Rechner für virtuelle Temperatur

Die virtuelle Temperatur ist die Temperatur, die trockene Luft bei gleichem Druck haben müsste, um dieselbe Dichte wie eine Probe feuchter Luft zu besitzen. Wasserdampf hat eine geringere Molekülmasse als die Hauptbestandteile trockener Luft. Zusätzlicher Wasserdampf verringert daher die Dichte eines Luftpakets. In der Meteorologie wird dieser Dichteeffekt berücksichtigt, indem die tatsächliche Temperatur in Gleichungen für trockene Luft durch eine etwas höhere virtuelle Temperatur ersetzt wird. Diese Korrektur ist für atmosphärische Thermodynamik, Druck-Höhen-Berechnungen, Auftriebsanalysen und numerische Wettermodelle wichtig. Der Rechner schätzt zunächst den Sättigungsdampfdruck anhand der Lufttemperatur mit einem Magnus-ähnlichen Ausdruck. Die relative Feuchtigkeit skaliert diesen Wert zum tatsächlichen Dampfdruck. Anschließend wird aus Druck und Dampfdruck das Wasserdampf-Mischungsverhältnis bestimmt. Die virtuelle Temperatur wird in Kelvin als Tv = T(1 + 0.61w) berechnet, wobei w das Mischungsverhältnis in Kilogramm Wasserdampf pro Kilogramm trockener Luft ist. Zur Anzeige wird sie in Celsius umgerechnet. Für übliche atmosphärische Feuchtegehalte ist diese Näherung genau. Auch der Taupunkt wird aus dem tatsächlichen Dampfdruck abgeleitet. Er ist die Temperatur, auf die Luft bei annähernd konstantem Druck und Wasserdampfgehalt abgekühlt werden muss, um Sättigung zu erreichen. Bei 100 Prozent relativer Feuchtigkeit entspricht der Taupunkt der Lufttemperatur. Sinkt die Feuchtigkeit, liegt er darunter. Der Taupunkt beschreibt den atmosphärischen Feuchtegehalt oft direkter als die relative Feuchtigkeit, denn diese ändert sich mit der Temperatur auch bei gleichbleibendem Wasserdampfgehalt. Die potenzielle Temperatur ist die Temperatur, die ein ungesättigtes Luftpaket nach adiabatischer Verlagerung auf einen Referenzdruck von 1,000 Hektopascal hätte. Der Rechner verwendet theta = T(1000 / p)^0.286 mit der absoluten Temperatur in Kelvin. Die potenzielle Temperatur erleichtert den Vergleich von Luftpaketen bei unterschiedlichen Drücken und dient zur Beurteilung der atmosphärischen Stabilität. Nimmt sie mit der Höhe zu, deutet dies meist auf stabile Schichtung hin; abnehmende Werte können Instabilität anzeigen. Verwenden Sie den Stationsdruck statt des auf Meereshöhe reduzierten Drucks aus Wetterberichten, wenn Sie ein Luftpaket in seiner tatsächlichen Höhe analysieren. Die relative Feuchtigkeit muss für einen endlichen Taupunkt größer als null sein und darf in diesem vereinfachten Modell ungesättigter oder gesättigter Luft 100 Prozent nicht überschreiten. Der Luftdruck muss höher als der Dampfdruck sein. Die Gleichungen liefern praktische Schätzungen für übliche Wetterbedingungen, vereinfachen jedoch Eissättigung, extreme Temperaturen und Übersättigung. Forschung, Luftfahrt und Wettervorhersage sollten hochwertige instrumentelle Beobachtungen und die thermodynamischen Konventionen ihrer Organisation verwenden.