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Als Erstes bedenkt bitte ich bin keine Fluglehrerin oder der gleichen sondern lediglich eine Pilotin und möchte nur dem Wunsch Einzelner entsprechen und versuchen – rein auf privater Ebene – die Meteorologie nach und nach – Stück für Stück – etwas „aufzubröseln“ um das Selbstbriefing zu vereinfachen und das Fliegen vielleicht ein wenig sicherer zu machen.
Wenn Ihr Fragen habt - raus damit - ich schau ob ich sie beantworten kann (Expertin bin ich ja auch nicht).
Lasst mir ein Like da wenn ich weiter machen soll - wenn kein Interesse besteht kann ich mir die Arbeit sparen ;-)
Part1 (die Sphären):
Um das Wetter zu verstehen und die Auswirkungen auf meine Flugplanung auch in Hinsicht auf die Leistungsfähigkeit meines Fluggerätes finde ich es wichtig als erstes einmal die Atmosphäre zu verstehen.
Hier gibt es einen Merksatz – Hand aufs Herz – wer hat diese schon mal gehört?
Totales Sauwetter mitten im Endanflug
Unsere Atmosphäre setzt sich zusammen aus der Troposphäre, Stratosphäre, Mesophäre, Ionosphäre und Exosphäre.
Die Anfangsbuchstaben sind hierzu als Merkhilfe im Merksatz integriert.
Aber jetzt mal die Sphären im Einzelnen:
Die Troposhäre:
In der Troposphäre findet unser Wettergeschehen statt. Der in der Atmosphäre vorkommende Wasserdampf befindet sich nahezu vollständig in der Troposphäre was das Wettergeschehen erklärt.
Bei der Berechnung der von ISA zugrunde gelegten Standartwerte handelt es sich um Mittelwerte da sie nicht „festgeschrieben“ sind.
Die Troposphäre endet bei einer Höhe von 11 Kilometern und einer Temperatur von -56,5 C. Je nach dem wo wir uns befinden, zu welcher Jahreszeit wir dort sind und welches Wetter wir gerade haben werden die tatsächlichen Werte davon abweichen.
Am Äquator zum Beispiel kann die Höhe locker 17 Kilometer betragen, bei den Polen aber auch unter 8 Kilometer rutschen….
Die Temperatur sinkt in der Troposphäre stetig mit der Höhe um etwa 2°C in 1000ft (etwa 300 Meter).
Da die Troposphäre nicht direkt in die nächste Phäre (Stratosphäre) übergeht gibt es einen Übergangsbereich – die Tropopause.
Die Luft selbst setzt sich zusammen aus einem sehr großen Anteil an Stickstoff (etwa 78%), Sauerstoff (etwa 21%) und diversen Edelgasen. Dazu kommt noch etwas Wasserdampf.
Die Stratospähre:
Sie ist die nächste Schicht nach der Troposphäre welche durch die Tropospause von dieser getrennt ist.
Die Temperatur über der Tropospause bleibt bis zu einer Höhe von etwa 20 Kilometern annähernd gleich. Dann kommt die Ozonschicht. Diese endet bei etwa 50 Kilometern Höhe. Bis hier hin steigt die Temperatur allmählich wieder an bis auf „erträgliche“ 0°C in etwa (erträglich gegenüber den oben bereits erwähnten -56,5 °C in der vorigen Schicht).
In der Stratosphäre kann es sehr windig sein.
Der Übergangsbereich zur nächsten Phäre nennt sich hier Stratopause.
Die Mesophäre:
In der Mesophäre wird es wieder kälter. Genau genommen ist es hier am Allerkältesten mit Temperaturen von -90°C und mehr (wird bei Raketenaufstiegen gemessen).
Sie endet bei etwa 80 Kilometern Höhe.
Die Ionosphäre (auch Thermospähre genannt):
Nach der Mesopause (Trennschicht zwischen Mesophäre und Ionosphäre) wird es wieder wärmer. Genau genommen sehr heiß. Etwa 1000°C (nein, nicht verschrieben) kann es hier geben.
Sie geht bis auf eine Höhe von etwa 500 Kilometern.
Die Exosphäre:
Sie schließt sich an die Ionospähre an und soll uns mal gar nicht mehr jucken – es sei denn wir sind mit einem Raumschiff unterwegs…. -
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Bis auf die Tatsache, dass es sich um "Spähren" und nicht um "Phären" handelt, sehr gut geschrieben, vielen Dank 😀
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TobiasM schrieb:
Sorry, ich vergaß - Rechtschreibfehler dürfen selbstverständlich behalten werden - wie immer ;-)
Bis auf die Tatsache, dass es sich um "Spähren" und nicht um "Phären" handelt, sehr gut geschrieben, vielen Dank 😀 -
Das ist natürlich korrekt 😇
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Part2:
Temperatur
Zur Erinnerung…
Die Temperatur kann in verschiedenen Einheiten gemessen werden. Für uns ist Celsius die gewohnte Einheit. Recht häufig wird aber auch Kelvin und Fahrenheit benutzt.
Der Siedepunkt vom Wasser beträgt bekannterweise 100°C und der Schmelzpunkt von Eis 0°C.
Das behalten wir einfach mal im Hinterkopf…..
Unser Wettergeschehen findet wie in Part1 schon in Erinnerung gerufen in der Troposphäre statt.
Die Troposphäre ist der Raum in welchem wir uns überwiegend (eigentlich mit dem UL immer) aufhalten.
Diese Troposphäre kann durch mehrere Faktoren erwärmt werden.
Als erstes denkt man da an die Sonnenstrahlung zum Beispiel. Etwa ein drittel der Sonnenstrahlung geht in den Tiefen des Weltalls verloren und interessiert uns nicht weiter.
Zwei drittel jedoch gelangen zur Erde durch. Und diese zweidrittel Sonneneinstrahlung ist für unsere Wetterentwicklung verantwortlich.
Die Sonnenstrahlen an sich können jedoch niemals die Luft erwärmen. Dafür benötigen sie Hilfe.
Die Sonnenstrahlen gelangen nun (in der Regel am Tag ist ja klar) auf die Erdoberfläche und erwärmen diese. Die darüber liegende Luft erwärmt sich. Klar, wirst Du jetzt sagen.Irgendwann am Nachmittag ist die Luft so warm dass keine weitere Wärme mehr von der Erde abgegeben werden kann. Die Sonneneinstrahlung verschwindet irgendwann und die Erde kühlt sich über Nacht langsam ab. Diese Abkühlung gibt sie natürlich ebenso wieder an die Luft weiter. Interessanterweise ist der kälteste Punkt kurz nach Sonnenaufgang….
Nun ist aber ja die Erde nicht überall gleich. Da sind Grasflächen, Asphaltschichten, Wasserflächen, … und entsprechend erwärmt sich die Fläche unterschiedlich. Lauft im Hochsommer bei flauschigen Temperaturen mal über eine Wiese und anschließend über einen asphaltierten Bereich. Dann wisst ihr, wovon ich rede.
Jedenfalls steigt diese warme Luft nach oben – das wissen wir alle. Und wir denken jetzt daran dass die Luft nicht überall gleich warm ist. Dafür steigt aber auch kältere Luft wieder ab – da wo es kühler ist. Das passiert in Luftblasen und das ist Thermik (die Segelflieger freut es, ich als Motorpilotin brauche das echt nicht)…
Wie hoch die Thermik steigt hängt nun wiederum vom Wetter ab.
Thermik sollten wir aber nicht verwechseln mit Turbulenzen welche es ja auch noch gibt. Aber was ist das denn nun schon wieder???
Ganz einfach eigentlich….
Hier spielt nun der Wind eine Rolle. Die Erdoberfläche ist nicht gleich. Dadurch entstehen kleine Verwirbelungen in der Luft. Und diese wiederum bringen die Umgebungsluft zum Auf- und Absteigen. Logisch, oder?
Das Resultat sind Turbulenzen – ganz blöd bei der Landung wenn zum Beispiel Hecken oder ähnliches im Endanflug vor der Piste sind. Da merkt man es oft ganz deutlich.
Die Advektion ist übrigens eine Horizontal strömende Luft die vom Boden erwärmt oder abgekühlt wird.
Normalerweise nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe ab. Wie schon beschrieben 2°C auf 300Meter (1000ft.). Aber das wäre ja zu einfach, oder? Die Realität sieht da etwas anders aus.
Und wir merken uns: Warme Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft.
Das ist später noch eine entscheidende Aussage.
Inversionen….
Zurück zur Temperaturabnahme. Wir haben gehört, die Temperatur nimmt mit der Höhe ab. Aber – was ist, wenn es nicht so ist? Was wenn aufgrund von Wettergeschehen zum Beispiel die Temperatur zunimmt? Genau das ist dann eine Inversion.
Eine Bodeninversion kann zum Beispiel entstehen wenn warme Luft über kälteren Untergrund fließt.
Eine Talinversion finden wir im Gebirge. Die Luft kühlt ab, wird schwerer, sammelt sich im Talbecken. Darüber kann es zu einer Inversion kommen.
Eine Absinkinversion haben wir beim Fliegen sicher alle schon gesehen. Durch ein Hochdruckgebiet kommt es zu Absinkbewegungen der Luft. Oft reicht es aber nicht bis zum Boden. Die Luft am Boden ist kälter, die warme Luft durch das Hochdruckgebiet setzt sich drauf und wir haben eine Absinkinversion in einigen tausend ft. Höhe. Oberhalb dieser Inversionsschicht (sieht man beim Fliegen deutlich) is die Luft meist wolkenlos.
Bei der Aufgleitinversion schiebt sich eine wärmere Luftschicht über eine Kaltluftschicht. Qusi wie ein Keil. Hierbei entsteht eine recht hohe Luftfeuchtigkeit.Eine Isothermie ist übrigens nichts anders als eine gleichbleibende Temperatur trotz aufsteigender Höhe....
Das sich die Erwärmung von verschiedenen Faktoren beeinflussen lässt liegt auf der Hand. Wolken wirken wie eine Isolation und lassen die Wärme nicht ungehindert auf den Erdboden gleiten und die vorhandene Wärme in der Nacht nicht abziehen. Ebenso hat Wind einen großen Einfluss den dieser verhindert ebenso den Wärmeaustausch. Das die Sonne im Winter nicht so einen großen Einfluss hat wie im Sommer sollte auch jedem klar sein. -
Jetzt kommen gleich die adiabatischen Vorgänge das Energieniveau in den verschiedenen Schichtungen, oder? Ich freu mir!
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SuperBabb schrieb:
Jetzt kommen gleich die adiabatischen Vorgänge das Energieniveau in den verschiedenen Schichtungen, oder? Ich freu mir!
Heute nicht mehr.....
Aber ja, die kommen dann auch noch dran....
Muss mal sehen in welcher Reihenfolge ich da weiter mache. -
Part3
Luftdruck
Was ist denn jetzt schon wieder der Luftdruck?
Gehört haben wir das ja alle schon mal….
Der Luftdruck ist quasi das Gewicht in einer Luftsäule. Also im Prinzip eine Kraft. Die Erdanziehungskraft und die Gravitationskraft sind hier die ausschlaggebenden Punkte.
Der Druck wird in Hektopaskal (hPa) gemessen. Die ISA hat einen Luftdruck in MSL von 1013,25hPa angenommen. Wie immer ist dies ein festgesetzter Durchschnittswert.
Der Luftdruck nimmt alle 18.000ft (5.500 Meter) zur Hälfte ab, halbiert sich also quasi.
Gemessen wird der Luftdruck meist mit einem Quecksilberbarometer oder einem Dosenbarometer.
Wenn wir jetzt ausgehen von einem hälftigen Luftdruck alle 18.000ft. entspricht das 27ft. Abnahme je 1hPa Unterschied.
Jetzt fragst Du bestimmt, wofür das nun schon wieder gut ist…. Was hat es mich zu interessieren?
Nun, für ganz vieles!!!
1) Ich kann mir hiermit die Druckhöhe auf meinem Platz ausrechnen.
2) Ich kann mir hiermit die zu erwartende Ceiling-Höhe errechnen.
3) Ich kann überlegen wie sich die Leistung meines Motors verändert (Stichwort Start-/ Landestreckenberechnung zum Beispiel).
Das ist ja schon Grund genug, oder? Später kommen da noch mehr Erklärungen dazu und auch Anwendungsbeispiele….
Bevor Du jetzt weiter liest, überlege doch mal einen Moment für Dich, welche Druckinstrumente wir im Flugzeug finden. Weißt Du es?
Auflösung:
1) Fahrtmesser
2) Höhenmesser
3) Vario
Nächste Frage:
Wie findet die Druckentnahme statt???
Auflösung:
1) Gesamtdruck über das Pitotrohr
2) Statischer Druck meist über ein „Loch“ im Flugzeug.
Das Variometer und das Höhenmesser arbeiten übrigens durch den Statischen Druck.
Das Fahrtmesser braucht neben dem statischen Druck auch den Gesamtdruck. Er braucht quasi die Differenz zwischen den beiden Druckabnehmern.
Isobaren:
Überall gibt es Wetterstationen. Diese Wetterstationen messen regelmässig das Wetter und somit auch den Luftdruck.
Dieser Luftdruck wird in Bodenwetterkarten eingetragen. In den Karten werden nun die stellen mit gleichem Luftdruck mit einer Linie miteinander verbunden. Dies sind die Isobaren. Isobaren sind also nichts anderes als Linien gleichen Luftdrucks. Das merken wir uns erst einmal.
Daraus kann man auch genau erkennen wo ein Hoch- oder ein Tiefdruckgebiet ist. Dies wird mit H und T gekennzeichnet.
Wichtig ist, ein Hochdruckgebiet hat mindestens einen Kreis um sich herum und in der Mitte ist der Höchste Druck gemessen.
Beim Tiefdruckgebiet ist es genauso aber da ist mittig der Tiefste Luftdruck.
Noch mal kurz zurück zu der Aussage von oben – in der Höhe nimmt der Luftdruck ab – alle 5.500 Meter um die Hälfte.
Hierdurch haben wir aber keine gleichmäßige Kurve. Die oben bereits angesprochenen 27ft. Änderung auf 1hPa werden ab 5.500 Metern (11.000ft) etwa 54ft. auf 1hP. Aber für unsere Zwecke reicht die 27ft-Einheit absolut aus. Oder habt Ihr vor über 5.500 Meter (11.000ft) zu fliegen mit Eurem UL?
Isobaren finden wir übrigens nur in Bodenwetterkarten.
Wenn wir uns eine Höhenwetterkarte ansehen finden wir dort ebenso die Linien. Hier werden sie jedoch zu Isohypsen. Der Grund ist einfach. In der Höhe wird der Druck über Wetterballons gemessen. Die Linien zeigen jetzt die Höhe an in welcher der Luftdruck gleich ist.
Isobaren sind übrigens Linien gleichen QFFs.
Die relevanten Q-Gruppen:
QFE: Das ist der Wert über Grund. Segelflieger und Kunstflieger arbeiten meist mit dem QFE. Dafür wird am Boden das Höhenmesser auf 0 eingestellt unabhängig vom tatsächlichen Luftdruck und der Höhe.
QNH: Kennen wir alle…. Das ist die Höhe über Meeresspiegel. Meist wird in der Praxis vor dem Start die Elevation des Flugplatzes im Höhenmesser eingedreht. Es sei denn es gibt eine Meßstation und der Flugleiter gibt das QNH an, dann nutzen wir dieses.
Wenn wir uns bei FIS anmelden bekommen wir den aktuellen QNH Wert des nächstgelegenen geeigneten Flugplatzes genannt und müssen diesen einstellen.
Oberhalb von 5.000ft. MSL oder 2000ft AGL muss der Höhenmesser auf 1013,25 hPa umgestellt werden.
QFF: Wird in der Höhe gemessen und runter gerechnet unter Berücksichtigung der Standardatmosphäre.
Merke:
Vom Hoch ins Tief, das geht schief!
Im Winter sind die Berge höher!
Von warm nach kalt, das knallt! -
Part4 – Luftdichte
Die Luftdichte ist von mehreren Faktoren abhängig. Dazu gehören Luftdruck, Lufttemperatur und Feuchtigkeit.
Wenn der Druck steigt und die Temperatur in den Keller geht nimmt die Luftdichte zu und anders herum.
Luftfeuchtigkeit hat ebenfalls einen Einfluss darauf. Warum? Da gibt es einen einfachen Versuch zu den Du vielleicht schon selbst erlebt hast beim Kochen. Wenn Du einen Topf mit Wasser zum Kochen bringst, was passiert? Richtig der Wasserdampf steigt auf. Komisch eigentlich, oder? Wasser ist doch schwerer als Luft aber nein, der Wasserdampf ist leichter als die Luft der Umgebung. Deshalb steigt er auf. Je mehr Feuchtigkeit in der Luft liegt, desto geringer ist die daraus resultierende Luftdichte!
Mit zunehmender Höhe nimmt die Luftdichte ebenfalls ab. Die Hälfte der Luftdichte ist in etwa 20.000ft. zu erwarten.
Warum aber interessiert uns die Luftdichte überhaupt?
Auch hier gibt es mehrere Faktoren. Die Luftdichte beeinflusst die Anzeige unseres Fahrtmesser so wie den Auf- und Antrieb.
Die Dichtehöhe ist im Prinzip eine um die Temperatur korrigierte Druckhöhe.
Je Grad Temperaturunterschied macht es etwa 120ft aus. Eine höhere Temperatur bewirkt also zwangsläufig eine größere Dichtehöhe.
Die Luftdichte ist bei einer großen Dichtehöher geringer.
Und: bei niedriger Luftdichte ist die Abhebegeschwindigkeit größer.
Jetzt erkennen wir auch warum die Luftdichte in der Fliegerei eine so große Rolle spielt.
Wir merken uns:
Die Dichte hat einen großen Einfluss auf den Auftrieb und den Widerstand eines Flugzeuges gegenüber der Luft.
Sie beeinflusst somit die Fahrtmesseranzeige, die Startstreckenlänge, die Ausrollstrecke, die Steiggeschwindigkeit, den Spritverbrauch und nicht zuletzt die Dienstgipfelhöhe. In dem Zusammenspiel sinkt die Reichweite des Flugzeugs unter Umständen deutlich und man muss genau überdenken ob die Zuladung so noch passt.
Beispiel:
Wir starten im Hochsommer bei entsprechenden Temperaturen von einem hoch gelegenen Flugplatz mit kurzer Piste – zwei Personen, etwas mehr Sprit (ziemlich sicher mal wieder überladen aber was solls, haben wir im UL ja immer schon so gemacht) – da kann es schnell eine unschöne Überraschung geben….
Na?
Habt Ihr eine kleine Ahnung davon bekommen was für eine große Rolle die Luftdichte spielt?
Und wie wichtig der Zusammenhang von Luftdruck und Luftdichte ist? -
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