Kartenkunde ! Wie werden Karten und Symbole gelesen ?

In der Wettervorhersage werde ja Wetterkarten verwendet. Da gibt es die fast jedem bekannte Isobarenkarte mit den jeweiligen Fronten. Die dargestellten Linien nennen sich Isobaren. Das sind Linien gleichen Luftdruck, die die Punkte verbindet, die den gleichen Luftdruck aufweisen. Die Fronten zeigen welche Luftmasse wetterwirksam ist. Bei einer Warmfront gelangt warme Luft zu uns und bei einer Kaltfront , kalte Luft. Da die Kaltfront schneller als die Warmluft ist, holt diese die Warmfront ein und es bildet sich die sogenannte Okklusion ( Mischfront ).

 

Wichtiger Hinweis : Ich bemühe mich alles so fehlerfrei wie möglich zu schreiben aber auch ich bin ein Mensch und daher können Fehler nicht ausgeschlossen werden ! Alles Wissen, habe ich mir durch Fachliteratur und fachspezifische Arbeiten selbst angeeignet !

 

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wetteran

 

Meteorologie Kartenkunde Allgemein
Benennung der Elemente auf der Wetterkarte

So gibt es zwei zentrale Druckgebilde die sich jeweils als Gegenspieler ergänzen. Dabei gibt es das Tiefdruckgebiet ( überwiegend viele Wolken, Wind und Niederschlag ) sowie das Hochdruckgebiet ( Wolkenauflösung, Nebel, Sonnenschein ). Zwischen den beiden Druckgebilden verändert sich der Druck. Dieses nennt man den Druckunterschied. Der Wind weht dabei immer vom Hochdruckgebiet zum Tiefdruckgebiet hin. Das Ergebniss ist die Windgeschwindigkeit und Richtung die als Windfeder dargestellt werden.

Meteorologie Kartenkunde Wind
Windfieder mit Geschwindigkeitsangaben

Die Grafik zeigt die verschiedenen Windfedern und wie diese auf den Wetterkarten dargestellt sind. Wie diese ausgerichtet sind zeigt dann auch die Windrichtung. Warum der Wind weht finden Sie in der Sparte Meteorologie Grundlagen.

Die Höhenwetterkarten

Die Höhenwetterkarten sind für uns Wetterfrösche extrem wichtig denn diese geben uns Aufschluss darüber wo sich soenannte Tröge und Keile / Höhenrücken befinden. Zudem lassen sich in den Höhenwetterkarten sogenannte Kaltlufttropfen erkennen. Diese fliessen nämlich unkontrolliert durch die Luftmasse und ändern das Wetter wirrkürlich. Das bedeutet das ein kaltlufttropfen trotz eines z.B. sommerlichen Hochs Schauer und Gewitter auslösen kann. Dabei spielt der Temperaturunterschied zwischen der bodennahen Schicht und der Höhe eine entscheidene Rolle. Erreicht dieser einen gewissen Schwellenwert so kommt es zur Destabilisierung und es können sich Schauer oder Gewitter entwickeln. Als Vergleich bedient man sich am liebsten der 850 hPa ( ca. 1.44 km Höhe ) und der 500 hPa ( ca. 5.25 km Höhe ) und der dortigen Temperaturen. Die Schwellenwerte lauten ab -20 Grad Temperaturabnahme " labil " und ab -30 Grad " sehr labil ".

Meteorologie Kartenkunde
Aufbau der Wetterkarte nach dem amerikanischen Modell mit Bodendruck und 500 hPa Geopotential

Hier sehen wir eine typische Isobarenkarte des amerikanischen Wettermodelles. Dabei zeigen die schwarzen Linien ( Isohypsen ) das Geopotential in welcher Höhe die 500 hPa erreicht werden. Nimmt man diese Zahl und rechnet diese mal 10 so bekommt man die Höhe in Meter. ( Beispiel : 552 X10 = 5520 Meter ) An den Stellen wo sich eine starke Krümmung zeigt ist die Lage einer Trogachse sehr wahrscheinlich. Diese Wetterkarte zeigt eine typische Westwetterlage zwischen dem berühmten Azorenhoch und dem Islandtief. Diese Wetterlage kommt über dem Nordatlantik und Europa am häufigsten vor. Diese Karte zeigt die Geburt des Orkans Lothar 1999. Dort wo die Linien am engsten zueinender Liegen, dort finden sich die höchsten Windgeschwindigkeiten. Sollche kleinen Tiefs wie Lothar verlagern sich gerne mit dem sogenannten Jetstream und vertiefen sich dabei kaum können aber rasch große Entfernungen überbrücken. Man nennt diese Tiefs auch gerne Schnellläufer.

Meteorologie Kartenkunde Jetstream
Jetstream mit Höhenkonvergenz und Höhendivergenz sowie Geopotential 300 hPa

Die Karte zeigt die Lage des Jetstreams in einer Höhe von Rund 9000 Metern Höhe. Dabei handelt es sich um die gleiche Lage wie schon oben beim Orkan Lothar. Das farbige Band ist der Jetstream ( Polarjet ). Der Streifen mit der höchsten Windgeschwindigkeit nennt man Jetsreak. An diesem erkennt man an der linken Vorderseite den linken Jetauszug und auf der Hinterseite den linken Jeteinzug, wie auch das gegenteilige rechte Erscheinungsbild. Nun sehen wir Plussymbole und Minussymbole. In diesem Fall sind es keine mathematischen Zeichen sondern Hinweise wie sich die Luft verhält. Dabei passiert am Boden immer das gegenteil was hier gezeigt wird. Das ( + ) steht für eine Höhendivergenz. Das bedeutet das im gegenzug am Boden eine Konvergenz vorliegt. Konvergenzen sorgen für das Heben der Luftmasse und somit dem Druckabfall am Boden. Hier können sich Tiefs entwickeln. Beim  ( - ) ist es genau umgekehrt. Dabei befindet sich die Konvergenz in der Höhe und die Divergenz am Boden. Das bedeutet, die Luftmasse sinkt ab und der Luftdruck steigt. Hier können sich Hochdruckgebiete entwickeln. Befindet sich nun ein Tief im Bereich des linken Jetauszugs unter einem ( + ) Symbol so hat diueses Tief gute Bedingungen um sich zu halten oder gar zu verstärken. Zudem sorgt Hebeung dafür das sich hier Wolken bilden können mit Regenfällen, Schauer oder Gewitter. Wir sehen das der kleine Wirbel Lothar gute Bedingungen hatte sich zu einem Orkan weiter zu entwickeln. Klassische Sturm- und Orkantiefs entstehen meisst bei gradlinigen Jet und viel Scherungsvorticity

Meteorologie Kartenkunde Fronten
Isobarenkarte und Theta E 850 hPa

Hier sehen wir die sogenannte Theta E Karte in der Druckfläche 850 hPa. Der Theta E zeigt uns den thermischen Zustand der Luftmassen, wenn man doe komplette Feuchtigkeit herauskondensieren lassen würde. Daher ist dieser Wert immer höher als die eigentliche Lufttemperatur. An dieser karte lassen sich die Fronten gut erkennen. Dort wo die Drängungszonen der Isothermen ( Linien gleicher Temperatur ) sind, befinden sich mögliche Fronten. Dabei liegen die Fronten, immer auf der warmen Seite der Drängungszonen. Gelbe bis rote Farben zeigen warme Luft und blaue bis violette Farben kalte Luft. Somit lässt sich Kaltluft von Warmluft unterschieden. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Luftmassen ergeben sich dadurch unterschiedliche Theta E. Kaltluft kann weniger Feuchtigkeit aufnehmen als Warmluft und daher ist der Theta E bei kalten Luftmassen immer sehr gering. Bei sehr trockenen Luftmassen können sich sogar Minusgrade ausbilden. Bei Thea E Werten von über 50 Grad spricht man von einer tropischen Luftmasse was im Sommer ein Hinweis auf mögliche Gewitterlagen sein  kann. Hohe Theta E Werte ( 50°C und mehr ) kann Gewitter oder Niederschlag unterdrücken wenn in den höheren Schichten eine Inversionsschicht vorhanden ist. Bei gut durchmischten Verhältnissen ( hochreichende Kaltluftadvektion = Kaltlufttransport auch in grossen Höhen ) kann man von den Theta E Werten auf die Schneefallgrenze am Boden schliessen.


Warum sind 850 hPa Karten wichtig ?

Die 850 hPa Karte hat ein besonders Gewicht da diese der planetarischen Grenzschicht entspricht. Im Schnitt liegt diese in einer Höhe von 1440 Meter bis 1500 Meter. Hier verliert der Boden seine Wirkung auf Wind und Temperatur und aus den daten dieser Höhe lässt sich einiges ableiten. Auf dieser dargestellten Karte von wetter3 sehen wir zum einen Isohypsen ( schwarz ). Das ist das sogenannte Geopotential in gpdam. Nimmt man diese Zahl mal 10 so bekommt man die Höhe in Meter. ( Beispiel : Geopotential 168 X 10 = 1680 Meter Höhe ) Das ist die Höe an der die 850 hPa erreicht werden. Das gleiche gilt auch für die anderen Druckflächen wie 700 oder 500 hPa. Ein weiteres ist hier dargestellt die Temperatur. Dabei kann man mittels einer mathematischen Formel erreichnen wie hoch die Temperatur am Boden werden kann. Zudem kann man auch die Schneefall- und Frostgrenze errechnen. Dabei geht man von einer Temperaturabnahme von 0.65 Kelvin pro 100 Meter aus. Auch der Wind lässt sich bestimmen. Dazu aber später mehr. Im Grunde gibt es einfache Formeln zur Berechnung der möglichen Temperatur. ( trübes Wetter : pro 100 Meter + 0.6° C errchnet mit der Stationshöhe ). ( Bei klarem Wetter sind es pro 100 Meter +1° C ) Beispiel Temperatur in 850 hPa +5 Grad, Höhe 1440 Meter , Stationshöhe 258 Meter. Formel : ((1440-258)X0.0006+5= 5.7°C Das bedeutet das die Temperatur in Stationshöhe bei etwa 5 bis 6 Grad liegen könnte. Hierbei zählte die Formel für trübes Wetter./ Bei klarem Wetter nehmen wir nicht 0.006 sondern 0.01. Hierbei wurden die Zahlen so umgewandelt das es hier um die Temperaturänderung pro Meter geht. Die Temperaturen werden in den Karten mit Isothermen dargestellt. Das sind Linien ( hier weiss ) gleicher Temperatur.

850 hPa Windkarte

Hier sehen wir die Windkarte für die 850 hPa Druckfläche. Zusätzlich dargestellt ist die relative Vorticity. Dort wo die Farben gelb bis rot sind herrscht positive Vorticity. Das bedeutet, das hier Hebung vorherrscht und dementprechend Druckabfall. Im Gegenzug steht blaue und violette Farben für Absinken und Druckanstieg. Nun aber zum Wind. Der Wind hier wird mittels Windfeder in Knoten dargstellt ( siehe weiter oben ). Bei böigem Wind kann man den dargestellten Wert verdoppeln. Schauer und Gewitter können mittels dem vertikalen Impulstransport den Höhenwind herabmischen so das man den Mittelwind fast 1:1 mit den konvektiven Schauer- oder Gewitterböen errechnen kann. Dieses kann auch die Höhenwinde in 700 hPa ( 3000 Meter Höhe ) betreffen. Dabei kann es dann auch am Boden zu schweren Sturmböen oder Orkanböen kommen wenn in den Höhen die Mittelwinde diese Stärken erreichen. Das gleiche gilt für Sturmtiefs. In Warmsektpren zwischen Warm und Kaltfront herrscht nur in den Bergländern die Gefahr signifikanter Sturmböen sonst kommt es mehr auf den Druckunterschied am Boden an. Das liegt daran, das Warmluft bzw die Warmluftsektoren der Tiefs stabiler geschichtet sind als hinter Kaltfronten. Ursache ist das die Temperatur bei Kaltfronten und hinter den Kaltfronten mit der Höhe abnehmen oder somit die Luftmasse ab gewisse Schwellenwerte ( Delta T ) destabilisiert wird. Daher sind die stärksten Böen oftmals mit Kaltfrontdurchgang sowie den dahinter folgenden Schauern und Gewittern zu erwarten. 850 hPa Karten sind gute Indikatoren für Sturmfelder. Über 22 m/s = 45 Knoten = Windstärke 9 Beaufort bedeuten das diese Böen ab einer Höhe von etwa 300 Meter auftreten können.

700 hPa Feuchte

Diese Karte zeigt, wie aktiv vorhandene Fronten sind, ob genügend Feuchte für Wolken / Niederschlag vorhanden ist, insbesondere in dem Niveau, wo konvektive bzw. effektive Niederschlagsbildung stattfindet. In dem Sinne kann man darauf schliessen wo mit Niederschlag und Wolken zu rechnen ist. Hier auf dieser Karte bedeutet grün = hohe Feuchte und somit die Möglichkeit für Wolken und Regen und wenn man nun als Verggleich die 850 hPa Theta E nimmt kann man auf die Fronten schliessen. Auch bei der Schauer- und Gewittervorhersage sind diese nicht unwichtig denn ist die Luftmasse zu trocken können sich diese nicht bilden.

500 hPa-Relative Vorticity

Die relative Vorticity setzt sich aus Krümmungs und Scherungsvorticity zusammen. Stromabwärts der Vorticitymaxima herrscht ein Maximum an Vorticityadvektion ( Vortmax ). Grün - blau positive Vorticity und rot = negative Vorticity. Relative Vorticity nimmt bei starker Krümmung / Scherung zu.

 

Vorticity = Wirbelhaftigkeit

Somit verwendet man im Atlantikausschnitt einen sogenannten Viererpanel aus

  1. 300 hPa
  2. 700 hPa
  3. relative Vorticity
  4. 850 hPa Theta E

Bei der 300 hPa Karte von Wetter 3 ist auch wie schon oben erwähnt die Divergenz und Konvergenz dargestellt. Bei der Vorticity ist die absolute Vorticityadvektion dargestellt.

Fortsetzung folgt ( 22.10.2018 )