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 | Thema: Wolken  Di 5 Nov - 21:15 | 2170 |
| Aus dem Wikipedia-Artikel:
"Eine Wolke (auf die indogermanische Wurzel uelg „feucht, nass“ zurückgehend und daher mit dem Adjektiv welk und dem Flussnamen Wolga sprachlich verwandt) ist eine Ansammlung von sehr feinen Wassertröpfchen (Nebel) oder Eiskristallen in der Atmosphäre.
Die Wassertröpfchen bilden sich um Kondensationskerne herum, wenn die relative Feuchtigkeit der Luft 100 % geringfügig (um höchstens 1 %) übersteigt. Dies kann entweder durch Abkühlung der Luft beim Aufsteigen (Thermik, Aufgleiten an anderen Luftschichten oder am Berghang) oder durch Durchmischen zweier Luftmengen geschehen (Richard Mollier). Beim Kondensieren wird die Verdampfungswärme des Wassers frei, welche das Abkühlen bei weiterem Aufsteigen der Luft abschwächt. Dadurch kann die Luft in größere Höhen steigen. Bei ruhiger Luft und wenigen Kondensationskernen kann es zu einer Übersättigung der Luft mit Wasserdampf kommen. Obwohl der relative Wassergehalt dann deutlich mehr als 100 % beträgt, kommt es noch zu keiner Kondensation. Der Wassergehalt muss erst weiter zunehmen, bevor er kondensiert. Bei einer Lufttemperatur unter −10 °C können sich an den Kondensationskernen Eiskristalle (Schneeflocken) durch Resublimation bilden. Kondensationskerne sind elektrisch geladen und haben eine Größe von 1 nm bis 1000 nm. Sie entstehen durch private Haushalte, Industrie, Landwirtschaft, die Natur und kosmische Strahlung (Beispiel Nebelkammer). Nach Beginn der Kondensation kondensiert immer mehr Wasserdampf an dieser Stelle, bis er zu einem sichtbaren Nebeltröpfchen wird. In der meteorologischen Systematik werden die Wolken den Hydrometeoren zugerechnet.
Anzutreffen sind Wolken hauptsächlich in der Troposphäre, zum Teil auch in der Stratosphäre und Mesosphäre (leuchtende Nachtwolken). Sie unterscheiden sich in ihrer Entstehung und somit auch in ihren Eigenschaften und sind leicht beobachtbare Merkmale der Wetterlage. Durch die richtige Deutung von Form, Aussehen und Höhe sowie die zeitliche Veränderung der Merkmale lassen sich Aussagen zur lokalen Wetterentwicklung treffen. Um Beobachtungen übertragen zu können, werden Wolken klassifiziert. In der Praxis ist vor allem die Einteilung in Wolkengattungen und Wolkenarten von Bedeutung. In den meisten Gebieten treten bestimmte Wolkenarten gehäuft auf, besonders bei gleichartigen Wetterlagen. Dennoch können nahezu an allen Stellen der Erde sämtliche Wolkenformen vorkommen. Die Klassifikation der Wolken regelt die Weltorganisation für Meteorologie deshalb international einheitlich. Höhenschema verschiedener Wolkentypen
Bestandteile
Eine Wolke besteht aus Aerosol, einer Ansammlung fein disperser Teilchen im Gasgemisch der Luft (nicht Wasserdampf, dieser ist ein Gas und genauso unsichtbar wie die restliche Luft). Erst nach dem Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur – den Taupunkt – bilden sich aus dem Wasserdampf winzige Wassertröpfchen, in großer Höhe auch winzige, schwebende Eiskristalle.
Der Durchmesser der flüssigen Tröpfchen bewegt sich typischerweise im Bereich von zwei bis zehn Mikrometern, kann jedoch gerade bei Regenwolken mit bis zu zwei Millimetern auch viel größer sein. Große Tropfen und die noch wesentlich größeren Hagelkörner können nur entstehen, wenn starke Aufwinde der Gravitation entgegenwirken.
Bildung, Entwicklung und Auflösung
Wolkenbildung bezeichnet den Prozess der Entstehung von Wolken durch Kondensation oder auch Resublimation von Wasserdampf an Kondensationskernen in der Troposphäre und teilweise auch Stratosphäre. Mit der Veränderung von Temperatur (Dichte) und Luftfeuchtigkeit einer Luftmasse entstehen Wolken oder lösen sie sich auf. Dies kann beispielsweise geschehen durch
Hebungsprozesse in der Atmosphäre bei Durchzug von Kalt- und Warmfronten, die Luftmassen in höhere Schichten transportieren und dort abkühlen lassen,
Thermische Aufwinde oder Hangaufwinde,
Zufuhr von kälteren Luftmassen,
Zufuhr von feuchteren Luftmassen.
Eine sichtbare Wolke entsteht, wenn für die Bildung stabiler Wassertröpfchen oder -kristalle die Bedingungen erfüllt sind. Dabei kommt es weniger auf die Wasseraufnahmefähigkeit der Luft als vielmehr auf das Verhältnis von Kondensation und Verdunstung an. An der Oberfläche des Wassertröpfchens innerhalb einer Wolke findet ein steter Austausch von Wassermolekülen zwischen der Umgebungsluft und dem Tropfen statt: Nur wenn sich an den Tropfen mehr Wassermoleküle anlagern als diesen gleichzeitig verlassen, nur wenn also die Kondensationsrate höher als die Verdunstungsrate ist, kann ein Tropfen wachsen und somit zu einer Wolkenbildung führen. Ob es dazu kommen kann, hängt im Wesentlichen von zwei Größen ab:
1. Von der Anzahl der Wassermoleküle in der Umgebung des Tropfens: Je mehr Wasserdampfmoleküle das Tröpfchen umgeben, umso wahrscheinlicher ist es, dass eines am Tröpfchen haften bleibt. Die Anzahl der Wasserdampfmoleküle kann der so genannte Wasserdampfpartialdruck ausdrücken, das ist der Anteil des Gesamtluftdrucks, der durch den Wasserdampf entsteht.
2. Von der Temperatur des Wassertropfens: Je wärmer das Tröpfchen ist, umso leichter lösen sich Wassermoleküle vom Tropfen.
Die Bildung einer Wolke wird also begünstigt durch niedrige Temperaturen und durch eine große Anzahl Wassermoleküle oder durch hohen Wasserdampfdruck, was gleichbedeutend mit einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit ist.
Die Temperatur, bei der sich Kondensation und Verdunstung ausgleichen, wird als Taupunkttemperatur bezeichnet. Wird diese unterschritten, entstehen und wachsen unter bestimmten Bedingungen stabile Tröpfchen. Diese Temperatur hängt vom jeweiligen Wasserdampfdruck ab. Der Wasserdampfdruck, bei dem Kondensation und Verdunstung im Gleichgewicht sind, wird als Sättigungsdampfdruck bezeichnet. Er ist von der Temperatur abhängig und wird außerdem durch Krümmungs- und Lösungseffekte bestimmt.
Zur Tropfenbildung in der Erdatmosphäre kommt es erst, wenn eine ausreichende Anzahl von Kondensationskeimen vorhanden ist. Solche Keime können zum Beispiel Staubkörnchen sein, aber auch größere Moleküle, Pollen oder – am Meer – Salzkristalle (siehe Aerosol).
Über den Ozeanen ist häufig das bei der Zersetzung von Algen entstehende Dimethylsulfid (DMS) für die Wolkenbildung verantwortlich.
Auch bei Temperaturen unter 0 °C kann sich noch ein Großteil der Wolkentröpfchen im flüssigen Zustand befinden. Beim Absinken der Temperatur bis etwa −12 °C bilden sich meist noch keine Eiskristalle heraus, so dass die Wolke aus so genannten unterkühlten Wassertropfen besteht. Ebenso können gelöste Stoffe innerhalb des Tropfens bedingt durch die Gefrierpunktserniedrigung eine Senkung der Kondensationstemperatur bewirken. Bei einem weiteren Absinken der Temperatur nimmt der Eisanteil immer weiter zu, bis bei etwa −40 °C nur noch Eiskristalle vorliegen. In größeren Höhen ist die Wolkenbildung daher durch Kristallisationsprozesse gekennzeichnet.
Tröpfchen sinken wegen ihrer geringen Größe – ungefähr 1 bis 15 μm oder 0,001 bis 0,015 mm – sehr langsam. Weil ihr Durchmesser klein ist, ist ihre Reynolds-Zahl kleiner als 0,1. Es liegt daher eine laminare Strömung vor. Die Sinkgeschwindigkeit wächst nach dem Gesetz von Stokes mit dem Quadrat des Durchmessers. Ein Tröpfchen mit einem Durchmesser von 0,020 mm sinkt etwa 1 cm pro Sekunde. Die Sinkgeschwindigkeit kann Werte bis zu 15 cm/s erreichen. Sie ist ein rein aerodynamischer Wert. Zu unterscheiden davon ist die Fallgeschwindigkeit. Sie ergibt sich aus der Differenz der Geschwindigkeit des Auf- oder Abwindes und der Sinkgeschwindigkeit. Weil die Geschwindigkeit der Auf- und Abwinde viel größer ist als die Sinkgeschwindigkeit der Tröpfchen, ist der Anteil der Sinkgeschwindigkeit meist unerheblich. Da Wolken häufig durch konvektive Aufwinde entstehen, fallen sie nicht, sondern bleiben auf gleicher Höhe oder steigen auf (zum Beispiel der Cumulus). In Regenwolken sind die Tropfen wesentlich größer (bis 3 mm) und somit ist auch die Fallgeschwindigkeit höher (bei 1 mm-Tropfen ca. 1,8 m/s). Für diese Tropfengröße gilt die Berechnung nach Stokes nicht mehr. Die Tropfen nehmen eine widerstandsarme Form an. Ist ein Schwellenwert überschritten, sodass der Aufwind das Sinken nicht mehr ausgleichen kann, beginnt es zu regnen. Im Falle des Hagels treten sehr starke Auf- und Abwinde auf, welche die Hagelkörner mehrmals aufsteigen und wieder absinken lassen, wobei deren Durchmesser Schicht für Schicht wächst.
In der Meteorologie werden Wolken nach Form und Höhe über dem Boden unterschieden. Eine Wolke in Bodennähe wird als Nebel bezeichnet, doch auch wenn sie sich nur durch ihre Position unterscheiden, wird der Nebel nicht als Wolkentyp betrachtet. Im weiteren Sinne wird unter Wolkenbildung jedoch auch die Entstehung anderer Wolkentypen verstanden, wie beispielsweise Staubwolken oder Methan-Wolken, wobei man sich hierbei nicht auf die Erde begrenzt und auch die Wolkenbildung auf anderen Himmelskörpern mit einschließt."Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Wolke |
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| | Thema: Re: Wolken Sa 23 Nov - 12:23 | 2678 |
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| | Thema: Re: Wolken So 1 Dez - 22:54 | 2870 |
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| | Thema: Re: Wolken Mo 20 Jan - 20:33 | 4759 |
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| | Thema: Re: Wolken Mo 10 Feb - 18:04 | 5560 |
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