Synoptische Meteorologie

Das vorliegende Buch beschäftigt sich mit der synoptischen Meteorologie mittlerer Breiten im europäischen Raum. Hierbei wird versucht, die in der angewandten synoptischen Meteorologie interessanten Fragestellungen mit Hilfe der Erkenntnisse aus der theoretischen Meteorologie zu erklären und auf diese Weise eine Verbindung zwischen theoretischer und angewandter Meteorologie zu schaffen. Zunächst erfolgt eine detaillierte Darstellung moderner Beobachtungs- und Messverfahren zur Beschreibung des momentanen atmosphärischen Zustands. Hierzu gehören u.a. die Vorstellung des Stationsmodells sowie die Wolkenklassifikation nach Vorgaben der World Meteorological Organization. Ein Schwerpunkt liegt auf der ausführlichen Diskussion der Mess- und Beobachtungsmethoden auf dem Gebiet der Satelliten- und Radarmeteorologie. Dies geschieht vornehmlich anhand der mit dem europäischen Wettersatellitensystem Meteosat Second Generation gewonnenen Daten und dem vom Deutschen Wetterdienst errichteten Radarverbund zur flächendeckenden Niederschlagserfassung innerhalb Deutschlands.

Im weiteren Verlauf des Buchs werden die zur Beschreibung des thermo-hydrodynamischen Zustands der Atmosphäre notwendigen mathematischen Gleichungssysteme vorgestellt und interpretiert. Begriffe wie Hydrostasie, geostrophischer und ageostrophischer Wind, Divergenz, Vorticity sowie unterschiedliche Formen atmosphärischer Instabilitäten werden eingeführt und anhand zahlreicher Anwendungsbeispiele eingehend erörtert. Weitere Schwerpunkte der theoretischen Betrachtungen sind die quasi-geostrophische Theorie sowie die isentrope potentielle Vorticity, die eine Schlüsselgröße in der atmosphärischen Dynamik spielt. Im Anschluss daran erfolgt eine eingehende Diskussion der wichtigsten atmosphärischen Prozesse auf der synoptischen Skala, angefangen bei den Rossby-Wellen, über die darin eingebetteten Zyklonen und Antizyklonen, bis zu den mit der Zyklogenese einhergehenden Frontensystemen. Abschließend widmet sich das Buch mesoskaligen Wetterphänomenen, wie der Bildung von Gewitterzellen, Konvergenzlinien und Nebel. Das Buch richtet sich in erster Linie an Personen, die ein tiefergehendes Verständnis großräumiger atmosphärischer Prozesse anstreben und hierfür die mathematisch-physikalischen Grundprinzipien und Methoden der Meteorologie verwenden möchten.

Autorentext
Andreas Bott ist Professor für Theoretische Meteorologie an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn. Den Schwerpunkt seiner Lehre bilden Vorlesungen zur theoretischen Meteorologie in den Bereichen Theoretische Synoptik, Dynamik der Atmosphäre, Wolkenphysik und Thermodynamik. Seine Forschungstätigkeiten konzentrieren sich auf die numerische Simulation wolkenmikrophysikalischer Phänomene und mesoskaliger Prozesse mit Hilfe unterschiedlicher Wettervorhersagemodelle. Er war Mitglied im Editorial Board einiger namhafter wissenschaftlicher Zeitschriften, wie The Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Atmospheric Research, Atmospheric Science Letters und Boundary-Layer Meteorology.

Klappentext

Das vorliegende Buch befasst sich mit der synoptischen Meteorologie mittlerer Breiten im europäischen Raum. Nach einer kurzen Vorstellung verschiedener Beobachtungs- und Messmethoden zur Beschreibung großräumiger Wetterlagen erfolgt eine eingehende Diskussion der mathematischen und physikalischen Grundlagen, die zum Verständnis der in der Atmosphäre ablaufenden thermo-hydrodynamischen Prozesse unerlässlich sind. Hierzu gehören die kinematischen Eigenschaften des horizontalen Windfelds, die statische und dynamische Stabilität sowie die quasigeostrophische und die semigeostrophische Theorie, die u. a. als Basis der Q-Vektor-Diagnostik bzw. der Sawyer-Eliassen-Zirkulation dienen. Auf die Bedeutung der isentropen potentiellen Vorticity für die atmosphärische Dynamik wird detailliert eingegangen. Der zweite Teil des Buchs widmet sich der Interpretation synoptisch-skaliger Wetterphänomene mit Hilfe der zuvor beschriebenen mathematisch-physikalischen Methoden. Nach der Darstellung der charakteristischen Merkmale der globalen Zirkulation mit besonderem Augenmerk auf die hochtroposphärischen Strahlströme erfolgt eine ausführliche Untersuchung der Rossby-Wellen, bevor die Dynamik von Zyklonen und Antizyklonen mittlerer Breiten näher untersucht wird. Von besonderem Interesse ist hierbei eine detaillierte Erörterung der Zyklogenese und der damit verbundenen Frontensysteme. Verschiedene Wetterlagen werden aus der Perspektive der isentropen potentiellen Vorticity analysiert, um die herausragende Leistungsfähigkeit dieser Größe bei der Interpretation großskaliger dynamischer Prozesse zu verdeutlichen. Abschließend wird ein kurzer Einblick in sub-synoptische atmosphärische Phänomene, wie Gewitter, mesoskalige konvektive Systeme, Konvergenzlinien und die Entstehung von Nebel, gegeben.
Das Buch richtet sich in erster Linie an Personen, die ein tiefergehendes Verständnis großräumiger atmosphärischer Prozesse anstreben und hierfür die mathematisch-physikalischen Grundprinzipien und Methoden der Meteorologie verwenden möchten.

Andreas Bott ist Professor für Theoretische Meteorologie an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn. Den Schwerpunkt seiner Lehre bilden Vorlesungen zur theoretischen Meteorologie in den Bereichen Theoretische Synoptik, Dynamik der Atmosphäre und Thermodynamik. Seine Forschungstätigkeiten konzentrieren sich auf die numerische Simulation wolkenmikrophysikalischer Phänomene und mesoskaliger Prozesse mit Hilfe unterschiedlicher Wettervorhersagemodelle. Er war Mitglied im Editorial Board einiger namhafter wissenschaftlicher Zeitschriften, wie The Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Atmospheric Research, Atmospheric Science Letters und Boundary-Layer Meteorology.

Inhalt
1 Einführung.- 2 Wetterbeobachtungen.- 3 Mathematische Beschreibung atmosphärischer Prozesse.- 4 Grundlagen der Dynamik und Thermodynamik.- 5 Kinematik horizontaler Strömungen.- 6 Die quasigeostrophische Theorie.- 7 Die potentielle Vorticity.- 8 Die globale Zirkulation.- 9 Rossby-Wellen.- 10 Zyklonen und Antizyklonen.- 11 Fronten und Frontalzonen.- 12 Mesokalige meteorologische Prozesse.- Literatur.