Montag, 19. April 2010

Aschenaspekte und 3D Windfelder

Hallo,

zum Abschluss der Aschentriologie möchte ich ein Thema aufwerfen, das ich gestern nur angerissen habe.

Sehr oft wird uns das Wetter bzw. die Atmosphäre nur 2 dimensional präsentiert, sei es eine Bodenwetterkarte, ein Satellitenbild oder eine Höhenwetterkarte. In Wahrheit, und da werde ich nichts neues erzählen, sind so gut wie alle Vorgänge beim Wetter 3-Dimensional, leider aber anisotrop 3Dimensional.....

Synoptische Vorgänge auf der synoptischen Skala haben eine Ausdehungung von ein paar 100km in der horizontalen, aber nur 10km in der vertikalen...

Horizontalwinde haben eine Grössenordnung von 10 m/s (Nord und ostkomponente) und im mittel von wenigen cm/s in der Vertikalen. Diese Ungleichheit meine ich mit Anisotropie, wir sind eigentlich alle Flachländer, wenn wir die Atmosphäre betrachten. Der Flachländer leitet sich von Stephen Hawkins Gedankenexperiment ab, wie ein Flachländer, der nur 2 Dimensionen hat (z.B La Linea) die 3. Dimension verstehen und Erfahren kann ... nämlich gar nicht.



Das Flachländertum ist eine der großen Schwierigkeiten, warum Modelle Vertikalgeschwindigkeiten nicht oder kaum erfassen können, und diese Implizit aus Energieerhaltungsüberlegungen oder Massenkontinuitäten, mit den entsprechenden Unsicherheiten quantifizieren müssen. Jene Vertikalgeschwindigkeiten sind aber integral für eine erfolgreiche Simulation der Ausbreitung einer Asche oder im noch schlimmeren fall Giftgaswolke. Man nennt das in der Fachsprache auch ein Lagrange Modell.

Der andere angesprochene Ansatz, der der Betrachtung mit Vertikalgeschwindigkeiten ebenbürtig sein sollte, ist eine Verlagerung auf Isentropen Flächen. In einem früheren Posting hab ich ja schon mal dargelegt, dass die potentielle Temperatur (wenn keine Kondensation im Spiel ist) bei Strömungsvorgängen erhalten bleibt. Die Atmosphäre ist stabil geschichtet, deswegen nimmt die potentielle Temperatur mit der Höhe zu und man kann isentrope Flächen definieren, auf denen alle Bewegungen stattfinden müssten.

Im Bereich von Warmluft kommen die Isentropen vergleichsweise nahe zum Boden, in Kaltluft liegen sie hoch vergleichsweise hoch oben, deshalb haben Isentropen eine sehr stark verwellte und verbeulte Form. Entsprechend dieser Beulen kann also Luft die über Island auf 10km war bei uns auf 3km Höhe ankommen.

Im Bereich starker Zyklonen oder markanter Tröge kann die Tropopause, die sich als eine Drängung der Isentropen manifestiert (die Startosphäre hat sehr viel höhere potentielle Temperatur als die Troposphäre) stark gefaltet werden, zirkulationstechnische Überlegungen führen dass dass hier ein Austausch zwischen Tropos- und Stratosphäre stattfinden kann, dh hier besteht für Asche auch die Möglichkeit abseits vom direkten Transport vom Krater zur Stratosphäre, die Tropopause zu überwinden unddort hin zu gelangen, wo die Verweildauer noch viel grösser als in der Troposphäre ist.

Gerade in derart nördlichen Breiten wie Island oder Schottland gibt es diese Tropopausenfalten vergleichsweise häufig.

Um an- und abzuschließen wo ich gestern endete, man sollte sich kein X für ein U vormachen lassen und sich stets die (großen) Unsicherheiten in der Ausbreitungsrechnung  vor Augen halten, die Panikmache diverser Drecksblätter ignorieren und darauf vertrauen, dass die Europäischen Luftüberwachungsbehörden nur aus Sicherheitsüberlegungen agieren und agieren dürfen.

Lg

Manfred

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