Die Definition Von "Wolke" Wird Bewölkt

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Satelliten haben eine neue sicht von oben gebracht. Und hier fehlt den wissenschaftlern das richtige lexikon für das, was sie sehen.

Wolken helfen, die Temperatur der Erde in einem bewohnbaren Bereich zu halten, und sie transportieren den lebensspendenden Regen in verschiedene Regionen der Erde. Die Überwachung der Wolken ist ein wesentlicher Bestandteil der Wettervorhersage.

Man könnte also denken, Wissenschaftler wissen, was eine Wolke ist.

Seit mehr als 200 Jahren klassifizieren Forscher Wolken nach einem System, das auf Bodenbeobachtungen basiert. Der Großteil der Wolkenbeobachtungen wird jedoch derzeit mit Satelliten aus dem Weltraum durchgeführt. Und die neueren Daten zeigen, dass die alten Definitionen unangemessen sind.

Die Grundlagen

Das erste System zur Klassifizierung wissenschaftlicher Wolken wurde 1803 von Luke Howard, einem englischen Meteorologen, entwickelt. Das System von Howard hatte drei grundlegende Kategorien, je nachdem, wie die Wolken aussahen: Cirrus, Stratus und Cumulus. Er kam auch auf die Idee, das Wort "Alto" für hohe Wolken und "Nimbus" für Regenwolken zu verwenden.

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Neugierige Wolken

Cirruswolken sind federartige, hochfliegende Wolken, die wie dünne Bänder gezogener Baumwolle aussehen. Stratuswolken treten bei niedrigen Wolken auf und bilden graue, horizontale Schichten in der Atmosphäre. Cumuluswolken sind die prototypischen weißen, flauschigen Wolken mit flachem Boden, die an vielen Tagen üblich sind.

Das Klassifizierungssystem von Howard wird heute noch verwendet, aber seine drei grundlegenden Kategorien wurden von Wissenschaftlern in verschiedene Untertypen unterteilt. Eine Wolke wird nun nach einer Vielzahl von Eigenschaften kategorisiert, die alles von ihrer Form und der Höhe, in der sie erscheint, bis zu ihrer inneren Struktur und Transparenz berücksichtigt.

Nach 200 Jahren Verbesserungen und Verbesserungen beginnt Howards System sein Alter zu zeigen. Steven Ackerman, Direktor des Kooperativen Instituts für meteorologische Satellitenstudien an der University of Wisconsin-Madison, glaubt, es sei Zeit für ein weiteres Update oder eine Überholung.

Ackerman präsentierte seinen Vorschlag diese Woche bei einem Treffen der American Geophysical Union in San Francisco.

Widersprüchliche Lesungen

Seit etwa den 1960er Jahren haben sich die Beobachtungen in der Cloud von bodengestützten zu weltraumgestützten Satelliten mit Umlaufbahn verschoben.

"Wir sind sehr gut darin, Wolken vom Boden aus zu klassifizieren", sagte Ackerman. "Aber wenn wir Wolken überall auf der Welt klassifizieren wollen, müssen wir Satelliten verwenden, da die Menschen nicht überall auf der Welt leben."

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Himmelszenen

Aber nicht alle Satelliten erkennen Wolken mit den gleichen Methoden. Viele zeichnen sichtbare Lichtwellenlängen auf, andere dagegen verwenden Mikro- oder Infrarotwellen, so dass Satelliten oft widersprüchliche Messwerte liefern.

"Bei sichtbaren Wellenlängen ist eine dicke Eiswolke sehr leicht zu erkennen", sagte Ackerman. "Dieselbe Wolke ist jedoch für ein Satelliteninstrument, das Mikrowellenenergie misst, unsichtbar."

In ähnlicher Weise ist eine wispy Cirruswolke, die über einem schneebedeckten Erdfleck schwebt, mit sichtbarem Licht nur schwer zu sehen, wird jedoch im Infrarot deutlich sichtbar.

Wenn sich die Technologie verbessert, können Satelliten auch Bilder mit einer höheren Auflösung aufnehmen.

"Vor zehn Jahren betrachteten diese Satelliten eine Region mit einer Größe von nur etwa einem Kilometer [aber] jetzt haben die Instrumente ein Sichtfeld, das um ein Viertel so groß ist", sagte Ackerman.

Dies ist im Allgemeinen eine gute Sache, aber es wird problematisch, wenn Forscher die neuen Bilder mit älteren vergleichen möchten, um einen Eindruck der globalen Trends der Trübung im Laufe der Zeit zu erhalten.

Zum Beispiel könnten neue Satellitenbilder mehr kleine Wolken in der Erdatmosphäre zeigen. Dies liegt jedoch daran, dass ältere Satelliten sie nicht erkennen konnten, oder sind sie aufgrund von Umweltveränderungen häufiger?

Wenn Wissenschaftler genauere Wetter- und Klimamodelle anstreben, müssen sie in der Lage sein, zwischen natürlichen Prozessen und den Auswirkungen einer Verbesserung der Technologie zu unterscheiden.

Warum ist es wichtig?

Ein großer Teil der Wettervorhersage hängt davon ab, zu wissen, wo sich bestimmte Wolken in der Atmosphäre befinden und was sie tun. Wenn Meteorologen z. B. beobachten, wie sich Cirrus- und Cirrostratuswolken zu Altostratus-Wolken verdichten und senken, wissen sie, dass es wahrscheinlich bald regnen wird. Cumulonimbus-Wolken an einem feuchten Tag kündigen normalerweise ein herannahendes Gewitter an.

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Sonnenaufgänge & Sonnenuntergänge

Wolken sind auch wichtig für längerfristige Klimavorhersagen.

Eine kürzlich durchgeführte Studie prognostizierte, dass der Klimawandel im Laufe des Jahrhunderts zu einer Verschiebung der Sturmwolken führen wird, was zu stärkeren Regen- und Schneestürmen in der Nähe der Pole der Erde und zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit von Dürre in den mittleren Regionen des Planeten führen wird.

Eine Zeit lang spekulierten Wissenschaftler, dass winzige atmosphärische Aerosolpartikel die Helligkeit von Wolken erhöhen könnten. Es wurde angenommen, dass hellere Wolken den Auswirkungen der globalen Erwärmung entgegenwirken könnten, da sie mehr Sonnenstrahlen in den Weltraum reflektieren würden. Diese Hypothese wurde inzwischen in Frage gestellt, aber das Beispiel zeigt, wie genaue Klimavorhersagen stark von einem fundierten Verständnis von Wolken abhängen.

Ackerman glaubt, dass ein weiteres Update des Cloud-Klassifizierungssystems in Ordnung ist, das Satellitenbeobachtungen besser integrieren kann. Satelliten enthüllen Dinge über Wolken, die für Bodenbeobachter unsichtbar waren, wie Wellen, V-förmige Strukturen und "Streamer" auf Gewitterwolken. Bei einer Überarbeitung des derzeitigen Systems müssen diese neuen Erkenntnisse berücksichtigt werden können.

Ackerman weiß nicht, wie das Wolkenklassifizierungssystem der Zukunft aussehen wird, vermutet jedoch, dass es viele der von Howard entwickelten Aspekte beibehalten wird, z.

  • Bildergalerie: Neugierige Wolken
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