Dynamik der Atmosphäre:
Die Dynamik der Atmosphäre ist ein geophysikalisches Thema, das in der Meteorologie die Grundlage moderner Berechnungen zur Wetter- und Klimavorhersage bildet. Die Atmospärenphysik hat aber auch zentrale Bedeutung für Umweltphysik und theoretische Hydrodynamik. Weiten Raum nehmen in diesem Spezialle...
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Heidelberg [u.a.]
Spektrum Akademischer Verlag
1997
|
| Edition: | 3., aktualisierte Auflage |
| Series: | Hochschul-Taschenbuch
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Summary: | Die Dynamik der Atmosphäre ist ein geophysikalisches Thema, das in der Meteorologie die Grundlage moderner Berechnungen zur Wetter- und Klimavorhersage bildet. Die Atmospärenphysik hat aber auch zentrale Bedeutung für Umweltphysik und theoretische Hydrodynamik. Weiten Raum nehmen in diesem Speziallehrbuch deshalb die Strömungsgleichungen für verschiedene, in der Praxis verwendete Koordinatensysteme ein, sowie die Dynamik von Wirbeln und Energietransport. Die globalen Strömungsmuster in der Atmosphäre, Wellenprozesse und die mit ihnen verbundenen Instabilitäten bis hin zu chaotischen Prozessen und ihrer Vorhersagbarkeit runden dieses in den bisherigen Rezensionen hochgelobte Lehrbuch zur Theorie der Atmosphärendynamik ab. |
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| Physical Description: | VIII, 572 S. Ill., graph. Darst. |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Dynamik der Atmosphäre
Autor: Pichler, Helmut
Jahr: 1997
IV
Inhaltsverzeichnis
Vorwort I
Inhaltsverzeichnis IV
1. Einleitung 1
2. Das Skalar-, Vektor- und Tensorfeld; kinematische Analyse 5
2.1 Skalare und vektorielle GroBen 5
2.2 Skalares und vektorielles Produkt 7
2.2.1 Mehrfache Produkte 10
23 Das dyadische Produkt - Tensoriclle GroBen 11
2.3.1 Rechenregeln fur Tensoren 14
2.4 Die Differentiation von skalaren und vektoriellen GroBen 15
2.4.1 Raumliche Ableitungen 15
2.4.2 Zeitliche Ableitung 19
2.5 Krummliniges Koordinatensystem 21
2.6 Integralsatze 28
2.6.1 Satz von GAUSS 30
2.6.2 Satz von STOKES 33
2.7 Die Bilanzgleichung 35
2.8 Stromlinien und Trajektorien 39
2.9 Darstellung von Geschwindigkeitsfeldern 41
2.9.1 Reine Bewegungsformen 45
2.10 Das natiirliche Koordinatensystem 53
2.10.1 Darstellung von Stromfeldeigenschaften eines horizontalen
Geschwindigkeitsfeldes in natiirlichen Koordinaten 61
2.11 Anhang: Transportgleichungen 63
Inhaltsverzeichnis
3 . Physikalische Grundlagen 69
3.1 GrundbegrifFe der Mechanik 69
3.1.1 Die NEWTON schen Axiome 69
3.1.2 Arbeit, Energie, Leistung 71
3.2 Grundlagen der Thermodynamik 73
3.2.1 Die Zustandsgleichung fur Gase 74
3.2.2 1. Hauptsatz der Warmelehre 76
3.2.3 2. Hauptsatz der Warmelehre; der Begriff der Entropie 81
3.2.4 Adiabatische Prozesse 85
4. Die Grundlagen der Dynamik der Atmosphare 87
4.1 Die Bewegungsgleichungen in einem Inertialsystem 88
4.1.1 Die fundamentalen Krafte 91
4.2 Die Bewegungsgleichungen in einem rotierenden Koordinatensystem 97
4.2.1 Die Komponentendarstellung der Bewegungsgleichung in einem
rotierenden orthogonalen krummlinigen Koordinatensystem 104
4.2.2 Spezifische Koordinatensysteme 107
4.3 Die Kontinuitatsgleichung 113
4.4 Die Bilanzgleichung fur den Impuls 115
4.5 Energetik der laminaren Stromung; die Bilanzgleichungen fur die
Energie 117
4.5.1 Die verallgemeinerte BERNOULLI-Gleichung 126
4.6 Die Bilanzgleichung fur die Entropie 127
4.7 Wirbeldynamik 131
5. Scale -Analyse 151
5.1 Methodik 153
6. Der vertikale Aufbau der Atmosphare 161
6.1 Das hydrostatische Gleichgewicht 161
6.2 Die barometrische Hohenformel 165
6.3 Modellatmospharen 167
6.4 Hydrostatische Stabilitat 173
6.5 Energetische Betrachtungen 177
VI Inhaltsverzeichnis
7. Quasistatische reibungsfreie atmospharische Bewegungen 185
7.1 Die Bewegungsgleichungen fiir quasistatische reibungsfreie
Bewegungen 186
7.1.1 Quasistatische reibungsfreie Bewegungen in einem kartesischen
Koordinatensystem 195
7.2 Die Adiabatengleichung 197
7.3 Die Kontinuitatsgleichung 202
7.4 Quasistatische reibungsfreie Bewegungen in einem natiirlichen
Koordinatensystem 202
7.4.1 Reibungsfreie horizontale quasistatische Bewegungen 206
7.4.2 Horizontale Tragheitsbewegungen 209
7.5 Die thermische Windgleichung 210
7.6 Die Drucktendenzgleichung 214
7.7 Die Abweichung vom geostrophischen Gleichgewicht 217
7.8 Die Vorticitygleichung 224
7.8.1 Scale -Analyse der Vorticitygleichung 233
7.8.2 Darstellung der Vorticitygleichung in natiirlichen Koordinaten 237
7.9 Physikalische Koordinaten 240
7.9.1 Isobare Koordinaten 244
7.9.1.1 Die Bewegungsgleichungen 247
7.9.1.2 Die Kontinuitatsgleichung 250
7.9.1.3 Der erste Hauptsatz der Warmelehre 253
7.9.1.4 Die Vorticitygleichung 257
7.9.1.5 Die ©-Gleichung und die Tendenzgleichung 262
7.9.1.6 Ein Divergenztheorem - Balancegleichung 271
7.9.1.7 Nichtgeostrophische Modellgleichungen 274
7.9.2 Isentrope Koordinaten 278
7.9.2.1 Die Bewegungsgleichung 280
7.9.2.2 Die Kontinuitatsgleichung 281
7.9.2.3 Die Vorticitygleichung 283
7.9.2.4 Der EinfluB der Gebirge auf die groBraumige Stromung 289
7.10 Fronten und Frontogenese 290
8. Wellenbewegungen in der Atmosphare 299
8.1 Darstellung von Wellen 3qq
8.2 Die Perturbationstheorie 306
S3 Schallausbreitung in einem kraftefreien Gas 309
Inhaltsverzeichnis VII
8.4 Einfache Schwereoszillationen 311
8.5 Die Grundgleichungen fiir die Wellenausbreitung in der Atmosphare 312
8.5.1 Die Dispersionsgleichung 316
8.5.2 Energie und Impulstransport durch Wellen 322
8.5.3 Randbedingungen 327
8.6 Schwerewellen an Diskontinuitaten 331
8.7 Der EinfluB der vertikalen Windscherung auf Schwerewellen 338
8.8 Leewellen 340
8.8.1 Impuls und Energietransport zufolge von Leewellen 352
8.9 ROSSBY- Wellen 356
8.9.1 Energietransport zufolge von ROSSBY-Wellen 361
8.9.2 Erzwungene ROSSBY-Wellen 363
8.10 Barotrope Instabilitat 371
8.11 Zyklogenese - Barokline Instabilitat 376
8.12 Wellen in aquatorialen Breiten 385
9. Energetik der Atmosphare 391
9.1 Die verfugbare potentielle Energie 397
9.2 Energetik barokliner Wellen 407
9.3 Energetik der globalen Zirkulation 412
9.3.1 Der Energiezyklus der Atmosphare nach E.N. LORENZ 422
9.4 Der Drehimpulshaushalt der Atmosphare 432
10. Die Grenzschicht der Atmosphare 439
10.1 Turbulente Bewegungen 439
10.2 Das Turbulenzkonzept nach REYNOLDS 442
10.3 Die Energetik einer turbulenten Stromung 448
10.4 Die BOUSSINESQ -Approximation 457
10.5 Das SchlieBungsproblem - Austauschkonzept 461
10.5.1 Das Konzept der Mischungsweglange nach PRANDTL - Austausch von
Impuls 464
10.5.2 Der turbulente Warmetransport 466
10.6 Das RICHARDSON-Kriterium 469
VIII Inhaltsverzeichnis
10.7 Der Aufbau der Grenzschicht der Atmosphare 471
10.7.1 Die PRANDTL-Schicht 473
10.7.2 Die EKMAN-Schicht 479
10.7.2.1 Die Sekundarzirkulation in der EKMAN-Schicht 488
10.8 Die Ausbreitung von Schadstoffen in der atmospharischen
Grenzschicht 492
ll.Vorhersagbarkeit -Attraktoren - Chaos 501
11.1 Numerische Losungsverfahren 502
11.2 Dynamische Systeme - Attraktoren 513
11.3 Sensitivitat dynamischer Systeme 520
11.3.1 Der Lorenz-Attraktor 523
11.4 Vorhersagbarkeit und Irregularitat der Atmosphare 536
Anhang 543
A. Die aquivalentpotentielle Temperatur 543
B. Die Bilanzgleichung fur die Entropie unter EinschluB der
Warmestrahlung 544
C. MaBe und Einheiten 548
D. Wichtige Konstanten und Parameter 551
Sachworterverzeichnis 555
Bildquellennachweis 571
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Die globalen Strömungsmuster in der Atmosphäre, Wellenprozesse und die mit ihnen verbundenen Instabilitäten bis hin zu chaotischen Prozessen und ihrer Vorhersagbarkeit runden dieses in den bisherigen Rezensionen hochgelobte Lehrbuch zur Theorie der Atmosphärendynamik ab.</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1=" " ind2="4"><subfield code="a">Dynamic meteorology</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Atmosphäre</subfield><subfield code="0">(DE-588)4003397-1</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Dynamik</subfield><subfield code="0">(DE-588)4013384-9</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Dynamische Meteorologie</subfield><subfield code="0">(DE-588)4150921-3</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Meteorologie</subfield><subfield code="0">(DE-588)4038953-4</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="655" ind1=" " ind2="7"><subfield code="0">(DE-588)4123623-3</subfield><subfield code="a">Lehrbuch</subfield><subfield code="2">gnd-content</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2="0"><subfield code="a">Dynamische Meteorologie</subfield><subfield code="0">(DE-588)4150921-3</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2=" "><subfield code="5">DE-604</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="1" ind2="0"><subfield code="a">Atmosphäre</subfield><subfield code="0">(DE-588)4003397-1</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="1" ind2="1"><subfield code="a">Dynamik</subfield><subfield code="0">(DE-588)4013384-9</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="1" ind2=" "><subfield code="5">DE-604</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="2" ind2="0"><subfield code="a">Meteorologie</subfield><subfield code="0">(DE-588)4038953-4</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="2" ind2=" "><subfield code="8">1\p</subfield><subfield code="5">DE-604</subfield></datafield><datafield tag="856" ind1="4" ind2="2"><subfield code="m">HBZ Datenaustausch</subfield><subfield code="q">application/pdf</subfield><subfield code="u">http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=007612810&sequence=000002&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA</subfield><subfield code="3">Inhaltsverzeichnis</subfield></datafield><datafield tag="999" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">oai:aleph.bib-bvb.de:BVB01-007612810</subfield></datafield><datafield tag="883" ind1="1" ind2=" "><subfield code="8">1\p</subfield><subfield code="a">cgwrk</subfield><subfield code="d">20201028</subfield><subfield code="q">DE-101</subfield><subfield code="u">https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk</subfield></datafield></record></collection> |
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