Oberflächenwetteranalyse

"Oberflächenanalyse" leitet hier weiter. Für andere Verwendungen siehe Oberflächenwissenschaft und Etymologie.
Eine Oberflächenwetteranalyse für die Vereinigten Staaten am 21. Oktober 2006. Zu diesem Zeitpunkt, Tropensturm Paul war aktiv (Paul wurde später ein Hurrikan).

Oberflächenwetteranalyse ist eine besondere Art von Wetterkarte das bietet einen Blick auf Wetter Elemente über ein geografisches Gebiet zu einer bestimmten Zeit, die auf Informationen von bodengestützten Wetterstationen basiert.[1]

Wetterkarten werden erstellt, indem die Werte relevanter Größen wie z. Meeresspiegeldruck, Temperatur, und Wolkendecke auf a Geografische Karte um zu finden synoptische Skala Funktionen wie Wetterfronten.

Die ersten Wetterkarten im 19. Jahrhundert wurden gut nach der Tatsache gezogen, um eine Theorie über Sturmsysteme zu entwickeln.[2] Nach dem Aufkommen der Telegraphgleichzeitig Oberflächenwetterbeobachtungen wurde zum ersten Mal möglich und ab Ende der 1840er Jahre Smithsonian Institution wurde die erste Organisation, die Echtzeit-Oberflächenanalysen zog. Die Verwendung von Oberflächenanalysen begann in den USA zuerst und breitete sich in den 1870er Jahren weltweit aus. Verwendung der Norwegisches Zyklonmodell Für die Frontalanalyse begann Ende der 1910er Jahre in ganz Europa, wobei sich der Einsatz in den USA während während der Zeit ausbreitete Zweiter Weltkrieg.

Oberflächenwetteranalysen haben spezielle Symbole, die Frontalsysteme, Wolkenabdeckung, zeigen, Niederschlag, oder andere wichtige Informationen. Zum Beispiel eine H kann darstellen hoher Druck, was einen klaren Himmel und ein relativ warmes Wetter impliziert. Ein LAndererseits kann darstellen niedriger Druck, die häufig mit Niederschlag einhergehen. Verschiedene Symbole werden nicht nur für Frontalzonen und andere Oberflächengrenzen auf Wetterkarten verwendet, sondern auch für das gegenwärtige Wetter an verschiedenen Stellen auf der Wetterkarte dargestellt. Niederschlagsbereiche helfen bei der Bestimmung des Frontalarts und des Frontalortes.

Vorgeschichte der Oberflächenanalyse

Siehe auch: Vorgeschichte der Oberflächenwetteranalyse
Oberflächenanalyse von Toller Schneesturm von 1888 am 12. März 1888 um 22 Uhr

Die Verwendung von Wetterdiagrammen im modernen Sinne begann im mittleren Teil des 19. Jahrhunderts, um eine Theorie über Sturmsysteme zu entwickeln.[3] Die Entwicklung von a Telegraph Network von 1845 ermöglichte es, Wetterinformationen von mehreren entfernten Standorten schnell genug zu sammeln, um den Wert für Echtzeitanwendungen zu erhalten. Die Smithsonian Institution entwickelte zwischen den 1840er und 1860er Jahren ihr Netzwerk von Beobachtern über einen Großteil der zentralen und östlichen Vereinigten Staaten. Das US Army Signal Corps Erbte dieses Netzwerk zwischen 1870 und 1874 durch einen Kongressakt und erweiterte es bald darauf an die Westküste.[4]

Die Wetterdaten waren zunächst aufgrund der unterschiedlichen Zeiten, zu denen Wetterbeobachtungen durchgeführt wurden, weniger nützlich. Die ersten Versuche zur Time Standardisierung wurden bis 1855 in Großbritannien in Großbritannien ergriffen. Detroit Schließlich etablierte Standardzeit.[5] Andere Länder verfolgten die Führung der Vereinigten Staaten, als er ab 1873 gleichzeitige Wetterbeobachtungen übernahm.[6] Andere Länder begannen dann mit der Vorbereitung von Oberflächenanalysen. Die Verwendung von Frontalzonen auf Wetterkarten erschien erst, als die Einführung der Norwegisches Zyklonmodell In den späten 1910er Jahren, trotz Loomis 'früherer Versuch, einen ähnlichen Begriff im Jahr 1841 zu erhalten, war er trotz des früheren Versuchs von Loomis.[7] Da die Vorderkante der Luftmassenänderungen Ähnlichkeit mit der Militärfronten von Erster WeltkriegDer Begriff "Front" wurde in die Verwendung dieser Zeilen verwendet.[8]

Präsentieren Sie Wettersymbole, die auf Wetterkarten verwendet werden

Trotz der Einführung des Norwegers Zyklon Modell kurz nach dem Ersten Weltkrieg analysierten die Vereinigten Staaten die Fronten nicht offiziell auf Oberflächenanalysen bis Ende 1942, als das WBAN -Analysezentrum in der Innenstadt eröffnet wurde Washington, D.C.[9] Die Bemühungen zur Automatisierung der Kartenplotten begannen in den USA im Jahr 1969,[10] mit dem Prozess in den 1970er Jahren abgeschlossen. Hongkong vervollständigte ihren Prozess der automatisierten Oberflächenplotten 1987.[11] Bis 1999 waren Computersysteme und Software endlich anspruchsvoll genug geworden, um die Fähigkeit zu ermöglichen, auf denselben Workstation-Satellitenbildern, Radarbildern und modell abgeleiteten Feldern wie atmosphärische Dicke und modellische Felder zu unterstreichen Frontogenese In Kombination mit Oberflächenbeobachtungen, um die bestmögliche Oberflächenanalyse zu erzeugen. In den Vereinigten Staaten wurde diese Entwicklung erreicht, wenn Intergraph Die Arbeitsstationen wurden durch n- ersetztErwacht Arbeitsstationen.[12] Bis 2001 wurden die verschiedenen Oberflächenanalysen, die innerhalb des Nationalen Wetterdienstes durchgeführt wurden, in die einheitliche Oberflächenanalyse kombiniert, die alle sechs Stunden ausgestellt wird und die Analysen von vier verschiedenen Zentren kombiniert.[13] Jüngste Fortschritte in beiden Bereichen von Meteorologie und Geografisches Informationssystem haben es ermöglicht, fein maßgeschneiderte Wetterkarten zu entwickeln. Wetterinformationen können schnell mit den relevanten geografischen Details abgestimmt werden. Zum Beispiel können die Vereisungsbedingungen auf das Straßennetz abgebildet werden. Dies wird wahrscheinlich weiterhin zu Änderungen in der Art und Weise führen, wie Oberflächenanalysen in den nächsten Jahren erstellt und angezeigt werden.[14]

Stationsmodell, das auf Wetterkarten verwendet wird

Siehe auch: Stationsmodell
Stationsmodell auf Oberflächenwetteranalysen aufgetragen

Bei der Analyse einer Wetterkarte wird an jedem Beobachtungspunkt ein Stationsmodell aufgetragen. Innerhalb des Stationsmodells die Temperatur, Dewpoint, Windgeschwindigkeit und Richtung, atmosphärischer Druck, Drucktendenz und laufendes Wetter werden gezeichnet.[15] Der Kreis in der Mitte repräsentiert die Wolkendecke; Bruch, es ist gefüllt, repräsentiert den Grad von bedeckt.[16] Außerhalb der Vereinigten Staaten sind Temperatur und Taupunkt in Grad dargestellt Celsius. Das Wind Barb Punkte in die Richtung, aus der der Wind kommt. Jede vollständige Flagge auf dem Windhinn repräsentiert 10 Knoten (19 km/h) Wind, jede halbe Flagge repräsentiert 5 Knoten (9 km/h). Wenn Winde 93 km/h erreichen, wird für jede 50 Knoten (93 km/h) Wind ein gefülltes Dreieck verwendet.[17] In den Vereinigten Staaten befinden sich in der Ecke des Bahnhofsmodells in den Niederschlag Zoll. Die internationale Standard -Niederschlagsmessung ist die Millimeter. Sobald eine Karte ein Feld mit Stationsmodellen aufgetragen hat, ist die Analyse der Analyse Isobars (Linien gleicher Druck), Isalbars (Linien gleicher Druckänderungen), Isothermen (Linien gleicher Temperatur) und Isotachen (Linien gleicher Windgeschwindigkeit) werden gezeichnet.[18]Die abstrakten Wettersymbole wurden entwickelt, um den geringsten Platz auf Wetterkarten einzubeziehen.

Synoptic -Skala -Funktionen

Siehe auch: Synoptikmeteorologie

Eine synoptische Skalierungsfunktion ist eine, deren Abmessungen groß sind und mehr als mehrere hundert Kilometer lang sind.[19] Migrationsdrucksysteme und Frontalzonen gibt es in dieser Skala.

Druckzentren

Windbabinterpretation

Zentren von Oberflächenbereichen mit hohem und niedrigem Druck, die in geschlossenen Isobars auf einer Oberflächenwetteranalyse gefunden werden, sind die absolute Maxima und Minima im Druckfeld und können einem Benutzer auf einen Blick auf einen Blick erkennen, was das allgemeine Wetter in seiner Nähe ist. Wetterkarten in englischsprachigen Ländern werden ihre Höhen als HS und Tiefs als LS darstellen.[20] während spanischsprachige Länder ihre Höhen als und Tiefs als BS darstellen.[21]

Niedriger Druck

Niederdrucksysteme, auch bekannt als als Zyklonebefinden sich in minima im Druckfeld. Die Rotation ist nach innen an der Oberfläche und gegen den Uhrzeigersinn in der nördliche Hemisphäre im Gegensatz zu innerer und im Uhrzeigersinn in der südlichen Hemisphäre aufgrund der Corioliskraft. Das Wetter ist normalerweise in der Nähe eines Zyklons mit erhöhter Trübung, erhöhter Winde, erhöhten Temperaturen und Aufwärtsbewegung in der Atmosphäre verunsichert, was zu einer erhöhten Niederschlagsausgabe führt. Polare Tiefs Kann sich über relativ milde Meereswasser bilden, wenn kalte Luft aus der Eiskappe eindringen. Das relativ wärmere Wasser führt zu einer Aufwärtskonvektion, was zu einer niedrigen Bildung führt und der Niederschlag normalerweise in Form von Schnee. Tropische Zyklone und Winterstürme sind intensive Sorten mit niedrigem Druck. Über Land, Wärme Tiefs sind im Sommer ein heißes Wetter.[22]

Hoher Druck

Hochdrucksysteme, auch bekannt als als Antizyklone, drehen Sie nach außen und im Uhrzeigersinn in der nördlichen Hemisphäre im Gegensatz zu außen und gegen den Uhrzeigersinn in der südlichen Hemisphäre. Unter den Oberflächenhöhen erwärmt das Versinken der Atmosphäre die Luft leicht durch Kompression, was zu klareren Himmel, leichteren Winden und einer verringerten Niederschlagsmenge führt.[23] Die absteigende Luft ist trocken, daher ist weniger Energie erforderlich, um ihre Temperatur zu erhöhen. Wenn hoher Druck bestehen bleibt, wird die Luftverschmutzung aufgrund von Schadstoffen, die in der Nähe der Oberfläche eingeschlossen sind, aufgebaut, die durch die mit dem Hoch verbundene nachlassene Bewegung verursacht werden.[24]

Fronten

Hauptartikel: Wetterfronten
ECCLUDED CYCLONE BEIL. Der dreifache Punkt ist der Schnittpunkt der Kälte, warm und verschlossen Fronten.

Fronten in der Meteorologie sind Grenzen zwischen Luftmassen das hat unterschiedliche Dichte, Lufttemperatur und Feuchtigkeit. Streng genommen ist die Front am wärmeren Rand von a markiert Frontalzone bei dem die Gradient es ist sehr groß. Wenn eine Front über einen Punkt übergeht, wird sie durch Änderungen von Temperatur, Feuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und -richtung, einem Minimum des atmosphärischen Drucks und einer Änderung des Wolkenmusters gekennzeichnet. Kalte Fronten Entwickeln Sie dort, wo die kalte Luftmasse voranschreitet, Warme Fronten wo die warme Luft voranschreitet und a Stationäre Front bewegt sich nicht. Fronten wickeln klassisch um Niederdruckzentren, wie im Bild hier angegeben für die nördliche Hemisphäre. In größerem Maßstab die Erde der Erde Polar Front ist eine Schärfe des allgemeinen Temperaturgradienten für Äquator-zu-Pole-Temperatur Jet-Stream aus Gründen Wärmeleitausgleich. Fronten reisen normalerweise von West nach Ost, obwohl sie sich in Nord-Süd-Richtung oder sogar von Ost nach West bewegen können (a "Hintertür" vorne) Wenn der Luftstrom um ein Niederdruckzentrum wickelt. Frontalzonen können durch geografische Merkmale wie Berge und große Wasserkörper verzerrt werden.[13]

Kaltfront

Hauptartikel: Kaltfront

Eine kalte Front befindet sich an der Vorderkante eines scharfen Temperaturgradienten auf einem Isotherme Analyse, oft durch einen scharfen Oberflächendruck gekennzeichnet Trog. Kaltfronten können sich bis doppelt so schnell bewegen wie warme Fronten und erzeugen schärfere Veränderungen Wetter Da kaltes Luft dichter ist als warme Luft und schnell hebt und die wärmere Luft drückt. Kaltfronten werden typischerweise von einer engen Gruppe von Wolken, Duschen und Gewittern begleitet. Auf einer Wetterkarte ist die Oberflächenposition der kalten Front mit einer blauen Linie von Dreiecken (PIPS) markiert, die in die Fahrtrichtung an der Vorderkante der kühleren Luftmasse zeigen.[13]

Warme Vorderseite

Hauptartikel: Warme Vorderseite

Warme Fronten Markieren Sie die Position auf der Erdoberfläche, wo ein relativ warmer Luftkörper in kältere Luft eindringt. Die Front ist am warmen Rand des Gradienten in Isothermen gekennzeichnet und liegt in einem niedrigen Drucktrog, der tendenzieller und schwächer ist als die einer kalten Front. Warme Fronten bewegen sich langsamer als kalte Fronten, da kalte Luft dichter ist und nur die Erdoberfläche entlanggeschoben wird (nicht von der Erdoberfläche gehoben). Die warme Luftmasse überschreibt die kalte Luftmasse, sodass in höheren Höhen vor denen an der Oberfläche Temperatur- und Wolkenänderungen auftreten. Wolken vor der warmen Front sind meistens stratiform mit Niederschlag, der sich allmählich nähert, wenn sich die Front nähert. Vor einer warmen Front beginnen absteigende Wolkenbasen oft mit Cirrus und Zirrostratus (hoher Ebene), dann Altostratus (mittlere) Wolken und schließlich tiefer in der Atmosphäre, wenn die Front durchläuft. Nebel kann vor einer warmen Front vorausgehen, wenn der Niederschlag in Bereiche mit kälterer Luft fällt, aber zunehmende Oberflächentemperaturen und Wind neigen dazu, sie nach einer warmen Front zu zerstreuen. Fälle mit Umwelt Instabilität kann der Gewitterentwicklung förderlich sein. Bei Wetterkarten ist die Oberflächenstelle einer warmen Front mit einer roten Linie von halben Kreisen markiert, die in die Richtung der Reise zeigen.

Illustrationswolken überschreiben a Warme Vorderseite

Okklusion

Hauptartikel: Okklusion

Die klassische Sicht einer Okklusion ist, dass sie gebildet werden, wenn eine kalte Front eine warme Front überholt.[25] Eine modernere Sichtweise legt nahe, dass sie sich während der Abschluss der Abwicklung direkt bilden Barocliner Zone während Zyklogenese, und verlängern aufgrund des Flusses Verformung und Rotation um den Zyklon.[26]

Auf einer Wetterkarte sind versteuste Fronten durch eine lila Linie mit abwechselnden Halbkreisen und Dreiecken angezeigt, die in eine Reisenrichtung zeigen: Das heißt mit einer Mischung aus warmen und kalten Frontalfarben und Symbolen. Okklusionen können in warme und kalte Typen unterteilt werden.[27] In einer kalten Okklusion ist die Luftmasse, die die warme Front überholt, kühler als die kühle Luft vor der warmen Front und Pflüge unter beiden Luftmassen. In einer warmen Okklusion ist die Luftmasse, die die warme Front überholt, nicht so kühl wie die kalte Luft vor der warmen Front und reitet über die kältere Luftmasse, während die warme Luft hebt. Auf einer Wetterkarte sind verschlossene Fronten durch eine lila Linie mit abwechselnden Halbkreisen und Dreiecken angezeigt, die in eine Fahrtrichtung zeigen.[13]

Verschachtete Fronten bilden sich normalerweise um Niederdrucksysteme in den reifen oder späten Stadien ihres Lebenszyklus, einige vertiefen sich jedoch nach dem Okklusion weiter, und einige bilden überhaupt keine verschlusslichen Fronten. Das Wetter, das mit einer verschlossenen Front verbunden ist, umfasst eine Vielzahl von Wolken- und Niederschlagsmustern, einschließlich trockener Schlitz und Niederschlag. Kalt, warm und verschlüsseltes Fronten treffen sich häufig an der Okklusion oder dem dreifachen Punkt.[28]

Eine Anleitung zu den Symbolen für Wetterfronten Das kann auf einer Wetterkarte gefunden werden:
1. Kaltfront
2. Warm vorne
3. Stationäre Front
4. Verschluss vorne
5. Oberflächenrog
6. Squall Line
7. trockene Linie
8. Tropenwelle
9. Trowal

Stationäre Fronten und Shearlines

Hauptartikel: Stationäre Front

Eine stationäre Front ist eine nicht bewegende Grenze zwischen zwei verschiedenen Luftmassen. Sie neigen dazu, über lange Zeiträume im gleichen Bereich zu bleiben, manchmal wellig in Wellen.[29] Oft geht ein Temperaturgradienten mit weniger Step weiter hinter (auf der kühlen Seite von) der scharfen Frontalzone mit größeren Isothermen. Eine große Auswahl an Wetter ist entlang einer stationären Front zu finden, die eher durch seine längere Präsenz als durch einen bestimmten Typ gekennzeichnet ist. Stationäre Fronten können sich nach mehreren Tagen auflösen, können sich jedoch in eine kalte oder warme Front verwandeln, wenn sich die Bedingungen in die Höhe ändern und eine Luftmasse zur anderen treiben. Stationäre Fronten sind auf Wetterkarten mit abwechselnden roten Halbkreisen und blauen Spikes markiert, die in entgegengesetzte Richtungen zeigen, was auf keine signifikante Bewegung hinweist.

Wenn die Luftmassentemperaturen ausgleich werden, können stationäre Fronten in der Skalierung kleiner werden und sich zu einer schmalen Zone degenerieren, in der sich die Windrichtung in kurzer Entfernung ändert, die als Scherlinie bezeichnet wird.[30] als blaue Linie von einzelnen alternierenden Punkten und Strichen dargestellt.[13][31]

Mesoskalige Merkmale

Siehe auch: Mesoskalige Meteorologie

Mesoskala Funktionen sind kleiner als synoptische Skala Systeme wie Fronten, aber größer als Sturmsysteme wie Gewitter. Die horizontalen Abmessungen reichen im Allgemeinen von über zehn Kilometern bis zu mehreren hundert Kilometern.[32]

Trockene Linie

Das trockene Linie ist die Grenze zwischen trockenen und feuchten Luftmassen östlich der Bergketten mit ähnlicher Ausrichtung wie Rockies, abgebildet am Vorderkante der Taupunkt, oder Feuchtigkeit, Gradient. In der Nähe der Oberfläche, warme, feuchte Luft, die dichter als wärmere, trockenere Luftkeile unter der trockeneren Luft in ähnlicher Weise wie einer kalten Frontkeil unter wärmerer Luft ist.[33] Wenn sich die warme, feuchte Luft, die unter der trockeneren Masse eingeklemmt ist, heizt, wird sie weniger dicht und steigt und bildet manchmal Gewitter.[34] In höheren Höhen ist die warme feuchte Luft weniger dicht als die kühlere, trockenere Luft und die Grenzneigung kehrt sich um. In der Nähe der Umkehrung in der Luft ist ein Unwetter möglich, insbesondere wenn ein dreifacher Punkt mit einer kalten Front gebildet wird.

Bei Tageslicht treibt die trockenere Luft von Alloft bis zur Oberfläche hinunter und führt zu einer offensichtlichen Bewegung der Trockenlinie nach Osten. Nachts kehrt die Grenze nach Westen zurück, da es keine Solarheizung mehr gibt, um die niedrigere Atmosphäre zu mischen.[35] Wenn genügend Feuchtigkeit auf der Trockenlinie konvergiert, kann dies im Mittelpunkt der Gewitter am Nachmittag und Abend stehen.[36] Auf den Oberflächenanalysen der Vereinigten Staaten wird eine Trockenlinie als braune Linie mit Jakobsmuscheln oder Beulen abgebildet, die in den feuchten Sektor gerichtet sind. Trockenen sind eine der wenigen Oberflächenfronten, an denen die speziellen Formen entlang der gezogenen Grenze nicht unbedingt die Bewegungsrichtung der Grenze widerspiegeln.[37]

Ausflussgrenzen und Squalle -Linien

A Regalwolke wie dieser kann ein Zeichen dafür sein, dass a Bö steht unmittelbar bevor

Organisierte Bereiche der Gewitteraktivität verstärken nicht nur bereits bestehende Frontalzonen, sondern können auch kalte Fronten entkommen. Dieses Überlagern tritt in einem Muster auf, in dem sich der Strahl der oberen Ebene in zwei Bäche aufteilt. Das resultierende Mesoskaliger konvektives System (MCS) bildet sich am Punkt des oberen Levels aufgeteilt im Windmuster im Bereich der besten niedrigen Ebene Zufluss. Die Konvektion bewegt sich dann östlich und äquator in den warmen Sektor, parallel zu Dickungslinien mit niedriger Ebene. Wenn die Konvektion stark und linear oder gekrümmt ist, wird der MCS als Streiklinie bezeichnet, wobei das Merkmal an der Vorderkante platziert ist, an der sich der signifikante Wind und den Druck steigt.[38] Noch schwächere und weniger organisierte Bereiche von Gewittern führen zu lokal kühleren Luft und höheren Drücken und werden zu Ausflussgrenzen existieren vor dieser Art von Aktivität, "SQLN" oder "Squall Line", während Abflussgrenzen als Trogs mit einem Etikett von "Abflussgrenze" oder "Abfluss bndry" dargestellt werden.

Meer- und Landbrise -Fronten

Idealisiertes Zirkulationsmuster, das mit a verbunden ist Meeresbriese

Meeresbriese Fronten treten an sonnigen Tagen auf, an denen die Landmasse die Luft über eine Temperatur über der Wassertemperatur erwärmt. Ähnliche Grenzen bilden sich tagsüber an Seen und Flüssen gegen den Wind sowie offshore -Landmassen nachts. Seit der spezifische Wärme Wasser ist so hoch, dass es auch an den sonnigsten Tagen eine kaum tägliche Temperaturänderung in den Wasserkörpern gibt. Die Wassertemperatur variiert weniger als 1 ° C (1,8 ° F). Im Gegensatz dazu kann das Land mit einer niedrigeren spezifischen Wärme in wenigen Stunden um mehrere Grad variieren.[39]

Am Nachmittag nimmt der Luftdruck über dem Land ab, wenn die wärmere Luft steigt. Die relativ kühlere Luft über dem Meer stürzt ein, um sie zu ersetzen. Das Ergebnis ist ein relativ kühler Onshore -Wind. Dieser Prozess kehrt normalerweise nachts um, wo die Wassertemperatur im Vergleich zur Landmasse höher ist und zu einer Offshore -Landbrise führt. Wenn die Wassertemperaturen jedoch nachts kälter als das Land sind, kann die Meeresbrise weitergehen, nur etwas nachgelassen. Dies ist normalerweise der Fall entlang der Kalifornien Küste zum Beispiel.

Wenn genügend Feuchtigkeit vorhanden ist, können sich Gewitter entlang der Meeresbrise -Fronten bilden, die dann Abflussgrenzen ausschicken können. Dies führt zu chaotischen Wind-/Druckregimen, wenn der Lenkfluss schwach ist. Wie alle anderen Oberflächenmerkmale liegen die Fronten der Meeresbrise in Tiefdruck mit niedrigem Druck.

Siehe auch

Verweise

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Externe Links