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Auswertung von Instabilitätsparametern aus Radiosondendaten

Johannes Franz Josef Schweiger

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Meteorologie

Betreuer*in

Reinhold Steinacker

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DOI

10.25365/thesis.42052

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-24230.89703.666578-2

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Randall und Wang (1992) führten in ihrer Arbeit mit der „generalized convective available potential energy (GCAPE)“ einen neuen Instabilitätsparamter ein. In der hier vorliegenden Masterarbeit wird eine neue, modifizierte Version der GCAPE präsentiert. Anstatt einer adiabatischen, reversiblen Umlagerung von Luftschichten in einer bedingt instabilen Atmosphäre, um den Zustand mit minimaler totaler potentieller Energie zu erreichen, erfolgt diese mit Hilfe eines pseudo-adiabatischen Prozesses. Das bedeutet, dass auch die Umlagerung des in der Atmosphäre enthaltenen Wassers, also der Niederschlag und die Wiederverdunstung, berücksichtigt wird. Die vergleichsweise niedrigen Werte für die GCAPE von Randall und Wang (1992) werden dadurch immens erhöht. Der wichtigste Vorteil von der GCAPE gegenüber der klassischen „convective available potential energy (CAPE)“ besteht darin, dass Informationen aus der gesamten Atmosphäre in die Berechnung miteinfließen. Bei der Ermittlung der CAPE hingegen, gehen nur bodennahe Werte der Temperatur und des Taupunkts ein. Anhand idealisierter Beispiele, die nach und nach komplexer werden, wird die Berechnungsmethodik genauestens erläutert. Die Anwendung dieser, mit Hilfe der idealisierten Beispiele entwickelten, sogenannten Modelle auf einen realen Fall zeigt wenig überraschend: Je komplexer das Modell wird, d.h. je mehr atmosphärische Prozesse in die Berechnung einfließen umso höher wird GCAPE. Die wichtigsten Daten, die zur Auswertung benötigt werden, stellen Radiosondenaufstiege dar, da die Atmosphäre zur Bestimmung der GCAPE in möglichst kleine Schichten unterteilt werden sollte, von denen die Temperatur und der Taupunkt bekannt sein muss. Wahrscheinlich die wichtigste Erkenntnis aus dieser Arbeit ist, dass es so scheint, als könnte man mittels der GCAPE das Auftreten von Gewittern, an Tagen an denen keine CAPE vorhanden ist, erklären. Konkrete Auswertungen von Zeitreihen und Histogrammen bestätigen diese Hypothese, zusätzlich werden anhand von Fallbeispielen genau solche Fälle analysiert. Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass die neu formulierte Version der GCAPE eine größere Fülle an Informationen über das Potential zur Entstehung von Gewittern beinhaltet als zum Beispiel CAPE. Es wird sich weisen, ob sich die GCAPE in der Praxis als zusätzlicher Instabilitätsparamter bewährt und zumindest als weiterer Wert in die Vorhersage von konvektiven Ereignissen miteinfließt.

Abstract

(Englisch)

Randall and Wang (1992) established in their work with the generalized convective available potential energy (GCAPE) a new instability parameter. In this master thesis a new, modified version is presented. Instead of an adiabatic reversible rearrangement of layers of air in a conditionally unstable atmosphere, to reach the state with minimal total potential energy, this is done using a pseudo-adiabatic process. This means, that also the rearrangement of water contained in the atmosphere, precipitation and the re-evaporation of it, is considered. Because of that, the relatively low values for GCAPE, which Randall and Wang (1992) found, increase greatly. The most important advantage of GCAPE over the classical convective available potential energy (CAPE) is, that information from the entire atmosphere is used towards the calculation. However, in the calculation of CAPE only temperature and dew point values close to the ground are used. Idealized examples, which are gradually more complex, are used to explain the calculation methodology carefully. The application of the various models, found with the idealized examples, to a real case shows unsurprisingly: the more complex the model is, the more atmospheric processes are included in the calculation, the higher is GCAPE. The most important data, which are required for the evaluation, represent radiosondes, because for the determination of GCAPE, the atmosphere must be devided into thin layers, of which the temperature and the dew point must be known. Probably the most important finding of this work is, that it seems, that through GCAPE one could explain the occurrence of thunderstorms, on days on which no CAPE exists. Specific evaluations of time series and histograms confirm this hypothesis. Using case studies, such cases will be analyzed accurately. The obtained results show, that the reformulated version of GCAPE includes a greater wealth of information on the potential for development of thunderstorms, as for example CAPE. We will see, if GCAPE is successful as an additional instability paramter in practice, and will possibly be used as an extra value in the prediction of convective events.

Autor*innen

Johannes Franz Josef Schweiger

Haupttitel (Deutsch)

Auswertung von Instabilitätsparametern aus Radiosondendaten

Paralleltitel (Englisch)

Evaluation of instability parameters from radiosonde data

Publikationsjahr

2016

Umfangsangabe

VI, 69 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Reinhold Steinacker

Klassifikationen

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.03 Methoden und Techniken in den Naturwissenschaften ,

38 Geowissenschaften > 38.80 Meteorologie: Allgemeines ,

38 Geowissenschaften > 38.81 Atmosphäre ,

38 Geowissenschaften > 38.84 Meteorologie: Sonstiges

AC Nummer

AC13266122

Utheses ID

37225

Studienkennzahl

UA | 066 | 614 | |

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