Atmospharendynamik

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 grundlich. Alle zum Verstandnis notwendigen physikalischen Konzepte werden eingefuhrt.Einleitend erfolgt eine Herleitung der Grundgleichungen der Atmospharendynamik. Diese werden nachfolgend herangezogen, um wesentliche Aspekte von Wetter und Klima zu erlautern, zu denen unter anderem die Mechanismen hinter den wirbelartigen Bewegungen auf der taglichen Wetterkarte gehoren. Als Mittel zu einer effizienten Analyse von atmospharischen Wellen folgt die Vereinfachung der Dynamik mithilfe der Flachwassergleichungen. Daraufhin wird unter Zuhilfenahme der quasigeostrophischen Theorie das Auftreten extratropischer Wettersysteme begrundet. Dem schliet sich eine ausfuhrliche Betrachtung der globalen atmospharischen Zirkulation an, die mageblich dem Einfluss durch Rossby- und Schwerewellen unterliegt. Auch die spezifischen Eigenschaften der atmospharischen Grenzschicht werden diskutiert. Im Mittelpunkt steht hier die Wechselwirkung zwischen Turbulenz und mittlerer Stromung.Im Zuge der Betrachtungen wird die Leserschaft mit wesentlichen theoretischen Konzepten des Gebiets vertraut gemacht. Hierzu zahlen Entropie und potentielle Temperatur, potentielle Vorticity, Instabilitatstheorie, Reynoldsgleichungen, Mehrskalenasymptotik, WKB-Theorie, Wellenwirkung, Eliassen-Palm-Fluss, transformiertes Eulermittel, kritische Schichten, Wellenbeugung und vieles mehr.Der Text wird durch Anhange zu mathematischen Methoden und weiteren Vertiefungen erganzt. Kapitelzusammenfassungen helfen, den Blick auf das Wesentliche zu bewahren. Erganzende Leseempfehlungen regen dazu an, das erworbene Wissen zu vertiefen und zu erweitern.