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ZUM VERSTÄNDNIS ATMOSPHÄRISCHER WELLEN. Brauchen wir neue Denkmodelle?. Jörg Dummann Symposium „Mittelgebirgswellen“ 5. Februar 2011, Institut für Meteorologie und Klimatologie der Humboldt Universität Hannover . Vertikale Schwingung. Horizontale Wellenausbreitung. +. =.
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ZUM VERSTÄNDNIS ATMOSPHÄRISCHER WELLEN Brauchen wir neue Denkmodelle? Jörg Dummann Symposium „Mittelgebirgswellen“ 5. Februar 2011, Institut für Meteorologie und Klimatologie der Humboldt Universität Hannover
VertikaleSchwingung HorizontaleWellenausbreitung + = „Transversalwelle“ durch hydro-statische Kräfte durch seitliche Reibung Höhe - + Quelle der Animation folgt...! Temperatur ...wegen des Fehlens ausreichender innerer Reibung (z.B.) in Gasen nicht existent!
Leewellen (Gebirgswellen) Das verbreitete, hydrostatische Denkmodell… • zeigt keine “stehende Welle”, sondern eine vom Wind versetzte Schwingung, (Eine seitliche Ausbreitung der vertikalen Schwingung ist zudem physikalisch unmöglich) • versagt bei der Erklärung von zu beobachtenden Phänomenen: • Wellen formieren sich oberhalb einer (thermisch!) turbulent durchmischten Schicht Der Einstieg in diese Wellen ist in niedrigen Höhen (Windenstart) nicht möglich. • Die vollständig laminare Strömung der Welle ist durch Auslenkung von Luftpaketen ausgehend vom unregelmäßigen Relief nicht zu erklären. • Über dem Bergrücken selbst bildet sich trotz vertikaler Auslenkung der Strömung keine Welle Foto: Andreas Gidde, LSV Hameln
Scherungswellen (Scherwellen, Inversionswellen) …sind als “externe Schwerewellen” bzgl. Ihrer Entstehung und Ausbreitung an Grenzflächen (Temperatur- also Dichtesprungschichten, i.e. Inversionen) der Atmosphäre gebunden. “Interne Schwerewellen“ dagegen entstehen in stabilen SchichtungenIhre Ausbreitung kann in alle Richtungen des Raumes (außer der Senkrechten) erfolgen. Beide Fotos: Jörg Dummann
Scherungswellen (Scherwellen, Inversionswellen) Das verbreitete, hydrostatische Denkmodell versagt vollständig bei der Erklärung des Phänomens, dass durch ausschließlich horizontale Energiezufuhr eine vertikale Schwingung, die sich horizontal ausbreitet, entstehen kann. http://www.ucar.edu/communications/staffnotes/0105/WxClds12b_36.jpg
Horizontale Schwingung HorizontaleWellenausbreitung + = „Longitudinalwelle “(Druckwelle, Kompressionswelle) durch Kompression/Dekompression durch Weitergabe von Impulsenergie Quelle der Animation folgt...! ...existent auch in reibungsarmen Medien, z.B. Gasen! Höhe - + Temperatur
Longitudinalwellen in geschichteten Fluiden erscheinen als Mischform aus Longitudinal- und (Pseudo-) Transversalwellen. Quelle der Animation folgt...!
Longitudinalwellen in geschichteten Fluiden erscheinen als Mischform aus Longitudinal- und (Pseudo-) Transversalwellen. Quelle der Animation folgt...! W. Georgii, 1927, S. 25 D. Etling, 2008, S. 195
Leewellen (Gebirgswellen) Dieses Denkmodell… • zeigt eine “stehende Welle” • erklärt zu beobachtende Phänomene: • das Formieren von laminaren Leewellen oberhalb einer (ggfs. thermisch!) turbulent durchmischten Schicht Ggfs. die Unerreichbarkeit dieser Wellen aus niedrigen Höhen (Windenstart). • Die vollständig laminare Strömung der Welle oberhalb der atmosphärischen Grenzfläche. • Das thermodynamisch unerklärbare Herabsteigen des Föhns in die Täler, sowie Föhnstürme (Downslope Windstorms) an Leehängen • Den Rotor nicht als idealisiertes “Rollenlager der Strömung”, sondern als Teil der Welle H T
Video: Jörg Dummann – Mit Dank an das DLR Göttingen, dass wir den Nachbau des Prandtl-Kanals für diesen Kleinen Versuch nutzen durften.Näheres: http://www.dlr.de/schoollab/PortalData/24/Resources/dokumente/go/prandtl.pdf
