Die Lufttemperatur - die Temperatur des Luftgasgemisches

Alle festen Stoffe, Flüssigkeiten und Gase bestehen aus sehr kleinen Teilchen, den Atomen und Molekülen. Diese befinden sich in ständiger Bewegung und zwischen ihnen wirken Kräfte. Die ungleiche Erwärmung der Erdoberfläche und der über ihr befindlichen Luftschichten durch die Sonne — und die damit verbundene schnellere Bewegung der Atome im Luftgasgemisch — führt zu großräumig unterschiedlichen horizontalen Temperaturen. Diese werden wiederum durch vertikale Austauschströmungen durch Aufgleiten oder Absenken von unterschiedlich warmen Luftmassen und durch Niederschlag beeinflusst. Das hat zur Folge, dass die gemessene Lufttemperatur an einem Ort nicht nur vom täglichen Sonnenstand abhängt, sondern auch vom Wind, der Bewölkung, der Luftfeuchtigkeit und dem Niederschlag — also dem gerade herrschenden Wetter. Der Mensch nimmt übrigens genau genommen nicht die Temperatur wahr, sondern die Größe des Wärmestroms auf der Hautoberfläche, weshalb man auch von einer gefühlten Temperatur spricht.

Das Schwingen der Atome und Molekühle bewirkt je nach Ausdehnungsgeschwindigkeit unterschiedliche Volumenänderungen in Gasen, Flüssigkeiten und festen Stoffen, die in Wechselwirkung zueinander stehen und bei vorhandenem Temperaturunterschied in gegenseitigen Ausgleich treten. Umgekehrt ermöglicht die Volumenänderung die genaue Bestimmung des Wärmezustandes, z.B. beim klassischen Quecksilberthermometer: Je höher die umgebene Luft, desto größer die Ausdehnung des Quecksilbers (gegenseitiger Temperaturausgleich) und um so höher steigt es in dem engen Glasrohr. Die heute in Europa übliche Temperaturskala wurde von seinem Erfinder, dem Schweden Andres Celsius (schwed. Astronom, 1701-1744) im Jahre 1742 entwickelt. Das Wasser kochte bei 0°C und das Eis schmolz bei 100°C. Carl von Linné, ebenfalls ein Schwede, fand das unpraktisch und drehte die Skala dann um, so wie wir sie heute nutzen.

Die Messung der "reinen Lufttemperatur" ist nicht ohne Probleme. Das Thermometer muss vor den verfälschenden Strahlungseinflüssen geschützt werden und auch möglichst gut belüftet sein. Es sollte niemals direkt in die Sonne oder an einer von ihr erwärmten Hauswand aufgehängt werden. Für die metereologische Erfassung der Lufttemperatur (u.a.) entwickelte der Ingenieur Thomas Stevenson die immer noch gebräuchliche sogenannte englische Wetterhütte. Sie ist ein weiß lackierter Lamellen-Kasten (meist aus Holz) und dient dem Schutz der darin befindlichen meteorologischen Messgeräte vor störenden Wettereinflüssen wie Sonnenstrahlung, Niederschlägen (Regen und Schnee) und starken Wind, ohne jedoch dabei die Luftzirkulation durch das Gehäuse zu stark einzuschränken. Die digitalen Wettermessstationen und deren Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren werden durchweg mit einem ähnlich ausgeklügeltem Metall-Lamellenring-System geschützt, am effektivsten mit einer zusätzlich aktiven Zirkulationsbelüftung.

Es gibt übrigens verschiedene gebräuchliche Methoden, die Tagesmitteltemperatur zu berechnen. Als man noch manuell die Temperatur abließ, nutzte man in Deutschland die sogenannten "Mannheimer Stunden" um 7:30, 14:30 und 21:30 MEZ und berechnete aus den 3 Werten ein Tagesmittel, wobei der 21:30-Wert doppelt genommen wurde. Heute ist in Deutschland das Mittel aus 24-Stundenwerten üblich. Einige andere Länder berechnen aus den vier Werten um 0:00, 6:00, 12:00 und 18:00 Uhr Weltzeit (UTC) einen Mittelwert, andere wiederum nehmen einfach den Durchschnitt aus der Minimum- u. Maximumtemperatur des Tages.

Metereologische Größen von Temperaturwerten:

► Eistage
Ein Eistag ist ein Tag, an dem ganztags die gemessenen Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes (unter 0°C) liegen und selbst die höchste am Tag gemessene Temperatur dabei nicht die Nullgrenze überschreitet. Die Anzahl der Eistage ist damit auch eine Untermenge der Anzahl der ↑Frosttage und beschreibt zudem sehr gut die Härte eines Winters.
Bsp.: Durchschnittliche Eistage in Bregenz (A) = 17,3 Tage / durchschnittl. Eistage am Jungfraujoch (CH) = 274,8 Tage.

► Frosttage
Ein Frosttag ist ein Tag, an dem die niedrigste am Tag gemessene Temperatur den Gefrierpunkt (unter 0°C) unterschreitet, die restlichen Tagestemperaturen jedoch oberhalb des Gefrierpunktes liegen. Da die ↑Eistage ebenfalls die Nullmarke unterschreiten (und zwar ganztags), tauchen diese zudem in der Zählung der Frosttage mit auf.

► Sommertage
Ein Sommertag ist ein Tag, an dem die höchste am Tag gemessene Temperatur die Marke von 25°C erreicht und/oder auch überschritten hat. Da die ↑Heißen Tage ebenfalls die 25°C-Marke überschritten haben, tauchen diese zudem in der Zählung der Sommertage mit auf.

► Heiße Tage
Ein heißer Tag (auch Hitzetag gen.) ist ein Tag, an dem die höchste am Tag gemessene Temperatur die Marke von 30°C erreicht und/oder auch überschritten hat. Die Anzahl der heißen Tage ist somit eine Untermenge der Anzahl der ↑Sommertage und beschreibt zudem sehr gut die Güte eines Sommers.
Bsp.: Durchschnittliche heiße Tage auf dem Brocken/Harz (D) = 0,0 Tage / durchschnittl. heiße Tage in Antalya (TR) = 85,3 Tage.

► Tropennächte
Eine Tropennacht ist eine Nacht, an der die niedrigste in der Nacht gemessene Temperatur die Grenze von 20°C nicht unterschreitet. Tropennächte sind in Deutschland eher selten. An den meisten DWD-Stationen gibt es im Mittel weniger als eine Tropennacht pro Jahr. An einzelnen sehr günstig gelegenen Stationen werden 2 bis 3 jährliche Tropennächte registriert. Den Spitzenplatz hält die Station Berlin-Alexanderplatz mit durchschnittlich 5 Tropennächten pro Jahr. In Jahren mit sehr heißen Sommern wie das Jahr 2003 wurden an begünstigten Stationen allerdings über 10 Tropennächte beobachtet. So waren es 2003 in Kehl bei Straßburg sogar 21 Tropennächte.

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Der Luftdruck - das "Gewicht" der Luft

Aufgrund der Gravitationskraft der Erde wird auf jeden Körper eine Anziehungskraft in Richtung Erdmittelpunk ausgeübt, wenn sie nicht durch eine andere Kraft daran gehindert wird. Dabei ist die Gewichtskraft des Körpers seiner Masse proportional, sodass vereinfacht ausgedrückt die Anziehungskraft größer wird, je "schwerer" der Körper ist. Auch auf die Erde umschließende Luftmasse wirken diese Anziehungskräfte, wobei auf jeden Quadratmeter der Erdoberfläche ca. 10 Tonnen Erdatmosphäre lasten. Der Druck auf den Menschen mit etwa 1½ m² Oberfläche beträgt 15.000 kg und wird durch sein Innendruck ausgeglichen.

In der Meteorologie gilt als Luftdruck das Gewicht einer Luftsäule von einem Quadratzentimeter Querschnitt, die vom Messpunkt (Erdoberfläche) bis zur äußeren Grenze der Atmosphäre reicht. Der italienische Physiker Torricelli (1608-1647) bestimmte damals den Luftdruck mithilfe eines 1m langen, oben geschlossenen und mit Quecksilber gefüllten Glasrohr, dass unten offen in ein Quecksilbergefäß mündete.
Er bewies damit, dass es der Luftdruck war, der verhinderte, dass sich das senkrecht aufgestellte und gefüllte Rohr nur bis 76 cm und nicht komplett entleerte. Er stellte zudem fest, dass sich die Quecksilbersäule mit der Zeit änderte und dass eine Abnahme der Höhe einer Schlechtwetterperiode vorausging. Damit erfand Torricelli im Jahre 1643 das Barometer. Nach ihm wurde auch die Luftdruckmessung in Torr benannt, wobei der Normaldruck auf Mereshöhe mit 760 Torr (also 760mm bzw. 76 cm Höhe des Quecksilberstandes im Glasrohr) angegeben wurde.

Schon Torricelli vermutete, das sich der Luftdruck, also das Gewicht der Luft, mit zunehmender Höhe verringern müsse, da ja weniger Atmosphäre pro Quadratzentimeter als Gesamtsäule auflasten würde. Pascal (1623-1662) wiederholte die Experimente von Torricelli, weil er davon überzeugt war, dass, wenn die Luft ein Gewicht hätte, das Quecksilber weniger hoch aufsteigen müsste, wenn man das Experiment in größerer Höhe durchführen würde. Wenn auch nur sehr geringfügig, bestätigte sich diese Annahme schon auf der Spitze des nur 52 Meter hohen Turms von Saint-Jacques in Paris. Er führte das Experiment daraufhin in den verschiedensten Höhen durch und stellte tatsächlich fest, dass die Höhe der Quecksilbersäule mit zunehmender Seehöhe deutlich abnahm.

Gemessen wird der Druck verbindlich nach internationaler Vereinbarung seit 1967 in der Einheit Pascal (nach dem zuvor genannten franz. Physiker Blaise Pascal). 1 Pa ist der Druck der entsteht, wenn senkrecht auf die Fläche von 1 m² die Kraft von einem Newton wirkt. Neben dem Torr war noch das Bar bzw. der tausendste Teil davon, das Millibar (mbar) in der Meteorologie in Gebrauch. Aus Gründen der bequemen Umrechnung und der internationalen Vereinheitlichung wird in der heutigen Meteorologie das Hectopascal (hPa) verwendet.

Verwendung fanden und finden folgende Barometertypen:  • Flüssigkeitsbarometer,  • Goethe-Barometer,  • Aneroid-/ bzw. Dosenbarometer,  • Röhrenbarometer   und das  Sturmglasbarometer.

Da die Luft wie jedes andere Gas zusammendrückbar ist, nimmt ihr Druck und ihre Dichte (Gewicht) wie schon beschrieben mit der Höhe ab. Wobei Ihre Obergrenze dort angenommen werden kann, wo ihre Dichte gegen Null geht (mehr als 400 km von der Erdoberfläche enfernt). Wegen der Höhenabhängigkeit des Luftdruckes müssen die an den Wetterstationen gemessenen Werte unter der Voraussetzung gleicher Lufttemperratur auf die Bedingungen der Meereshöhe reduziert (rückgerechnet) werden. Erst dann sind die gemessenen Luftdruckwerte zur Analyse in den Wetterkarten geeignet, die durch Linien gleicher Druckwerte — den Isobaren — meist in Stufen von 5 zu 5 hPa verbunden werden.

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Der Wind - der Transporteur der Luft

Jede Materie, auch die Luft, kann nur dann in Bewegung geraten, wenn Kräfte auf sie einwirken. In Erdbodennähe empfindet der Mensch die in horizontaler Richtung bewegte Luft als Wind. In der Atmosphäre gibt es jedoch auch auf und abströmende Luftbewegungen, sodass man sagen kann, dass der Wind, also die Bewegung der Luft in alle Richtungen weht. Die Vertikalwinde sind vor allem für die Wolkenbildung und deren Auflösung, sowie für die Entstehung des Niederschlags und der Gewitter verantwortlich. Weiterhin sind sie grundlegend an dem Feuchtigkeits- und Wärmetransport von der Erdoberfläche in die Atmosphäre beteiligt — meteorologisch auch "vertikaler Austtausch" genannt. Der horizontale Transport der Luftmassen bewirkt nicht nur das Verfrachten von gasförmigen Luftsschichten, sondern auch den Mittransport von feinsten Wassertröpfchen bis hin zu sedimentalen Stoffen wie Sand, Feinstaub und anderen Partikeln. Die damit verbundene Problematik um die "Luftverschmutzung" und die Schadstoffe, die weltweit per Atmosphäre transportiert werden, sind hinreichend bekannt.

Die Eigenschaft des Windes, eine bestimmte Kraft auf Gegenstände auszuüben, wird auch für seine Beobachtung und Messung ausgenutzt. Der britische Admiral der Segelschifffahrt Sir Francis Beaufort führte im Jahre 1805 eine Skala ein. Mit ihr versuchte er die verschiedenen Windstärken auf See zu klassifizieren und zu normieren und teilte den Zustand der Meeresoberfläche in 12 Stufen (Beaufortgrade) ein — von Windstille bis Orkan. Später wurde sie auch auf die Landbeobachtung übertragen und ist heute noch in Gebrauch. Allerdings wurde im Jahr 1956 die Windstärke 12 in noch weitere 5 Teilintervalle aufgeteilt, so dass sie nun bis zur Stärke 17 mit über 200 km/h reicht. Geschwindigkeiten über Stärke 12 sind jedoch in Erdbodennähe sehr selten und da eine optische Differenzierung und Beschreibung nicht mehr möglich ist, werden sie in der aufgeführten Liste in der Rubrik [Beaufortskala] auch nicht dargestellt.

Für die Messung der Windstärke gibt es verschiedene Typen von Windmessern (Anemometer), von denen das Schalenkreuzanemometer das gebräuchlichste ist. International standardisiert wird die Windgeschwindigkeit zum meteorologischen Datenaustausch in der bodennahen Grenzschicht in 10 Meter Höhe gemessen, da die Windgeschwindigkeit am Boden lokal sehr unterschiedlich sein kann. Zudem sollte das Anemometer möglichst 2m freistehend über eventuelle Gebäude ragen. Selbstredend natürlich auch großzügig freiflächig gegenüber höherem Baumbewuchs. Neben dem Schalenkreuz- bzw. Schalensternanemometer mit drei oder vier Schalen gibt es zur Windmessung noch folgende Typen:   • Windplatte,   • Flügelrad-Anemometer,   • Staudruckanemometer   und das  Ultraschallanemometer.

Registrierungen zeigen, dass der Wind nie gleichmäßig weht, sondern eher mäßig bis stark mit einzelnen Spitzen (Winböen) die Luftmassen transportiert. Ursache der Böigkeit ist die Turbulenz der Luft.

Sie ist jeder Strömung in der Atmosphäre überlagert und von absolut grundlegender Bedeutung für Wärme, Verdunstung und Ausbreitung von Gasen und sonstigen Bestandteilen der Luftmassen. Wäre sie nicht vorhanden, würden die verschiedenen Schichten der Luftmassen übereinander und nebeneinander gleiten, ohne sich zu vermischen. Es würde kein Austausch stattfinden können! Die Turbulenz kann sehr rasch und sehr stark wechseln, da sie von der Windgeschwindigkeit ebenso abhängt, wie von der Rauigkeit der Erdoberfläche, den vertikalen Temperaturschichtungen und dem Luftdruckunterschied in der benachbarten Atmosphäre.

Treten die Windböen innerhalb eines linienförmig angeordneten Gebietes auf, so nennt man diese Region Böenfront. Böen mit vertikaler Strömungsrichtung werden als Fallbö bezeichnet. Die Windböe unterscheidet sich von der Windgeschwindigkeit dahingehend, dass der gemessene 10-Minuten-Mittelwert der Windgeschwindigkeit innerhalb von mindestens 3 bis maximal 20 Sekunden anhaltend um mindestens 18 km/h (5 kn) überschritten wird. Der DWD unterscheidet zusätzlich zwischen Sturmböen (ab Windgeschwindigkeiten von 62 km/h) und Orkanböen, die ab einer Geschwindigkeit von mindestens 103 km/h auftreten.

Die Geschwindigkeit des Windes wird in Meter pro Sekunde (m/s), in Kilometer pro Stunde (km/h) oder in der Seefahrt in Knoten (kt = 1,852 km/h) gemessen und wird gemittelt aus einem Zeitintervall von 10-Minuten angegeben.

Die Windrichtung, also die Richtung aus der der Wind weht, wird nach seiner Himmelsrichtung bestimmt. Zu den gebräuchlichen Angaben wie Nord, Ost, Süd und West und deren untergeordneten Bezeichnungen wie zum Beispiel SW oder N-NO wird häufig auch die Bestimmung nach einem 360° Vollkreis vorgenommen. Dabei bedeuten 360° Wind aus Norden, 90° Wind aus Osten, 180° Wind aus Süden und 270° Wind aus Westen. Demzufolge wäre eben genanntens Beispiel Wind aus SW gleich 225° und Wind aus N-NO gleich 22,5° (s. Abb. Windrose).

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Der Windverlauf (Wind Run) - die Bestimmung der Windmenge

Der Windverlauf gibt die Menge an Luft an, welche über einen bestimmten Zeitraum an einem bestimmten Meßort ermittelt wird. Dabei wird jede aufgetretene Windgeschwindigkeit zusammen mit der Zeitspanne ihres Auftretens über einen festgelegten Zeitraum (i.d.R. pro Tag, Monat o. Jahr) aufaddiert.
Der Windverlauf kann damit auch für eine mögliche Leistungsausbeute von Windkraftanlagen herangezogen werden, wobei hierfür aber insbesondere die höheren Windgeschwindigkeitsgrößen von vorrangiger Bedeutung sind.

Berechnungsbeispiel:
Nehmen wir an, der Wind weht 18 Stunden lang mit einer konstanten Geschwindigkeit von 15 km/h, danach noch 2 Stunden mit 12 km/h und die restlichen 4 Stunden mit noch 9 km/h, so ergibt das einen Wind Run für 1Tag von:

 

Geschwindigkeit (15 km/h)	x	Zeit (18h)	/	1Tag (24h)	=	11,25 km
Geschwindigkeit (12 km/h)	x	Zeit (2h)	/	1Tag (24h)	=	1,0 km
Geschwindigkeit (9 km/h)	x	Zeit (4h)	/	1Tag (24h)	=	1,5 km
————————————
				Wind Run	=	13,75 km

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Die Luftfeuchtigkeit - die Wasserdampfmenge in der Luft

Der Luftfeuchtigkeitswert bezieht sich alleine auf die Menge an Wasserdampf in der Luft. Flüssiges Wasser (Regentropfen, Nebeltröpfchen) oder Eis (Schneekristalle) werden der Luftfeuchtigkeit nicht zugerechnet. Die Gesamtmenge des Wasserdampfs, die die Luft enthalten kann, ist je nach Lufttemperatur und Luftdruck unterschiedlich.

Die relative Luftfeuchtigkeit berücksichtigt diese Faktoren und bietet eine Luftfeuchtigkeitsmessung an, welche die Menge des Wasserdampfs in der Luft als Prozentsatz der Menge angibt, die die Luft maximal in Abhängigkeit der Lufttemperatur und Druck aufnehmen könnte. Die relative Luftfeuchtigkeit ist damit nicht ein Maß für die Menge des Wasserdampfs in der Luft, sondern ein Verhältnis der gemessenen Wasserdampfmenge zur maximal aufnehmbaren Menge bei gleichem Temperatur-/Druckverhaltnis. Die relative Luftfeuchtigkeit lässt unmittelbar erkennen, in welchem Ausmaß die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist:

• bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50% enthält die Luft nur die Hälfte der Wasserdampfmenge, die bei entsprechend gleicher Temperatur und Druck maximal enthalten sein könnte.

• bei 100% relativer Luftfeuchtigkeit ist die Luft vollständig mit Wasserdampf gesättigt.

• wird die Sättigung von 100% überschritten, so schlägt sich die überschüssige Feuchtigkeit als Kondenswasser bzw. Nebel oder Reif nieder.

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Der Taupunkt - Gleichgewichtszustand an kondensierendem und verdunstendem Wasser

Die Luft ist, wie weiter oben schon beschrieben, ein Gemisch verschiedener Gase. Eines dieser Gase ist der Wasserdampf. Die Menge an Wasserdampf, die in der Luft enthalten sein kann, ist wie ebenfalls schon erwähnt, begrenzt. Die relative Luftfeuchtigkeit gibt an, wieviel Prozent des maximalen Wasserdampfgehaltes die Luft im Augenblick enthält. Da der maximale Wasserdampfgehalt mit steigender Temperatur ansteigt, fällt die relative Luftfeuchtigkeit mit steigender Temperatur (und umgekehrt) — vereinfacht ausgedrückt: Je wärmer desto weniger relative Luftfeuchtigkeit und je kälter desto mehr.

Die Taupunkttemperatur ist definiert als die Temperatur, bei der der aktuelle Wasserdampfgehalt in der Luft der maximale ist, also 100% relative Luftfeuchtigkeit. Mit Erreichen des Taupunkts ist somit eine relative Feuchte von 100 % erreicht und in deren Folge kommt es zur Kondensation. Die Taupunkttemperatur ist damit eine von der aktuellen Temperatur unabhängige Größe.

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Niederschlag - der ewige Kreislauf des Wassers

Niederschlag ensteht infolge des Überschreitens des Taupunktes. Auf den Boden fallende Niederschläge treten dabei in Form von Regentropfen, Schneeflocken, Tau, Nebel, Raureif, Hagel oder Graupel auf — wobei Regen die häufigste Form von Niederschlag aus den Wolken ist. Er besteht aus Wasser, das nach Kondensation von Wasserdampf infolge der Schwerkraft auf die Erde fällt. Die ersten Regenmessungen wurden vor etwa 2000 Jahren in Indien vorgenommen, in Europa verwendete man Regensammler zum ersten Mal im 17. Jahrhundert. Die ersten Regenmesser wurden auf Dächern montiert, heute stellt man sie in Bodennähe auf, um den Windeinfluss zu verringern. Größe und Form der offiziellen Regenmesser sind von Land zu Land unterschiedlich. Ihre Vereinheitlichung scheiterte bisher daran, dass dadurch die Vergleichbarkeit mit langjährigen Aufzeichnungen eingeschränkt würde.

Youtube-Video: Animation des Wasserkreislaufs. Diese Animation ist Teil der LernMax-Software für den Sachunterricht. https://www.lernmax.at

Metereologische Größen von Niederschlag:

► Sprühregen (Nieselregen)
Sprühregen bzw. Nieselregen wird nach seiner Form definiert. Sprühregen besteht aus kleinen Tröpfchen, die üblicherweise aus ↑Stratuswolken fallen. Die Tröpfchen haben einen Durchmesser, der kleiner als 0,5 Millimeter ist. Bei einer Niederschlagsintensität von bis zu 0,2 Millimeter je Stunde spricht man von einem leichten, bei 0,2 bis 0,5 Millimeter je Stunde von einem mäßigen und bei über 0,5 Millimeter je Stunde von einem starken Sprühregen.

► Schauer
Ein Schauer ist eine kurz andauernde Niederschlagssituation bis maximal 45 Minuten, mit meist hoher, manchmal schnell wechselnder Niederschlagsintensität und dabei meist eng begrenztem Niedersschlagsgebiet (kleiner als 10 km²). Es gibt Regen-, Hagel-, Graupel- und Schneeschauer. Aus der Ferne betrachtet zeigen sich Schauer fast immer als Schleppen, die umgangssprachlich auch als Fallstreifen bezeichnet werden.

► Landregen (Dauerregen)
Im Gegensatz zum ↑Schauer bezeichnet der Landregen eine lang andauernde Niederschlagssituation, welcher in den gemäßigten Breiten fast ausschließlich aus ↑Nimbostratuswolken fällt. Dauerregen kann in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Breiten beobachtet werden und mehrere Stunden bis Tage dauern, selten jedoch auch mehrere Wochen. Im Allgemeinen spricht man dann von einem Dauerregen, wenn er mit ununterbrochenen Regenfällen und einer Heftigkeit von über 0,5 Millimeter Niederschlag pro Stunde über einen Zeitraum von mindestens sechs Stunden anhält.

► Platzregen
Platzregen ist eine Regenform, die sich zeitlich und räumlich nur auf einem kleinen Gebiet abregnet — es dauert meistens nur wenige Minuten und betrifft oft weniger als einen Quadratkilometer. Platzregen können sehr heftig sein (↑Starkregen) und sind dann schwer vom ↑Schauer abzugrenzen. In allgemeinen Wettervorhersagen werden Platzregen oft mit Formulierungen wie "heiter bis wolkig mit möglicher lokaler Schauertätigkeit" oder "örtliche Schauerneigung" angekündigt.

► Starkregen
Von Starkregen spricht man bei großen Niederschlagsmengen pro Zeiteinheit. Er fällt meist aus konvektiver Bewölkung (z.B. ↑Cumulonimbuswolken). Starkregen kann zu schnell ansteigenden Wasserständen und (bzw. oder) zu Überschwemmungen führen, häufig einhergehend mit Bodenerosion.
"Starkregen" wird im deutschen Sprachraum wie folgt definiert: mehr als 5mm pro 5min-Zeiteinheit, mehr als 7,1mm pro 10min-Zeiteinheit, mehr als 10mm pro 20min-Zeiteinheit bzw. mehr als 17mm pro Stunde.
Von "heftigem Starkregen" wird ab einer Menge von 25 Millimetern pro Stunde oder 35 Millimetern innerhalb von sechs Stunden gesprochen.

► Gefrierender Regen
Gefrierender Regen hat seinen Namen nach der Wirkung am Boden: Es entsteht beim Auftreffen auf dem Boden dann das bekannte Glatteis. Gefrierender Regen hat eine Temperatur von über 0 °C, ist also nicht unterkühlt, und gefriert erst nach dem Auftreffen auf eine wesentlich kältere Oberfläche. Diese bildet oft ein nicht durch Schnee überdeckter Boden, der über einen längeren Zeitraum hinweg bei starkem Frost bis in tiefe Lagen ausgekühlt ist. "Gefrierender Regen" und ↑Eisregen werden oft fälschlich für das Gleiche gehalten — massives Glatteis auf Fahrbahnen wird in aller Regel durch gefrierenden Regen verursacht (weitaus häufiger aber durch überfrierende Luftfeuchtigkeit oder Nebel).

► Schnee
Schnee besteht aus feinen Eiskristallen und ist die häufigste Form des festen Niederschlags. Die unterschiedlichen Stammformen der Schneekristalle hängen von der Temperatur ab. Der mittlere Durchmesser von Schneeflocken beträgt ca. fünf Millimeter. Je höher die Temperatur wird, desto größer werden die Flocken, da die Kristalle schmelzen und zu großen Flocken verkleben. Die größte Komplexität der Schneekristalle zeigt sich bei hoher ↑Luftfeuchtigkeit, da diese auch noch filigranere Strukturen wachsen lässt. Bei sehr niedrigen Temperaturen sind die Eiskristalle nicht nur kleiner und einfacher gebaut, sondern es schneit auch weniger als bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt.

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Evapotranspiration (ET) - die Gesamtverdunstungsmenge

Evapotranspiration bezeichnet in der Meteorologie die Summe aus Transpiration und Evaporation, also der Verdunstung von Wasser aus Tier- und Pflanzenwelt, sowie der Boden-/Wasseroberfläche. Die wichtigsten beeinflussenden Faktoren sind: der Wassergehalt des Bodens, die Vegetationsdichte der Erdoberfläche, die aktuelle Sonneneinstrahlung, die Luftfeuchtigkeit, die Temperatur der Erd- bzw. Wasseroberfläche, die Bodentemperatur der bodennahen Luftschichten und die Windgeschwindigkeit an der Erdoberfläche. Damit ist der Wert der ET als der direkte Gegenteil vom Niederschlag anzusehen und wird auch in derselben Maßeinheit (Millimeter, l/m²) angegeben. [Die Wettersstationen des Typs Davis Ventage Pro2 verwenden die Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit, durchschnittl. Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahldaten zur Schätzung der ET, die alle volle Stunde berechnet wird.]

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Solar-Strahlung - die globale Strahlungsenergie der Sonne

Solarstrahlung bzw. auch Sonnenstrahlung  ist die Strahlung, die von der Sonne direkt auf der Erde eintrifft und die wir zu einem großen Teil auch sehen und spüren können. Abhängig von der Wellenlänge wird die Sonnenstrahlung von der Atmosphäre mehr oder weniger stark absorbiert. Die an der Erdoberfläche eintreffende Intensität hängt zudem stark vom Wetter und vom Sonnenstand ab.
Was wir die "aktuelle Sonnenstrahlung" nennen, wird technisch mit "globaler Sonnenstrahlung" bezeichnet, einem Maß für die Intensität der Sonnenstrahlung, die eine horizontale Fläche erreicht. Diese Bestrahlungsstärke umfasst sowohl die direkte Komponente von der Sonne und die reflektierte Komponente vom restlichen Himmel. Der Sonnenstrahlungsmesswert liefert ein Maß für die Menge der Sonnenstrahlen, die den Sonneneinstrahlungssensor zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht, und wird in Watt/Quadratmeter (W/m²) ausgedrückt.

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UV-Strahlung - die "erhöhte biologische Komponente" der Sonnenenergie

Die Sonnenenergie erreicht die Erde als sichtbare, infrarote und ultraviolette Strahlung. Die UV-Strahlung ist für den Menschen im Gegensatz zur globalen Solarstrahlung eine unsichtbare elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als die des für den Menschen sichtbaren Lichtes. Die Bezeichnung ultraviolett steht dabei dafür, dass das UV-Spektrum mit etwas kürzeren Wellenlängen als jene beginnt, die der Mensch gerade noch als Farbe Blauviolett wahrzunehmen vermag.
Die Atmosphäre der Erde ist ein natürlicher Filter für die UV-Strahlung. Dabei ist die Ozonschicht in 12 bis 30 km Höhe von besonderer Bedeutung. Die Auswirkung einer Reduktion dieses Gesamtozons auf die Lebewesen ist eine Zunahme des biologisch besonders wirksamen UV-B.

Die ultraviolette (UV-) Strahlung, insbesondere ihr kurzwelliger Anteil, das UV-B, weist eine erhöhte biologische Wirksamkeit auf. UV-B kann die Erbsubstanz DNA direkt schädigen — UV-A über reaktive Sauerstoffverbindungen indirekt. Beim Menschen erzeugt UV-Strahlung akute Hautbräunung als Zeichen des Schutzes vor erhöhten UV-Dosen. Der "Sonnenbrand" ist damit immer ein Zeichen für die Überdosierung und die damit einhergehende Überforderung der Schutzmechanismen der Haut. Weitere akute Folgen sind eine Verschlechterung der Immunlage des Organismus, die Hell- und Dunkelhäutige gleichermaßen betreffen, und der Einfluss auf das Auge (Schneeblindheit, grauer Star). Darüber hinaus sind für die Gesundheit besonders die Spätfolgen übermäßigen Sonnengenusses zu beachten. Dies sind frühzeitige Alterung der Haut und der Hautkrebs.
Die UV-Strahlung besitzt aber auch günstige Eigenschaften. Insbesondere stimuliert sie auf natürliche Weise die Bildung des Vitamins D3, das für Knochenaufbau und -erhalt wichtig ist. Ferner findet sie Verwendung in der Therapie einiger Hautkrankheiten, z. B. Neurodermitis.

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UV-Index - die standartisierte Klassifizierung der gefährlichen Strahlung

Der UV-Index ist ein Maß für die Intensität der sonnenbrandwirksamen ultravioletten (UV-) Strahlung und wird von der WHO als das wichtigste Instrument gesehen, auf die Risiken eines übermäßigen UV-Genusses aufmerksam zu machen.
Was sind die Gründe für den UV-Index? Nicht nur in den besonders sonnereichen Ländern, auch in Deutschland nimmt in der weißhäutigen Bevölkerung die Zahl der Neuerkrankungen an Hautkrebs seit Jahrzehnten gravierend zu. Sie verdoppelt sich in Deutschland etwa alle 10 Jahre (Bundesamt für Strahlenschutz 2003). Wesentlicher Grund ist die gesellschaftliche Sicht, die intensive Hautbräunung — eigentlich ein Zeichen der Überexposition gegenüber der UV-Strahlung — als Zeichen von Sportlichkeit, Schönheit und guter Gesundheit idealisiert. Die Zahl der Urlaubstage hat zugenommen und die Möglichkeit, diese schönsten Tage des Jahres in sonnenreichen Landstrichen zu verbringen. Zusätzlich birgt die menschengemachte Verdünnung des stratosphärischen Ozons (Extremfall das Antarktische Ozonloch) in den mittleren und höheren Breiten seit Ende der 60'er Jahre des 20. Jahrhunderts die Gefahr, dass der UV-Anteil der Sonnenstrahlung zunimmt. Dadurch können Sonnenbrand und Hautveränderungen schneller entstehen. Der UV-Index gilt für alle Hauttypen gleichermaßen.

Die Strahlenschutzkommission (1995) empfiehlt in Verbindung mit dem UV-Index:

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Das Wetter - begriffliche Abklärung

In WikipediA heißt es dazu:

"..Das Wetter charakterisiert den Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort und zu einem bestimmten Zeitpunkt. Kennzeichnend sind die meteorologischen Elemente Strahlung, Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Wind, sowie die daraus ableitbaren Elemente Bewölkung, Niederschlag, Sichtweite etc.. Das Wetter ist das augenblickliche Bild eines Vorganges (Wettergeschehen), das sich hauptsächlich in der Troposphäre abspielt. Es kann sich — im Gegensatz zur Wetterlage und Witterung — mehrmals täglich ändern.

► Wetterlage: Zustand der Atmosphäre in einem größeren Gebiet und zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Wetterlage ändert sich von Tag zu Tag mehr oder weniger stark.

► Witterung: Der allgemeine, durchschnittliche oder auch vorherrschende Charakter des Wetters an einem Ort über einen Zeitraum mehrerer Tage oder Wochen betrachtet. Besonders in Betracht gezogen werden dabei die fühlbaren Wetterelemente wie Niederschlag, Temperatur, Wind und Luftfeuchtigkeit.

► Klima: Der für eine Region (bzw. eine größere Klimazone) typische jährliche Ablauf der Witterung, zum Beispiel mildes, raues oder winterfeuchtes Klima. Detailliert beschreiben das Monatskurven von Temperatur und Niederschlägen, die sich aus Wetterstatistiken vieler Jahre bis Jahrzehnte ergeben. Wichtigste Klimaparameter sind unter anderem die Solarkonstante, Strahlungsbilanz, fühlbare und latente Wärmeströme, 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.

► Ein Wetterumschwung ist eine — verhältnismäßig rasche und plötzliche — Änderung der Wetterlage in einem bestimmten Gebiet und zu einem bestimmten Zeitpunkt..."

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