Einführung in die

KlimatologieProf. Dr. Otto Klemm

9. Wind

Wind

... in der Atmosphäre wird vor allem durch Druckgradienten angetrieben.

in erster Linie werden horizontale Winde betrachtet.

horizontale Druckunterschiede sind in der Größenordnung 1/1000 der vertikalen Druckunterschiede

Windrichtung

Gemäß der meteorologischen Konvention entspricht die Nordrichtung 0°, Osten 90°, Süd 180°, und West 270°.

Die Windrichtung ist der Winkel, aus dem der Wind kommt, im Beispiel also SW bzw. 225°.

Windstärke

1 m s-1 = 3.6 km h-1

1 Knoten = 1 kn = 1 Seemeile / h = 1.852 km h-1 = 0.514 m s-1

Die Windstärke wird auch in Beaufort B angegeben:

1 m s-1 = 0.836 ·B2/3 (Näherungsformel)

½ Strich entspricht 5 kn; hier: 25 kn bzw. ca. 12.9 m s-1

die Windstärke wird in unterschiedlichen Einheiten angegeben. Die SI-Einheit m s-1 ist immer zu bevorzugen.

Allerdings haben sich in vielen Anwendungsbereichen (z.B. Luftfahrt) andere Systeme fest etabliert.

In Wetterkarten wir diese Notation verwendet:

1 Dreieck entspricht 50 kn, hier: 75 kn bzw. ca. 39 m s-1

Windstärke

Kra

us,

19

99

Windstärke

Wind

v

u

N0°

E 90°270° W

180°S

Wind ist also eine vektorielle Größe, die sich durch Betrag und Richtung beschreiben lässt. Wir befinden uns im erdgebundenen karthesischen Koordinatensystem

wkvjuiU

Man beachte, dass die Mittelung des Windes (z.B. zeitliche Mittelung) gemäß den Regeln der Vektormittelung erfolgen muss!

u: West-Ost-Komponente des Windes

v: Süd-Nord-Komponente des Windes

w: vertikale Komponente des Windes (nach oben positiv)

aus

Häck

el, 1

99

9,

vrä

ndert

Wind

(NNE)(NE)(ENE)

(ESE)(SE)(SSE)

(E)

Navier - Stokes - Gleichung

wkvjuidt

d

zδ

pδk

yδ

pδj

xδ

pδi

1

=

kg

iv)φsinw(cosΩ2

kucosΩ2juφsinΩ2

Druckgradient- beschleunigung

Reibung

Erdbeschleunigung

Coriolis

zj

zi

1 xzxz

Navier - Stokes - Gleichung

wkvjuidt

d

zδ

pδk

yδ

pδj

xδ

pδi

1

=

kg

iv)φsinw(cosΩ2

kucosΩ2juφsinΩ2

Druckgradient- beschleunigung

Reibung

Erdbeschleunigung

Coriolis

zj

zi

1 xzxz

Sonderformen: geostrophischer Wind

X

XX

X

es findet keine vertikale Bewegung stattwir sind außerhalb des Einflusses der bodennahen Reibung

XXX

geostrophischer Wind

y

p

fui

1

die linke Seite wird gleich null gesetzt (keine weitere Beschleunigung)

x

p

fvi

1

mit Coriolis-Parameter f (siehe Kap. 4) )sin(2f

22 vuU

d.h. man kann aus der Wetterkarte (mit Druckfeld) den geostrophischen Wind berechnen

normalerweise werden die Parameter weiter getrennt:

y

p

x

puivi

1

)()sin(2

y

p

x

p

fuivi

1

und

mit