Atmosphäre 

Die Atmosphäre ist eine Lufthülle aus einem Gasgemisch, die die Erde umgibt und fast 350 Meilen von der Erdoberfläche entfernt ist. Diese Mischung ist in ständiger Bewegung. Wenn die Atmosphäre sichtbar wäre, könnte sie wie ein Ozean mit Strudeln und Wirbeln, aufsteigender und fallender Luft und Wellen aussehen, die sich über große Entfernungen ausbreiten.  

Das Leben auf der Erde wird von der Atmosphäre, der Sonnenenergie und den Magnetfeldern des Planeten unterstützt. Die Atmosphäre absorbiert Energie von der Sonne, recycelt Wasser und andere Chemikalien und arbeitet mit den elektrischen und magnetischen Kräften, um ein gemäßigtes Klima zu schaffen. Die Atmosphäre schützt auch das Leben auf der Erde vor energiereicher Strahlung und dem kalten Vakuum des Weltraums.

Zusammensetzung der Atmosphäre 

In einem gegebenen Luftvolumen macht Stickstoff 78 Prozent der Gase aus, aus denen die Atmosphäre besteht, während Sauerstoff 21 Prozent ausmacht. Argon, Kohlendioxid und Spuren anderer Gase machen das restliche Prozent aus. Dieses Luftvolumen enthält auch etwas Wasserdampf, der von null bis etwa fünf Volumenprozent variiert. Diese kleine Menge Wasserdampf ist für große Wetteränderungen verantwortlich.   

Die die Erde umgebende Gashülle verändert sich von Grund auf. Vier unterschiedliche Schichten oder Sphären der Atmosphäre wurden anhand thermischer Eigenschaften (Temperaturänderungen), chemischer Zusammensetzung, Bewegung und Dichte identifiziert.

Die erste Schicht, bekannt als Troposphäre, erstreckt sich von 6 bis 20 Kilometer (km) (4 bis 12 Meilen) über den Nord- und Südpol und bis zu 48.000 Fuß (14,5 km) über die Äquatorregionen. Die überwiegende Mehrheit von Wetter, Wolken, Stürmen und Temperaturschwankungen findet innerhalb dieser ersten Schicht der Atmosphäre statt. Innerhalb der Troposphäre sinkt die Durchschnittstemperatur mit einer Rate von etwa 2 °Celsius (C) alle 1.000 Fuß Höhengewinn, und der Druck nimmt mit einer Rate von etwa 2,5 cm pro 1.000 Fuß Höhengewinn ab.

An der Spitze der Troposphäre befindet sich eine als Tropopause bekannte Grenze, die Feuchtigkeit und das damit verbundene Wetter in der Troposphäre einschließt. Die Höhe der Tropopause variiert mit dem Breitengrad und mit der Jahreszeit; Daher nimmt es eine elliptische Form an, im Gegensatz zu einer runden. Die Lage der Tropopause ist wichtig, da sie üblicherweise mit der Lage des Jetstreams und möglichen klaren Luftturbulenzen in Verbindung gebracht wird. 

Oberhalb der Tropopause befinden sich drei weitere atmosphärische Ebenen. Die erste ist die Stratosphäre, die sich von der Tropopause bis zu einer Höhe von etwa 50 km (160.000 Fuß) erstreckt. In dieser Schicht herrscht wenig Wetter und die Luft bleibt stabil, obwohl sich gelegentlich bestimmte Wolkentypen darin ausbreiten. Oberhalb der Stratosphäre befinden sich die Mesosphäre und die Thermosphäre, die wenig Einfluss auf das Wetter haben. 

Atmosphärische Zirkulation 

Wie bereits erwähnt, ist die Atmosphäre in ständiger Bewegung. Bestimmte Faktoren setzen zusammen die Atmosphäre in Bewegung, aber ein wichtiger Faktor ist die ungleichmäßige Erwärmung der Erdoberfläche. Diese Erwärmung stört das Gleichgewicht der Atmosphäre und führt zu Änderungen der Luftbewegung und des atmosphärischen Drucks. Als atmosphärische Zirkulation bezeichnet man die Bewegung der Luft um die Erdoberfläche.   

Die Erwärmung der Erdoberfläche wird durch mehrere Prozesse erreicht, aber in dem einfachen reinen Konvektionsmodell, das für diese Diskussion verwendet wird, wird die Erde durch Energie erwärmt, die von der Sonne abgestrahlt wird. Der Prozess verursacht eine kreisförmige Bewegung, die entsteht, wenn warme Luft aufsteigt und durch kühlere Luft ersetzt wird.

Warme Luft steigt auf, weil Hitze dazu führt, dass sich Luftmoleküle ausbreiten. Wenn sich die Luft ausdehnt, wird sie weniger dicht und leichter als die umgebende Luft. Wenn Luft abkühlt, packen die Moleküle dichter zusammen und werden dichter und schwerer als warme Luft. Infolgedessen neigt kühle, schwere Luft dazu, abzusinken und wärmere, aufsteigende Luft zu ersetzen.

Da die Erde eine gekrümmte Oberfläche hat, die sich auf einer geneigten Achse dreht, während sie die Sonne umkreist, erhalten die äquatorialen Regionen der Erde eine größere Wärmemenge von der Sonne als die Polarregionen. Die Menge an Sonnenenergie, die die Erde erwärmt, hängt von der Jahreszeit und dem Breitengrad der jeweiligen Region ab. Alle diese Faktoren beeinflussen die Zeitdauer und den Winkel, in dem das Sonnenlicht auf die Oberfläche trifft.

Sonnenwärme verursacht höhere Temperaturen in Äquatorialgebieten, wodurch die Luft weniger dicht wird und aufsteigt. Wenn die warme Luft zu den Polen strömt, kühlt sie ab, wird dichter und sinkt zurück zur Oberfläche.

Luftdruck 

Die ungleichmäßige Erwärmung der Erdoberfläche verändert nicht nur die Luftdichte und erzeugt Zirkulationsmuster; es verursacht auch Änderungen des Luftdrucks oder der Kraft, die durch das Gewicht von Luftmolekülen ausgeübt wird. Obwohl Luftmoleküle unsichtbar sind, haben sie dennoch Gewicht und nehmen Platz ein. 

Stellen Sie sich eine versiegelte Luftsäule vor, die eine Grundfläche von einem Quadratzoll hat und 350 Meilen hoch ist. Es würde 14,7 Pfund Kraft kosten, diese Säule anzuheben. Dies stellt das Gewicht der Luft dar; Wenn die Säule verkürzt wird, wäre der auf den Boden ausgeübte Druck (und sein Gewicht) geringer.

Das Gewicht der verkürzten Luftsäule bei 18.000 Fuß beträgt ungefähr 7,4 Pfund; fast 50 Prozent der auf Meereshöhe. Wenn beispielsweise eine Badezimmerwaage (kalibriert für Meereshöhe) auf 18.000 Fuß angehoben würde, wäre die Luftsäule mit einem Gewicht von 14,7 Pfund auf Meereshöhe 18.000 Fuß kürzer und würde ungefähr 7,3 Pfund (50 Prozent) weniger wiegen als auf Meereshöhe.

Der tatsächliche Druck an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit unterscheidet sich mit Höhe, Temperatur und Dichte der Luft. Diese Bedingungen wirken sich auch auf die Flugzeugleistung aus, insbesondere im Hinblick auf Start, Steiggeschwindigkeit und Landungen.

Messung des Atmosphärendrucks 

Der atmosphärische Druck wurde historisch mit einem Quecksilberbarometer in Zoll Quecksilber ("Hg") gemessen. Das Barometer misst die Höhe einer Quecksilbersäule in einem Glasrohr. Ein Teil des Quecksilbers ist dem Druck der Atmosphäre ausgesetzt, der a ausübt Kraft auf das Quecksilber. Ein Druckanstieg zwingt das Quecksilber, im Inneren des Rohrs zu steigen. Wenn der Druck abfällt, fließt Quecksilber aus dem Rohr und verringert die Höhe der Säule. Diese Art von Barometer wird typischerweise in einem Labor oder einer Wetterbeobachtungsstation verwendet , ist nicht leicht zu transportieren und schwer zu lesen.  

Ein Aneroidbarometer ist das Standardinstrument zur Druckmessung; es ist einfacher zu lesen und zu transportieren. Das aneroide Barometer enthält ein geschlossenes Gefäß, das als aneroide Zelle bezeichnet wird und sich bei Druckänderungen zusammenzieht oder ausdehnt. Die aneroide Zelle wird mit einer mechanischen Verbindung an einem Druckanzeiger befestigt, um Druckmesswerte bereitzustellen. Der Druckerfassungsteil eines Flugzeughöhenmessers ist im Wesentlichen ein Aneroidbarometer. Es ist wichtig zu beachten, dass ein Aneroidbarometer aufgrund des Verbindungsmechanismus nicht so genau ist wie ein Quecksilberbarometer.

Um eine gemeinsame Referenz bereitzustellen, wurde die International Standard Atmosphere (ISA) eingeführt. Diese Standardbedingungen sind die Grundlage für bestimmte Fluginstrumente und die meisten Flugzeugleistungsdaten. Der Standarddruck auf Meereshöhe ist definiert als 29,92 "Hg und eine Standardtemperatur von 59 °F (15 °C). Der atmosphärische Druck wird auch in Millibar (mb) angegeben, wobei 1 "Hg ungefähr 34 mb entspricht. Der Standarddruck auf Meereshöhe beträgt 1.013,2 mb. Typische mb-Druckmesswerte reichen von 950,0 bis 1.040,0 mb. Oberflächenkarten, Hoch- und Tiefdruckzentren und Hurrikandaten werden mit mb ​​gemeldet.

Da sich Wetterstationen auf der ganzen Welt befinden, werden alle lokalen barometrischen Druckmesswerte in einen Luftdruck auf Meereshöhe umgerechnet, um einen Standard für Aufzeichnungen und Berichte bereitzustellen. Um dies zu erreichen, wandelt jede Station ihren barometrischen Druck um, indem sie ungefähr 1 "Hg pro 1.000 Fuß Höhe hinzufügt. Beispielsweise meldet eine Station auf 5.000 Fuß über dem Meeresspiegel mit einem Messwert von 24,92 "Hg einen Druckmesswert auf Meereshöhe von 29,92 "Hg. Die Verwendung gängiger Druckmesswerte auf Meereshöhe hilft sicherzustellen, dass Flugzeughöhenmesser basierend auf den aktuellen Druckmesswerten korrekt eingestellt sind.   

Durch die Verfolgung von barometrischen Drucktrends über ein großes Gebiet können Wettervorhersager die Bewegung von Drucksystemen und das damit verbundene Wetter genauer vorhersagen. Beispielsweise zeigt das Verfolgen eines Musters steigenden Drucks an einer einzelnen Wetterstation im Allgemeinen das Herannahen von Schönwetter an. Umgekehrt weist ein abnehmender oder schnell fallender Druck normalerweise auf herannahendes schlechtes Wetter und möglicherweise schwere Stürme hin.

Höhe und atmosphärischer Druck 

Mit zunehmender Höhe nimmt der atmosphärische Druck ab. Im Durchschnitt nimmt der atmosphärische Druck mit jeder Höhenzunahme von 1.000 Fuß um 1 "Hg ab. Wenn der Druck abnimmt, wird die Luft weniger dicht oder dünner. Dies entspricht einer höheren Höhe und wird als Dichtehöhe bezeichnet. Wenn der Druck abnimmt, nimmt die Dichtehöhe zu und hat einen deutlichen Einfluss auf die Flugzeugleistung.  

Unterschiede in der Luftdichte, die durch Temperaturänderungen verursacht werden, führen zu einer Druckänderung. Dies wiederum erzeugt sowohl vertikale als auch horizontale Bewegung in der Atmosphäre in Form von Strömungen und Wind. Die Atmosphäre ist fast ständig in Bewegung, da sie danach strebt, ein Gleichgewicht zu erreichen. Diese nicht enden wollenden Luftbewegungen setzen Kettenreaktionen in Gang, die eine ständige Veränderung des Wetters bewirken.

Höhe und Flug

Die Höhe beeinflusst jeden Aspekt des Fluges, von der Flugzeugleistung bis zur menschlichen Leistung. In größeren Höhen, mit einem verringerten atmosphärischen Druck, werden die Start- und Landestrecken verlängert, während die Steigraten abnehmen. 

Wenn ein Flugzeug abhebt, entsteht Auftrieb durch den Luftstrom um die Tragflächen herum. Wenn die Luft dünn ist, ist mehr Geschwindigkeit erforderlich, um genügend Auftrieb für den Start zu erhalten; daher ist der Bodenlauf länger. Ein Flugzeug, das 745 Fuß Bodenlauf auf Meereshöhe benötigt, benötigt mehr als doppelt so viel wie bei einer Druckhöhe von 8.000 Fuß. Es stimmt auch, dass Flugzeugtriebwerke und Propeller in größeren Höhen aufgrund der geringeren Dichte der Luft weniger effizient sind. Dies führt zu reduzierten Steiggeschwindigkeiten und einem größeren Bodenlauf zur Hindernisbeseitigung.

Atmosphärische Stabilität 

Die Stabilität der Atmosphäre hängt von ihrer Fähigkeit ab, einer vertikalen Bewegung zu widerstehen. Eine stabile Atmosphäre erschwert die vertikale Bewegung, und kleine vertikale Störungen werden gedämpft und verschwinden. In einer instabilen Atmosphäre neigen kleine vertikale Luftbewegungen dazu, größer zu werden, was zu turbulenter Luftströmung und konvektiver Aktivität führt. Instabilität kann zu erheblichen Turbulenzen, ausgedehnten vertikalen Wolken und Unwettern führen.

Aufsteigende Luft dehnt sich aus und kühlt sich aufgrund des mit zunehmender Höhe abnehmenden Luftdrucks ab. Das Gegenteil gilt für absteigende Luft; Wenn der atmosphärische Druck zunimmt, steigt die Temperatur der absteigenden Luft, wenn sie komprimiert wird. Adiabatisches Erhitzen und adiabatisches Abkühlen sind Begriffe, die verwendet werden, um diese Temperaturänderung zu beschreiben.

Der adiabatische Prozess findet in jeder aufwärts und abwärts bewegten Luft statt. Wenn Luft in einen Bereich mit niedrigerem Druck aufsteigt, dehnt sie sich zu einem größeren Volumen aus. Wenn sich die Luftmoleküle ausdehnen, sinkt die Temperatur der Luft. Wenn ein Luftpaket aufsteigt, nimmt der Druck ab, das Volumen nimmt zu und die Temperatur ab. Beim Absinken der Luft ist das Gegenteil der Fall. Die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur mit zunehmender Höhe abnimmt, wird als Abfallrate bezeichnet. Wenn Luft durch die Atmosphäre aufsteigt, beträgt die durchschnittliche Temperaturänderungsrate 2 °C (3,5 °F) pro 1.000 Fuß.

Da Wasserdampf leichter als Luft ist, verringert Feuchtigkeit die Luftdichte und lässt sie aufsteigen. Umgekehrt wird die Luft mit abnehmender Feuchtigkeit dichter und sinkt tendenziell ab. Da feuchte Luft langsamer abkühlt, ist sie im Allgemeinen weniger stabil als trockene Luft, da die feuchte Luft höher steigen muss, bevor sich ihre Temperatur auf die der Umgebungsluft abkühlt. Die trockene adiabatische Abfallrate (ungesättigte Luft) beträgt 3 ° C (5,4 ° F) pro 1.000 Fuß. Die feuchtadiabatische Abfallrate variiert von 1,1 ° C bis 2,8 ° C (2 ° F bis 5 ° F) pro 1.000 Fuß. 

Die Kombination aus Feuchtigkeit und Temperatur bestimmt die Stabilität der Luft und das daraus resultierende Wetter. Kühle, trockene Luft ist sehr stabil und widersteht vertikalen Bewegungen, was zu gutem und allgemein klarem Wetter führt. Die größte Instabilität tritt auf, wenn die Luft feucht und warm ist, wie es in den tropischen Regionen im Sommer der Fall ist. Typischerweise treten in diesen Regionen aufgrund der Instabilität der Umgebungsluft täglich Gewitter auf. 

Umkehrung 

Wenn Luft in der Atmosphäre aufsteigt und sich ausdehnt, sinkt die Temperatur. Es kann eine atmosphärische Anomalie auftreten; Das ändert jedoch dieses typische Muster des atmosphärischen Verhaltens. Wenn die Temperatur der Luft mit der Höhe ansteigt, liegt eine Temperaturinversion vor. Inversionsschichten sind üblicherweise flache Schichten aus glatter, stabiler Luft in Bodennähe. Die Temperatur der Luft steigt mit der Höhe bis zu einem bestimmten Punkt, der die Spitze der Inversion darstellt. Die Luft an der Oberseite der Schicht fungiert als Deckel und hält Wetter und Schadstoffe unten eingeschlossen. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit hoch ist, kann dies zur Bildung von Wolken, Nebel, Dunst oder Rauch beitragen, was zu einer verminderten Sicht in der Inversionsschicht führt.   

Oberflächenbasierte Temperaturinversionen treten in klaren, kühlen Nächten auf, wenn die Luft in Bodennähe durch die sinkende Temperatur des Bodens gekühlt wird. Die Luft innerhalb weniger hundert Fuß von der Oberfläche wird kühler als die Luft darüber. Frontale Inversionen treten auf, wenn sich warme Luft über einer Schicht kühlerer Luft ausbreitet oder kühlere Luft unter eine Schicht wärmerer Luft gedrückt wird.

Feuchtigkeit und Temperatur 

Die Atmosphäre enthält von Natur aus Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf. Die Menge an Feuchtigkeit, die in der Atmosphäre vorhanden ist, hängt von der Temperatur der Luft ab. Jeder Anstieg der Temperatur um 20 °F verdoppelt die Menge an Feuchtigkeit, die die Luft aufnehmen kann. Umgekehrt halbiert eine Verringerung um 20 °F die Kapazität.   

Wasser kommt in der Atmosphäre in drei Zuständen vor: flüssig, fest und gasförmig. Alle drei Formen können leicht ineinander übergehen, und alle sind innerhalb der Temperaturbereiche der Atmosphäre vorhanden. Wenn Wasser von einem Zustand in einen anderen übergeht, findet ein Wärmeaustausch statt. Diese Veränderungen treten durch Verdampfungs-, Sublimations-, Kondensations-, Ablagerungs-, Schmelz- oder Gefrierprozesse auf. Wasserdampf wird jedoch nur durch Verdunstung und Sublimation in die Atmosphäre eingetragen.

Verdunstung ist die Umwandlung von flüssigem Wasser in Wasserdampf. Wenn sich Wasserdampf bildet, nimmt er Wärme von der nächsten verfügbaren Quelle auf. Dieser Wärmeaustausch ist als latente Verdampfungswärme bekannt. Ein gutes Beispiel ist die Verdunstung des menschlichen Schweißes. Der Nettoeffekt ist ein kühlendes Gefühl, da dem Körper Wärme entzogen wird. In ähnlicher Weise ist die Sublimation die Umwandlung von Eis direkt in Wasserdampf, wobei die flüssige Phase vollständig umgangen wird. Obwohl Trockeneis nicht aus Wasser, sondern Kohlendioxid besteht, demonstriert es das Prinzip der Sublimation, wenn ein Feststoff direkt in Dampf übergeht. 

Relative Luftfeuchtigkeit 

Die Luftfeuchtigkeit bezieht sich auf die Menge an Wasserdampf, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Atmosphäre vorhanden ist. Die relative Luftfeuchtigkeit ist die tatsächliche Menge an Feuchtigkeit in der Luft im Vergleich zu der Gesamtmenge an Feuchtigkeit, die die Luft bei dieser Temperatur aufnehmen könnte. Wenn beispielsweise die aktuelle relative Luftfeuchtigkeit 65 Prozent beträgt, hält die Luft 65 Prozent der gesamten Feuchtigkeit, die sie bei dieser Temperatur und diesem Druck halten kann. Während es im Westen der Vereinigten Staaten selten Tage mit hoher Luftfeuchtigkeit gibt, sind relative Luftfeuchtigkeitswerte von 75 bis 90 Prozent im Süden der Vereinigten Staaten in den wärmeren Monaten keine Seltenheit. 

Beziehung zwischen Temperatur und Taupunkt 

Die Beziehung zwischen Taupunkt und Temperatur definiert den Begriff der relativen Luftfeuchtigkeit. Der Taupunkt, angegeben in Grad, ist die Temperatur, bei der die Luft keine Feuchtigkeit mehr aufnehmen kann. Wenn die Temperatur der Luft auf den Taupunkt abgesenkt wird, ist die Luft vollständig gesättigt und Feuchtigkeit beginnt aus der Luft in Form von Nebel, Tau, Reif, Wolken, Regen oder Schnee zu kondensieren.

Wenn feuchte, instabile Luft aufsteigt, bilden sich oft Wolken in der Höhe, in der Temperatur und Taupunkt denselben Wert erreichen. Beim Anheben kühlt sich ungesättigte Luft mit einer Rate von 5,4 °F pro 1.000 Fuß ab und die Taupunkttemperatur sinkt mit einer Rate von 1 °F pro 1.000 Fuß. Dies führt zu einer Konvergenz von Temperatur und Taupunkt mit einer Rate von 4,4 °F. Wenden Sie die Konvergenzrate auf die gemeldete Temperatur und den Taupunkt an, um die Höhe der Wolkenbasis zu bestimmen.

Methoden, mit denen Luft den Sättigungspunkt erreicht 

Wenn die Luft den Sättigungspunkt erreicht, während Temperatur und Taupunkt nahe beieinander liegen, ist es sehr wahrscheinlich, dass sich Nebel, niedrige Wolken und Niederschlag bilden. Es gibt vier Methoden, mit denen Luft den Sättigungspunkt erreichen kann. Erstens, wenn warme Luft über eine kalte Oberfläche strömt, sinkt die Lufttemperatur und erreicht den Sättigungspunkt. Zweitens kann der Sättigungspunkt erreicht werden, wenn sich Kaltluft und Warmluft vermischen. Drittens, wenn die Luft nachts durch den Kontakt mit dem kühleren Boden abkühlt, erreicht die Luft ihren Sättigungspunkt. Die vierte Methode tritt auf, wenn Luft in der Atmosphäre angehoben oder nach oben gedrückt wird. 

Wenn Luft aufsteigt, verwendet sie Wärmeenergie, um sich auszudehnen. Dadurch verliert die aufsteigende Luft schnell Wärme. Ungesättigte Luft verliert Wärme mit einer Rate von 3,0 °C (5,4 °F) pro 1.000 Fuß Höhengewinn. Unabhängig davon, was dazu führt, dass die Luft ihren Sättigungspunkt erreicht, bringt gesättigte Luft Wolken, Regen und andere kritische Wettersituationen mit sich.

Tau und Frost 

In kühlen, klaren und windstillen Nächten können die Temperatur des Bodens und der Gegenstände an der Oberfläche dazu führen, dass die Temperatur der umgebenden Luft unter den Taupunkt fällt. Wenn dies geschieht, kondensiert die Feuchtigkeit in der Luft und lagert sich auf dem Boden, Gebäuden und anderen Objekten wie Autos und Flugzeugen ab. Diese Feuchtigkeit wird als Tau bezeichnet und ist manchmal morgens auf Gras und anderen Gegenständen zu sehen. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt lagert sich die Feuchtigkeit in Form von Reif ab. Während Tau keine Gefahr für ein Flugzeug darstellt, stellt Frost eine definitive Gefahr für die Flugsicherheit dar. Frost stört die Luftströmung über dem Flügel und kann die Auftriebserzeugung drastisch reduzieren. Es erhöht auch den Luftwiderstand, was in Kombination mit einer verringerten Auftriebsproduktion die Startfähigkeit beeinträchtigen kann.  

Nebel 

Nebel ist eine Wolke, die sich an der Oberfläche befindet. Es tritt typischerweise auf, wenn die Temperatur der Luft in Bodennähe auf den Taupunkt der Luft abgekühlt wird. An diesem Punkt kondensiert Wasserdampf in der Luft und wird in Form von Nebel sichtbar. Nebel wird nach der Art seiner Entstehung klassifiziert und ist abhängig von der aktuellen Temperatur und dem Wasserdampfgehalt der Luft. 

In klaren Nächten mit relativ wenig bis gar keinem Wind kann sich Strahlungsnebel entwickeln. Normalerweise bildet es sich in tief liegenden Gebieten wie Bergtälern. Diese Art von Nebel entsteht, wenn der Boden aufgrund der Erdstrahlung schnell abkühlt und die Umgebungslufttemperatur ihren Taupunkt erreicht. Wenn die Sonne aufgeht und die Temperatur steigt, hebt sich Strahlungsnebel und verbrennt schließlich. Jede Zunahme des Windes beschleunigt auch die Auflösung des Strahlungsnebels. Wenn Strahlungsnebel weniger als 20 Fuß dick ist, wird er als Bodennebel bezeichnet. 

Wenn sich eine Schicht warmer, feuchter Luft über eine kalte Oberfläche bewegt, tritt wahrscheinlich Advektionsnebel auf. Im Gegensatz zu Strahlungsnebel ist Wind erforderlich, um Advektionsnebel zu bilden. Winde von bis zu 15 Knoten lassen Nebel entstehen und sich verdichten; ab einer Geschwindigkeit von 15 Knoten hebt sich der Nebel normalerweise und bildet niedrige Stratuswolken. Advektionsnebel ist in Küstengebieten üblich, wo Meeresbrisen die Luft über kühlere Landmassen blasen können. 

Aufsteigender Nebel tritt auf, wenn feuchte, stabile Luft abfallende Landmerkmale wie eine Bergkette hinaufgedrückt wird. Auch diese Art von Nebel benötigt Wind zur Bildung und zum Fortbestehen. Steig- und Advektionsnebel brennen im Gegensatz zu Strahlungsnebel möglicherweise nicht mit der Morgensonne ab, sondern können tagelang anhalten. Sie können sich auch in größere Höhen erstrecken als Strahlungsnebel. 

Dampfnebel oder Meeresrauch entsteht, wenn kalte, trockene Luft über warmes Wasser strömt. Wenn das Wasser verdunstet, steigt es auf und ähnelt Rauch. Diese Art von Nebel ist in den kältesten Jahreszeiten über Gewässern üblich. Niedrige Turbulenzen und Eisbildung werden häufig mit Dampfnebel in Verbindung gebracht. 

Eisnebel tritt bei kaltem Wetter auf, wenn die Temperatur weit unter dem Gefrierpunkt liegt und sich Wasserdampf direkt zu Eiskristallen bildet. Die für seine Bildung günstigen Bedingungen sind die gleichen wie für Strahlungsnebel, mit Ausnahme der kalten Temperatur, normalerweise –25 ° F oder kälter. Sie kommt vor allem in den arktischen Regionen vor, ist aber in mittleren Breiten während der kalten Jahreszeit nicht unbekannt. 

Wolken 

Wolken sind sichtbare Indikatoren und weisen oft auf zukünftiges Wetter hin. Damit sich Wolken bilden können, müssen ausreichend Wasserdampf und Kondensationskeime vorhanden sein sowie ein Verfahren, mit dem die Luft gekühlt werden kann. Wenn die Luft abkühlt und ihren Sättigungspunkt erreicht, geht der unsichtbare Wasserdampf in einen sichtbaren Zustand über. Durch die Prozesse der Abscheidung (auch als Sublimation bezeichnet) und Kondensation kondensiert oder sublimiert Feuchtigkeit auf winzige Materiepartikel wie Staub, Salz und Rauch, die als Kondensationskerne bekannt sind. Die Kerne sind wichtig, weil sie der Feuchtigkeit ermöglichen, von einem Zustand in einen anderen überzugehen.     

Der Wolkentyp wird durch seine Höhe, Form und Eigenschaften bestimmt. Sie werden nach der Höhe ihrer Basis in niedrige, mittlere oder hohe Wolken sowie Wolken mit vertikaler Entwicklung eingeteilt.

Niedrige Wolken bilden sich nahe der Erdoberfläche und erstrecken sich bis zu etwa 6.500 Fuß AGL. Sie bestehen hauptsächlich aus Wassertröpfchen, können aber unterkühlte Wassertröpfchen enthalten, die eine gefährliche Flugzeugvereisung verursachen. Typische tiefe Wolken sind Stratus, Stratocumulus und Nimbostratus. Nebel wird auch als eine Art niedriger Wolkenbildung klassifiziert. Wolken in dieser Familie erzeugen niedrige Decken, behindern die Sicht und können sich schnell ändern. Aus diesem Grund beeinflussen sie die Flugplanung und können den Flug nach Sichtflugregeln (VFR) unmöglich machen. 

Mittlere Wolken bilden sich in etwa 6.500 Fuß AGL und erstrecken sich bis zu 20.000 Fuß AGL. Sie bestehen aus Wasser, Eiskristallen und unterkühlten Wassertröpfchen. Typische Wolken mittlerer Höhe sind Altostratus und Altocumulus. Diese Art von Wolken kann bei Überlandflügen in größeren Höhen angetroffen werden. Altostratus-Wolken können Turbulenzen erzeugen und mäßige Vereisung enthalten. Altocumulus-Wolken, die sich normalerweise bilden, wenn Altostratus-Wolken auseinanderbrechen, können auch leichte Turbulenzen und Vereisung enthalten.

Die Wolkenklassifizierung kann je nach äußerem Erscheinungsbild und Wolkenzusammensetzung weiter in bestimmte Wolkentypen unterteilt werden. Die Kenntnis dieser Begriffe kann einem Piloten helfen, sichtbare Wolken zu identifizieren. 

Im Folgenden finden Sie eine Liste der Cloud-Klassifizierungen: 

• Cumulus – gehäufte oder aufgetürmte Wolken 

• Stratus— in Schichten gebildet 

• Cirrus – Locken , faserige Wolken, auch hohe Wolken über 20.000 Fuß 

• Castellanus – gemeinsame Basis mit separater vertikaler Entwicklung, schlossartig 

• Lenticularus – linsenförmig, bei starkem Wind über Bergen gebildet 

• Nimbus – regentragende Wolken 

• Fracto – zerlumpt oder gebrochen 

• Alto – Wolken mittlerer Höhe, die in 5.000 bis 20.000 Fuß existieren  

Decke 

Für Luftfahrtzwecke ist eine Decke die unterste Wolkenschicht, die als gebrochen oder bedeckt gemeldet wird, oder die vertikale Sichtbarkeit in eine Verdunkelung wie Nebel oder Dunst. Wolken werden als durchbrochen gemeldet, wenn fünf Achtel bis sieben Achtel des Himmels mit Wolken bedeckt sind. Bedeckt bedeutet, dass der gesamte Himmel mit Wolken bedeckt ist. Aktuelle Deckeninformationen werden vom Aviation Routine Weather Report (METAR) und automatisierten Wetterstationen verschiedener Typen gemeldet. 

Sichtweite 

Eng verbunden mit Wolkenbedeckung und gemeldeten Höchstwerten sind Sichtbarkeitsinformationen. Sichtweite bezeichnet die größte horizontale Entfernung, in der markante Objekte mit bloßem Auge wahrgenommen werden können. Die aktuelle Sicht wird auch in METAR und anderen Flugwetterberichten sowie von automatisierten Wettersystemen gemeldet. Sichtinformationen, wie von Meteorologen vorhergesagt, stehen einem Piloten während einer Wetterbesprechung vor dem Flug zur Verfügung. 

Niederschlag 

Niederschlag bezieht sich auf jede Art von Wasserpartikeln, die sich in der Atmosphäre bilden und auf den Boden fallen. Es hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Flugsicherheit. Abhängig von der Form des Niederschlags kann er die Sicht beeinträchtigen, Vereisungssituationen schaffen und die Lande- und Startleistung eines Flugzeugs beeinträchtigen.

Niederschlag entsteht, weil Wasser- oder Eispartikel in Wolken an Größe zunehmen, bis die Atmosphäre sie nicht mehr tragen kann. Es kann in verschiedenen Formen auftreten, wenn es auf die Erde fällt, einschließlich Nieselregen, Regen, Eispellets, Hagel, Schnee und Eis.

Nieselregen wird als sehr kleine Wassertröpfchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,02 Zoll klassifiziert. Nieselregen begleitet normalerweise Nebel oder niedrige Stratuswolken. Größere Wassertropfen werden als Regen bezeichnet. Regen, der durch die Atmosphäre fällt, aber verdunstet, bevor er auf den Boden trifft, wird als Virga bezeichnet. Gefrierender Regen und gefrierender Nieselregen treten auf, wenn die Temperatur der Oberfläche unter dem Gefrierpunkt liegt; der Regen gefriert beim Kontakt mit der kühleren Oberfläche. 

Wenn Regen durch eine Temperaturinversion fällt, kann er beim Durchgang durch die darunter liegende kalte Luft gefrieren und in Form von Eispellets zu Boden fallen. Eispellets sind ein Hinweis auf eine Temperaturumkehr und darauf, dass es in größerer Höhe Eisregen gibt. Im Fall von Hagel werden eiskalte Wassertröpfchen durch Zugluft in Kumulonimbuswolken auf und ab getragen und werden größer, wenn sie mit mehr Feuchtigkeit in Kontakt kommen. Sobald die Aufwinde das eiskalte Wasser nicht mehr halten können, fällt es in Form von Hagel auf die Erde. Hagelkörner können erbsengroß sein oder einen Durchmesser von bis zu fünf Zoll erreichen, größer als ein Softball. 

Schnee ist Niederschlag in Form von Eiskristallen, die mit einer konstanten Geschwindigkeit fallen, oder in Schneeschauern, die beginnen, ihre Intensität ändern und schnell enden. Schnee variiert auch in der Größe, von sehr kleinen Körnern bis zu großen Flocken. Schneekörner haben die Größe von Nieselregen. 

Niederschlag in jeglicher Form gefährdet die Flugsicherheit. Niederschlag wird oft von niedrigen Decken und eingeschränkter Sicht begleitet. Flugzeuge mit Eis, Schnee oder Reif auf ihren Oberflächen müssen vor Beginn des Flugs sorgfältig gereinigt werden, da dies zu einer Unterbrechung des Luftstroms und einem Verlust des Auftriebs führen kann. Regen kann zu Wasser in den Kraftstofftanks beitragen. Niederschlag kann Gefahren auf der Landebahnoberfläche selbst erzeugen und Starts und Landungen aufgrund von Schnee, Eis oder Wasserpfützen und sehr glatten Oberflächen schwierig, wenn nicht sogar unmöglich machen.