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Lexikon der Geographie: hydrostatische Modelle

hydrostatische Modelle, Modelle der Atmosphäre, die die hydrostatische Grundgleichung als Modellgleichung verwenden. Hydrostatische Modelle sind mit geringerem Rechenaufwand bei der numerischen Lösung verbunden als nicht-hydrostatische Modelle. Bei Modellierung mesoskaliger Strömungen mit horizontaler Erstreckung der Phänomene zwischen ca. 2,5 km und 2500 km (z.B. Land- und Seewind, Berg- und Talwind, Kaltluftabflüsse, Konvektion) werden hydrostatische Modelle aber inzwischen bei ständig wachsenden Rechnerleistungen zunehmend durch nicht hydrostatische ersetzt. Für die größerräumigen Bewegungsvorgänge mit einer horizontalen Erstreckung der Zirkulationen von mindestens 10 km gelten hydrostatische Modelle als gut geeignet. Durch die hydrostatische Approximation (Vertikalkomponente der Bewegungsgleichung) wird die prognostische Gleichung zu einer diagnostischen Gleichung und die Änderung der Vertikalgeschwindigkeit kann nicht mehr aus ihr abgeleitet werden. Bei mesoskaliger Modellierung wird eine Aufspaltung von Druck, Dichte und Temperatur (Größe φ) in einen synoptisch-skaligen Grundzustand φ(Überstrich) und einen mesoskaligen Anteil φ' vorgenommen. Für den Grundzustand gilt immer die hydrostatische Gleichung, sodass hydrostatische mesoskalige Modelle durch Annahme der hydrostatischen Gleichung gerade für die mesoskalige Druckabweichung gekennzeichnet sind. Die Änderung des mesoskaligen Druckanteils p' mit der Höhe z hängt dann von der Störung der potenziellen Temperatur Θ' und der mittleren potenziellen Temperatur Θ(Überstrich) und Dichte ρ(Überstrich) über

∂p'/∂z=gΘ'ρ(Überstrich)/Θ(Überstrich)
ab. Die Vertikalgeschwindigkeit wird aus der Kontinuitätsgleichung (Massenerhaltungsgleichung) bestimmt und es tritt eine zusätzliche prognostische Gleichung für die Höhe des Oberrandes hinzu. Die Verwendung der hydrostatischen Approximation hat eine wichtige Konsequenz für die atmosphärische Dynamik und die numerische Modellierung: vertikal laufende Schallwellen werden unterdrückt (CLF-Kriterium).

CK

Copyright 2001 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg
  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Geogr. Christiane Martin (Leitung)
Dipl.-Geogr. Dorothee Bürkle
Dipl.-Geol. Manfred Eiblmaier

Fachkoordinatoren und Herausgeber:
Prof. Dr. Ernst Brunotte (Physische Geographie)
Prof. Dr. Hans Gebhardt (Humangeographie)
Prof. Dr. Manfred Meurer (Physische Geographie)
Prof. Dr. Peter Meusburger (Humangeographie)
Prof. Dr. Josef Nipper (Methodik)

Autorinnen und Autoren:
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Kurt Baldenhofer, Friedrichshafen [KB]
Prof. Dr. Yoram Bar-Gal, Haifa (Israel) [YBG]
Prof. Dr. Christoph Becker, Trier [CB]
Prof. Dr. Carl Beierkuhnlein, Rostock [CBe]
Prof. Dr. Jörg Bendix, Marburg [JB]
Dr. Markus Berger, Braunschweig [MB]
Prof. Dr. Helga Besler, Köln [HBe]
Prof. Dr. Hans Heinrich Blotevogel, Duisburg [HHB]
Dipl.-Geogr. Oliver Bödeker, Köln [OBö]
Prof. Dr. Hans Böhm, Bonn [HB]
Dr. Hans Jürgen Böhmer, München [HJB]
Dr. Thomas Breitbach, Köln [TB]
Dr. Heinz Peter Brogiato, Leipzig [HPB]
Prof. Dr. Ernst Brunotte, Köln [EB]
Dr. Olaf Bubenzer, Köln [OB]
Dipl.-Geogr. Dorothee Bürkle, Köln [DBü]
Prof. Dr. Detlef Busche, Würzburg [DB]
Dr. Tillmann Buttschardt, Karlsruhe [TBu]
Dr. Thomas Christiansen, Gießen [TC]
Dr. Martin Coy, Tübingen [MC]
Prof. Dr. Ulrich Deil, Freiburg [UD]
Prof. Dr. Jürgen Deiters, Osnabrück [JD]
Dr. Klaus Dodds, London [KD]
Prof. Dr. Heiner Dürr, Bochum [HD]
Dirk Dütemeyer, Essen [DD]
PD Dr. Rainer Duttmann, Hannover [RD]
Dipl.-Geogr. Susanne Eder, Basel [SE]
Dr. Jürgen Ehlers, Hamburg [JE]
Dipl.-Geol. Manfred Eiblmaier, Köln [ME]
Dr. Hajo Eicken, Fairbanks (USA) [HE]
Dr. Wolf-Dieter Erb, Gießen [WE]
Dr. Heinz-Hermann Essen, Hamburg [HHE]
Dr. Heinz-Hermann Essen, Hamburg [HHE]
Dr. Eberhard Fahrbach, Bremerhaven [EF]
Prof. Dr. Heinz Faßmann, Wien [HF]
Prof. Dr. Peter Felix-Henningsen, Gießen [PF]
Beate Feuchte, Berlin [BF]
Robert Fischer M.A., Frankfurt a.M. [RF]
Prof. Dr. Otto Fränzle, Kiel [OF]
Tim Freytag, Heidelberg [TM]
Dr. Heinz-W. Friese, Berlin [HWF]
Dr. Martina Fromhold-Eisebith, Seibersdorf [MFE]
Prof. Dr. Wolf Gaebe, Stuttgart [WG]
Dr. Werner Gamerith, Heidelberg [WGa]
Prof. Dr. Paul Gans, Mannheim [PG]
Prof. Dr. Hans Gebhardt, Heidelberg [HG]
Prof. Dr. Gerd Geyer, Würzburg [GG]
Prof. Dr. Rüdiger Glaser, Heidelberg [RGl]
Prof. Dr. Rainer Glawion, Freiburg i. Br. [RG]
Dr.-Ing. Konrad Großer, Leipzig [KG]
Mario Günter, Heidelberg [MG]
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Dr. Daniela C. Kalthoff, Bonn [DCK]
Dr. Andrea Kampschulte, Basel [AKs]
Dr. Gerwin Kasperek, Gießen [GKa]
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Prof. Dr. Franz-Josef Kemper, Berlin [FJK]
Farid El Kholi, Berlin [FE]
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Dr. Franz Köhler, Gotha [FK]
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Dr. Caroline Kramer, Heidelberg [CKr]
Dr. Klaus Kremling, Kiel [KKr]
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Prof. Dr. Elmar Kulke, Berlin [EK]
Prof. Dr. Wilhelm Kuttler, Essen [WKu]
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Dr. Harald Leisch, Köln [HL]
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Dipl.-Geogr. Christiane Martin, Köln [CM]
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Dipl.-Geogr. Heidi Megerle, Schlaitdorf [HM]
Dr. Andreas Megerle, Tübingen [AM]
Dipl.-Geogr. Astrid Mehmel, Bonn [AMe]
Prof. Dr. Jens Meincke, Hamburg [JM]
Dipl. Geogr. Klaus Mensing, Hamburg [KM]
Dipl.-Geogr. Klaus Mensing, Hamburg [KM]
Dipl.-Geogr. Rita Merckele, Berlin [RM]
Prof. Dr. Manfred Meurer, Karlsruhe [MM]
Prof. Dr. Peter Meusburger, Heidelberg [PM]
Prof. Dr. Georg Miehe, Marburg [GM]
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Prof. Dr. Thomas Mosimann, Hannover [TM]
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Dr. Ludwig Nutz, München [LN]
Prof. Dr. Jürgen Oßenbrügge, Hamburg [JO]
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Dipl.-Geogr. Jens Peter Scheller, Frankfurt a.M. [JPS]
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Dipl.-Geogr. Heiko Schmid, Heidelberg [HSc]
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Dr. Peter Schnell, Münster [PSch]
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Dipl.-Geogr. Thomas Schwan, Heidelberg [TS]
Prof. Dr. Jürgen Schweikart, Berlin [JüS]
Dr. Franz Schymik, Frankfurt a.M. [FS]
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Prof. Dr. Günter Seeber, Hannover [GSe]
Prof. Dr. Martin Seger, Klagenfurt [MS]
Nicola Sekler, Tübingen [NSe]
Dr. Max Seyfried, Karlsruhe [MSe]
Christoph Spieker M.A., Bonn [CS]
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PD Dr. Barbara Sponholz, Würzburg [BS]
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Prof. Dr. Wilhelm Steingrube, Greifswald [WSt]
Dr. Ingrid Stengel, Würzburg [IS]
Dipl.-Geogr. Anke Strüver, Nijmwegen [ASt]
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Prof. Dr. Uwe Treter, Erlangen [UT]
Prof. Dr. Konrad Tyrakowski, Eichstätt [KT]
Alexander Vasudevan, MA, Vancouver [AV]
Martin Vogel, Tübingen [MV]
Prof. Dr. Joachim Vogt, Berlin [JVo]
Dr. Joachim Vossen, Regensburg [JV]
Dr. Ute Wardenga, Leipzig [UW]
Prof. Dr. Bernd Jürgen Warneken, Tübingen [BJW]
Dipl.-Geogr. Reinhold Weinmann, Heidelberg [RW]
Prof. Dr. Benno Werlen, Jena [BW]
Dr. Karin Wessel, Berlin [KWe]
Dr. Stefan Winkler, Trier [SW]
Prof. Dr. Klaus Wolf, Frankfurt a.M. [KW]
Dr. Volker Wrede, Krefeld [VW]

Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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