Home About us Products Services Contact us Bookmark
:: wikimiki.org ::
Wetter

Wetter

Kategorie:Wikipedia:Qualitätssicherung Die Diskussion über diesen Antrag findet auf der Qualitätssicherungsseite statt.
Hier der konkrete Grund, warum dieser Artikel auf den QS-Seiten eingetragen wurde: Der Artikel wurde wegen des Überarbeiten-Bausteins auf die QS-Seiten gestellt. Diskussionen über den Überarbeitungsstand des Artikels sollten auf der entsprechenden QS-Seite zwecks gemeinschaftlicher Überarbeitung geführt werden. Gruß -- Steffen85 00:53, 27. Nov 2005 (CET) ---- Als Wetter (v. althochdt.: wetar = Wind, Wehen) bezeichnet man den spürbaren, kurzfristigen Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort der Erdoberfläche, der unter anderem als Sonnenschein, Bewölkung, Regen, Wind, Hitze und Kälte in Erscheinung tritt. Kälte Die Meteorologie klassifiziert das örtliche Wetter einer bestimmten Zeit anhand der verschiedenen Phänomene in der Troposphäre, dem unteren Teil der Atmosphäre. Der Verlauf des Wetters wird durch die atmosphärische Zirkulation bestimmt, die ihrerseits von der Sonnenstrahlung und der regionalen Energiebilanz geprägt wird.

Begriffliche Abgrenzung

Im Zusammenhang mit Wetter kommt es immer wieder zu Verwechslungen der folgenden Begriffe:
- Wetter: Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort und zu einem bestimmten Zeitpunkt. Kennzeichnend sind die meteorologischen Elemente Strahlung, Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchte und Wind, sowie die daraus ableitbaren Elemente Bewölkung, Niederschlag, Sichtweite u. a. Das Wetter ist das Augenblicksbild eines Vorganges (Wettergeschehen), das sich hauptsächlich in der Troposphäre abspielt. Es kann sich - im Gegensatz zur Wetterlage und Witterung - bis zu mehrmals täglich ändern.
- Wetterlage: Zustand der Atmosphäre in einem größeren Gebiet und zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie ist durch die Lage der Hoch- und Tiefdruckgebiete geprägt und ändert sich von Tag zu Tag mehr oder weniger stark.
- Witterung: Das Wetter an einem Ort über einen Zeitraum mehrerer Tage oder Wochen betrachtet. Der Gang der Wetterelemente zeigt oft einen ähnlichen Verlauf über mehrere Tage. So wechseln oft Gruppen von Tagen mit Niederschlägen mit einigen trockenen Tagen ab - siehe Wetterstatistik und Korrelation. Manchmal wird die Witterung auch als Gleichbleibendes in einer Aufeinanderfolge von Wetterzuständen während mehrerer Tage bezeichnet.
- Klima: Der für eine Region (bzw. eine größere Klimazone) typische jährliche Ablauf der Witterung, z.B. mildes, raues oder winterfeuchtes Klima. Detailliert wird es durch Monatskurven von Temperatur und Niederschlägen beschrieben, die sich aus Wetterstatistiken vieler Jahre bis Jahrzehnte ergeben. Wichtigste Klimaparameter sind u. a. die Solarkonstante, Strahlungsbilanz, fühlbare und latente Wäremströme, Wärmeflüsse der Ozeane, Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre, sowie grosse Vulkanausbrüche.
- Klimaänderung: eine langfristige, tiefgreifende Veränderung in größeren Gebieten oder Klimazonen. So wird sich die globale Erwärmung in Sibirien und in der Sahelzone stark auswirken (Auftauen von Permafrost-Böden, die zunehmende Trockenheit), in Mitteleuropa hingegen kaum.
- Als Wetterumschwung wird eine - verhältnismäßig rasche und plötzliche - Änderung der Wetterlage in einem bestimmten Gebiet und zu einem bestimmten Zeitpunkt bezeichnet.

Wetter in Meteorologie und Umgangssprache

Wetterumschwung Während die Meteorologen die einzelnen Elemente des Wetters mit Messgeräten erfassen und die Wetterlage mit Begriffen wie stabil oder wechselhaft, heiter oder wolkenfrei, 3/8 bewölkt, bedeckt oder trüb, Nebeltendenz, regnerisch, Regenschauer oder stürmisch umschreiben, ist es üblich in der Umgangssprache sehr unscharfe Begriffe zur Beschreibung des Wetters zu nutzen:
- "Gutes Wetter" bedeutet meist Sonnenschein - kann aber z.B. für einen Landwirt, dessen Saat nicht rechtzeitig sprießt, durchaus schlecht sein.
- Schlechtwetter heißt für die meisten Menschen einen oder mehrere Regentage - und oft schlechte Laune, wenn es ein ganzes Wochenende prägt.sido
- "Kaltes Wetter" bedeutet für Mitteleuropäer - je nach Jahreszeit - Temperaturen unter -5° oder im Hochsommer unter etwa 15°,
- bei "heißem Wetter" schwanken die Vorstellungen hingegen weniger (etwa ab 30°), während "warm" wieder sehr relativ ist.
- Was "stürmisches" Wetter bedeutet, hängt oft vom vorherrschenden Verkehr und vom Wohnort ab, der Richtung seiner Straßen und allgemein vom Gelände, doch auch von einer gerade ausgeübten Sportart.
- "Aprilwetter" bezeichnet "launisches", wechselhaftes Wetter mit rascher Abfolge von Sonne, Wolken und Schauer, während
- eine "ruhige Wetterlage" für Wissenschaft und Allgemeinheit dasselbe bedeutet: eine tagelang stabile Wetterlage ("Hochdrucklage") mit wenig oder nur gleichmäßigem Wind.
- Inversionswetterlage ist häufig die Ursache für Smog in Großstädten. Dabei liegt eine kalte Luftschicht unter einer wärmeren und verhindert so eine Durchmischung (stabile Atmosphärenschichtung. In der wärmeren Luftschicht sammeln sich Staub, Ruß und Abgase der Stadt und sorgen für Smog).
Die Feuerwehren müssen bei solchen Wetterlagen besonders vorsichtig sein, da giftige Verbrennungsgase ebenfalls am Boden gehalten werden und nicht nach oben entweichen können.

Elemente des Wetters und deren Messung

Die Meteorologie untersucht das Wetter, quantifiziert seine einzelnen Elemente und charakterisiert sie durch eine Reihe fundamentaler sowie spezieller Größen (Wetterelemente):
- Lufttemperatur
  - zeitlicher Temperaturverlauf
  - vertikaler Temperaturgradient (durchschnittlich -0,6° pro 100m)
- Luftfeuchtigkeit und Taupunkt
  - Wolkenbasis und Kondensationsniveau
- Luftdruck und Drucktendenz
  - Hoch- und Tiefdruckgebiete
- Winde und Windsysteme
  - Windrichtung bzw. Hauptwindrichtung und Windstärke
  - regionale und lokale / zyklische Winde (Tal-, Berg-, See-, Auf und Abwinde, Föhn usw.)
    - Beaufort-Skala
    - Fujita-Tornado-Skala
  - Passate, Monsun
- atmosphärische Dynamik und Energiebilanz
  - Turbulenz, Szintillation usw.
- Niederschlagsarten
  - Regen und Starkregen
  - Nieselregen, Graupeln
  - Hagel und seine Korngrößen
  - Schnee, Schneeregen
- Niederschlagsmenge, Wasseräquivalent
- Bewölkung (meist in Achteln oder Zehnteln)
  - Wolkenart (Cumulus, Cumulonimbus, Alto-, Cirrostratus, Cirren usw.)
- Sichtweite (siehe Flughafen oder Seewetterdienste)
  - vertikale Sicht, Bodensicht, Horizontalsicht
  - Dunst und Nebel
- Besondere Erscheinungen
  - Gewitter, Unwetter, Schneesturm
  - Fata Morgana, Halo, Nebensonne
  - Regenbogen, Nebelreissen, Wetterleuchten (siehe atmosphärische Optik)
  - Wirbelsturm, Hurrikan, Tornado, Zyklone
  - Sandsturm, Calima Diese Grundgrößen werden in Wetterstationen, auf Schiffen und Leuchttürmen, mit Wetterballons oder Radiosonden, mit Flugzeugen und Bojen gemessen. Erdsatelliten betrachten die Troposphäre aus dem Weltall und geben besonders viele Informationen zur Bewölkung, Wellenhöhen auf den Meeren und Luftströmungen.

Faktoren des Wetters und deren Dynamik

Das Wetter findet fast ausschließlich in den unteren 10 Kilometern der irdischen Lufthülle statt, der Troposphäre. Nur hier gibt es merkliche Bewölkung, weil der Wasserdampf als entscheidender Faktor nicht über die Tropopause (je nach Ort und Jahreszeit etwa 8 bis 15 km hoch) hinaus gelangen kann. Überwiegend wird das Wetter von den unteren 2 km geprägt, der Peplosphäre. Hier findet sich oft Dunst durch Anreicherung von Aerosolen, und die nächtliche Abkühlung durch Wärmestrahlung. Wegen der Bodenreibung wird der geostrophische Wind gebremst, wodurch er mehr in Richtung zum tieferen Druck weht als in größerer Höhe. Der primäre Motor des Wetters ist die Energieeinstrahlung der Sonne und die Abstrahlung (Licht und Infrarot) zu den Wolken bzw. in den Weltraum. Sie lässt sich heute neben terrestrischen Messungen auch großräumig durch Satelliten und Wetterschiffe, durch Radiosonden und andere moderne Methoden gut erfassen. Für den Verlauf des Wetters sind jedoch die Strömungs-Verhältnisse in der Atmosphäre entscheidend, die von ihrer wechselnden Feuchtigkeit und den globalen Windsystemen abhängen, ferner vom regionalen Albedo der Erdoberfläche, vom Gelände (insbesondere den Gebirgen, Küsten und Wüsten) und von starken lokalen Einflüssen (zyklische Winde, Neigung und Bewuchs von Berghängen...), und vom Widerstand gegen Winde, über den die Rauhheit der Oberfläche (Wälder, Windschneisen, große Gebäude usw.) entscheidet. Daher sind in Mitteleuropa nur dann lokal exakte Wetterprognosen möglich, wenn alle diese Einzelheiten einer Modellierung oder verlässlichen Erfahrung zugänglich sind. Letztere wissen sich auch Laien zu nützen - siehe die vielfach bewährten Bauernregeln mit "wetterzeigenden" Bergen (Wetterstein, Wolkenstein, Mittagskogel usw.) oder typischen Wolken-Formationen wie Schönwetter- und Schäfchenwolken, Nebelreißen, Regen- und Fetzenwolken, Zirren, Föhnmauern usw.

Vorhersage des Wetters

Hauptartikel: Wettervorhersage Ausgehend vom durch großflächige Messungen erfassten Wetter und damit dem Zustand der Atmosphäre werden in der Meteorologie Wettermodelle genutzt, um die weitere Entwicklung des Wetters zu prognostizieren. Davon abgesehen ist es jedoch auch möglich auf lokaler Ebene und mit vergleichweise wenig Hilfsmitteln gute Vorhersagen zu geben, wozu jedoch auch mehr oder weniger umfangreiche Kenntnisse notwendig sind.

Geschichte des Wetters und der Wetterbeobachtung

siehe Geschichte des Wetters und der Wetterbeobachtung

Literatur


- Kachelmann J., Schöpfer S. (2004): Wie wird das Wetter? Rowohlt, Reinbek. ISBN 3498063774
- Klage J. (2002): Wetter macht Geschichte. Der Einfluß des Wetters auf den Lauf der Geschichte. FAZ-Buch, Frankfurt; 236 S. ISBN 3898430979
- Schirmer H. et al. (1989): Wie funktioniert das? Wetter und Klima Meyers Lexikonverlag, Mannheim/Wien/Zürich. ISBN 3411023821

Weblinks

Wetterdienste


- http://de.meteoxpress.com/ - Wetterdienst, europaweit tätig
- http://www.dwd.de/de/de.htm - der nationale Deutsche Wetterdienst
- http://www.meteoschweiz.ch/de - der nationale Wetterdienst der Schweiz
- http://www.zamg.ac.at Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik - der nationale Wetterdienst in Österreich

Prognosen


- http://www.wetter.de Weltweite Prognosen, flash-animierte Wetterkarten, sehr gute Satellitenfilme sowie einige spezielle Wetter-Tools für Laien (Strömungsfilm u.a.)
- http://www.wolkengalerie.de Wetter- und Wolkenfotos - zum Mitmachen
- http://www.Wetterbote.de "Der Wetterbote" - weltweite Wetterinformationen.
- http://www.weltderwolken.de Der Karlsruher Wolkenatlas. Wetterfotos mit sehr guten Erklärungen.
- http://www.wetterzentrale.de hier treffen sich die Meteorologen
- http://www.wetter3.de Profi- Wetterkarten
- http://www.westwind.ch Profi- Wetterkarten europaweit
- http://www.naturgewalten.de Alles über Unwetter in Deutschland und weltweit
- http://www.wetteronline.de Wetter weltweit und vieles mehr...
- http://www.Skywarn.de Alles zum Thema Unwetter in Deutschland
- http://www.gleitsegelwetter.de Gleitschirmfliegen und Meteorologie unter einem Dach - Flugwetterprognosen
- http://www.br-online.de/wetter Wettervorhersagen, Postleitzahlenwetter, Freizeitwetter und Wettercams für Bayern

Spezielle Prognosen


- [http://www.wetteronline.de/segel.htm Weltweite Segel- und Surfwettervorhersagen] Kategorie:Meteorologie ja:気象 simple:Weather

Kategorie:Wikipedia:Qualitätssicherung

Hier werden die Qualitätssicherungskandidaten aufgelistet. Achtung: Diese Kategorie dient der Übersicht. Sie ersetzt nicht das Eintragen des Artikels in die entsprechende Qualitätssicherungsseite. Qualitätssicherungskandidaten Qualitätssicherungskandidaten

Althochdeutsch

Als Althochdeutsch (Ahd.) bezeichnet man die älteste schriftlich bezeugte Form der deutschen Sprache in der Zeit etwa von 750 bis 1050. 1050 Das Althochdeutsche ist keine einheitliche Sprache, wie der Begriff suggeriert, sondern die Bezeichnung für eine Gruppe von westgermanischen Dialekten, die südlich der so genannten „Benrather Linie“ (die von Düsseldorf-Benrath ungefähr in west-östlicher Richtung verläuft) gesprochen wurden. Diese Dialekte unterscheiden sich von den anderen westgermanischen Sprachen oder Dialekten durch die Durchführung der Zweiten (oder Hochdeutschen) Lautverschiebung. Die Dialekte nördlich der „Benrather Linie“, das heißt, im Bereich der norddeutschen Tiefebene und im Gebiet der heutigen Niederlande, haben die Zweite Lautverschiebung nicht durchgeführt. Diese Dialekte werden zur Unterscheidung vom Althochdeutschen unter der Bezeichnung Altsächsisch (seltener: Altniederdeutsch) zusammengefasst. Aus dem Altsächsischen hat sich das Mittel- und Neuniederdeutsche entwickelt. Da das Althochdeutsche eine Gruppe nahe verwandter Dialekte war, gab es im frühen Mittelalter auch keine einheitliche Schriftsprache; die überlieferten Textzeugnisse lassen sich den einzelnen Dialekten zuweisen, so dass man oft treffender von Altfränkisch, Altbairisch, Altalemannisch etc. spricht. Die althochdeutsche Überlieferung besteht zu einem großen Teil aus geistlichen Texten (Gebeten, Taufgelöbnissen, Bibelübersetzung); nur vereinzelt finden sich weltliche Dichtungen (Hildebrandslied) oder sonstige Sprachzeugnisse (Inschriften, Zaubersprüche). Charakteristisch für die althochdeutsche Sprache sind die noch vokalisch volltönenden Endungen (vgl. Latein), zum Beispiel: Im Zusammenhang mit der politischen Situation ging im 10. Jahrhundert die Schriftlichkeit im Allgemeinen und die Produktion deutschsprachiger Texte im Besonderen zurück; eine Neueinsetzung einer deutschsprachigen Schriftlichkeit und Literatur ist ab etwa 1050 zu beobachten. Da sich die schriftliche Überlieferung des 11. Jahrhunderts in lautlicher Hinsicht deutlich von der älteren Überlieferung unterscheidet, bezeichnet man die Sprache ab etwa 1050 als Mittelhochdeutsch.

Literatur


- Rolf Bergmann u. a. (Hrsg.): Althochdeutsch # Grammatik. Glossen. Texte. Winter, Heidelberg 1987, ISBN 3-533-03877-7 # Wörter und Namen. Forschungsgeschichte. Winter, Heidelberg 1987, ISBN 3-533-03940-4
- Wilhelm Braune: Althochdeutsche Grammatik. Niemeyer, Tübingen 2004, ISBN 3-484-10861-4
- Rudolf Schützeichel: Althochdeutsches Wörterbuch.Niemeyer, Tübingen 1995, ISBN 3-484-10636-0
- Stefan Sonderegger: Althochdeutsche Sprache und Literatur: eine Einführung in das älteste Deutsch. Darstellung und Grammatik. de Gruyter, Berlin (u. a.) 1987, ISBN 3-11-004559-1

Siehe auch

Deutsche Sprachgeschichte, althochdeutsche Literatur

Weblinks


- [http://www.cis.uni-muenchen.de/ahdeutsch/haupt.html www.cis.uni-muenchen.de/ahdeutsch/haupt.html] – Althochdeutsches Wörterbuch des 8. Jahrhunderts
- [http://www.koeblergerhard.de/germanistischewoerterbuecher/althochdeutscheswoerterbuch/nhd-ahd.pdf Neuhochdeutsch-althochdeutsches Wörterbuch] – im PDF-Format Kategorie:Deutsche Sprache Kategorie:Sprachstufe

Erdoberfläche

Die Erdoberfläche ist die Grenzschicht zwischen der festen Erdkruste oder den Gewässern auf der einen und der Atmosphäre auf der anderen Seite. Die Erdoberfläche gliedert sich in Festland, Inseln und Meer. Die Geodäsie beschäftigt sich mit der Beschreibung der Form der Erdoberfläche. Die Oberfläche der Erde misst 510 Millionen km². Der Anteil der Landfläche beträgt etwa 144,5 Mio. km² (28%), das Wasser bedeckt ca. 365,5 Mio. km² (72%). Das Land verteilt sich auf 5 Kontinente (mit der Antarktis 6 Kontinente) sowie Polargebiete und Meeresinseln:
- Europa (ohne Island, Nowaja Semlja und atlantische Inseln): 9.700.000 km² mit rund 31.460 km Küsten
- Asien (ohne Polarinseln): 44.142.000 km² mit 57.000 km Küsten
- Afrika (ohne Madagaskar): 29.200.000 km² mit 26.000 km Küsten
- Amerika (ohne Polargebiete): 38.334.000 km² mit 64.500 km Küsten
- Australien (mit Tasmanien): 7.700.000 km² mit 7.500 km Küsten
(Alle Angaben sind grobe Zahlen.) Die mittlere Höhe des trockenen Teils der Erdoberfläche berechnet man auf ungefähr 700 m (Europa 300 m, Asien 880 m, Amerika 610 m, Afrika 660 m, Ozeanien und Australien 300 m). Ihren höchsten Punkt erreicht die Erdoberfläche mit dem Mount Everest bei etwa 8.844 Metern, den tiefsten frei zugänglichen Punkt der Erdoberfläche bildet das Tote Meer, dessen Wasseroberfläche - und Uferbereich - sich ca. 400 Meter unter Normalnull befindet. Die Wasserfläche verteilt sich auf
- den Pazifischen Ozean mit 47%, mittlere Tiefe etwa 3.870 m
- den Atlantischen Ozean mit 24%, mittlere Tiefe etwa 3.380 m
- den Indischen Ozean mit 20%, mittlere Tiefe etwa 3.600 m
- den Arktischer Ozean 4%
- den Südlichen Ozean mit 5% Insgesamt beträgt die mittlere Tiefe der Meere etwa 3.500 m. Siehe auch: Geodäsie, Geowissenschaften, Kontinent, Naturkatastrophe Kategorie:Erde Kategorie:Geographie Kategorie:Geomorphologie

Bewölkung

Bewölkung oder Bedeckung ist in der Meteorologie die Bezeichnung für eine Ansammlung von kondensiertem Wasser in der Erdatmosphäre, welche für das freie Auge sichtbar ist und als Gesamtheit nicht den Erdboden berührt. Bewölkung sollte also sowohl vom Nebel, als auch vom Dunst, der von schwebenden, festen Partikeln in der Luft gebildet wird, unterschieden werden. Einzeln erkennbare Elemente der Bewölkung werden als Wolke bezeichnet. Als bedeckt bezeichnet man den Himmel, wenn sein so genannter Bedeckungs- oder Bewölkungsgrad mehr als 90 Prozent beträgt. Viele Wetterwarten rechnen allerdings auch in der in der Synoptik vorherrschenden Achtel-Unterteilung, wo dann ein auf 8/8 aufgerundeter Wert als „bedeckt“ gilt. Das Ausmaß der Bedeckung des Himmels mit Wolken wird vom Wetterbeobachter geschätzt oder mit Wetter-Kameras festgestellt. Die Daten von Wettersatelliten sind hingegen nur regional nutzbar.

Einteilung

Der Klimadienst registriert die Werte in Zehntel, ein Synoptischer Dienst hingegen in Achtel. Die Angaben beginnen bei 0/8 oder 0/10 (wolkenlos), setzen fort bei 1-2/8 = heiter, 3/8 = leicht bewölkt, 4-6/8 = wolkig, 7/8 = stark bewölkt und schließlich 8/8 gleich bedeckt (siehe Tabelle rechts). Der Flugwetterdienst fasst die Achtel hingegen meist in meist in Zweierstufen zusamment: 0/8 "sky clear" (SKC) für wolkenlos, dann "few" (FEW) für wenig bewölkt, 3-4 Achtel "scattered" (SCT oder aufgelockert bewölkt, 5-7/8 "broken" (BKN, durchbrochene Wolkendecke) und 8/8 overcast (OVC) für eine dichte, geschlossene Wolkendecke. In der Alltagssprache wird "overcast" bzw. "bedeckt" oft noch durch "trüb" ergänzt, wenn die Wolken nicht nur den ganzen Himmel bedecken, sondern auch dunkel bzw. von hoher Luftfeuchtigkeit sind.

Sonniger Himmel

Als sonnigen Himmel oder (engl. sunny sky) bezeichnet man einen Himmelszustand. Die Internationale Beleuchtungskommission definiert diesen Zustand als Standardhimmel, bei dem die Sonne scheint, wobei der Grad der Bewölkung zunächst ohne Bedeutung ist. Dieser Himmelszustand hat Bedeutung für die Tageslichtplanung sowie in der Fotografie für die Bestimmung der Farbtemperatur, die bei sonnigem Himmel zwischen 5500 und 5800 K liegt. Siehe auch: Sonnenschein

Klarer Himmel

Als klaren Himmel (engl. clear sky) bezeichnet man einen Himmelszustand. Die CIE definiert diesen Zustand als Standardhimmel mit einem nur geringen Grad an Bewölkung, bei dem weniger als 30 Prozent der Himmelsfläche durch Wolken bedeckt ist. Dieser Himmelszustand hat Bedeutung für die Tageslichtplanung sowie in der Fotografie für die Bestimmung der Farbtemperatur, die bei sonnigem und klaren Himmel zwischen 6500 und 7500 K liegt.

Teilbewölkter Himmel

Als teilbewölkten Himmel (engl. partly cloudy sky) bezeichnet man einen Himmelszustand. Die CIE definiert diesen Zustand als Standardhimmel mit einem noch geringen Grad an Bewölkung, bei dem zwischen 30 und 70 Prozent der Himmelsfläche mit Wolken bedeckt ist. Dieser Himmelszustand hat Bedeutung für die Tageslichtplanung sowie in der Fotografie für die Bestimmung der Farbtemperatur, die bei teilbewölktem Himmel zwischen 6500 und 7500 K liegt.

Bewölkter Himmel

Als bewölkten Himmel (engl. cloudy sky) bezeichnet man einen Himmelszustand. Die CIE definiert diesen Zustand als Standardhimmel mit einem hohen Anteil an Bewölkung, bei dem über 70 Prozent der Himmelsfläche mit Wolken bedeckt ist. Dieser Himmelszustand hat Bedeutung für die Tageslichtplanung sowie in der Fotografie für die Bestimmung der Farbtemperatur, die bei bedecktem Himmel zwischen 6500 und 7500 K liegt.

Bedeckter Himmel

Als bedeckter Himmel (engl. overcast sky) bezeichnet man einen Himmelszustand. Die CIE definiert diesen Zustand als Standardhimmel mit einer vollständig geschlossenen Wolkendecke, das heißt 100 Prozent der Himmelsfläche ist mit Wolken bedeckt. Dieser Himmelszustand wird für die Berechnung von Tageslichtquotienten verwendet und hat Bedeutung für die Tageslichtplanung sowie in der Fotografie für die Bestimmung der Farbtemperatur, die bei bedecktem Himmel zwischen 6500 und 7500 K liegt.

Himmelszustand

Als Himmelszustand definiert die Internationale Beleuchtungskommission eine Funktion, die von der Sonnenhöhe abhängt. Diese Himmelszustände werden teilweise für die Berechnung von Tageslichtquotienten verwendet; außerdem haben sie Bedeutung für die Tageslichtplanung sowie in der Fotografie für die Bestimmung der Farbtemperatur, die sich je nach Bewölkungsgrad ändert.

Standardhimmel

Der Standardhimmel ist ein CIE-Standard, der die räumliche Leuchtdichte-Verteilung des Himmels unter verschiedenen Witterungsbedingungen mathematisch modelliert. Er verfolgt das Ziel eine universelle Basis zur Klassifikation gemessener Leuchtdichte-Verteilungen des Himmels zu sein und eine Methode zur Berechnung der Himmels-Leuchtdichte für die Tageslichtplanung bereitzustellen. Der Standard definiert relative Leuchtdichte-Verteilungen, das heißt die Leuchtdichte des Himmels an einem beliebigen Punkt der Hemisphäre wird als Funktion der Leuchtdichte im Zenit beschrieben. Um absolute Leuchtdichte-Verteilungen für Tageslicht-Berechnungen zu erhalten, kann das Modell mit vorgegebenen Werten der Zenit-Leuchtdichte oder der horizontalen Beleuchtungsstärke verwendet werden.

Standard-Beleuchtungssituationen

Durch die festgelegte Wertebelegung der fünf luminance gradation parameters (a ... e) können folgende Standard-Beleuchtungssituationen erzeugt werden: # CIE Standard Overcast Sky - Steep luminance gradation towards zenith, azimuthal uniformity # Overcast, with steep luminance gradation and slight brightening towards the sun # Overcast, moderately graded with azimuthal uniformity # Overcast, moderately graded and slight brightening towards the sun # Sky of uniform luminance # Partly cloudy sky, no gradation towards zenith, slight brightening towards the sun # Partly cloudy sky, no gradation towards zenith, brighter circumsolar region # Partly cloudy sky, no gradation towards zenith, distinct solar corona # Partly cloudy sky, with the obscured sun # Partly cloudy sky, with brighter circumsolar region # White-blue sky with distinct solar corona # CIE Standard Clear Sky, low luminance turbidity # CIE Standard Clear Sky, polluted atmosphere # Cloudless turbid sky with broad solar corona # White-blue turbid sky with broad solar corona

Norm

Gemeinsamer ISO/CIE-Standard ISO 15469:2004(E) / CIE S 011/E:2003 : Spatial distribution of skylight - CIE standard general sky
(dt.: Räumliche Verteilung des Tageslichtes - Allgemeiner Himmel nach CIE genormt) Der CIE Standard General Sky beinhaltet als Spezialfälle den CIE Standard Clear Sky und den CIE Standard Overcast Sky und ersetzt somit die Norm CIE S003 - 1996 : Spatial distribution of daylight - CIE standard overcast sky and clear sky.

Weblinks


- [http://www.cie.co.at/publ/abst/s011.html CIE-Standard ISO 15469:2004(E)] Kategorie:Meteorologie Kategorie:Fotopraxis

Regen

Mit Regen bezeichnet man einen flüssigen Niederschlag mit einer Tropfengröße von meist 0,6 bis 3 mm. Unterhalb von 0,5 mm spricht man von Nieselregen (auch Sprühregen). Regen ist außerhalb der Polargebiete die mengenmäßig bedeutendste Form des Niederschlages. Die Regenmenge wird in "mm Niederschlagshöhe" in einem genormten Auffangbehälter gemessen. 1 mm Niederschlag entspricht 1 Liter pro Quadratmeter, siehe dazu Regenhöhe.

Entstehung und Formen

Regen entsteht aus Eiskristallen in der oberen Troposphäre, die als Kondensationskeime für die Ansammlung von weiteren Wassermengen dienen. Wenn sie dann aufgrund der Schwerkraft zur Erdoberfläche fallen, schmelzen sie und erhalten eine Tropfenform. Die Tropfengröße variiert. Der größte bisher fotografierte Tropfen hatte einen Durchmesser von 9 mm; dies ist aber sehr selten, da ein Tropfen in der Regel bereits ab 6 mm in kleinere Tropfen zerplatzt. Unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen können Regentropfen auch verdampfen, bevor sie die Erdoberfläche erreichen (Geisterregen), bei tiefen Temperaturen in niedrigen Luftschichten hingegen auch gefrieren und als Eiskörner am Boden auftreffen (Eisregen, Hagel). Ein Großteil des in der Erdatmosphäre enthaltenen Wasserdampfes verdunstet aus den Ozeanen. Daher sind Küstenlandstriche, an denen die vorherrschende Windrichtung landeinwärts und das Meer relativ warm ist, sehr niederschlagsreich.

Steigungsregen

Küste Steigungsregen, auch Stauregen genannt, ist eine Art der Regenentstehung. Wenn der Wind warme, feuchte Luft vom Meer oder Flachland an Gebirgszügen oder anderen orografischen Erhebungen aufsteigen lässt, wird die Luft mit zunehmender Höhe immer weiter abgekühlt. Dabei sinkt jedoch auch ihre Wasserdampfkapazität und die Lufttemperatur nähert sich immer weiter dem Taupunkt an. Zunächst kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der trockenadiabatischen Abkühlung um einen Grad Celsius pro 100 Höhenmeter ab. Sobald eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 Prozent erreicht ist, kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der feuchtadiabatischen Abkühlung nur noch um ungefähr 0,6 °C pro 100 Meter ab. Bei diesem Prozess kondensiert das gasförmige zu flüssigem Wasser, was latente Wärme freisetzt und zur Wolkenbildung führt. Je nach Stärke der Aufgleitbewegung und Luftfeuchtigkeit kommt es in der Folge zu oft heftigen Niederschlägen. Diese konzentrieren sich an den jeweiligen orografischen Hindernissen und erreichen daher oft hohe Niederschlagsintensitäten, was zu Überschwemungen und Hangrutschen führen kann (in Mitteleuropa besonders bei Vb-Wetterlagen). Gebirge haben auf Grund dieser Vorgänge meist eine Regen- bzw. Wetter- und eine Regenschattenseite. Die Regenseite wird auch als Luv-Seite und die Regenschattenseite als Lee-Seite bezeichnet. Auf der Lee-Seite erwärmt sich die Luft nach der Abregnung trockenadiabatisch um ein Grad Celsius pro 100 Meter, was den meist regenarmen Föhn hervorruft.

Konvektionsregen

Föhn Der Konvektionsregen ist eine Art der Regenentstehung, die vor allem in den tropischen Gebieten am Äquator anzutreffen ist. Da es dort die ganze Zeit schwül warm ist, verdampft Oberflächenwasser in großen Mengen, kondensiert in der Höhe und es bilden sich Kumulonimbus-Wolken, die häufig zu Gewittern führen. In diesen Gebieten regnet es deshalb am Nachmittag sehr häufig.

Frontregen

Kumulonimbus Frontregen, auch Platzregen genannt, ist eine Regenart, welche nach ihrer Entstehung an einer Front benannt ist. Frontregen tritt dann auf, wenn warme, feuchte Luftmassen aus tropischen Gebieten auf kalte polare Luftmassen treffen. Dabei schiebt sich nun die Warmluft über die Kaltluft. Weiter oben und zwischen den Fronten kühlt sich die warme Luft ab. Es bilden sich Wolken und es beginnt zu regnen. Diese Art von Regen ist in Europa häufig anzutreffen. Er ist zeitlich nur von kurzer Dauer und auch örtlich sehr begrenzt. Es kann durchaus gelingen, einem solchen Regen alleine durch einen geringfügigen Ortswechsel auszuweichen.

Fallgeschwindigkeit

Der kondensierende Wasserdampf bildet zunächst Feinsttröpfchen, die mit zunehmender Größe immer schwerer werden. Wenn die Gewichtskraft der Tropfen größer als deren Auftriebskraft geworden ist, beginnt es zu Regnen. Die Regentropfen fallen mit zunehmender Geschwindigkeit zur Erde. Der Luftwiderstand, den die Tropfen erfahren, nimmt mit dem Quadrat der Fallgeschwindigkeit zu. Sind Gewichtskraft und Widerstandskraft gleich groß geworden, fällt der Regentropfen mit konstanter Fallgeschwindigkeit weiter. Dieses Kräftegleichgewicht bei konstanter Fallgeschwindigkeit ist Ansatzpunkt für die folgende annähernde Berechnung: \begin \mbox &=& \mbox \\ F_G &=& F_L \\ m\cdot g &=& c_w\cdot A\cdot \frac \cdot ^2 \end Diese Beziehung kann nach der Fallgeschwindigkeit aufgelöst werden: v_E = \sqrt\frac Dabei haben die einzelnen Variablen folgende Bedeutung:
- m: Masse des Tropfens
- g: Erdbeschleunigung
- cW: Widerstandsbeiwert des Tropfens
- A: Kreisfläche des Tropfens als Widerstandsfläche
- \rho_L: Dichte der Luft
- v_: max. Fallgeschwindigkeit
- r: Tropfenradius
- \rho_W: Dichte des Wassers

Wirkung

Regen wäscht die Luft aus. Neben dem Staub löst er auch Sauerstoff, Stickstoff, Kohlensäure, Schwefelsäure und Salpetersäure. Dadurch fördert er die Verwitterung von Gesteinen und wirkt als Dünger. Diese Beimengungen können so hoch konzentriert sein, dass er sich färbt (gelber Schwefelregen, roter Blutregen). Starker Regen führt zu Regenerosion des Bodens, aber auch an Maschinen (z. B. Flugzeugflügel), langanhaltender Regen kann zu Vernässung führen.

Weitere Informationsquellen

Wikipedia


- Regentropfen
- Gefrierender Regen
- Saurer Regen
- Zenitalregen
- Dauerregen (Landregen)
- Starkregen
- Regenzeit
- Regenwasser
- Regenradar
- Nieselregen
- Gewitter
- Wolke
- Wasserdampf
- Regencape Kategorie:Niederschlag ja:雨 ko:비 ms:Hujan simple:Rain th:ฝน

Hitze

Das Wort Hitze bezeichnet allgemein eine hohe Temperatur, kann jedoch auch, meist in Anlehnung hieran, eine gesonderte Bedeutung haben. Hitze ist dabei die negative besetzte Steigerungsform des umgangssprachlichen Wärmebegriffs bzw. das Gegenteil von Kälte. Im Kontext der Körpertemperatur ist sie meist ein Synonym für Fieber. Das Wort Hitze wird aber auch in Bezug auf die „innere Hitze“ (Hitzigkeit oder umgangssprachlich Hitzkopf) eines Menschen angewandt, also um einen Gefühlszustand wie Aufregung oder Wut bzw. ganz allgemein eine Erregung zu beschreiben. Dies gilt jedoch eingeschränkt auch für andere Lebewesen, weshalb Hitze zum Beispiel in der Jägersprache für die Zeit der Empfängnisbereitschaft weiblicher Hunde und Füchse steht.

Lufttemperatur

Hitze bezeichnet in der Regel eine hohe Lufttemperatur, häufig auftretend in der Natur und besonders in Tropen und Wüsten, in den jeweiligen Sommermonaten jedoch auch noch in Subtropen und gemäßigten Breiten. Der Begriff wird dabei ganz allgemein als Ausdruck für ungewöhnlich hohe Temperaturen verwendet, wurde jedoch auch früher durch eine Tageshöchsttemperatur von über 25° Celsius definiert, wobei man dann von einem Hitzetag sprach. Diese Bezeichnung ist jedoch veraltet und würde durch den Begriff des Sommertags bzw. auch durch den des heißen Tages ersetzt. Eine ungewöhnlich lange Phase von direkt aufeinander folgenden heißen Tagen bezeichnet man auch als Hitzewelle. Diese können wie im Falle der Hitzewelle von 2003 große Schäden anrichten und im Extremfall auch eine Sommeranomalie bzw. sogar einen „Jahrhundertsommer“ bedingen. Die letztendlich als solche wahrgenommene Hitze ist jedoch vielmehr ein Ausdruck für die gefühlte Temperatur, welche von der gemessenen Lufttemperatur, aber auch zusätzlich unter anderem von der Windgeschwindigkeit (Windchill) und der Luftfeuchtigkeit (Hitzeindex) abhängt. Die gefühlte Temperatur ist bei Windstille und/oder feuchter Luft dabei deutlich höher als im Falle einer trockenen, bewegten Luft. Erstere werden als schwüle Hitze empfunden. Zudem bezeichnet jeder Mensch aufgrund seines subjektiven Temperaturempfindens eine andere Temperatur als Hitze, Kälte oder angenehme Temperatur, wobei Temperaturen über 26 °C in vielen Fällen als „zu warm“ empfunden werden und typische Optimalwerte im Bereich von 20 bis 22 °C und 50 bis 60 % relativer Luftfeuchte liegen. Bei zu hoher Wärmebelastung besteht die Gefahr eines Hitzeschadens. Kategorie:Meteorologie

Kälte

Kälte ist per Definition keine physikalische Größe, sondern lediglich der Kehrwert der thermischen Energie und entspricht daher einer vergleichsweise niedrigen Temperatur. Die tiefste Temperatur ist der absolute Nullpunkt. Dieser liegt bei Null Kelvin (-273,15 °C). Bei einer Temperatur von Null Kelvin gibt es definitionsgemäß keine Bewegung der Atome in einem Stoff mehr. Diese Temperatur ist jedoch nach dem dritten Hauptsatz der Thermodynamik (Nernst-Theorem) nicht erreichbar. Hat eine Substanz eine höhere Temperatur, so schwingen ihre Atome/Moleküle und je höher die Temperatur, desto stärker ist auch diese Bewegung. Dies lässt sich so lange steigern bis die kinetische Energie der Moleküle die Bindungsenergien zwischen den Atomen/Molekülen kompensiert und sich diese in der Folge nahezu frei voneinander bewegen können. Dabei geht der Stoff mit zunehmender Bewegungsenergie der Moleküle in der Regel vom festen über den flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand über. Der kälteste natürliche Ort ist der Weltraum. Dort herrschen Temperaturen von etwa 3 Kelvin (-270 °C). Diese Temperatur wurde durch die – noch immer existente – Energie des Urknalls erzeugt und wird daher auch als kosmische Hintergrundstrahlung bezeichnet. Bei normalen Temperaturen befinden sich die Atome auf verschiedenen Energieniveaus. Wenn sie aber sehr nah an den absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden, fallen plötzlich sehr viele auf das niedrigste Energieniveau herab, mit der Einschränkung, dass es sich bei diesen um Bosonen handelt. Das bedeutet, dass alle Atome sich im selben Energiezustand befinden und damit absolut identisch sind. Sie sind durch Messung nicht zu unterscheiden. Diesen Vorgang nennt man Bose-Einstein-Kondensation.

Kälte, Wärme, thermische Energie?

Das, was wir unter Kälte verstehen, ist im Grunde nur nicht vorhandene thermische Energie. Man muss hierbei jedoch thermische Energie und Wärme unterscheiden, da es sich bei Wärme nicht um eine Energieform handelt und insbesondere keine Beziehung zur Temperatur und damit unserer Wahrnehmung von thermischer Energie besteht. Es hat jedoch auch keinen Sinn, Kälte grob als nicht vorhandene Wärme zu definieren, da der Nicht-Austausch von thermischer Energie weder eine nötige, noch eine sinnvoll messbare und erst recht nicht fühlbare Größe ist. Man spricht in diesem Kontext beispielsweise im Falle einer minimalen Wärme auch von einem thermischen Gleichgewicht und nicht von einer maximalen Kälte. Die Empfindung von Kälte ist zudem relativ. Für einen Bewohner der Tropen sind 10 °C recht kühl, während ein Inuit diese Temperatur als Oben-ohne-Wetter bezeichnen würde. Begründet liegt dies in dem Faktor des Windes (Windchill) und der Luftfeuchtigkeit (Humidex, Schwüle), deren Gesamteffekt die so genannte gefühlte Temperatur ergibt.

Technologie

Die Vorgänge in einer Kältemaschine „erzeugen“ aufgrund des Energieerhaltungssatzes zwar keine Kälte oder vernichten thermische Energie, sie erreichen jedoch durch die Wärmeübertragung aus dem System heraus eine relative Kühlung, wobei hierfür jedoch Energie höherer Ordnung aufgewendet werden muss, da man gegen den Temperaturgradienten arbeitet. Bewährt haben sich dabei Techniken wie z. B. das plötzliche Dekomprimieren (gebräuchlicher ist hier der Ausdruck "Entspannen") eines unter Druck verflüssigten Gases wie Ammoniak („Verdampfungskälte“) oder das Auflösen eines Salzes in einer Flüssigkeit („Lösungskälte“). Neben Kompressionskühlanlagen werden großtechnisch auch Absorptionskühlanlagen Absorptionskühlanlage und Strahlkühlanlagen eingesetzt. Letztere werden meist als Dampfstrahlkühlanlagen ausgeführt. Kältemaschinen, die Temperaturen unter 3 Kelvin erreichen, gibt es seit fast einhundert Jahren. Auch 0,001 Kelvin wurden schon vor längerer Zeit künstlich erzeugt. Eine Sensation war es jedoch, als es gelang, eine Probe von wenigen Atomen auf ein Hundertmillionstel Kelvin herunterzukühlen. Hierbei konnte zum ersten Mal die bereits erwähnte Bose-Einstein-Kondensation beobachtet werden. Von technischer Bedeutung zur Erzeugung tiefster Temperaturen ist der Effekt der adiabatischen Entmagnetisierung.

Psychologie

In der Psychologie bezeichnet man die Unfähigkeit, Gefühle zu empfinden oder zum Ausdruck zu bringen, als Kälte oder Gefühlskälte.

Weblinks


- [http://www.bine.info/templ_meta.php/publikationen/projektinfo/421/link=clicked&search_year=2005/ Projetinformation: Kätespeicher in großen Kältenetzen] Kategorie: Eigenschaft

Phänomen

Das Phänomen, Plural Phänomene, oder selten gelehrter das Phänomenon, Plural Phänomena ([alt]griechisch φαινόμενο[ν], fänómäno[n] - etwas, das sich zeigt oder erscheint, Partizip Präsens von phainomai "ich zeige mich, erscheine") stellt die Abstraktion des unkennbaren, unwissbaren "Dinges an sich" (Immanuel Kant), des Noumenon dar, das als solches nicht unmittelbar im Bewusstsein des Beobachters erscheint, sondern nur indirekt, als Phänomenon, bewusst werden kann. Die Menge aller Phänomene ist, mathematisch ausgedrückt, die Klasse aller Mengen, da sich die Mathematik, als Werkzeug der Logik, nur auf die Klasse aller sich im Bewusstsein des Mathematikers, als Phänomenon, erscheinenden Mengen beziehen kann. Die Unkennbarkeit der "Menge aller Noumena" ist für das Prinzip der mathematischen Logik nicht von Bedeutung, da die Mathematik sich ausschließlich auf die Klasse der Mengen bezieht, die sie zuvor selbst definiert hat. Streng genommen gibt es nichts, was sich als Erscheinung bewusst manifestiert, das nicht unter den Begriff Phänomen fällt. ---- Phänomen bezeichnet speziell: # eine Erscheinung (unabhängig davon, ob einmalig, selten oder immer wieder auftretend) # ein Phänomen mit unklarem Charakter nennt man auch ein unerklärliches Phänomen # einen Grundbegriff der philosophischen Denkrichtung Phänomenologie # einen deutschen Fahrzeughersteller aus Zittau, siehe Phänomen (Fahrzeug) ja:現象

Troposphäre

in Abhängkeit von der Höhe.]] Die Troposphäre (von griechisch τροπή, tropé „Wendung, Kehre“ und σφαίρα, sfära „Kugel“) ist die unterste Schicht der Atmosphäre und Teil der Homosphäre. Die Troposphäre reicht vom Erdboden bis zur Tropopause. Ihre Dicke beträgt etwa 8 Kilometer an den Polen, wo sie im Winter bis zu 2 Kilometer niedriger ist als im Sommer, und 16 Kilometer am Äquator. In der Troposphäre sind etwa 90 Prozent der gesamten Luft sowie beinahe der gesamte Wasserdampf der Atmosphäre enthalten. Die Troposphäre wird nur in geringem Maße direkt durch Sonnenstrahlen erwärmt. Der größte Teil der Wärme wird vom Erdboden aufgenommen, weswegen die Temperatur im Schnitt um etwa 6,5 °C pro Kilometer Höhe abnimmt (Definition laut ISA, International Standard Atmosphere). Im einzelnen beträgt die Temperaturabnahme in trockenadiabatischen (= wolkenlosen) Abschnitten durchschnittlich 1 Grad auf je 100 Meter, im feucht-adiabatischen (wolken-und nebelreichen) Raum sind es pro 100 Meter etwa 0,6 Grad. An der Tropopause beträgt die Temperatur um -45 °C (an den Polen) bis -75 °C (am Äquator). Das heißt aber auch, dass warme Gase hochsteigen und kalte absinken. Die Luft wird dadurch durchmischt, die Entstehung von Wetter wird möglich. Deswegen spielen sich alle Vorgänge, die das Wetter beeinflussen, in der Troposphäre ab. Durch den vorhandenen Wasserdampf werden Wolken gebildet, Regen entsteht und die Troposphäre wird von gelösten Gasen und Feststoffen gereinigt. Die nächst höhere Luftschicht über der Troposphäre ist die Stratosphäre (bis 50 km Höhe), mit der nur ein geringer Luftaustausch stattfindet, da hier zunächst eine sogenannte Isothermie herrscht (Temperatur bleibt mit zunehmender Höhe gleich). Ab dem Beginn der Ozonschicht (zwischen 20 und 50 km Höhe) nimmt die Temperatur sogar wieder zu (Inversion) bis etwa 0 °C. Die Grenzschicht zwischen Troposphäre und Stratosphäre wird als Tropopause bezeichnet. Kategorie:Atmosphäre ja:対流圏 ko:대류권 ms:Troposfera

Sonnenstrahlung

] Die Sonnenstrahlung oder Solarstrahlung ist die Strahlung der Sonne. Sie hat ihr Maximum im sichtbaren Licht, umfasst aber auch andere elektromagnetische Wellen von Röntgen- und UV-Strahlung bis zu Radiowellen. Als Sonnenlicht werden neben der Sonnenstrahlung bezeichnet:
- das sichtbare Licht (Lichtspektrum) der Sonne.
- die durch die Erdatmosphäre gefilterte Sonnenstrahlung. Je nach Ort und Zeit ist die Wahrnehmung der Sonnenstrahlung durch das Klima oder weitere Bedingungen beeinflusst. Erreicht das Licht ungehindert durch Wolken die Erdoberfläche, herrscht dort Sonnenschein. Dieses Licht wird auch Direktstrahlung genannt. Licht, das über Reflexion an Wolken, Wasser- und Staubteilchen die Erdoberfläche erreicht, erzeugt die Diffusstrahlung. Diffusstrahlung und Direktstrahlung an einem Ort ergeben zusammen die dort einfallende Globalstrahlung.

Strahlungsgesetze und Strahlungsarten

Das Strahlungsmaximum liegt im gelb-grünen Licht, was sich aus der Sonnentemperatur von knapp 6000 °C und den Strahlungsgesetzen von Planck und Wien ergibt. Zusammen mit den roten und blauen Lichtanteilen empfinden unsere Augen diese Lichtstrahlung als weiß, während die nicht-sichtbare Strahlung großteils auf Infrarot entfällt, auf deren Wirkung die Wärmerezeptoren der Haut ansprechen. Von den kurzwelligeren Strahlen gelangt noch ein Teil des UV-Lichts zu uns (siehe Sonnenbrand und Ozonloch), während die vereinzelte Röntgenstrahlung von Sonneneruptionen (Flares) und die kosmische Strahlung (wie zum Beispiel Radio aktive Strahlung) von der Lufthülle abgeschirmt werden.

Die Solarkonstante

Hauptartikel: Solarkonstante Die gesamte Strahlungsleistung der Sonne, die pro Quadratmeter auf die Erde einfällt, wird durch die Solarkonstante beschrieben. Sie beträgt im Mittel :E_0 = 1367\ \mathrm. Ihr tatsächlicher Wert variiert jedoch um 3 bis 4 Prozent in beide Richtungen, weil sich der Abstand Erde-Sonne zwischen Januar und Juli von 147,1 bis 152,1 Millionen km ändert - also um ± 1,7 % (Exzentrizität der Erdbahn, siehe auch Milanković-Zyklen). Die Strahlungsleistung hängt allerdings auch von dem Winkel zur Sonne ab. Dieser verändert sich im laufe des Jahres. Zwischen September und März ist auf der Nordhalbkugel die Sonnenstrahlung weniger groß als auf der Südhalbkugel. Zwischen März und September ist dies genau umgekehrt. Der resultierenden Bestrahlungsstärke von 1.325 bis 1.420 W/m² überlagert sich noch ein quasi-periodischer Einfluss von 0,1 % wegen des 10-12jährigen Sonnenfleckenzyklus. Er wurde um 1700 erkannt und erstmals 1843 von Samuel Heinrich Schwabe in seiner Wirkung auf die Sonnenstrahlung untersucht.

Dämpfung durch die Atmosphäre

Die bis zur Erdoberfläche durchdringende Strahlung ist jedoch viel geringer, weil #die Erdatmosphäre und in ihr befindliche Aerosole die elektromagnetische Strahlung zu 20 bis 40 Prozent absorbieren bzw. ins All reflektieren, unter anderem in Abhängigkeit von der Bewölkung. #der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen nur in den Tropen bei idealen 90° liegen kann, siehe hierzu den nächsten Abschnitt und den Artikel Sonnenenergie. Steht die Sonne im Zenit, treffen auf Höhe des Meeresniveaus maximal etwa 800 W/m² ein, im Vergleich auf 3-4 km hohen Bergen jedoch etwa 1000 W/m². Wolken vermindern diesen Wert nochmals, doch geht der Erde dabei nur ein Teil der Energie "verloren" - nämlich jener Anteil, der ins Weltall zurück reflektiert wird. Das Air Mass gibt einen Wert für die Länge des Weges durch die Atmosphäre an.

Minderung durch schrägen Lichteinfall

Wesentlicher noch ist der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung - der Winkel zwischen den Strahlen und dem Horizont. Fällt die Licht- und Wärmestrahlung schräg ein, verteilt sie sich über eine größere Fläche auf der Erdoberfläche. Dieser Effekt verläuft genähert mit dem Sinus des Höhenwinkels, hängt aber lokal natürlich auch vom Gelände ab. Wenn ein Berghang im Schatten liegt, wird dies großteils von den im prallen Sonnenlicht liegenden Hängen wettgemacht, doch entstehen Temperaturunterschiede und lokale Winde (siehe Aufwind, Segelflug). Der Einfluss der Jahreszeiten ist in den Tropen kaum merklich, weil der Sonnenstand dort zu Mittag immer steil ist und sich sein Sinus kaum ändert. Dagegen wirkt der Unterschied zwischen Sommer und Winter umso mehr, je näher man zu den Polen kommt. In Mitteleuropa steht die Mittagssonne im Sommer 60-65° hoch und strahlt bei idealen Bedingungen mit einer Bestrahlungsstärke von etwa 1000 Watt/m² herab, gemessen in der Horizontalen. Im Winter sind es nur 13-18° und selbst zu Mittag nur etwa 200 Watt/m² (ebenfalls in der Horizontalen gemessen). Für die Erwärmung der Erdoberfläche ist zusätzlich die Dauer des hellen Tages wichtig, die Ende Juni etwa 16 Stunden beträgt, im Dezember aber nur 8 Stunden. Daher liegt das Verhältnis der gesamten eingestrahlten Sonnenenergie zwischen diesen Monaten bei etwa 5:1 bis 10:1, wird aber durch Wärmespeicherung im Erdboden und vor allem in den Meeren gemildert. Betrachtet man die winterliche Situation nicht nur in der horizontalen Ebene, so ist die einfallende Energie natürlich höher. Normal zum Lichteinfall erreicht sie den Großteil der Sommerwerte, was über die Mittagsstunden zur Wärmeproduktion mit Solarkollektoren oder in Wintergärten nutzbar ist.

Strahlungsbilanz, Treibhauseffekt und Wetter

Die Temperatur der Erdoberfläche wird global von der Strahlungsbilanz bestimmt - dem Zusammenwirken von Absorption und Reflexion sowie Re-Emission und Streuung.
Die zur Erde kommende Sonnenenergie wird durch Wolken, Luft und Boden (hier besonders von Schnee) zu 30 % wieder in den Weltraum reflektiert (das heißt die Albedo der gesamten Erde ist 0,30). Die restlichen 70 % werden absorbiert: rund 20 % von der Atmosphäre, 50 % vom Erdboden. Letztere werden durch Wärmestrahlung und Konvektion wieder an die Lufthülle abgegeben. Würde alle diese Energie wieder zur Gänze in den Weltraum abgestrahlt, läge die mittlere Lufttemperatur bei -18 °C, während sie tatsächlich +15 °C beträgt. Die Differenz erklärt sich aus dem natürlichen Treibhauseffekt der Atmosphäre. Deren so genannte Treibhausgase - vor allem Wasserdampf und Kohlendioxid - erschweren die Abstrahlung im Infraroten. Sie werfen es zu 85 % wieder zur Erdoberfläche zurück, was zu einer Erwärmung um durchschnittlich 33 °C führt.
Diese Zahlen gelten nur für die Erde als Ganzes. Lokal und regional hängen die Verhältnisse von zahlreichen Faktoren ab:
- von der Albedo der Erdoberfläche, die vom 30 %-Mittel stark abweichen kann (beispielsweise Schnee 40 bis 90 %, Wüste 20 bis 45 %, Wald 5 bis 20 %)
- vom oben erwähnten Einfallswinkel der Sonnenstrahlen und der Dauer ihrer Einwirkung
- von Bewölkung und Luftfeuchtigkeit
- vom Wärmetransport durch Wind, von Luftschichtungen usw. Theoretisch sind diese Faktoren weitgehend modellierbar, doch nicht in allen Details wie Staueffekten an Gebirgen oder unregelmäßiger Bewegung von Tiefdruckgebieten. Für gute Vorhersagen benötigt die Meteorologie außer enormen EDV-Kapazitäten auch ein weltweit dichtes Raster von Messdaten über alle Luftschichten, was in der Praxis an Grenzen stößt.

Weblinks

[http://www.sfdrs.ch/sendungen/meteo/lexikon/strbilnz.html www.sfdrs.ch] - globale Strahlungsbilanz (mit Animation) Kategorie:Solarenergie Kategorie:Meteorologie

Energiebilanz

Unter einer Energiebilanz versteht man allgemein die Bilanzierung der Energieströme eines offenen oder geschlossenen Systems, wobei eine negative Energiebilanz für einen Energieverlust und eine positive Energiebilanz für einen Energiegewinn des Systems stehen. Eine gesonderte Form der Energiebilanz ist die Strahlungsbilanz. Beispiele:
- Energiebilanz (Volkswirtschaft)
- Energiebilanz (Umwelt)
- Energiebilanz (Ernährung)
- Energiebilanz der Erde Kategorie:Wissenschaftstheorie

Wetterlage

Eine Wetterlage stellt einen Zustand der Atmosphäre in einem größeren Gebiet und zu einem bestimmten Zeitpunkt dar. Sie ist durch die Lage der Hoch- und Tiefdruckgebiete geprägt und ändert sich von Tag zu Tag nur wenig. Zur Charakterisierung typischer Wetterlagen werden Großwetterlagen genutzt. Siehe auch: Singularität, Vb-Wetterlage, Schönwetter, Inversionswetterlage, Calima Kategorie:Meteorologie

Tiefdruckgebiet

Als Tiefdruckgebiet (kurz Tief, auch Zyklone, plural Zyklonen) bezeichnet man ein Gebiet, in dem ein niedrigerer Luftdruck herrscht als in dessen großräumiger Umgebung. Der Name Zyklone rührt daher, dass auf der Nordhalbkugel der Erde die Winde ins Tiefdruckgebiet hinein durch die Corioliskraft entgegen dem Uhrzeigersinn rotieren.

Thermisches Tiefdruckgebiet

Ein thermisches Tiefdruckgebiet wird durch Unterschiede in der Lufttemperatur hervorgerufen und ist entweder durch bodennah aufsteigende Warmluft (Bodentief, Hitzetief) oder von großer Höhe her absinkende Kaltluft (Höhentief) gekennzeichnet. Diese Tiefs sind für die polaren Ostwinde (Polarwirbel) und äquatorialen Passatwinde (Innertropische Konvergenzzone) verantwortlich. Die hervorgerufenen Druckunterschiede sind in der Höhe und am Boden entgegengesetzt und die Luftströmungen haben eine horizontal verlaufende Achse. Auch verlaufen die Höhenwinde in eine andere Richtung als die Bodenwinde. Im Rahmen der Planetarischen Zirkulation strömt warme Luft aus den Tropen in Richtung der Pole. Aufgrund der Corioliskraft wird sie dabei in östlicher Richtung abgelenkt, so dass in der Höhe starke westliche Winde (Jetstream) vorherrschen. Die am Boden zurückströmende polare Kaltluft wird durch die Corioliskraft in westliche Richtung abgelenkt (polarer Ostwind). Auf regionaler Skala bilden sich thermische Tiefdruckgebiete auch über warmen Wasserflächen, über denen feuchte warme Luft aufsteigt und sich dabei abkühlt. Es entstehen die mit heftigen Regenfällen einhergehenden tropischen Wirbelstürme, wobei man bei einer geringen Ausprägung auch von einem tropischen Tief spricht. Bei hoher Windgeschwindigkeit (ab Windstärke 12) können die Stürme schwere Verwüstungen anrichten. Je nach Kontinent spricht man dann von Hurrikanen oder Taifunen .

Tiefdruckwirbel

Ein Tiefdruckwirbel wird dadurch bedingt, dass die in den mittleren Breiten entgegengesetzte Winde nicht in laminarer Strömung aneinander abgleiten, sondern in turbulenter Strömung Wirbel bilden (siehe auch Rossby-Welle). Diese Wirbel haben ihrer Natur gemäß eine eher vertikale Wirbelachse, so dass die Winde am Boden und in der Höhe in nahezu die gleiche Richtung wehen. Ein für Europa typischer Tiefdruckwirbel ist das Islandtief. Aufgrund der in den mittleren Breiten insgesamt vorherrschenden westlichen Winde bewegen sich diese Tiefdruckwirbel nach Osten. Daher bezeichnet man die Ostseite der Tiefs auch als ihre Vorderseite.

Aufbau

Wenn kalte und warme Luft aus je einem Hochdruckgebiet gemeinsam in ein Tiefdruckgebiet (meist einen Tiefdruckwirbel) einströmen, bilden sich Fronten.

Warmfront

Warmfront An der Vorderseite des Tiefs steigt die warme Luft auf und kühlt sich dabei adiabatisch ab, es kommt zur Kondensation und es bilden sich Schichtwolken (Stratus, Nimbostratus), aus denen es anhaltend regnen kann. Weil die abgekühlte Luft sich zu der kalten Luft an der Vorderseite des Tiefs zuschlägt, wandert die Warmfront (im mit dem Tief rotierenden Bezugssystem) zunehmend in Richtung der Rückseite des Tiefs. Durch die insgesamt entgegen den Uhrzeigersinn gerichtete Rotation des Tiefdruckgebeiets entsteht der Eindruck, als ob die Warmfront sich langsam an der Vorderseite des Tiefs einrollt.

Kaltfront

Kaltfront Hier schiebt sich kalte Luft unter die warme Luft, die sich dabei adiabatisch abkühlt. Dabei regnet es. Weil hier die abgekühlte Luft sich zur Kaltluft auf der Rückseite des Tiefs zuschlägt, wandert die Kaltfront (im mit dem Tief rotierenden Bezugssystem) zunehmend in Richtung der Vorderseite des Tiefs. Durch die insgesamt entgegen den Uhrzeigersinn gerichtete Rotation des Tiefdruckgebiets, entsteht der Eindruck, als ob die Kaltfront sich schnell an der Vorderseite des Tiefs einrollt. Die Kaltfront ist gekennzeichnet durch konvektive Bewölkung (Cumulus, Cumulonimbus). Es kommt zu Schauern und/oder Gewittern.

Warmsektor

Zwischen der Kalt- und Warmfront befindet sich der sogenannte Warmsektor. Im Warmsektor liegt das Druckminimum des Tiefdruckgebietes. Gewöhnlich lösen sich Wolken in diesem Bereich auf und es fällt kein Niederschlag.

Okklusion

Wenn die Kaltfront die Warmfront eingeholt hat, löst sich der Warmsektor vom Boden ab. Die vormals herrschenden Temperatur- und Druckdifferenzen werden zunehmend ausgeglichen.

Wetterablauf beim Durchzug einer außertropischen Zyklone

Mit ihrer Unbeständigkeit beeinflussen die Zyklonen weitgehend den Wetterablauf in Mitteleuropa. Schon lange vor dem Ankommen der Warmfront ist das Annähern einer Zyklone zu sehen. Zu dem zögernden Aufgleiten der leichteren Warmluft über eine schwerere vorausgegangene Kaltluft ist Advektionsbewölkung verbunden. Hakenförmig aufgebogene Schleierwolken (Cirren) sind die Vorläufer einer nahenden Warmfront. Sie dichten sich zunächst zu hohen, später mächtigen und tieferen Schichtwolken (Stratus) ab, aus denen zunehmend ergiebiger und lang dauernder Nieselregen, so genannter Landregen fällt, wenn die Kaltluft ortsfest bleibt. Das Aufhören der Aufgleitbewegung nach dem Durchzug der Warmfront führt erst einmal zum Aussetzen der Kondensation, und es kann zum Auflösen der Wolkendecke kommen. Warmluft aus südlicher Richtung fließt in den Warmsektor ein und steigt in große Höhen auf, wo es wieder zur Wolkenbildung und evtl. zu örtlichem schauerartigen Niederschlag kommen kann. Der Warmsektor führt zu den höchsten Temperaturen des Zyklonendurchganges. Die folgende Kaltfront ist deutlich durch einen Temperaturrückgang um einige Grad zu spüren. Die durch die Kaltluft nach oben verdrängte Warmluft kühlt sich schnell ab. Es entstehen hoch reichende Konvektionswolken (Cumulus). Starke Schauerregen mit großen Tropfen und teilweise Hagelbildung sind die Folge. Mehrfach kommt es auch zu Gewittern. Nach dem Durchzug der Kaltfront hat man eine hervorragende Fernsicht aufgrund der klaren Luft. Das Rückseitenwetter nach einem Zyklonendurchgang hängt davon ab, ob weitere Zyklonen folgen. Oft hören die Niederschläge nach dem Durchzug der Kaltfront wieder auf.

Namensvergabe für Europa

Seit 1954 werden die Namen für Tief- und Hochdruckgebiete, die das Wetter in Europa beeinflussen, vom Meteorologischen Institut der Freien Universität Berlin vergeben. Ab 1998 erfolgt die Namensvergabe in jährlich wechselndem Turnus: In geraden Jahren erhalten die Tiefdruckgebiete weibliche und die Hochdruckgebiete männliche Vornamen, in ungeraden Jahren ist dies umgekehrt. Mit der Ende 2002 ins Leben gerufenen "Aktion Wetterpate" kann man eine Namenspatenschaft für Druckgebilde übernehmen. Der Pate kann dann den Namen bestimmen, auf den das Tief oder Hoch von der Universität getauft werden soll und erhält ausführliches Material wie Wetterkarten, Urkunden und die "Lebensgeschichte" des Druckgebildes. Das Geld kommt der studentischen Wetterbeobachtung am Institut zu Gute.

Siehe auch


- Hochdruckgebiet
- Sturmtief
- Wirbelsturm
- Kaltlufttropfen Kategorie:Meteorologie ja:低気圧

Witterung

Der Ausdruck Witterung bezeichnet #den Wettercharakter über einen bestimmten Zeitabschnitt (von mehreren Tagen bis zu einer Jahreszeit) auf ein bestimmtes Gebiet bezogen. #in der Jägersprache den Geruchssinn des Tieres bzw. den vom Tier wahrgenommenen Geruch.

Korrelation

Die Korrelation ist eine Beziehung zwischen zwei oder mehr quantitativen statistischen Variablen. Wenn sie besteht, ist noch nicht gesagt, ob eine Größe die andere kausal beeinflusst, oder ob beide von einer dritten Größe kausal abhängen, oder ob sich überhaupt ein Kausalzusammenhang erfolgern lässt.

Nähere Beschreibung

Es gibt positive und negative Korrelationen. Ein Beispiel für eine positive Korrelation (je mehr, desto mehr) ist: Je mehr Futter, desto dickere Kühe. Ein Beispiel für eine negative Korrelation (je mehr, desto weniger) ist: Je mehr Verkauf von Regenschirmen, desto weniger Verkauf von Sonnencreme. Häufig benutzt man zu Recht die Korrelation, um einen Hinweis darauf zu bekommen, ob zwei statistische Größen ursächlich miteinander zusammen hängen. Das funktioniert immer dann besonders gut, wenn beide Größen durch eine "Je...desto" Beziehung miteinander zusammenhängen und eine der Größen nur von der anderen Größe abhängt. Beispielsweise kann man unter bestimmten Bedingungen nachweisen, dass Getreide umso besser gedeiht, je mehr man es bewässert. Hängt die Menge oder Qualität des Getreides jedoch zusätzlich zum Wasser noch von anderen Variablen ab (beispielsweise von der Temperatur, dem Nährstoffgehalt des Bodens, dem einfallenden Licht usw.), "verwäscht" der kausale Zusammenhang in der Statistik immer mehr, falls nicht gleichzeitig diese Variablen auch untersucht werden. Die Korrelation beschreibt aber nicht unbedingt eine Ursache-Wirkungs-Beziehung in die eine oder andere Richtung. So darf man über die Tatsache, dass man Feuerwehren oft bei Bränden findet, nicht folgern, dass sie sie legen. Die direkte Kausalität kann auch gänzlich fehlen. So kann es durchaus eine Korrelation zwischen dem Rückgang der Störche im Burgenland und einem Rückgang der Anzahl Neugeborener geben, diese Ereignisse haben aber nichts miteinander zu tun - weder bringen Störche Kinder noch umgekehrt. Das heißt, sie haben kausal allenfalls über eine dritte Größe etwas miteinander zu tun, etwa über die Verstädterung, die Nistplätze vernichtet. Im Gegensatz zur Proportionalität ist die Korrelation nur ein stochastischer Zusammenhang. Es kann nur eine ungefähre Zu- oder Abnahme prognostiziert werden. Eine 200-prozentige Steigerung der Futtermenge kann eine Gewichtszunahme der Kühe von 10% oder auch von 20% bewirken. Eine Verdoppelung der Masse eines Hammers dagegen bewirkt bei gleicher Beschleunigung eine Verdoppelung der Kraft, da hier ein proportionaler Zusammenhang besteht.

Quantitative Beschreibung

Der Ausdruck Korrelation wird oft auf spezielle Weise auf den statistischen Zusammenhang zweier Ereignisse bezogen. Zur Quantifizierung der statistischen Korrelation dienen unter anderem der Korrelationskoeffizient oder – aus der Informationstheorie stammend – die Transinformation und die Kullback-Leibler-Distanz. Korrelationskoeffizienten wurden mehrfach - so schon von Tönnies - entwickelt, heute wird allgemein der von Pearson verwendet. Das Folgende bezieht sich jedoch im Wesentlichen auf die Korrelation von zeitdiskreten Datenreihen, und es sollen die Zusammenhänge hier aus Sicht der Signalverarbeitung mit kontinuierlichen Signalen beschrieben werden.

Korrelationsfaktor als Maß für die Ähnlichkeit zweier Signale

Die Ähnlichkeit zweier Signale wird zunächst anhand zweier reellwertiger Energiesignale beschrieben, anschließend anhand zweier reellwertiger Leistungssignale. Die komplexwertigen Signale werden hier nicht weiter behandelt. Die Signalenergie E_s eines reellwertigen Signals s berechnet sich bekanntermaßen zu: E_s=\int \limits_^ Betrachtet man zusammengesetzte Signale s(t)=x(t)+y(t), so führt das auf die Gleichung E_s = \int \limits_^ = \int \limits_^ = \begin \underbrace \\ E_x \end + \begin \underbrace \\ E_y \end + \begin \underbrace \\ \end. E_x ist die Energie von x, und E_y ist die Energie von y. Die Größe E_ heißt Kreuzenergie. Sie kann positiv, negativ oder null sein. Es ist zweckmäßig, die Kreuzenergie mit den Signalenergien über die folgende Gleichung in Beziehung zu setzen: E_ = \rho \sqrt Der Faktor \rho ist der sogenannte Korrelationsfaktor, auch Korrelationskoeffizient genannt. Für ihn gilt stets: \rho^2 \le 1 , was mit Hilfe der Cauchy-Schwarzschen Ungleichung aus der Analysis bewiesen werden kann. Die Energie des Gesamtsignals hängt nach den eben gemachten Ausführungen von der Signalenergie von x, der Signalenergie von y und dem Korrelationsfaktor \rho ab. Der Korrelationsfaktor hat den Wert \rho =1 , wenn man das Signal x(t) mit dem Signal y(t)=|k| x(t) korreliert. Man nennt das Signal in diesem Fall gleichläufig. Die Signalenergie des Gesamtsignals ist maximal. Der Korrelationsfaktor hat den Wert \rho =-1 , wenn man das Signal x(t) mit dem Signal y(t)=-|k| x(t) korreliert. Man nennt das Signal in diesem Fall gegenläufig. Die Signalenergie des Gesamtsignals ist minimal. Eine Besonderheit liegt vor, wenn der Korrelationsfaktor den Wert \rho = 0 annimmt. Man nennt beide Signale dann orthogonal (bei Energiesignalen darf man auch sagen: unkorreliert). Der Korrelationsfaktor ist, wie an den Beispielen klar wird, ein Maß dafür, wie ähnlich sich zwei Signale sind. Bei Leistungssignalen finden sich ähnliche Zusammenhänge. Für die Signalleistung P_s eines Signals s(t)=x(t)+y(t) ergibt sich: P_s = \lim \limits_ = \lim \limits_ = \begin \underbrace \\ P_x \end + \begin \underbrace \\ P_y \end + \begin \underbrace \\ 2P_ \end. Hier bestimmt der Kreuzleistungsfaktor \overline=\frac den Grad der Übereinstimmung beider Signale. Für \overline=0 nennt man beide Signale orthogonal. Je größer \overline^2 ist, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass beide Signale etwas miteinander zu tun haben.

Kreuzkorrelationsfunktion

Der Begriff der Kreuzenergie bzw. Kreuzleistung wird in der Signalverarbeitung zum Begriff der sogenannten Kreuzkorrelationsfunktion KKF erweitert. Man schaut sich dann nicht allein die Kreuzenergie zwischen x und y an, sondern man betrachtet die Kreuzenergie von x mit dem beliebig zeitverschobenen Signal y(t+ \tau). Damit wird ein Zusammenhang beider Funktionen auch dann erkannt, wenn die Funktionen gegeneinander zeitverschoben sind und die Wirkung nach der Ursache einsetzt. Aus Sicht der Signaltheorie unterscheidet man wieder zwischen sogenannten Leistungssignalen, z. B. periodische Signale mit endlichen Signalwerten, und den Energiesignalen, wie z. B. Signale endlicher Länge. Die Kreuzkorrelationsfunktion (KKF) eines reellwertigen Leistungssignals berechnet sich zu \Psi_(\tau) = \lim \limits_ . Bei Energiesignalen ergibt sich \Psi_^ (\tau) = . Bei der Erweiterung zu komplexen Signalen wird das Konjugiert-Komplexe y^ von y verwendet \underline_ (\tau) = \lim \limits_ . bzw. _^ = . Die häufigste Anwendung der KKF dürfte die Suche nach Signalverschiebungen sein. Liegen das Signal x und das zeitverschobene Signal x(t-t_0) vor, so kennzeichnet das Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion genau die Zeitverschiebung t_0. Sendet man beispielsweise ein akustisches Signal aus und wartet auf sein Echo, so zeigt die KKF von Signal und Echo an, mit welcher Zeitverzögerung das Echo zurückgekommen ist. Dieses Verfahren funktioniert praktisch auch dann noch relativ gut, wenn beide Signale verrauscht sind. Das hat etwas damit zu tun, dass das Maximum der KKF angibt, mit welcher Zeitverschiebung t_0 sich Signal und Echo am ähnlichsten sind (Prinzip der minimalen Fehlerquadrate).

Autokorrelationsfunktion

In der Signalverarbeitung nutzt man für verschiedene Anwendungen die Kreuzkorrelationsfunktion eines Signals mit sich selbst, die sogenannte Autokorrelationsfunktion. Die Autokorrelationsfunktionen beschreiben die Ähnlichkeit eines Signals bzw. einer Zeitfunktion mit sich selbst.

Definition

Die Autokorrelationsfunktion (AKF) eines reellwertigen Leistungssignals berechnet sich zu \Psi_(\tau) = \lim \limits_ . Bei Energiesignalen ergibt sich in ähnlicher Weise \Psi_^ (\tau) = . Bei komplexwertigen Signalen ergibt sich: \underline_ (\tau) = \lim \limits_ . bzw. _^ = . wobei der Stern die konjugiert komplexe Zahl bedeutet.

Finden von Signalperioden

Eine häufige Anwendung der AKF besteht darin, in stark verrauschten Signalen Periodizitäten zu finden, die nicht ohne weiteres ersichtlich sind. Das hängt damit zusammen, dass die AKF zum einen die Signalperiode erhält und zum anderen das Rauschen im wesentlichen in eine Signalspitze an der Stelle \tau =0 umwandelt. Allgemein ist es so, dass die AKF eines periodischen Signals selbst wieder ein periodisches Signal mit derselben Frequenz ist. Insbesondere ist die AKF des Cosinussignals x(t)=\hat x \cos(\omega t + \varphi) die Cosinusfunktion \Psi_=\frac \cos(\omega \tau) mit derselben Kreisfrequenz \omega (Erhaltung der Signalperdiode). Zu beachten ist, dass hierbei die Phaseninformation verlorengegangen ist. Die AKF von weißem Rauschen ist ein Dirac-Impuls an der Stelle \tau =0 . Liegt ein weißes Rauschen der Leistungsdichte S_0 für die Frequenzen \omega = -\infty ... +\infty vor, so ergibt sich die AKF zu \Psi_(\tau) = S_0 \delta(\tau) Natürlich liegt in einem technischen System niemals exakt weißes Rauschen vor, die Signalspitze der AKF bei \tau=0 lässt sich praktisch aber auch bei gefärbtem Rauschen zeigen.

Signal-Rausch-Verhältnis

Da der Wert der AKF bei \tau =0 dem quadratischen Mittelwert (bei Leistungssignalen) bzw. der Signalenergie (bei Energiesignalen) entspricht, kann man durch Bilden der AKF relativ einfach das Signal-Rausch-Verhältnis SNR abschätzen. Dazu teilt man die Höhe des Wertes \lim \limits_ \Psi_(\tau) , d. h. der Wert, den die AKF ohne Rauschen an der Stelle 0 hätte, durch die Höhe der "Rauschspitze". Beim Umrechnen der SNR in Dezibel muss man darauf achten, dass man 10 \cdot \log \frac und nicht 20 \cdot \log \frac verwendet. Das liegt daran, dass die AKF an der Stelle 0 Leistungs- bzw. Energiewerte und nicht Amplitudenwerte darstellt.

Normierung

Erwähnenswert ist, dass man die AKF häufig auch normiert angibt. Da die AKF ihren Maximalwert an der Stelle \tau =0 hat, verwendet man diesen Wert zur Normierung und schreibt: \rho(\tau) = \frac Der Betrag dieser normierten AKF kann höchstens 1 werden.

Das Korrelationsintegral und Verwandtschaft zu anderen Signaltransformationen

Die Korrelation ist mathematisch durch das Korrelationsintegral für Zeitfunktionen beschrieben: :\rho(\tau)= K\int_^\infty x(t) m(t + \tau) dt Für komplexe Zeitfunktionen gilt: :\rho(\tau)= K\int_^\infty x(t) m^
- (t + \tau) dt Der Wert K und die Integralgrenzen müssen den entsprechenden Funktionen angepasst werden: :K = \begin1 & \mbox \\ \frac & \mbox -T \mbox T \\ \lim_ \frac & \mbox \end x(t) ist die zu analysierende Funktion, m(t) ist die Musterfunktion.

Musterfunktion m(t)

m(t) kann jede beliebige Musterfunktion sein. Sie sollte jedoch sinnvoll angepasst werden. Das Korrelationsintegral geht je nach Musterfunktion m(t) über in:
- Fourier-Transformation: m(t) = e^
- Hilbert-Transformation: m(t) = \frac
- Autokorrelation: m(t) = x(t)
- Kreuzkorrelation: m(t) = y(t)
- Flächenberechnung: m(t) = 1
- Walsh-Hadamard-Transformation
- Wavelet-Transformation

Anwendungen

Die Korrelation wird in verschiedenen technischen und wissenschaftlichen Bereichen praktisch eingesetzt.

Anwendung bei Kapitalanlagen

Der Korrelationsbegriff ist von erheblicher Bedeutung bei Kapitalanlagen. Es gilt: Das Gesamtrisiko des gesamten Portfolios ist umso geringer je geringer die einzelnen Anlagen (Assets) miteinander korrelieren. Beispiel für positive Korrelation: Besteht ein Portfolio nur aus vielen einzelnen Aktien, so führt der Kursrückgang von Aktie 1 auch zum Wertverlust von Aktie 2 und auch Aktie 3 in einem bestimmten Verhältnis. Besteht das Portfolio jeweils zur Hälfte aus Aktien und Renten, so ist der Verlust geringer, da nur eine geringfügige Korrelation Aktien-Renten besteht. Allerdings gibt es auch (negative) Korrelationen, wenn auch geringere, bezüglich Aktie-Rente. Ist der Aktienmarkt schwach, so wird tendenziell in Renten investiert (Kapitalflucht in den sicheren Hafen). Die Rentenkurse steigen. Dies fängt jedoch nicht den Komplettverlust im Aktienbereich auf. Daher ist es sinnvoll noch in weitere Anlagen zu diversifizieren als nur in Renten und Aktien (siehe auch Diversifikation). Die Risikominderung durch Diversifikation oder Investition in negativ korrelierte Assets bezeichnet man als Hedging. Dem ist allerdings eine natürliche Grenze dadurch gegeben, dass, wenn zwei Assets negativ korreliert sind, ein dritter nicht mit beiden negativ korreliert sein kann, sondern nur mit dem einen negativ in dem Maße, in dem er mit dem anderen positiv korreliert ist. Die ideale Diversifikation ist so umfassend, dass keine Korrelationen zwischen den einzelnen Assets existieren. Erwirtschaften zudem die einzelnen, nicht korrelierenden Assets noch eine maximale Rendite, so ergibt sich das ideale, jedoch in Realität nie existierende Portfolio. Reduktion der Korrelation des Gesamtportfolios im Verhältnis zu seinen Einzelanlagen, verbessert nach dem Markowitz-Modell das Rendite-Risiko-Verhältnis. Auf langfristiger Basis wird damit prinzipiell eine höhere Rendite bei geringerem Risiko erzielt (siehe auch Portfoliotheorie).

Anwendung in der Softwaretechnik

Ein Korrelationstest bezeichnet in der Softwaretechnik ein Verfahren, in dem nicht nur einzelne Parameter einer Funktion auf Plausibilität (zum Beispiel in Datentyp oder Wertebereich) geprüft werden, sondern auch Kombinationen dieser Parameter berücksichtigt werden. Es ist möglich, dass zwar jeder Parameter für sich einen gültigen Wert besitzt, diese in Kombination jedoch ein fehlerhaftes Verhalten der zu testenden Funktion hervorrufen, nämlich wenn diese Parameter durch die Funktion korreliert werden. Beispiel: Ein rechteckiges Objekt soll auf dem Bildschirm dargestellt werden. Hierzu existiert eine Funktion, die in den Parametern X,Y,SX,SY die Dimension des Rechtecks entgegennimmt.
- Parameter X gibt die X-Position der linken oberen Ecke an. Es muss geprüft werden, ob X im gültigen Anzeigebereich liegt.
- Parameter SX gibt die X-Kantenlänge (Breite des Rechteckes) an. Hier muss zunächst geprüft werden, ob SX die zulässige Anzeigebreite nicht überschreitet.
- Bei einem Korrelationstest wird nun zusätzlich geprüft ob, X + SX im gültigen Wertebereich liegt.

Anwendung in der Bildverarbeitung

In der Bildverarbeitung nutzt man Korrelationsfunktionen unter anderem zur genauen Lokalisierung eines Musters (der Musterfunktion im Sinne der mathematischen Korrelation) in einem Bild. Dieses Verfahren kann z.B. zur Auswertung von Stereobildpaaren verwendet werden. Um die räumliche Koordinate eines Punktes berechnen zu können muss eine eindeutige Zuordung von Objekten im linken Bild zu den Objekten im rechten Bild existieren. Dazu nimmt man einen kleinen Ausschnitt aus dem einen Bild - das Muster - und korreliert ihn zweidimensional mit dem anderen Bild. Die so erhaltenen Koordinaten eines Objektpunktes oder -merkmals im linken und rechten Bild kann man mit Methoden der Photogrammetrie in räumliche Koordinaten umwandeln.

Anwendung in der Tonverarbeitung

Die Korrelation beschreibt bei der Stereofonie die Ähnlichkeit von Signalen. Der normierte Korrelationsfaktor oder Korrelationskoeffizient ist ein Ähnlichkeitsmaß zweier Signale und berechnet sich vereinfacht aus dem möglichst großen Zeitintegral der Amplitudendifferenz dieser beiden Signale. Er wird angenähert von Korrelationsgradmessern angezeigt, wobei diese in der Praxis allerdings nur einen Phasenbezug mit einer sehr kleinen Integrationszeit unter einer Sekunde untersuchen.
Als Messgerät wird in der Tontechnik der Korrelationsgradmesser oder das Goniometer verwendet.

Siehe auch


- Kovarianz
- Fehler- und Entgleisungsmöglichkeiten: Kollinearität
- Vorsicht bei Korrekturformeln: Attenuitäts-Korrektur Kategorie:Statistik Kategorie:Wissenschaftstheorie

Klimazone

Die Erde wird anhand verschiedener Klimabedingungen aufgrund unterschiedlich intensiver Sonneneinstrahlung in unterschiedliche Zonen eingeteilt, die sich vom Nordpol zum Äquator erstrecken – und auf der Südhalbkugel spiegebildlich verlaufen.

Einteilung

Es existieren zwei Arten von Einteilungen für die Klimazone, eine grobere, die die Klimazonen nach geografischen Kriterien aufteilt, und eine feinere, die die tatsächlichen Klimaverhältnisse (Temperatur, Niederschlagsmenge) berücksichtigt.

Einteilung nach geografischen Kriterien

Einteilung nach klimatischen Kriterien


- Kalte Zone: Gebiete, in denen die Mitteltemperatur im wärmsten Monat 10 Grad Celsius nicht erreicht.
  - Eisklima
  - Tundrenklima
- Gemäßigte Zone: Gebiete, in denen der wärmste Monat wärmer als 10 Grad Celsius ist, die Jahresmitteltemperatur jedoch unter 20 Grad Celsius liegt.
  - Kaltgemäßigtes Klima
  - Kühlgemäßigtes Klima
  - Warmgemäßigtes Klima
- Subtropen: Gebiete mit einer Jahresmitteltemperatur über 20 Grad Celsius, jedoch einer Mitteltemperatur im kältesten Monat unter diesem Wert
- Tropen: Gebiete, in denen die Mitteltemperatur im kältesten Monat über 20 Grad Celsius liegt. Die Grobeinteilung richtet sich in diesem Fall nach der Temperatur, es gibt jedoch auch andere Einteilungen, die die tatsächlichen Klimabedingungen aufgrund der atmosphärischen Zirkulation, der Meereszirkulation (Genetische Klassifikation), oder der Klimawirkungen (effektive Klassifikation: dominierende Vegetation, allgemeine ökologische Kriterien) besser erfassen. Beispiel hierfür ist der Vergleich von Niederschlagsmengen und Evapotranspiration, was zur einer Differenzierung in
- aride,
- semihumide und
- humide Klimate führt. Es gibt hierbei keine beste oder generell zu bevorzugende Klassifikation der Klimazonen. Jede Art der Klassifikation hat ihre spezifischen Vor- und Nachteile und diese können nur im Fall einer konkreten Anwendung in eine Richtung überwiegen. Geht man nur von den klimatischen Bedingungen aus, so bieten sich zur differenzierten Beschreibung lokaler Klimacharakteristika so genannte Klimadiagramme an.

Klimaklassifikationen – allgemeine Vorgehensweise

Alle Klimaklassifikationen versuchen, die regional sehr unterschiedlichen Klimate der Erde zusammenfassen und generalisiert wiederzugeben. Die kleinsträumlichen Unterschiede müssen hierbei den großen Regelhaftigkeiten des Klimas weichen. Es werden ähnliche Klimate zu größeren Räumen aggregiert, die innerhalb von bestimmten Grenz- und Richtwerten der gleichen Klimaparameter (und damit ungefähr das gleiche Klima) aufweisen. Generell unterscheidet man genetische und effektive, zum Teil auch ökoklimatische, etc. Klimaklassifikationen. Genetische Klimaklassifikationen stellen den Ursprung des Klimas, also deren Genese, in den Mittelpunkt. Räume gleicher Klimate werden also zum Beispiel nach der Kontinentalität bzw. Maritimität eines Teilraumes bestimmt. Zentrale Grundlage der genetischen Klimaklassifikationen ist die globale Windzirkulation. Eine frühe genetische Klimaklassifikation legte zum Beispiel Carl Troll vor.

Klimaklassifikation nach Köppen und Geiger

Diese offiziellen in der Klimageographie verwendeten Klimaklassifikationen wurden von Wladimir Peter Köppen in dieser Art Einteilung entwickelt. […] Siehe dazu auch Klimatologie, Klassifikation. […] Die Zahlen geben die Reihenfolge in der Einordnung der Klassifizierung an.

Hauptgruppe

; A-Klimate : Tropische Regenklimate (kältester Monat < 18 °C). ; B-Klimate : Trockenklimate, (entweder mit Sommerregen, Regen ohne Periode oder Winterregen) mit hauptsächlicher Unterscheidung zwischen BS (Steppenklimate) und BW (Wüstenklimate). ; C-Klimate : Warmgemäßigte Regenklimate (kältester Monat zwischen 18 °C und −3 °C, wärmster Monat > 10 °C), mit ganzjährigen Niederschlägen, bzw. jahreszeitlich oder periodisch höher als in den B-Trockenklimaten. ; D-Klimate : Boreale Klimate, Schnee-Wald-Klimate, nur auf der Nordhalbkugel ausgebildet, kältester Monat < −3 °C und wärmster Monat > 10 °C. ; E-Klimate : kalte Klimate jenseits der Baumgrenze (polare, wie als auch Höhenbaumgrenze), mit häufig vorkommenden tundrenartigen Dauerfrostböden, wärmster Monat < 10 °C, mit Unterscheidung in EF (Ewiger Frost) und ET (Tundra).

Unterteilung nach dem Mengenverhältnis der Niederschläge


- w = wintertrocken, a) für die C- und D-Klimate im regenreichsten Monat der wärmeren Jahreszeit mehr als zehnmal soviel Niederschlag wie im regenärmsten Monat der kälteren Jahreszeit (Bsp.: Cw-Klimate), b) in der A-Klimate muss mindestens ein Monat mit weniger als 60 mm Niederschlag vorkommen um diese weitere Klassifikation zur Aw-Klimate zu bekommen.
- s = sommertrocken, a) bei der C- und D-Klimate muss der regenreichste Monat der kalten Jahreszeit hierfür mindestens dreimal soviel Niederschlag aufweisen wie der regenärmste Monat der warmen Jahreszeit in der jeweiligen Klimate), b) nur äußerst selten auch für die A-Klimate zutreffend, wenn der trockenste Monat im Verhältnis zum regenreichsten noch bis zu 30 mm Niederschlag aufweist, wird das „s“ erst an dritter Stelle neben „f“ gesetzt.
- f = steht dann für ausgesprochene Trockenzeit in der jeweiligen Klimate.
- m = Mittelform zwischen f und w im Bereich des tropischen Monsunklimas, Trockenzeit ist zwar vorhanden aber nur kurz und wenig effektiv.

Differenzierung der Sommerwärme und Winterkälte


- Gruppe für die C- und D-Klimate:
  - a = Temperatur des wärmsten Monats > 22 °C
  - b = wärmster Monat < 22 °C, aber noch mindestens 4 Monate > 10 °C
  - c = nur 1 bis 4 Monate > 10 °C, kältester Monat > –38 °C
  - d = bis zu 4 Monate > 10 °C, aber kältester Monat < –38 °C
- Gruppe für die B-Klimate:
  - h = heiß (Jahresmitteltemperatur > 18 °C)
  - k = winterkalt (Jahresmitteltemperatur < 18 °C, aber wärmster Monat > 18 °C)
  - k' = wie k, jedoch auch wärmster Monat < 18 °C
- Dritte Gruppe:
  - l = lau, alle Monate 10 °C bis 22 °C
  - i = isotherm, die Differenz der extremen Monate < 5 °C

Weblinks