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Das Lehrbuch bietet eine verständliche Einführung in die Grundlagen der Theoretischen Meteorologie. Nach Herleitung der grundlegenden Gesetze aus der Thermodynamik und Dynamik werden diese auf klein- und großräumige Bewegungsvorgänge in der Atmosphäre angewandt. Die aktualisierte 3. Auflage enthält Ergänzungen zu den Themen Schwerewellen, Klimamodellierung, Grenzschicht und Schadstoffausbreitung. Das Buch begleitet eine 2-semestrige Einführungsvorlesung im Meteorologie-Bachelorstudium und richtet sich auch an Studenten der Physik und Ozeanographie.

Dieter Etling, Jahrgang 1944, studierte Meteorologie und Physik an den Universitäten Frankfurt, Marburg und der TH Darmstadt. Nach seiner Promotion im Jahr 1976 war er als Postdoktorand beim IBM Research Center in San Jose, USA. Nach Tätigkeiten als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TH Darmstadt ist er seit 1979 Professor für Theoretische Meteorologie an der Leibniz Universität Hannover.Seine Arbeitsschwerpunkte umfassen die atmosphärische Grenzschicht, Wellen und Instabilitäten sowie die Wirbeldynamik.

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Einführung und Definitionen 1 / 1.1 Einleitung 1 / 1.2 Physikalische Größen und Einheiten 2 / 1.3 Vektor- und Tensornotation 3 / 2 Gase und Gasgemische 9 / 2.1 Thermodynamische Systeme 9 / 2.2 Ideale Gase 11 / 2.3 Reale Gase und Gasgemische 13 / / 3 Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik 17 / 3.1 Innere Energie 17 / 3.2 Erster Hauptsatz und Enthalpie 19 / 3.3 Das Joulesche Gesetz 21 / 3.4 Spezifische Wärmen 23 / 3.5 Funktionale Zusammenhänge für Energie und Enthalpie 24 / 3.6 Zustandsänderungen 26 / 3.7 Adiabatische Zustandsänderungen 28 / / 4 Wasserdampf in der Atmosphäre 31 / 4.1 Wasserdampf als ideales Gas 31 / 4.2 Feuchtemaße 32 / 4.3 Die Zustandsgieichung für das Gemisch feuchte Luft 33 / 4.4 Spezifische Wärmen für feuchte Luft 35 / 4.5 Heterogene Systeme 37 / 4.6 Latente Wärmen 39 / 4.7 Der Wasserdampfdruck bei Sättigung 44 / / 5 Thermodynamische Prozesse in der Atmosphäre 49 / 5.1 Der thermodynamische Zustand der Atmosphäre 49 / 5.2 Zur diabatischen Wärmezufuhr SQ 50 / 5.3 Zur Berücksichtigung der latenten Wärme L 56 / 5.4 Kondensation in der Atmosphäre 58 / 5.5 Der Treibhauseffekt 61 / / 6 Der vertikale Aufbau der Atmosphäre 65 / 6.1 Das Geopotential 65 / 6.2 Die statische Grundgleichung 66 / 6.3 Der vertikale Temperaturgradient 72 / 6.4 Die statische Stabilität 75 / 6.5 Innere Energie und potentielle Energie in der Atmosphäre 81 / / 7 Geschwindigkeitsfelder und deren Eigenschaften 8 7 / 7.1 Die Eulersche Zerlegung 87 / 7.2 Die Divergenz von Geschwindigkeitsfeldern 89 / 7.3 Die Vorticity 91 / 7.4 Die Deformation 93 / 7.5 Die Zirkulation eines Geschwindigkeitsfeldes 94 / 7.6 Die Stromfunktion 96 / 7.7 Das Geschwindigkeitspotential 98 / 7.8 Stromfunktion und Geschwindigkeitspotential 99 / / 8 Die Kontinuitätsgleichung 101 / 8.1 Flüsse und Transporte 101 / 8.2 Die Kontinuitätsgleichung 102 / 8.3 Bodendrucktendenz und Kontinuitätsgleichung 105 / / 9 Die Eulerschen Bewegungsgleichungen 107 / 9.1 Die Schwerkraft 107 / 9.2 Die Druckkraft 108 / 9.3 Zur Ursache von atmosphärischen Bewegungsvorgängen 111 / 9.4 Die Bernoulli-Gleichung 115 / 9.5 Die Zentrifugalkraft und die Coriolis-Kraft 117 / 9.6 Die Bewegungsgleichungen im rotierenden System 124 / 9.7 Analyse der Bewegungsgleichung 125 / 9.8 Die Bewegungsgleichungen in Kugelkoordinaten 127 / 9.9 Die Bewegungsgleichungen im p-System 129 / / 10 Der geostrophische Wind 135 / 10.1 Definition des geostrophischen Windes 135 / 10.2 Der thermische Wind 137 / 10.3 Geostrophischer und thermischer Wind im ^-System 140 / 10.4 Barotrope und barokline Atmosphäre 142 / 10.5 Gradientwind und zyklostrophischer Wind 144 / 10.6 Skalenanalyse I 4 6 / / 11 Die Vbrticitygleichung 149 / 11.1 Vorticitygleichung für eine zweidimensionale Strömung 149 / 11.2 Stromfunktion und Vorticitygleichung 152 / 11.3 Die Vorticitygleichung für eine dreidimensionale Strömung 153 / 11.4 Die linearisierte Vorticitygleichung 1^9 / 11.5 Die Zirkulationsgleichung 162 / 12 Gleichungen für atmosphärische Bewegungsvorgänge 169 / 12.1 Grundgleichungen / 12.2 Gleichungen für synoptische Bewegungsvorgänge 170 / 12.3 Quasi-geostrophische Gleichungen 172 / 12.4 Die Omega-Gleichung 176 / 12.5 Die potentielle Vorticity 177 / 12.6 Energiegleichungen für eine reibungsfreie Atmosphäre 180 / 12.7 Die Boussinesq-Approximation 183 / / 13 Wellen in der Atmosphäre 187 / 13.1 Periodische Bewegungen in der Atmosphäre: Wellen 187 / 13.2 Schallwellen 189 / 13.3 Schwerewellen 190 / 13.3.1 Externe Schwerewellen 191 / 13.3.2 Interne Schwerewellen 195 / 13.3.3 Schwerewellen über ebenem Untergrund 199 / 13.3.4 Schwerewellen über nicht-ebenem Untergrund 201 / / 14 Instabilitäten und Zyklogenese 207 / 14.1 Stabilitätsanalyse 207 / 14.2 Barotrope Instabilität 209 / 14.3 Barokline Instabilität 214 / 14.3.1 Störungsgleichungen für das Zwei-Schichten-Modell 214 / 14.3.2 Störungsanalyse 219 / 14.3.3 Erläuterungen zum Mechanismus der baroklinen Instabilität222 / 14.4 Kleinräumige Instabilitäten 227 / 15 Wirbeldynamik 231 / 15.1 Wirbel in der Atmosphäre 231 / 15.2 Die Wirbelgleichung 232 / 15.3 Mechanismen der Wirbelbildung 233 / / 16 Einführende Bemerkungen zur Allgemeinen Atmosphärischen Zirkulation 237 / 16.1 Die Allgemeine Atmosphärische Zirkulation 237 / 17 Einführung in die numerische Wettervorhersage und Klimamodellierung 243 / 17.1 Numerische Wettervorhersage 243 / 17.2 Einführung in die Klimamodellierung 250 / / 18 Bewegungsgleichungen mit Reibung 255 / 18.1 Oberflächenkräfte 255 / 18.2 Die Navier-Stokes-Gleichungen 257 / 18.3 Einfache Lösungen der Navier-Stokes-Gleichungen 262 / / 19 Die gemittelten Bewegungsgleichungen 267 / 19.1 Begriffe und Regeln zu Mittelbildungen 267 / 19.2 Die Reynolds-Gleichungen 271 / 19.3 Gradientansatz und Mischungsweg für turbulente Transporte 275 / / 20 Kinetische Energie einer turbulenten Strömung 281 / 20.1 Gleichung für die gesamte kinetische Energie 281 / 20.2 Gleichung für die kinetische Energie der mittleren Strömung 282 / 20.3 Gleichung für die Turbulenzenergie 283 / 20.4 Maßzahlen für die Turbulenz 287 / 20.5 Mikro- und Makroturbulenz 291 / / 21 Die atmosphärische Grenzschicht 297 / 21.1 Die Einteilung der atmosphärischen Grenzschicht 297 / 21.2 Die bodennahe Grenzschicht: Die Prandtl-Schicht 299 / 21.3 Das Windprofil in der Prandtl-Schicht 300 / 21.4 Das Windprofil bei diabatischer Schichtung 303 / 21.4.1 Erläuterungen zum allgemeinen Sprachgebrauch 303 / 21.4.2 Die Monin-Obukhov-Stabilitätslänge 304 / 21.4.3 Das Windprofil und der Diffusionskoeffizient 305 / 21.4.4 Die Profilfunktionen in der Prandtl-Schicht 307 / 21.5 Das Potenzprofil für die Windgeschwindigkeit 309 / 21.6 Das Temperaturprofil in der Prandtl-Schicht 312 / 21.6.1 Temperaturprofil und Profilfunktion 312 / 21.6.2 Die Profilmethode für turbulente Flüsse 315 / 21.7 Die atmosphärische Grenzschicht: Ekman-Schicht 316 / 21.8 Die Höhe der atmosphärischen Grenzschicht 320 / 21.9 Die turbulente Schubspannung in der Ekman-Schicht 321 / 21.10 Die Ekman-Spirale oberhalb einer Prandtl-Schicht 322 / 21.11 Grenzschicht-Modelle mit einem Mischungswegansatz 327 / 21.12 Die Wechselwirkung zwischen Grenzschicht und freier Atmosphäre 328 / 21.13 Die instationäre Ekmanschicht 333 / 21.14 Das Temperaturprofil in der Grenzschicht 336 / / 22 Die Ausbreitung von Substanzen in der Atmosphäre 341 / 22.1 Die Diffusionsgleichung 341 / 22.2 Die Konzentrationsverteilung für momentane Punktquellen 343 / 22.3 Konzentrationsverteilung für kontinuierliche Punktquellen 345 / 22.4 Die Konzentrationsverteilung als Gaußsche Normalverteilung 348 / 22.5 Diffusion unter Berücksichtigung des Erdbodens 349 / 22.6 Praktische Anwendung der Ausbreitungsrechnung 351 / 22.7 Lagrange Partikelmodelle 354 / Literaturverzeichnis 361 / Sachwortverzeichnis