Wetterkarte

Eine Wetterkarte , auch als synoptische Wetterkarte bekannt , zeigt verschiedene meteorologische Merkmale in einem bestimmten Gebiet zu einem bestimmten Zeitpunkt an und hat verschiedene Symbole, die alle eine bestimmte Bedeutung haben. ^[1] Solche Karten werden seit Mitte des 19. Jahrhunderts verwendet und dienen der Forschung und Wettervorhersage . Karten, die Isothermen verwenden, zeigen Temperaturgradienten, ^[2] die helfen können, Wetterfronten zu lokalisieren . Isotach- Karten, die Linien gleicher Windgeschwindigkeit analysieren , ^[3] auf einer konstanten Druckfläche von 300 oder 250  hPaZeigen Sie an, wo sich der Jetstream befindet. Die Verwendung von konstanten Druckdiagrammen bei 700 und 500 hPa kann auf eine tropische Wirbelsturmbewegung hinweisen . Zweidimensionale Stromlinien basierend auf Windgeschwindigkeiten auf verschiedenen Ebenen zeigen Bereiche der Konvergenz und Divergenz im Windfeld, die bei der Bestimmung der Position von Merkmalen innerhalb des Windmusters hilfreich sind. Eine beliebte Art von Oberflächenwetterkarten ist die Oberflächenwetteranalyse , die Isobaren zeichnet , um Gebiete mit hohem und niedrigem Druck darzustellen . Wolkencodes werden in Symbole übersetzt und auf diesen Karten zusammen mit anderen meteorologischen Daten dargestellt, die in synoptischen Berichten von professionell ausgebildeten Beobachtern enthalten sind.

Eine Oberflächenwetteranalyse für die Vereinigten Staaten vom 21. Oktober 2006.

Sir Francis Galton , der Erfinder der Wetterkarte

Die Verwendung von Wetterkarten im modernen Sinne begann in der Mitte des 19. Jahrhunderts, um eine Theorie über Sturmsysteme zu entwickeln. ^[4] Während des Krimkrieges verwüstete ein Sturm die französische Flotte bei Balaklava , und der französische Wissenschaftler Urbain Le Verrier konnte zeigen, dass der Weg, den er nehmen würde, hätte vorhergesagt und vermieden werden können, wenn eine chronologische Karte des Sturms herausgegeben worden wäre durch die Flotte.

In England hörte der Wissenschaftler Francis Galton von dieser Arbeit sowie von den bahnbrechenden Wettervorhersagen von Robert Fitzroy . Nachdem er für den Monat Oktober 1861 Informationen von Wetterstationen im ganzen Land gesammelt hatte, zeichnete er die Daten mit seinem eigenen Symbolsystem auf einer Karte auf und erstellte so die weltweit erste Wetterkarte. Er benutzte seine Karte, um zu beweisen, dass die Luft in Gebieten mit hohem Druck im Uhrzeigersinn zirkulierte; er prägte den Begriff „Antizyklon“, um das Phänomen zu beschreiben. Er war auch maßgeblich an der Veröffentlichung der ersten Wetterkarte in einer Zeitung beteiligt , für die er den Stromabnehmer (ein Instrument zum Kopieren von Zeichnungen) modifizierte, um die Karte auf Druckstöcke zu schreiben. Die Times begann mit dem Druck von Wetterkarten mit diesen Methoden mit Daten des Meteorologischen Amtes . ^[5]

US-Wetterkarte von 1843

Die Einführung landesweiter Wetterkarten erforderte die Existenz nationaler Telegrafennetze , damit Daten aus dem ganzen Land in Echtzeit gesammelt werden und für alle Analysen relevant bleiben können. Die erste derartige Verwendung des Telegraphen zum Sammeln von Wetterdaten war die Zeitung Manchester Examiner im Jahr 1847: ^[6]

... veranlasste uns zu erkundigen, ob der elektrische Telegraph noch weit genug von Manchester entfernt war, um Informationen aus den östlichen Grafschaften zu erhalten ... an folgenden Orten wurden Nachforschungen angestellt; und Hypothese wurden zurückgegeben, die wir anhängen ...

Wichtig war auch, die Zeit über Zeitzonen hinweg zu vereinheitlichen, damit die Informationen auf der Karte das Wetter zu einem bestimmten Zeitpunkt genau wiedergeben. Ein standardisiertes Zeitsystem wurde erstmals 1847 mit der Einführung der Greenwich Mean Time zur Koordinierung des britischen Eisenbahnnetzes verwendet .

In den USA entwickelte die Smithsonian Institution zwischen den 1840er und 1860er Jahren ihr Beobachternetzwerk in weiten Teilen der mittleren und östlichen Vereinigten Staaten, nachdem Joseph Henry das Ruder übernahm. ^[7] Das US Army Signal Corps erbte dieses Netzwerk zwischen 1870 und 1874 durch einen Akt des Kongresses und weitete es bald darauf an der Westküste aus. Aufgrund fehlender Zeitstandardisierung wurden zunächst nicht alle Daten auf der Karte verwendet. Die Vereinigten Staaten führten 1905 die Zeitzonen vollständig ein , als Detroit schließlich die Standardzeit einführte. ^{[8] [9]}

20. Jahrhundert

Die Verwendung von Frontalzonen auf Wetterkarten begann in den 1910er Jahren in Norwegen . Die Polarfront-Theorie wird Jacob Bjerknes zugeschrieben , die aus einem Küstennetz von Beobachtungsplätzen in Norwegen während des Ersten Weltkriegs abgeleitet wurde . Diese Theorie schlug vor, dass der Haupteinfluss in einen Zyklon entlang zweier Konvergenzlinien konzentriert war , eine vor dem Tief und eine andere hinter dem Tief. Die Konvergenzlinie vor dem Tief wurde entweder als Steuerlinie oder als Warmfront bekannt. Die nachlaufende Konvergenzzone wurde als Böenlinie oder Kaltfront bezeichnet. Wolken- und Niederschlagsgebiete schienen sich entlang dieser Konvergenzzonen zu konzentrieren. Das Konzept der Frontalzonen führte zum Konzept der Luftmassen . Die Beschaffenheit der dreidimensionalen Struktur des Zyklons würde auf die Entwicklung des oberen Luftnetzes in den 1940er Jahren warten. ^[10] Da die Vorderkante der Luftmassenänderungen Ähnlichkeit mit den Militärfronten des Ersten Weltkriegs aufwies , wurde der Begriff "Front" verwendet, um diese Linien darzustellen. ^[11] Die Vereinigten Staaten begannen Ende 1942 mit der formalen Analyse von Fronten zu Oberflächenanalysen, als das WBAN Analysis Center in der Innenstadt von Washington, DC eröffnet wurde ^[12]

Zusätzlich zu den Oberflächenwetterkarten begannen Wetterbehörden, konstante Druckdiagramme zu erstellen. 1948 begannen die Vereinigten Staaten mit der Daily Weather Map-Serie, die zunächst den 700-hPa-Wert analysierte, der etwa 3.000 Meter über dem Meeresspiegel liegt . ^[13] Bis zum 14. Mai 1954 wurde die 500-hPa-Oberfläche analysiert, die etwa 5.520 Meter (18.110 ft) über dem Meeresspiegel liegt. ^[14] Die Bemühungen zur Automatisierung des Kartenplottens begannen 1969 in den Vereinigten Staaten, ^[15] und der Prozess wurde in den 1970er Jahren abgeschlossen. Eine ähnliche Initiative wurde 1969 in Indien vom Indian Meteorological Department ins Leben gerufen. ^[16] Hongkong schloss seinen Prozess der automatisierten Oberflächenaufzeichnung 1987 ab. ^[17]

Bis 1999 waren Computersysteme und Software endlich so ausgereift, dass sie Satellitenbilder, Radarbilder und vom Modell abgeleitete Felder wie atmosphärische Dicke und Frontogenese in Kombination mit Oberflächenbeobachtungen auf derselben Workstation unterlegen können, um das Beste zu machen mögliche Oberflächenanalyse. In den USA wurde diese Entwicklung erreicht, als Intergraph- Workstations durch n- AWIPS- Workstations ersetzt wurden. ^[18] Bis 2001 wurden die verschiedenen Oberflächenanalysen des National Weather Service in der Unified Surface Analysis zusammengefasst, die alle sechs Stunden herausgegeben wird und die Analysen von vier verschiedenen Zentren kombiniert. ^{[19] Die} jüngsten Fortschritte sowohl auf dem Gebiet der Meteorologie als auch auf dem Gebiet der geografischen Informationssysteme haben es möglich gemacht, fein abgestimmte Produkte zu entwickeln, die uns von der traditionellen Wetterkarte in ein völlig neues Reich führen. Wetterinformationen können schnell mit relevanten geografischen Details abgeglichen werden. So können beispielsweise Vereisungszustände auf das Straßennetz abgebildet werden. Dies wird wahrscheinlich auch in den nächsten Jahren zu Veränderungen in der Art und Weise führen, wie Oberflächenanalysen erstellt und angezeigt werden. ^[20]

Mittlere Etage (Ac,As) und nach unten wachsende Vertikale (Ns)

Hohe Etage (Ci,Cc,Cs)

Präsentieren Sie Wettersymbole, die auf Wetterkarten verwendet werden

Interpretation der Windbarben

Ein Stationsmodell ist eine symbolische Darstellung des Wetters an einer bestimmten Meldestation . Meteorologen haben das Stationsmodell erstellt, um eine Reihe von Wetterelementen auf kleinem Raum auf Wetterkarten darzustellen. Karten mit dichten Stationsmodell-Plots können schwer zu lesen sein, aber sie ermöglichen Meteorologen, Piloten und Seefahrern, wichtige Wettermuster zu sehen. Ein Computer zeichnet ein Stationsmodell für jeden Beobachtungsort. Das Stationsmodell wird hauptsächlich auf Oberflächenwetterkarten verwendet, kann aber auch verwendet werden, um das Wetter in der Höhe anzuzeigen. Eine fertige Stationsmodellkarte ermöglicht es Benutzern, Muster in Luftdruck, Temperatur, Wind, Wolkenbedeckung und Niederschlag zu analysieren. ^[21]

Stationsmodellplots verwenden eine international anerkannte Kodierungskonvention, die sich seit dem 1. August 1941 kaum geändert hat. Elemente im Plot zeigen die wichtigsten Wetterelemente, einschließlich Temperatur , Taupunkt , Wind, Wolkenbedeckung, Luftdruck, Drucktendenz und Niederschlag. ^{[22] [23]} Winde haben eine Standardnotation, wenn sie auf Wetterkarten aufgetragen werden. Vor mehr als einem Jahrhundert wurden Winde als Pfeile dargestellt, wobei Federn auf nur einer Seite fünf Knoten Wind darstellten, während Federn auf beiden Seiten 10 Knoten (19 km/h) Wind darstellten. Die Notation änderte sich in die eines halben Pfeils, wobei ein halber Windhaken fünf Knoten anzeigt, ein voller Widerhaken zehn Knoten und eine Wimpelflagge fünfzig Knoten.

Aufgrund der Struktur des SYNOP-Codes können pro Meldestation, die auf der Wetterkarte erscheint, maximal drei Wolkensymbole geplottet werden. Alle Wolkentypen werden von geschulten Beobachtern codiert und übertragen und dann auf Karten als niedrig, mittel oder hoch unter Verwendung spezieller Symbole für jeden Hauptwolkentyp dargestellt. Jeder Wolkentyp mit signifikanter vertikaler Ausdehnung, der mehr als eine Etage einnehmen kann, wird abhängig von der Höhenlage oder Etage, in der er sich normalerweise zunächst bildet, abgesehen von jeglichem vertikalen Wachstum, als niedrig (Cumulus und Cumulonimbus) oder mittel (Nimbostratus) kodiert. ^{[24] [25]} Das Symbol, das auf der Karte für jede dieser Stockwerke zu einem bestimmten Beobachtungszeitpunkt verwendet wird, steht für die Gattung, Art, Varietät, Mutation oder Wolkenbewegung, die gemäß den von der World Meteorological festgelegten Kriterien als am wichtigsten angesehen wird Organisation (WMO). Werden diese Elemente für eine beliebige Etage zum Zeitpunkt der Beobachtung als gleich wichtig erachtet, so wird die mengenmäßig überwiegende Art vom Beobachter kodiert und mit dem entsprechenden Symbol auf der Wetterkarte eingetragen. Spezielle Wetterkarten in der Luftfahrt zeigen Vereisungs- und Turbulenzgebiete. ^[26]

Alaska-Flugwetterkarte

Luftfahrtkarten

Luftfahrtinteressen haben ihre eigenen Wetterkarten. Ein Kartentyp zeigt, wo VFR (Sichtflugregeln) und wo IFR (Instrumentenflugregeln) gelten. Wetterdarstellungsdiagramme zeigen die Deckenhöhe (Ebene, bei der mindestens die Hälfte des Himmels mit Wolken bedeckt ist) in Hunderten von Fuß, das aktuelle Wetter und die Wolkenbedeckung. ^[27] Vereisungskarten zeigen Gebiete, in denen Vereisung eine Gefahr für das Fliegen darstellen kann. Auch luftfahrtbezogene Karten zeigen Turbulenzgebiete. ^[28]

Konstantdruckdiagramme

Ein Jet Streak der oberen Ebene. DIV-Gebiete sind Regionen mit Divergenz in der Höhe, die normalerweise zu Oberflächenkonvergenz und Zyklogenese führen

Diagramme mit konstantem Druck enthalten normalerweise aufgetragene Werte für Temperatur, Feuchtigkeit, Wind und die vertikale Höhe der Druckfläche über dem Meeresspiegel. ^[29] Sie haben eine Vielzahl von Anwendungen. Im bergigen Gelände der westlichen Vereinigten Staaten und des mexikanischen Plateaus kann die Druckoberfläche von 850 hPa eine realistischere Darstellung des Wettermusters sein als eine Standardoberflächenanalyse. Unter Verwendung der Druckflächen von 850 und 700 hPa kann man bestimmen, wann und wo in den unteren Teilen der Troposphäre Warmadvektion (zusammenfallend mit vertikaler Aufwärtsbewegung) und Kaltadvektion (zusammenfallend mit vertikaler Abwärtsbewegung) auftritt . Bereiche mit kleinen Taupunkterniedrigungen und unter dem Gefrierpunkt weisen auf Vereisungsbedingungen für Flugzeuge hin. ^[30] Die Druckfläche von 500 hPa kann als grober Anhaltspunkt für die Bewegung vieler tropischer Wirbelstürme verwendet werden . Flachere tropische Wirbelstürme, die eine vertikale Windscherung erfahren haben , werden in der Regel von Winden mit 700 hPa gesteuert. ^[31]

Die Verwendung der Diagramme des konstanten Drucks von 300 und 200 hPa kann die Stärke von Systemen in der unteren Troposphäre anzeigen, da stärkere Systeme in der Nähe der Erdoberfläche als stärkere Merkmale auf diesen Ebenen der Atmosphäre widergespiegelt werden. Auf diesen Ebenen werden Isotachen gezeichnet, die Linien gleicher Windgeschwindigkeit darstellen. Sie sind hilfreich, um Maxima und Minima im Windmuster zu finden. Minima im Windmuster in der Höhe sind günstig für die tropische Zyklogenese . Maxima im Windmuster auf verschiedenen Ebenen der Atmosphäre zeigen Positionen von Jetstreams. Gebiete, die kälter als -40 °C (-40 °F) sind, weisen auf eine fehlende signifikante Vereisung hin, solange keine aktive Gewitteraktivität vorliegt. ^[30]

Oberflächenwetteranalyse

Streamline-Analyse des tropischen Pazifischen Ozeans

Eine Oberflächenwetteranalyse ist eine Art Wetterkarte, die Positionen für Hoch- und Tiefdruckgebiete sowie verschiedene Arten von synoptischen Skalensystemen wie Frontalzonen darstellt . Auf diesen Karten können Isothermen gezeichnet werden, die Linien gleicher Temperatur sind. Isothermen werden normalerweise als durchgezogene Linien bei einem bevorzugten Temperaturintervall gezeichnet. ^[2] Sie zeigen Temperaturgradienten, die beim Auffinden von Fronten nützlich sein können, die auf der warmen Seite großer Temperaturgradienten liegen. Durch Auftragen der Gefrierlinie können Isothermen bei der Bestimmung der Niederschlagsart hilfreich sein. Mesoskalige Grenzen wie tropische Wirbelstürme , Abflussgrenzen und Böen werden ebenfalls bei Oberflächenwetteranalysen analysiert.

Auf diesen Karten wird eine isobare Analyse durchgeführt, die die Konstruktion von Linien mit gleichem mittleren Meeresspiegeldruck beinhaltet . Die innersten geschlossenen Linien geben die Positionen der relativen Maxima und Minima im Druckfeld an. Die Minima werden Tiefdruckgebiete genannt, während die Maxima Hochdruckgebiete genannt werden . Hochs werden oft als H's angezeigt, während Tiefs als L's angezeigt werden. Verlängerte Bereiche mit niedrigem Druck oder Mulden werden manchmal als dicke, braune gestrichelte Linien entlang der Muldenachse aufgetragen. ^[32] Isobaren werden häufig verwendet, um Oberflächengrenzen von den Pferdebreiten polwärts zu platzieren, während Stromlinienanalysen in den Tropen verwendet werden. ^[33] Eine Stromlinienanalyse ist eine Reihe von Pfeilen, die parallel zum Wind ausgerichtet sind und die Windbewegung innerhalb eines bestimmten geografischen Gebiets zeigen. "C"s zeigen eine zyklonische Strömung oder wahrscheinliche Gebiete mit niedrigem Druck, während "A"s eine antizyklonische Strömung oder wahrscheinliche Positionen von Hochdruckgebieten darstellen. ^[34] Ein Gebiet konfluenter Stromlinien zeigt die Lage von Scherlinien innerhalb der Tropen und Subtropen. ^[19]

• Isobare
• Prognosediagramm
• Oberflächenwetteranalyse