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Meteorologisch-klimatologisches Grundwissen: Eine Einführung mit Übungen, Aufgaben und Lösungen
Eine Einführung mit Übungen, Aufgaben und Lösungen
Taschenbuch
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Ewald Zmarsly lehrte an der Universität Duisburg-Essen.
Diese kurzgefasste Einführung behandelt die physikalischen Grundlagen der Meteorologie und Klimatologie in verständlicher Form. Praktische Übungen, in denen die wichtigsten mathematischen Schritte und physikalischen Gesetzmäßigkeiten erläutert werden, erleichtern den Zugang zu elementaren meteorologischen Zuständen und Prozessen. Zahlreiche Verständnisaufgaben sowie Rechenaufgaben mit Lösungen dienen zur Vertiefung des Stoffes und leiten zum Selbststudium an. Wichtige Umrechnungstabellen und Formelzeichen ergänzen diese erweiterte Auflage.
Vorwort zur 1. Auflage 5
Vorwort zur 3. Auflage 7
1 Strahlung 11
1.1 Allgemeines 11
1.2 Wechselwirkungen von Strahlung und Materie 13
1.2.1 Absorption und Fotodissoziation 14
1.2.2 Albedo 16
1.2.3 Streuung 17
1.2.4 Extinktion 19
1.3 Strahlungsgesetze 21
1.3.1 KIRCHHOFF sches Strahlungsgesetz 21
1.3.2 PLANCK sches Strahlungsgesetz 22
1.3.3 WIEN sches Verschiebungsgesetz 25
1.3.4 STEFAN-BOLTZMANN-Gesetz 26
1.4 Bestrahlung von Oberflächen 27
1.5 Strahlungs- und Wärmehaushalt 30
1.6 Übungen 33
1.7 Aufgaben 34
2 Temperatur und Wärme 37
2.1 Temperatur 37
2.2 Wärme 39
2.3 Aggregatzustände 45
2.4 Temperaturausgleich 47
2.5 Wärmeübertragung 48
2.5.1 Wärmestrahlung 48
2.5.2 Turbulenter Wärmetransport 49
2.5.3 Wärmeleitung 53
2.5.3.1 Wärmeleitfähigkeit 53
2.5.3.2 Temperaturleitfähigkeit 54
2.5.3.3 Wärmespeichervermögen 57
2.5.3.4 Thermisches Verhalten im Boden 59
2.5.4 Thermisches Verhalten zwischen Boden und Atmosphäre 60
2.6 Übungen 61
2.7 Aufgaben 65
3 Luftfeuchtigkeit 69
3.1 Allgemeines 69
3.2 Feuchtemaße 69
3.2.1 Dampfdruck 69
3.2.2 Absolute Feuchte 71
3.2.3 Spezifische Feuchte 71
3.2.4 Mischungsverhältnis 72
3.2.5 Relative Feuchte 73
3.2.6 Taupunkt 73
3.3 Virtuelle Temperatur 75
3.4 Verfahren zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit 76
3.4.1 Aspirations-Psychrometer 77
3.5 Übungen 81
3.6 Aufgaben 83
4 Luftdruck 86
4.1 Allgemeines 86
4.2 Hydrostatik 87
4.3 Aerostatik 89
4.4 Übungen 91
4.5 Aufgaben 93
5 Wind 95
5.1 Allgemeines 95
5.2 Kräfte bei reibungsfreier Bewegung 97
5.3 Kräfte in rotierenden Systemen 101
5.3.1 Geostrophischer Wind 106
5.3.2 Zyklostrophischer Wind 109
5.4 Wind in bodennahen Luftschichten 111
5.5 Thermische Schichtung 115
5.6 Atmosphärische Turbulenz 116
5.7 Übungen 119
5.8 Aufgaben 123
6 Wolken, Niederschlag und Verdunstung 125
6.1 Wolken 125
6.1.1 Krümmungseffekt 127
6.1.2 Lösungseffekt 128
6.2 Niederschlag 130
6.3 Verdunstung 131
6.4 Übungen 136
6.5 Aufgaben 138
7 Lösungen zu den Aufgaben der Kapitel 1 bis 6 141
8 Anhang 156
Literaturverzeichnis 176
Sachregister 179
Vorwort zur 3. Auflage 7
1 Strahlung 11
1.1 Allgemeines 11
1.2 Wechselwirkungen von Strahlung und Materie 13
1.2.1 Absorption und Fotodissoziation 14
1.2.2 Albedo 16
1.2.3 Streuung 17
1.2.4 Extinktion 19
1.3 Strahlungsgesetze 21
1.3.1 KIRCHHOFF sches Strahlungsgesetz 21
1.3.2 PLANCK sches Strahlungsgesetz 22
1.3.3 WIEN sches Verschiebungsgesetz 25
1.3.4 STEFAN-BOLTZMANN-Gesetz 26
1.4 Bestrahlung von Oberflächen 27
1.5 Strahlungs- und Wärmehaushalt 30
1.6 Übungen 33
1.7 Aufgaben 34
2 Temperatur und Wärme 37
2.1 Temperatur 37
2.2 Wärme 39
2.3 Aggregatzustände 45
2.4 Temperaturausgleich 47
2.5 Wärmeübertragung 48
2.5.1 Wärmestrahlung 48
2.5.2 Turbulenter Wärmetransport 49
2.5.3 Wärmeleitung 53
2.5.3.1 Wärmeleitfähigkeit 53
2.5.3.2 Temperaturleitfähigkeit 54
2.5.3.3 Wärmespeichervermögen 57
2.5.3.4 Thermisches Verhalten im Boden 59
2.5.4 Thermisches Verhalten zwischen Boden und Atmosphäre 60
2.6 Übungen 61
2.7 Aufgaben 65
3 Luftfeuchtigkeit 69
3.1 Allgemeines 69
3.2 Feuchtemaße 69
3.2.1 Dampfdruck 69
3.2.2 Absolute Feuchte 71
3.2.3 Spezifische Feuchte 71
3.2.4 Mischungsverhältnis 72
3.2.5 Relative Feuchte 73
3.2.6 Taupunkt 73
3.3 Virtuelle Temperatur 75
3.4 Verfahren zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit 76
3.4.1 Aspirations-Psychrometer 77
3.5 Übungen 81
3.6 Aufgaben 83
4 Luftdruck 86
4.1 Allgemeines 86
4.2 Hydrostatik 87
4.3 Aerostatik 89
4.4 Übungen 91
4.5 Aufgaben 93
5 Wind 95
5.1 Allgemeines 95
5.2 Kräfte bei reibungsfreier Bewegung 97
5.3 Kräfte in rotierenden Systemen 101
5.3.1 Geostrophischer Wind 106
5.3.2 Zyklostrophischer Wind 109
5.4 Wind in bodennahen Luftschichten 111
5.5 Thermische Schichtung 115
5.6 Atmosphärische Turbulenz 116
5.7 Übungen 119
5.8 Aufgaben 123
6 Wolken, Niederschlag und Verdunstung 125
6.1 Wolken 125
6.1.1 Krümmungseffekt 127
6.1.2 Lösungseffekt 128
6.2 Niederschlag 130
6.3 Verdunstung 131
6.4 Übungen 136
6.5 Aufgaben 138
7 Lösungen zu den Aufgaben der Kapitel 1 bis 6 141
8 Anhang 156
Literaturverzeichnis 176
Sachregister 179
Diese kurzgefasste Einführung behandelt die physikalischen Grundlagen der Meteorologie und Klimatologie in verständlicher Form. Praktische Übungen, in denen die wichtigsten mathematischen Schritte und physikalischen Gesetzmäßigkeiten erläutert werden, erleichtern den Zugang zu elementaren meteorologischen Zuständen und Prozessen. Zahlreiche Verständnisaufgaben sowie Rechenaufgaben mit Lösungen dienen zur Vertiefung des Stoffes und leiten zum Selbststudium an. Wichtige Umrechnungstabellen und Formelzeichen ergänzen diese 3., stark überarbeitete und erweiterte Auflage.