Die Radiosonde ist eine bewegte Wetterstation.
Temperatur-, Feuchte- und Drucksensoren werden unter einem Wetterballon in die freie Atmosphäre getragen. GPS-Position und Zeit liefern zusätzlich die horizontale Drift und damit den Wind entlang der Flugbahn. Die Messung ist deshalb ein zeitlich fortschreitender, räumlich driftender Vertikalschnitt und kein gleichzeitig aufgenommenes Säulenbild.
Druck ist eine direkte Messgröße; Höhe ist mit Hydrostatik und Geometrie verknüpft.
Mit zunehmender Höhe nimmt der Druck ab. Für eine dünne Schicht folgt aus dem hydrostatischen Gleichgewicht
Radiosondenprodukte arbeiten häufig primär auf Druckflächen und leiten geopotentielle Höhen daraus ab. Im Lab wird die Druckabnahme schichtweise mit der lokalen virtuellen Temperatur integriert, damit die Kopplung zwischen Temperatur, Feuchte und Druck explizit bleibt.
Der Abstand zwischen Temperatur und Taupunkt macht die Feuchtestruktur sichtbar.
Aus gemessener Temperatur und relativer Feuchte lässt sich wie in M3K7 der Taupunkt bestimmen. Kleine T−Td-Abstände markieren feuchte oder gesättigte Schichten; große Abstände trockene Schichten. Ein Vertikalprofil kann daher Feuchteschichten zeigen, die eine einzelne Bodenstation nicht erkennt.
Das Lehrprofil verwendet eine mit der Höhe exponentiell abnehmende spezifische Feuchte und begrenzt sie auf Sättigung. Das ist eine transparente synthetische Profilannahme, kein Ersatz für reale Radiosondendaten.
Vertikaler Windwechsel wird aus der horizontalen Verlagerung der Sonde rekonstruiert.
Die horizontale GPS-Bewegung zwischen aufeinanderfolgenden Messpunkten liefert den Windvektor. Eine Radiosonde misst den Wind also nicht mit einem kleinen Anemometer, sondern aus ihrer Drift. Änderungen des Windvektors mit der Höhe ergeben vertikale Windscherung.
Das Lab verwendet einen bewusst einfachen kollinearen Lehrfall: die Windrichtung bleibt bei 240°, während die Geschwindigkeit bis 6 km linear zunimmt. So entspricht die eingestellte Geschwindigkeitsdifferenz direkt der 0–6-km-Bulk-Scherung.
Eine Inversion ist im beobachteten Umweltprofil direkt als Temperaturzunahme mit der Höhe sichtbar.
Der Grundgradient Γ beschreibt im Lab die troposphärische Temperaturabnahme. Eine zusätzliche Erwärmung ΔTinv wird über eine 0,6-km-Schicht verteilt. Der lokale Gradient innerhalb der Schicht lautet
Nur wenn dieser Ausdruck positiv wird, liegt im Modell eine echte Temperaturinversion vor. Andernfalls ist die Schicht lediglich stabiler bzw. weniger stark abkühlend als ihre Umgebung.
Ein synthetisches Sounding aufbauen und Messprofil von Diagnose unterscheiden.
Das Lab erzeugt ein zehn Kilometer hohes Lehrprofil. Es koppelt Temperaturgradient, Inversionsschicht, Feuchteabnahme, hydrostatischen Druck und einen einfachen Windscherungsfall. CAPE, CIN oder Parcelaufstieg werden absichtlich nicht berechnet: hier steht zuerst das beobachtete Umweltprofil im Mittelpunkt.
Ein Profil ist erst mit Zeit, Ort, Sensorstatus und Plausibilitätsprüfung belastbar.
Operationell werden Temperatur und Taupunkt häufig auf Skew-T/log-p- oder ähnlichen thermodynamischen Diagrammen dargestellt. Druck ist dabei die natürliche Vertikalkoordinate. Zusätzlich gehören Startzeit, Stationsposition, Ballonflugweg, Sensorfehler und Datenlücken zur Interpretation.
Plausibilitätskontrollen prüfen unter anderem unrealistische Sprünge, vereiste oder solar erwärmte Sensoren und inkonsistente Feuchtewerte. Ein glattes Profil ist nicht automatisch ein gutes Profil — und ein scharfer Sprung nicht automatisch ein Messfehler.
Die Sonde tastet eine Flugbahn ab, keine vertikale Linie und keinen ganzen Wetterraum.
Winddrift kann die Sonde über viele Kilometer versetzen. Während eines typischen Aufstiegs verändert sich außerdem die Atmosphäre. Das Profil enthält deshalb sowohl vertikale Struktur als auch räumliche und zeitliche Unterschiede.
Das Lab verwendet dagegen einen stationären, horizontal homogenen Lehrzustand. Es zeigt, wie die Messgrößen gekoppelt werden, nicht wie reale mesoskalige Strukturen rekonstruiert werden.
Eine Radiosonde verwandelt die Vertikale in eine beobachtbare Zustandsstruktur.
T, RH und p werden entlang der Ballonbahn direkt gemessen.
GPS-Verlagerung liefert Wind und begrenzt zugleich die räumliche Repräsentativität.
T und Td zeigen trockene, feuchte und gesättigte Schichten.
Druck und Höhe sind über Dichte und virtuelle Temperatur gekoppelt.
Eine echte Inversion erfordert lokal dT/dz>0.
CAPE/CIN sind nachgelagerte Parcel-Diagnosen, nicht direkte Radiosondenmessungen.
Cross-References
Wie wird aus ausgesendeter Mikrowellenenergie eine räumliche Beobachtung von Hydrometeoren, Niederschlag und Bewegung?