Atmosphrendynamik

Dieses Lehrbuch richtet sich an Studierende der Meteorologie sowie an Forschende zu theoretischen und numerischen Aspekten von Wetter und Klima. Der vorliegende Text konzentriert sich auf das Wesentliche und bleibt dabei gleichermaen grndlich. Alle zum Verstndnis notwendigen physikalischen Konzepte werden eingefhrt. Einleitend erfolgt eine Herleitung der Grundgleichungen der Atmosphrendynamik. Diese werden nachfolgend herangezogen, um wesentliche Aspekte von Wetter und Klima zu erlutern, zu denen unter anderem die Mechanismen hinter den wirbelartigen Bewegungen auf der tglichen Wetterkarte gehren. Als Mittel zu einer effizienten Analyse von atmosphrischen Wellen folgt die Vereinfachung der Dynamik mithilfe der Flachwassergleichungen. Daraufhin wird unter Zuhilfenahme der quasigeostrophischen Theorie das Auftreten extratropischer Wettersysteme begrndet. Dem schliet sich eine ausfhrliche Betrachtung der globalen atmosphrischen Zirkulation an, die mageblich dem Einfluss durch Rossby- und Schwerewellen unterliegt. Auch die spezifischen Eigenschaften der atmosphrischen Grenzschicht werden diskutiert. Im Mittelpunkt steht hier die Wechselwirkung zwischen Turbulenz und mittlerer Strmung. Im Zuge der Betrachtungen wird die Leserschaft mit wesentlichen theoretischen Konzepten des Gebiets vertraut gemacht. Hierzu zhlen Entropie und potentielle Temperatur, potentielle Vorticity, Instabilittstheorie, Reynoldsgleichungen, Mehrskalenasymptotik, WKB-Theorie, Wellenwirkung, Eliassen-Palm-Fluss, transformiertes Eulermittel, kritische Schichten, Wellenbeugung und vieles mehr. Der Text wird durch Anhnge zu mathematischen Methoden und weiteren Vertiefungen ergnzt. Kapitelzusammenfassungen helfen, den Blick auf das Wesentliche zu bewahren. Ergnzende Leseempfehlungen regen dazu an, das erworbene Wissen zu vertiefen und zu erweitern.