Meteorologie

Vorwort zur 9. Auflage 11
Formelzeichen und Einheiten 13
1 Atmosphäre
1.1 Allgemeines über Atmosphären 15
1.2 Geschichte der Erdatmosphäre 16
1.3 Zusammensetzung der Erdatmosphäre und wirtschaftlich-ökologische Bedeutung der Atmosphärengase 19
1.3.1 Stickstoff 20
1.3.2 Sauerstoff 20
1.3.3 Argon 21
1.3.4 Wichtige atmosphärische Spurengase 21
1.4 Luftdruck 30
1.4.1 Definitionen und Gesetzmäßigkeiten 30
1.4.2 Luftdruck als Navigationshilfe für die Luftfahrt 35
1.4.3 Reduktion des Luftdrucks auf Meeresniveau 36
1.5 Temperatur der Atmosphäre 36
1.6 Stabilität und Labilität der Atmosphäre 40
1.6.1 Stabile und labile Zustände 40
1.6.2 Atmosphärenschichtung und Umweltschutz 42
1.6.3 Ausbreitungsrechnung 45
1.7 Vertikale Struktur und Temperatur der Atmosphäre 46
2 Wasser
2.1 Definitionen und wichtige physikalische Gesetze über das Wasser in der Atmosphäre 50
2.1.1 Feuchtemaße 50
2.1.2 Sättigungsdampfdruck 56
2.1.3 Spezifische Wärme und Volumenwärme 60
2.1.4 Schmelz- und Verdunstungsenergie 61
2.1.5 Rechenformeln und Vergleich der Relativen Feuchte mit anderen Feuchtemaßen 64
2.1.6 Molekularphysikalische Deutung ungewöhnlicher Eigenschaften des Wassers 66
2.2 Phasenübergänge des Wassers und ihre Bedeutung in der Meteorologie 70
2.2.1 Kondensations- und Gefrierprozesse in der Atmosphäre 70
2.2.2 Verdunstung 76
2.3 Erscheinungsformen des atmosphärischen Wassers 82
2.3.1 Dunst 82
2.3.2 Nebel 83
2.3.3 Wolken 88
2.3.4 Niederschläge 100
2.3.5 Beschläge 119
2.4 Niederschlagsverteilung, klimatische Wasserbilanz und Wasserkreislauf 123
2.4.1 Örtliche und zeitliche Niederschlagsverteilung 123
2.4.2 Klimatische Wasserbilanz 126
2.4.3 Wasserkreislauf in der Bundesrepublik Deutschland 127
2.4.4 Wasserhaushalt des Erdbodens im Jahresverlauf 129
3 Strahlung
3.1 Definitionen und wichtige Gesetzmäßigkeiten über die Strahlung 132
3.1.1 Lambertsches Gesetz 135
3.1.2 Bouguer-Lambert-Beersches Gesetz 135
3.1.3 Plancksches Gesetz 136
3.1.4 Wiensches Verschiebungsgesetz 138
3.1.5 Stefan-Boltzmannsches Gesetz 139
3.1.6 Strahlungsverhalten der Gase 143
3.1.7 Zusammenfassende Betrachtungen und molekularkinetische Deutung des Planckschen Gesetzes 143
3.2 Von der Sonne ausgehende Strahlung 145
3.2.1 Strahlungsgenuss der Erde 146
3.2.2 Absorption, Streuung und Reflexion 150
3.2.3 Strahlungsumsatz von Atmosphäre, Boden, Vegetation und Gewässern 160
3.3 Von der Erdoberfläche und der Atmosphäre ausgehende Strahlung . 167
3.3.1 Definitionen und wichtige Gesetzmäßigkeiten 168
3.3.2 Wirkungen der langwelligen Strahlung 172
3.3.3 Glashauseffekt 173
3.4 Strahlungsbilanz der Erdoberfläche 175
3.5 Optische Erscheinungen in der Atmosphäre 177
3.5.1 Regenbogen 177
3.5.2 Haloerscheinungen 178
3.5.3 Weitere optische Erscheinungen 181
4 Energiehaushalt der Erdoberfläche
4.1 Speicherung von Wärme im Boden und in Gewässern 184
4.1.1 Grundsätzliches zum Wärmetransport im Boden 184
4.1.2 Bodenwärmestrom 188
4.1.3 Bewachsener Boden 191
4.1.4 Wärmespeicherung in Gewässern 193
4.2 Austausch fühlbarer Wärme und latenter Energie 195
4.2.1 Vorbemerkung 195
4.2.2 Fühlbare Wärme 195
4.2.3 Latente Energie 198
4.3 Energiehaushalt als Ganzes 199
4.4 Zusammenhang zwischen Energiehaushalt der Erdoberfläche und Temperatur der bodennahen Luft 201
5 Wind
5.1 Grafische Darstellung des Windes 207
5.2 Entstehung des Windes 209
5.2.1 Land- und Seewind 209
5.2.2 Andere kleinräumige Windsysteme 211
5.2.3 Großräumige Windsysteme 213
5.3 Besondere Winderscheinungen 219
5.3.1 Tornados 219
5.3.2 Hurrikane, Taifune, Zyklonen 221
5.4 Böigkeit des Windes 223
5.5 Windschäden und Windschutz 225
5.5.1 Schäden durch Druck-, Sog- und Böeneinwirkung 225
5.5.2 Windschutz 227
6 Dynamik der Atmosphäre
6.1 Hoch- und Tiefdruckgebiete 229
6.1.1 Thermische Hoch- und Tiefdruckgebiete 229
6.1.2 Dynamische Hoch- und Tiefdruckgebiete 229
6.1.3 Luftmassen 243
6.2 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre 245
6.2.1 Hochdruckgürtel und Tiefdruckrinnen 245
6.2.2 Passatzirkulation 246
6.2.3 Polare Zirkulation 247
6.2.4 Zusammenfassung der allgemeinen Zirkulation 247
6.2.5 Mit der allgemeinen Zirkulation verbundener Energietransport 249
6.2.6 Jahresgang der allgemeinen Zirkulation 251
6.2.7 Monsune 251
6.3 Beispiele besonderer Wetterlagen 253
6.3.1 Die berüchtigte Dürre- und Hitzeperiode im Sommer 1976 253
6.3.2 Der extreme Kälteeinbruch vom Dezember 1978 254
6.3.3 Beispiel einer Spätfrost-Wetterlage im Mai 255
6.3.4 Beispiel einer Frühfrost-Wetterlage im September 255
6.3.5 Beispiel einer Föhnlage 256
7 Klima
7.1 Was ist Klima? 259
7.2 Der moderne Klimabegriff 259
7.3 Klimascales 260
7.4 Weltklima 263
7.5 Makroklima 265
7.6 Mesoklima und Mikroklima 267
7.6.1 Strahlungsverhältnisse im gegliederten Gelände 267
7.6.2 Temperaturverhältnisse im gegliederten Gelände 274
7.6.3 Wind im gegliederten Gelände 279
7.6.4 Niederschlag im gegliederten Gelände 285
7.6.5 Stadtklima 286
7.6.6 Klima im Pflanzenbestand 290
7.7 Klima an Einzelpflanzen und Fensterscheiben als Beispiele für das Spotklima -Grenzschichttheorie 293
7.7.1 Strahlung 293
7.7.2 Temperatur . 294
8 Messung meteorologischer Größen
8.1 Temperatur 305
8.1.1 Flüssigkeitsthermometer 306
8.1.2 Bimetallthermometer 307
8.1.3 Widerstandsthermometer 307
8.1.4 Messfehler bei der Temperaturmessung 308
8.1.5 Thermoelemente 310
8.1.6 Strahlungsthermometer 311
8.1.7 Messungen der Temperatur im Erdboden 312
8.2 Niederschläge und Beschläge 312
8.2.1 Niederschlagsmesser 313
8.2.2 Registrierende Niederschlagsmesser 315
8.2.3 Niederschlagsmelder 316
8.2.4 pH-Wert-Messer 317
8.2.5 Nebeltraufe 317
8.2.6 Stamm- und Stängelabfluss 318
8.2.7 Benetzungsdauer 318
8.2.8 Schneehöhe und Schneedichte 318
8.3 Luftfeuchtigkeit 319
8.3.1 Haarhygrometer 319
8.3.2 Psychrometer 320
8.3.3 Elektronische Feuchtemessung 321
8.4 Verdunstung 322
8.5 Bodenwassergehalt 322
8.6 Wind 323
8.6.1 Windrichtung 323
8.6.2 Windgeschwindigkeit 325
8.7 Strahlung 329
8.7.1 Sonnenscheindauer 330
8.7.2 Kurzwellige Strahlung 331
8.7.3 Strahlungsbilanz 333
8.7.4 Fotosynthetisch aktive Strahlung und Licht 333
8.8 Luftdruck 333
8.8.1 Quecksilberbarometer 334
8.8.2 Aneroid- oder Dosenbarometer 335
8.9 Flugmeteorologisch wichtige Größen 336
8.9.1 Sichtweite 336
8.9.2 Wolkenuntergrenze 336
8.9.3 Bestimmung der Wolkenmenge 337
8.10 Wetterradar 337
8.11 Nicht bodengebundene Messgeräte 339
8.11.1 Radiosonden 339
8.11.2 Fernerkundung 340
8.11.3 Wettersatelliten 340
9 Veränderungen des Klimas 9.1 Vorbemerkungen 344
9.2 Das Klima früherer Zeiten 344
9.3 Informationsquellen über das Klima früherer Zeiten 345
9.3.1 Wettermessgeräte 345
9.3.2 Schriftliche Informationen über das Wetter 346
9.3.3 Indirekte Analyseverfahren 348
9.4 Ergebnisse der Klimaanalysen 351
9.4.1 Die letzten 100 Jahre 351
9.4.2 Die letzten 1000 Jahre 352
9.4.3 Die letzten 10 000 Jahre 354
9.4.4 Die letzten 100 000 Jahre 355
9.4.5 Die letzten 1 000 000 Jahre 357
9.5 Ursachen der Klimaschwankungen 357
9.5.1 Interne Einflüsse auf das Klima 357
9.5.2 Externe Einflüsse auf das Klima 358
9.6 Das Klima der Zukunft 361
9.6.1 Klimaänderungen nach der Milankovic¿-Theorie 361
9.6.2 Anthropogene Einflüsse 362
9.6.3 Klimamodelle 363
9.6.4 Ergebnisse von Rechnungen mit Klimamodellen 365
9.6.5 Möglichkeiten zur Verhinderung und Beseitigung von Klimaschäden 366
Literaturverzeichnis 368
Sachregister 381
URL-Liste 391