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Untersuchung des Blitzschlagverhaltens am Gaisberg

Manuel Weber

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.52724

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-12490.51377.500566-3

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Schon seit Beginn der Messungen der Blitzeinschläge im Jahre 1998 am Gaisberg bei Salzburg (1287m) ist dieser Ort in vieler Hinsicht besonders. Nicht nur der Umstand, dass praktisch alle Blitze dort als Aufwärtsblitze in Erscheinung treten, sondern auch das im Herbst bzw. Winter auftretende Blitzschlagmaximum gehören zu den Besonderheiten. Die vorliegende Masterarbeit versucht, die aufgetretenen Blitzschlagmuster mithilfe der vorhandenen (Mess-)daten zu analysieren und mit Wetterlagen zu verknüpfen. Beobachtungen zeigen zudem, dass auch sensible Infrastruktur - wie etwa Windräder - vermehrt von Aufwärtsblitzen betroffen sind und dadurch zum Teil erhebliche Schäden entstehen. Es ist also durchaus von wirtschaftlichem Interesse, mehr über die Charakteristik und das Schadenspotenzial dieser Aufwärtsblitze zu erfahren, wo doch etwa die Anzahl der Windräder und damit die Angriffsfläche für Blitze im Steigen begriffen ist. Für die vorliegende Arbeit stand einiges an Datenmaterial bereit. Um einen ersten Anhaltspunkt über die Gewitteraktivität im Gebiet um den Gaisberg zu erhalten, sind für Tage mit Blitzeinschlägen in einer Landkarte die Blitze in einem 10km-Radius um den Gaisberg eingetragen, zusätzlich sind die Uhrzeit des Einschlags, die Koordinaten, die Intensität, die Entfernung zum Gaisberg und die Art (Boden-/Wolkenblitz) vermerkt. Neben den Blitzstrommessungen an der Turmspitze, die von OVE (Austrian Electrotechnical Association) zur Verfügung gestellt werden, gibt es Messwerte von Wetterstationen am Gaisberg sowie am Flughafen Salzburg, zusätzlich fließen Daten aus Radiosondenaufstiegen in die Untersuchungen ein. Als Ergänzung zur Radiosonde wird der sog. CLM-Hindcast der ZAMG verwendet, der mit einer höheren zeitlichen Auflösung (3 Stunden) die Beobachtungen, zB. die Lage der -10 °C-Isotherme, für den Gitterpunkt Gaisberg ergänzt. Seine horizontale Auflösung beträgt 10km, in der Vertikalen stehen 45 Levels bereit. Außerdem liegen elektrische Feldmessungen und Daten eines Mikroregenradars vor. Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, welche Parameter Einfluss auf die Blitzverteilung ausüben, d.h. unter welchen Bedingungen eher mit Blitzen am Gaisberg bzw. in der Umgebung zu rechnen ist; dazu wurden u.a. Korrelationsanalysen und Häufigkeitsverteilungen jener Parameter sowie abschließend Fallstudien erstellt. Und es zeigte sich, dass v.a. die Luftmasse, aber auch die Windverhältnisse am Gaisberg darüber entscheiden, ob Blitze vermehrt am Gaisberg oder rundherum einschlagen. So scheinen niedrige Windgeschwindigkeiten während auftretender Gewitteraktivität dazu zu führen, dass sich der Turm vor Blitzschlägen schützen kann - dieser Effekt tritt dabei hauptsächlich im Sommer auf, im Winter werden Blitzereignisse meistens von zu starken Winden begleitet. Summa summarum kann man festhalten, dass folgende Bedingungen für Blitzeinschläge in den Turm von Vorteil sind: labile und feuchte Kaltluft (Theta_e_850 hPa-Werte um 300K), hohe Windgeschwindigkeiten und dazu eine Windrichtung im Bereich zwischen ca. 270 und 350 Grad.

Abstract

(Englisch)

With the beginning of lightning measurements on Gaisberg mountain (1287m) near Salzburg city, it was quickly obvious this place is unique in different ways. Not only the circumstance that most lightnings observed there are so called upward lightnings - initalized by the tower located on top of the mountain - but also the fact that most lightnings hit the tower during winter season makes this place special. This master thesis tries to explore these peculiarities by linking them with the synoptical weather conditions occuring during the lightning events and thus make the situation more understandable. What are the reasons for some thunderstorms triggering lightning strikes exclusively on Gaisberg whereas sometimes the tower is - in opposition to the vicinity - completely spared from lightning? The results are not only interesting for meteorology: the rising number of wind turbines that are quite vulnerable to lightning strikes makes more information about upward lightnings, their characteristics and their potential for damage necessary also for economic issues. For this thesis, various sources of data were available. In order to identify days with lightnings in the 10km-surrounding of Gaisberg mountain, PDFs were used. These PDFs contain the location (coordinates) and time of the measured lightnings, the intensity, the distance to the Gaisberg Tower and also the type of each lightning strike (up-/downward, intra-cloud). Current measurement data directly collected at the Gaisberg tower by OVE (Austrian Electrotechnical Association) were also provided as well as weather station data from both Salzburg Airport and Gaisberg; moreover, data derived from the Munich radiosonde was used. In addition to this, a CLM-Hindcast was available. This kind of data, which was provided by the ZAMG, is fed with boundary conditions originating from the ERA-Interim-Reanalysis and thus generates a consistent outcome of different meteorological parameters ranging from 1979 up until now, using 45 vertical levels, a spartial resolution of 10km and a temporal resolution of 3 hours. This makes it possible to gain information also from the mid and upper troposphere at the gridpoint Gaisberg tower without having a 'real' radiosonde there. Furthermore, electric field measurements and data from a micro-rain-radar (both ascertained besides the tower) were available. The results show that especially two factors are important concerning the prefered location of lightning strikes (the tower itself vs. the surroundings): involved airmass and wind conditions, in particular wind speed. Obviously, low wind speed during thunderstorm activity (which occurs mainly during summer) leads to the effect that the tower is capable of defending itself from lightning strikes. So one could say that 'perfect' conditions for lightning strikes into the tower are: rather cold (with theta_e_850 hPa-values arund 300K), moist and slightly unstable airmass, high wind speed and northwesterly winds.

Autor*innen

Manuel Weber

Haupttitel (Deutsch)

Untersuchung des Blitzschlagverhaltens am Gaisberg

Publikationsjahr

2018

Umfangsangabe

vii, 74 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Reinhold Steinacker

Klassifikationen

38 Geowissenschaften > 38.80 Meteorologie: Allgemeines ,

38 Geowissenschaften > 38.84 Meteorologie: Sonstiges

AC Nummer

AC15113619

Utheses ID

46569

Studienkennzahl

UA | 066 | 614 | |

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Schlagwörter