein Luftpaket sinkt trockenadiabatisch aus dem Druckniveau 500 hPa in das Druckniveau 700 hPa ab. Vor Beginn der Hebung wird zwischen diesen Druckflächen ein Temperaturgradient von g=0,5K/100m beobachtet.

Geben Sie den Abstand dieser beiden Druckflächen an (in gpm), wenn die Schichtmitteltemperatur der Atmosphäre zwischen diesen Druckflächen -10°C beträgt. 

 

E          Was versteht man unter Köhler-Kurven?

 

F          Wie lautet die Gleichung für den geostrophischen Wind. Benennen Sie die darin enthaltenen Größen und geben Sie für diese charakteristische Werte an.

 

G           Welche Kräfte, die auf die horizontale Bewegung einer Luftmasse in unseren Breiten eine Auswirkung haben, stehen in den folgenden Teilen der Atmosphäre im Gleichgewicht (Die Isobaren weisen keine Krümmung auf und die beobachtete Bewegungsgeschwindigkeit soll konstant sein):

(Bitte einfach ankreuzen)

Allgemein

Druck-

Gradient

kraft

+

Coriolis-kraft

+

Zentrifugal-Kraft

+

Reibungs-

kraft

+

Trägheits-kraft

=

0

Freie Atmosphäre

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Atmosphärische Grenzschicht

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H         Ein horizontales Windfeld (45°NB) soll durch folgende ortsveränderliche Verteilung von Windgeschwindigkeitsvektoren  beschrieben werden können:

Welche vertikale Windgeschwindigkeit w würde man in einer Höhe von 1000m in diesem Gebiet vermuten?

 

12_ Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

 

AUSGABE: 21.01.2019                                                       ABGABE: 28.01.2020

Zur VL 15.1.- 22.1.2020

 

           

34.  Berechnen Sie den Coriolisparameter in den geographischen Breiten

 

             69°S, 5°S, 34°N, 49°N

 

Vergleichen Sie diesen mit der relativen Vorticity einer Strömung, deren Nordwindkomponente sich auf einer Strecke von 1000 km von West nach Ost von 20 auf 0 m/s verringert.

In welcher geografischen Breite wären die relative Vorticity und der Coriolisparameter gleich?

                                                                                                                                               4P

 

 

35.       Der  horizontale Luftdruckgradient in 40°N sei +2mPa/m und nach Südosten gerichtet.

            Wir betrachten das Niveau 850hPa und die Lufttemperatur sei 0°C

 

a) wie groß ist die Druckgradientbeschleunigung? Welchen Betrag und welche Richtung muss die Windgeschwindigkeit haben, um durch die Corioliskraft die Druckgradientkraft auszugleichen?

 

b) Welchen Betrag und welche Richtung hätte ein solcher Wind in 60°S?                                   3P

 

 

36.       Aus Wetterbeobachtungen liegen Windgeschwindigkeiten aus einer Höhe von 700hPa

            (J=-20°C) vor:           1.)       30m/s Westwind auf 70°N

                                               2.)       30m/s Westwind auf 30°N

                                               3.)       30m/s Westwind auf 10°N

Welche Größe hat ein dazugehöriger horizontaler Luftdruckgradient  und wie sieht die dazugehörige Verteilung des horizontalen Luftdruckgradienten aus?

In welchem Abstand wären in diesen geographischen Breiten die Isobaren für einen Druckunterschied von 5hPa in die Wetterkarten einzuzeichnen?                                      3P

 

 

 

         11_ Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20  

 

AUSGABE: 14.01.2020                                                       ABGABE: 21.01.2020

 

Zur VL 18.12.19-08.01.20

 

30.       Der Radiusvektor einer Kugel ist. Berechnen Sie  und.                                                                                                                                               2P.

 

31.       Welche Geschwindigkeit erreicht der Vertikalwind in 1000m Höhe, wenn zwischen dem Erdboden und 1000m Höhe eine höhenkonstante Divergenz des Horizontalwindes von       beobachtet wird. Hat man es mit Aufwind oder Abwind zu tun?          2P.

 

32.       Wie ändert sich die Temperatur in x-Richtung (W-E) wenn auf einer Insel ein Temperaturabfall von 2K/h beobachtet wird und auf einem an der Insel mit einer Geschwindigkeit von 15kn nach Westen vorbeifahrenden Schiff ein Temperaturabfall von 3K/h beobachtet wird.                                                                                                   2P.

 

33.       Bestimmen Sie das Flächenmittel der Divergenz und das Flächenmittel der Vorticity für Windgeschwindigkeitsbeobachtungen die sich auf einer Fläche von 100km *100km wie folgt anordnen:                                                                                                            3P.            Nr47

 

 

10_ Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

 

 AUSGABE: 07.01.2020                                                      ABGABE: 14.01.2020

Zur VL 04.12.19-09.01.19

 

26.       Berechnen Sie die Fallgeschwindigkeit von Wolkentropfen mit einem Radius von 25mm bzw. 150mm und nach der Stokes’schen Formel für Wolken in einer Höhe zwischen 700 und 600hPa (Standardatmosphäre zur Bestimmung der Dichte verwenden (vgl. ÜA 11).

Berechnen Sie nach dieser Methode die Fallgeschwindigkeit von Regentropfen (Radius 1mm) in Bodennähe (T = 15°C, p=1000hPa) und interpretieren Sie das Ergebnis im Vergleich zu ihren Erfahrungen.                     3P.

 

27.       Eine Wolke soll aus Tropfen einer wässrigen Salzlösung bestehen, deren Stoffmengenkonzentration cS =25 mol/m³  beträgt. Die Tropfen weisen bei einer Temperatur von J=2°C eine Dichte von r=1004kg m-3 auf. Für den van't Hoff-Faktor (Ionisation) soll i=2,0 angenommen werden, die Oberflächenspannung soll s=0,075N m-1 betragen.

Berechnen Sie den Sättigungsdampfdruck aufgrund des Lösungseffekts.

Bei welchem Tropfenradius r beträgt der dampfdruckerhöhende Krümmungseffekt nur 50% des dampfdruckerniedrigenden Lösungseffektes ("Köhler-Kurven"). Welche relative Feuchte ergibt das für diesen Fall? Verwenden Sie die Formeln aus Abschnitt 4.9.1 des Skripts.       3P.

 

28.       Das Symbol  steht für die Vektoroperation   (Nabla-Operator)

Wie nennt man das Ergebnis der Anwendung dieses Operators auf die in der Tabelle aufgeführten meteorologischen Größen. Entscheiden Sie, ob die Anwendung dieses Operators als Ergebnis einen Vektor oder ein Skalar ergibt.

Welche mathematische Schreibweise ergibt sich bei Verwendung kartesischer Koordinaten, ergänzen Sie die Tabelle  (vgl. Skipt 5.1.3).                                                                         4P.

 

 

Meteorologische Größe

Operation

Ergebnis (Vektor oder Skalar?)

Bezeichnung

Komponenten ausgeschrieben in kartesischen Koordinaten?

Luftdruck p

 

 

 

 

Lufttemperatur T

 

 

 

 

Windvektor (w=0) v(u,v,0)

 

 

 

Windvektor (w=0)    v(u,v,0)

 

 

 

 

 

29.       Wie groß ist die horizontale Windgeschwindigkeit [m/s], wenn der Windvektor eine WE-Komponente von -16kn und eine SN-Komponente von -26kn besitzt. Geben Sie die Windrichtung an (kn=Knoten). Welcher Windstärke entspricht diese Angabe.                2P.

 

 

9_ Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 17.12.2019                                                       ABGABE: 7.1.2020

Zur VL 6.11. – 27.11.2019

24.       Ein Luftpaket (Temperatur 10°C) wird aus einem Druckniveau 900 hPa in das Druckniveau 800 hPa gehoben, ohne das Kondensation einsetzt. Geben Sie die potenzielle Temperatur Q vor und nach der Hebung des Luftpaketes an. Geben Sie die potenzielle Temperatur für das Druckniveau 800hPa an, wenn bei Hebung ab dem Druckniveau 900hPa bereits Kondensation einsetzt. Um welchen Betrag ändert sich jeweils die Entropie S bei den beiden Hebungsvorgängen? Der feuchtadiabatische Temperaturgradient betrage                             3P.

 

25.       Während verschiedener Radiosondenaufstiege wurden die unten angegebenen Temperatur­profile beobachtet. Bestimmen Sie mit Hilfe des Stüve-Diagramm-Papiers das Hebungskondensationsniveau HKN, das Kumuluskondensationsniveau (KKN) und die Auslösetemperatur TA, das Niveau freier Konvektion (NFK) und das Gleichgewichtsniveau (GN).

Ergänzen Sie die Ergebnisse in der Tabelle und legen Sie die auf dem Stüve-Papier gezeichneten TEMPS mit den gekennzeichneten Höhen Ihren Übungsaufgaben bei.                         10P.

Lindenberg 20.05.02 0:00

Lindenberg 28.05.02 0:00

Lindenberg 12.08.2002 0:00

Taupunkt (1000hPa):

2,8°C

Taupunkt (1000hPa):

13,3°C

Taupunkt (1000hPa):

17,2°C

 

 

 

 

 

 

P(hpa)

T(°C)

P(hpa)

T(°C)

P(hpa)

T(°C)

1009

8,4

1004

16,2

988

20,4

989

9,6

998

16

982

20,8

880

1,2

964

14,2

970

23

871

0,6

887

8,4

954

22,2

862

0,4

840

6,4

818

11,6

853

1,4

828

6,8

809

10,6

849

1,4

777

4,6

735

5,6

824

0,6

700

-1,5

612

-2,7

816

0,8

689

-0,7

558

-5,9

781

-0,3

645

-3,3

540

-7,7

732

-3,1

636

-3,7

504

-12,1

707

-4,5

622

-3,9

479

-12,9

670

-6,3

609

-4,5

446

-16,1

593

-12,5

600

-4,9

357

-29,7

577

-13,9

582

-6,7

348

-30,1

437

-27,7

530

-12,7

322

-34,1

388

-33,5

508

-13,9

315

-35,3

323

-44,1

496

-15,1

252

-49,1

285

-50,7

464

-19,5

223

-55,7

236

-57,1

437

-21,7

204

-58,3

230

-57,5

400

-25,7

195

-60,5

222

-58,1

320

-39,9

188

-58,7

206

-58,1

306

-42,9

183

-53,7

189

-54,1

268

-48,3

158

-50,1

170

-54,7

236

-54,9

144

-51,5

168

-54,7

211

-60,5

141

-52,1

164

-52,1

203

-61,5

131

-50,3

148

-51,1

199

-60,3

100

-51,1

HKN (hPa)

 

 

 

 

KKN (hPa)

 

 

 

 

NFK (hPa)

 

 

 

 

 

GN (hPa)

 

 

 

TA (°C)

 

 

 

 

 

 

 

 

stüve_internet

 

8_Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 10.12.19                                              ABGABE: 17.12.19

Zur VL 06.11.-11.12.19

21.       Zwei Luftmassen mischen sich zu gleichen Teilen bei konstantem Druck (1000hPa)

Luftmasse 1: 23,8°C, Dampfdruck    25,5 hPa

Luftmasse 2: -6,4°C,  Dampfdruck    2,1hPa

Bestimmen Sie anhand der Magnusformel die relative Feuchte beider Luftmassen und entscheiden Sie, ob sich bei dieser Mischung Nebel bildet.                                                 2P.

                                                                                  

22.       Es wird ein Druck von 930 hPa, eine Temperatur von 10°C und ein Taupunkt von 4°C gemessen. Berechnen Sie die potenzielle Temperatur, die potenzielle Äquivalenttemperatur und die pseudopotenzielle Temperatur. Woher kommt der Unterschied zwischen den letzten beiden?                                                                                                                                  3P.

 

23.                    Es liegt Ihnen der folgende Radiosondenaufstieg (TEMP)  vor:

p(hpa)

J(°C)  TEMP

J(°C) FA(Hebungskurve)

1000

13   (Taup. 6°C)

 

950

15

 

900     

12

 

850     

9

 

800

7

 

750

5

 

700

2

 

650

-3

 

600

-9

 

550     

-17

 

500     

-26

 

450

-35

 

400

-40

 

350

-44

 

300

-47

 

250

-48

 

200

-49

 

150

-55

 

Es wird am Morgen 6:00UTC in der Nähe des Bodens (1000hPa) eine Lufttemperatur von J0=13°C und ein Taupunkt von t=6°C beobachtet.

Berechnen Sie für ein Luftpaket ausgehend von 1000hpa die Hebungskurve bezogen auf die in der Tabelle angegebenen Druckniveaus. Zeichnen Sie ein Emagramm.

Die Hebung oberhalb des Kondensationsniveaus soll mit einem  invarianten feuchtadiabatischen Temperaturgradienten  erfolgen und das Hebungskondensationsniveau HKN soll mit der Henningschen Formel: HKN=125*(J0-t) abgeschätzt werden.

In welchem Höhenbereich ist die Atmosphäre stabil bzw. (latent) labil geschichtet?             6P.

 

7_Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 03.12.19                                              ABGABE: 10.12.19

Zur VL 30.10.-13.11.19

 

18.       Bei einer Temperatur unter 0°C setzen Prozesse der Eisbildung ein. Eis und unterkühltes Wasser können bei einer Temperatur <0°C parallel existieren.

Bestimmen Sie den Temperaturbereich für den die Lufttemperatur kleiner als die Eisoberflächentemperatur sein kann, aber es dennoch durch  Sublimation zu einer Eisablagerung an einer Oberfläche mit der Temperatur von -7, -12, -18, -25°C kommt. In welche Richtung fließen in diesem Fall der Massenstrom für Wasserdampf bzw. der Energiestrom der fühlbaren Wärme (Verwenden Sie die Magnusformeln für den Dampfdruck über Flüssigwasser bzw. Eis).                                                                                                 3P.

 

19.       In Norditalien  (200 m ü. NN, p=1000hPa) wurden eine Temperatur von 20°C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 50% beobachtet. Berechnen Sie den Taupunkt am Boden und das Hebungskondensationsniveau. Es herrsche eine Südströmung über die Alpen.  Geben Sie Temperatur, Taupunkt und relative Luftfeuchtigkeit auf dem Alpenkamm (3000m ü. NN) an. (Die feuchtadiabatische Temperaturabnahme betrage ). Hinter dem Gebirgskamm sinkt die Luft tockenadiabatisch ab. Geben Sie Temperatur, Taupunkt und relative Feuchte für eine Landschaft an, die der Höhenlage von München (500 m ü. NN) entspricht.                                                                                                                           4P.

 

20.       Berechnen Sie die Änderung des vertikalen Temperaturgradienten bei einem Absinken einer Luftsäule um 100hPa, die sich in einem Ausgangsniveau zwischen 500 hPa und 400 hPa befindet. Nach dem Absinken ordnet sich die Luftmasse in einem Druckniveau der Atmosphäre zwischen 600hPa und 500hPa ein.

Der vertikale Temperaturgradient, und damit die Abnahme der Lufttemperatur mit zunehmender Höhe betrage vor dem Absinken zwischen den Druckflächen  bei einer Ausgangstemperatur in 500 hPa von - 25°C und einem Bodendruck 1000hPa.

Geben Sie für den Zeitpunkt vor dem Einsetzen des Absinkprozesses die Höhenlage und die Schichtdicke zwischen den hier einbezogenen Druckflächen an.          

Berechnen Sie den vertikalen Temperaturgradienten der sich zwischen der 600hPa und 500hPa Druckfläche einstellt nachdem die Luftmasse abgesunken ist.

Ist die Luftmasse danach labiler oder stabiler geschichtet?                                             4P.

 

 

 

6_Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 26.11.19                                              ABGABE: 03.12.19

Zur VL 06.11.-13.11.19

 

15.       Für einen Luftstrom werden unter Normalbedingungen (1013,25hPa) folgende Werte gemessen:

            Lufttemperatur  =35°C,        

            rel. Feuchte =70%.

            Berechnen Sie den Wasserdampfpartialdruck, die spezifische Feuchte, die virtuelle Temperatur und die Äquivalenttemperatur für diese Luftströmung.                           2P.

 

16.    In der Winterzeit wurden im Freien eine Temperatur von -8°C und eine relative Luftfeuchte von 62% gemessen. Bestimmen Sie mit der Magnusformel den Wasserdampfpartialdruck, den Taupunkt und mit der Gasgleichung für Wasserdampf die absolute Feuchte.

Wenn Sie unter diesen äußeren Bedingungen einen Raum (5 m lang, 5m breit, 3m hoch) intensiv durchlüften (Annahme vollständiger Luftwechsel) und anschließend bei geschlossenen Fenstern auf eine Raumlufttemperatur von 18°C erwärmen, welcher Taupunkt und welche relative Luftfeuchtigkeit stellt sich im Raum ein? Welche Masse an Wasser befindet sich in dem Raumluftvolumen?

Nach einer Weile steigt bei geschlossenen Fenstern und der Raumtemperatur 18°C durch Verdunstungsprozesse die Luftfeuchtigkeit innen auf  78%. Wieviel kg Wasser befinden sich nun in der Raumluft? Danach erfolgt bei unveränderten äußeren Bedingungen wieder Belüftung, wieviel Wasser wurde dadurch aus dem Raum entfernt?

Wie oft ist ein solcher Luftwechsel vorzunehmen, um 10kg Wasser auf diese Weise nach außen zu transportieren.                                                                                                       6P.

 

17.       Bei welcher Temperatur siedet Wasser auf dem Mount Everest (Höhe: 8848 m) unter Annahme einer Standardatmosphäre (Bodentemperatur: 15°C, Bodendruck: 1013,25hPa )?                                                                                                                                               2P.

 

 

5_Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 19.11.19                                              ABGABE: 26.11.19

Zur VL 30.10.-06.11.19

 

12.       Berechnen Sie den trockenadiabatischen Temperaturgradienten und die Skalenhöhe für die oberflächennahe Atmosphäre des Planeten Venus. Es wird hier angenommen, dass die Venusatmosphäre zu 100% aus CO2 besteht. Die Temperatur an der Oberfläche der Venus soll 460°C betragen, die Fallbeschleunigung sei 8.87 m/s², und cp (CO2) = 820 J kg-1K-1.                                                                                                                          3 P.

 

13.       In einem Alpental in 700 m Höhe ü. NN wird bei einer Lufttemperatur von -10°C  ein         Luftdruck p = 950hPa gemessen. An einem andern Ort auf einem Berggipfel des Alpenvorlandes wird zu gleichen Zeit ebenfalls in einer Höhe von 700 m ü. NN bei einer Lufttemperatur von  -2°C ein Luftdruck von 950hPa gemessen. Wie groß wäre jeweils der Luftdruck auf NN korrigiert (0 m Höhe)?  Verwenden Sie die barometrische Höhenformel und berücksichtigen Sie bei der Berechnung die Schichtmitteltemperatur den Gradienten                  dT/dz  =-0.65K/100m für die Standardatmosphäre.                                              4 P.

 

 

 

 

14.       Bestimmen Sie die Änderung der Höhenlage der Standardisobarenfläche 850hPa und 500hPa, der Erdatmosphäre, wenn sich die Schichtmitteltemperatur der Luftschicht unterhalb dieser Standardisobarenflächen um 1K erhöht.                                       2 P.

 

 

4_Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 12.11.19                                              ABGABE: 19.11.19

Zur VL 23.10.-30.10.19

 

10.       Berechnen Sie die mittlere Druckabnahme dp/dz mit der Höhe in Bodennähe. Dabei soll  sein und der zu berechnende Wert für Luftfahrtstandard (Normatmosphäre) pN=1013,25hPa, 15°C angegeben werden.    Für diesen Fall: In welcher Höhe z über dem Boden (z=0) würde ein um 1hPa reduzierter Druck gemessen?                 3 P.

 

11.       Kennzeichnen und benennen Sie in der Tabelle (s.u.) die einzelnen Schichten der Standardatmosphäre. Berechnen Sie die Potenzielle Temperatur in 5, 10, 20, 50 km Höhe. Geben Sie die Gradienten der absoluten und der potenziellen Temperatur für einen Höhenbereich zwischen 5 und 10 gpkm und 15 – 20 gpkm an. In welchem Höhenbereich unterschreitet die Luftdichte 50% bzw. 1% des bodennahen Ausgangswertes?

Woran erkennen Sie, dass die Standardatmosphäre stabil geschichtet ist?                   7 P.

Höhe in gpkm

Temperatur in °C

 

Luftdruck in hPa

 

Bezeichnung der Schichten

0

15

 

1013,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

11,75

 

954,61

 

1

8,5

 

898,74

 

1,5

5,25

 

845,56

 

2

2

 

794,95

 

2,5

-1,25

 

746,82

 

3

-4,5

 

701,08

 

4

-11,0

 

616,40

 

5

-17,5

 

540,20

 

6

-24

 

471,81

 

7

-30,50

 

410,61

 

8

-37,00

 

356,00

 

9

-43,50

 

307,42

 

10

-50,00

 

264,36

 

11

-56,50

 

226,32

 

12

-56,50

 

193,30

 

13

-56,50

 

165,10

 

14

-56,50

 

141,02

 

15

-56,50

 

125,45

 

20

-56,50

 

54,75

 

25

-51,50

 

25,11

 

30

-46,50

 

11,72

 

35

-36,10

 

5,589

 

40

-22,10

 

2,775

 

50

-2,5

 

0,759

 

55

-8,50

 

0,402

 

60

-18,50

 

0,208

 

65

-36,50

 

0,104

 

70

-56,50

 

0,049

 

75

-76,50

 

0,021

 

80

-92,50

 

0,0086

 

85

-92,50

 

0,0033

 

90

-88,64

 

0,0013

 

100

-55,45

 

0,0002

 

 

3_Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 05.11.19                                              ABGABE: 12.11.19

Zur VL 16.10.-23.10.19

 

7.         Wie hoch sind der Partialdruck und der prozentuale Massenanteil der wichtigsten

Bestandteile der  Erdatmosphäre (molekularer Sauerstoff, molekularer Stickstoff, Argon, CO2) bezogen auf den Normaldruck der gesamten Atmosphäre? Verwenden Sie die Angaben der Volumenprozente im Skript Abschnitt 2.3 und einen CO2-Anteil von 0.03% (welches etwa dem Stand um 1950 entspricht).

Rechnen Sie mit gerundeten Molmassen von M = 14, 16, 12, 40 g/mol für N, O, C, Ar.

Zu diesen Hauptbestandteilen wird in feuchter Luft Wasserdampf  eingemischt.

Ist feuchte Luft bei gleicher Temperatur leichter oder schwerer als trockene Luft?

Begründen Sie Ihre Antwort.                                                                                              4P

 

8.         Nach Beobachtungen des Inst. f. Meteorologie der Univ. Leipzig (seit1962) wurde am 12.07.2010 mit 38,5°C die höchste Temperatur an einem Tag und am 14.01.1987 mit -24,1°C die tiefste Temperatur an einem Tag registriert. Der höchste Wert für den Luftdruck wurde am 16.02.2008 mit 1029,7hPa, einer der niedrigsten Luftdruckwerte am 27.12.1999 mit 967,6hPa beobachtet.

Welche maximale bzw. minimale Luftdichte ergibt sich aus einer Kombination dieser Angaben.  Geben Sie für diese Extremwerte die Schwankungen (in %) der Luftdichte im Vergleich zur Standardbedingung bei 0°C, 1000 hPa an (der Feuchtegehalt der Luft soll keine Rolle spielen).                                                                                                                                 3P

 

9.         Eine Druckwaage ist ein Messgerät zum Erzeugen definierter Druckwerte. Es erzeugt den Druck, indem auf eine definierte Fläche Massenstücke aufgelegte werden.         

Welcher Druck kann so mit einem 1kg schweren Massenstück auf einer Fläche von 1cm² einmal am Äquator zum andern am Nordpol erzeugt werden (Höhe NN, Vakuum angenommen). Das Ganze wird in einem Flugzeug wiederholt, das an beiden Orten in 10km Höhe fliegt. Welche Druckwerte würden dann angezeigt?                                                        2P


 

 

2_Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 29.10.19                                              ABGABE: 05.11.19

Zur VL 16./23.10.19

4.           In einem gasgefüllten Gefäß soll der Druck pi mit einem Quecksilbervakuummeter

(U-Rohr Vakuummeter, U-Rohr-Manometer) ermittelt werden. Wie groß ist der Gasdruck im Gefäß, wenn die Höhendifferenz h des  Quecksilbers in den beiden Rohren des Vakuummeters h=0,55 m beträgt und der atmosphärische Außendruck pa dem Normaldruck (1013,25hPa) entspricht (siehe Skizze). Die Messungen erfolgen bei einer Temperatur von 20°C.

Ohne den Außendruck pa zu kontrollieren, soll sichergestellt sein, dass der Innendruck pi mit einer Genauigkeit von 1% bestimmt werden kann, auch wenn man die Messung mehrere Tage hintereinander durchführt. Ist das unter unseren Wetterbedingungen möglich?                                                                 3P.

Abb_Nr13

 

5.           Wie hoch müsste bei einem Luftdruck von 910hPa die Säule in einem Flüssigkeitsbarometer stehen,  wenn als Flüssigkeit Wasser bzw. Quecksilber verwendet  wird.

Verwenden Sie für die Schwerbeschleunigung       die Dichte von Quecksilber aus dem Skript Pkt. 1.5 und die maximale Dichte von Wasser. Es wird angenommen, dass das Barometergefäß bei Temperaturänderung nicht seine Form ändert.          

Unter diesen Bedingungen: welchen Druck erzeugt eine Wassersäule von 1cm Höhe?

Welcher Druck lastet auf einem Taucher in 20m Wassertiefe?

Warum würden Sie Quecksilber dem Wasser als Flüssigkeit vorziehen?                              4P.

 

 

6.           Berechnen Sie die Masse der Atmosphäre des Planeten Mars. Der bodennahe Luftdruck beträgt auf dem Mars 6,36hPa. Die Schwerebeschleunigung auf der Marsoberfläche betrage 3,72m/s² und  für den Durchmesser des Planeten sind  6800km anzunehmen.  Im Verhältnis zur Erdatmosphäre, wie viel % Masse enthält die Marsatmosphäre?                                2 P.

 

 

 

Universität Leipzig                                                                                                 22.10.2019

Institut für Meteorologie

 

1_Übungsaufgaben "Einführung in die Meteorologie" WS 19/20

AUSGABE: 22.10.19                                              ABGABE: 29.10.19

Zur VL 16.10.19

 

1.           Schreiben Sie je 2 Ihnen bekannte Maßeinheiten für die physikalischen Größen Temperatur, Druck, Feuchte, Windgeschwindigkeit auf. Verwenden Sie die Information in Abschnitt 1.5 des Skripts und aus den Vorlesungsfolien im Internet. Geben Sie für diese Größen die auf die SI-Basiseinheiten zurückgeführten SI-Einheiten an und zeigen Sie die Umrechnungen zwischen den SI-Einheiten und den ihnen bekannten gebräuchlichen Einheiten auf. Welche physikalische Größe ist ein Vektor, welche ein Skalar?                                                                                                                                           8P.

 

2.           Sie sind in Leipzig bei 15°C vom Flughafen aus in die USA gestartet. Im Flugzeug informiert man Sie über die Außentemperatur: -40°F. Beim Landeanflug in New York wird Ihnen die örtliche Lufttemperatur mit 32°F angegeben. Sind Sie froh eine Jacke anzuhaben oder ist es zu warm? Welcher Temperatur in °F, bzw. °C und in K entsprechen diese drei Temperaturangaben?               3 P.

 

3.           In der Medizin wird heute noch die Einheit "1 mm Quecksilbersäule"=1 Torr für die Angabe des Blutdruckes verwendet. Geben Sie den zu 110 Torr gehörigen Druckwert unter Verwendung der  SI-Basis-Einheiten an.                                                                                                                                        1 P.

 

Literatur:

Kraus, H.: Die Atmosphäre der Erde - Eine Einführung in die Meteorologie, Springer/ Vieweg 2004

Hupfer, P.; Kuttler, W.(Hrsg.): Witterung und Klima, 11.Aufl.Teubner Vlg.,2006.

Etling, D., Theoretische Meteorologie, eine Einführung, Springer/Vieweg Vlg. 2008

Klose, B.: Meteorologie – eine interdiszipl. Einf. in die Physik der Atm. Springer, 2015

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

Warnecke, G.: Meteorologie und Umwelt, Springer Verlag 1997, 342 S.

Malberg, H.: Meteorologie und Klimatologie, Springer Vlg. 2007, 340 S.

Schönwiese, C.D.: Klimatologie Ulmer UTB 4.Aufl. 2013.

 


Erstellt am Juli 2000, letzte Änderung am 01.10.2019