Druck

Luftdruck

Die Atmosphäre wird durch Luft gebildet und umgibt die Erde (siehe unter meteoScool). Die Luftsäule jedes Quadratmeters der Erdoberfläche wiegt etwa 10 Tonnen, entsprechend einem Druck (Kraft pro Fläche ) auf Meereshöhe von etwa 101300 N/m² oder 101 300 Pa (1013 hPa) .

Der Luftdruck nimmt mit zunehmender Höhe ab. Die Luft in den tiefen Schichten der Atmosphäre wird durch die Luft darüber komprimiert und damit verdichtet, was zu einem höheren Druck in den unteren Schichten führt. Am oberen Rand der Atmosphäre, in 12-15 km Höhe, liegt der Luftdruck bei etwa 100 hPa.

Für meteorologische Zwecke bieten wir folgende Luftdruck-Informationen:

  1. Standard-Luftdruck: gemessen auf Meereshöhe. Luftdruck gemessen, in höheren Lagen ist in der Regel auf Meereshöhe korrigiert, um räumliche und zeitliche Unterschiede von Druck aufzuzeigen . Ein Beispiel einer Druckkurve wird im Meteogramm AIR dargestellt.
  2. Isobaren: Linien mit "gleichem barometrischen" Druck. Diese werden auf Karten dargestellt, um Gebiete gleichen Luftdrucks und räumliche Unterschiede zu identifizieren.
  3. Druckstufen: diese werden auf Druckhöhenkarten ("Thickness") oder in den AIR Diagrammen als unterschiedlichen Höhenstufen angezeigt, für welche die Wetterinformationen gilt.

Der Luftdruck wirkt sich auf verschiedene Phänomene aus, wie etwa geringere Sauerstoffverfügbarkeit und tieferen Wasser-Siedepunkt in höheren Lagen, sowie auf die Konvektion und Bildung von Wolken.

"Höhenmesser" verwenden häufig den Luftdruck als Messgrösse. Solche "barometrischen Höhenmesser"  überschätzen daher tendenziell die Höhe, wenn der Luftdruck geringer ist (innerhalb von "Tiefdruckgebieten"), oder unterschätzen die Höhe, wenn der Luftdruck relativ hoch ist. Präzisions-Höhenmesser werden daher speziell kalibriert oder verwenden GPS oder anderen Referenzmethoden für die Höhenmessung.

Der Vergleich zwischen den gemessenen Druckwerten an Messstationen ist nur möglich, wenn diese die selben Normen zu Darstellung des Druckes verwenden.
In der Praxis gibt es auch viele mathematischen Methoden um den Druck auf Meereshöhe zu berechnen, welche bis zu 20hPa, abhängig von der Höhenkorrektur, abweichen können. Deshalb können sich Messwerte von verschiedenen Stationen erheblich unterscheiden, wenn sie auf Meereshöhe angeglichen werden. Diese Unterschiede zwischen den Messstationen sind oft größer als die Unterschiede an einer Station im Tagesverlauf.
Folglich sind Vergleiche zwischen Messdaten von Stationen mit Vorhersagen auch schwierig.
Eine praktische Empfehlung ist den Druck eines Systems zu verwenden um vor allem den Tagesverlauf zu sehen: diese Information ist die nützlichste und hilft bei der Interpretation von meteorologischen Phänomenen.
Auf meteoblue.com zeigen wir keine Beobachtungen sondern Vorhersage für Luftdruck. Diese können keinen exakten Überblick für eine bestimmten Ort liefern, aber einen guten Blick auf voraussichtliche Entwicklungen, und einen besseren Vergleich zwischen Orten als bei verschiedenen Stationen. Diese Werte sind weltweit, mit einer sehr hohen Auflösung in vielen Gebieten, verfügbar.

Geopotentielle Höhe

Mit der geopotentiellen Höhe wird die Höhe eines Luftpakets in Einheiten proportional zu seinem Geopotential beschrieben, welches die potentielle Energie pro Masseneinheit ist. Es gibt die potentielle Energie eines Luftpakets von 1 kg in einer bestimmten Höhe über Meer an. Die Einheit der geopotentiellen Höhe ist geopotentielle Meter (gpm) oder dekameter (gpdm). Ein geopotentieller Meter entspricht 0.98 J/Kg oder 0.98 dynamischen Metern. Die geopotentielle Höhe wird oftmals dafür verwendet, die Höhe eines spezifischen Druckniveaus über Meeresniveau zu beschreiben (z.B. 500 hPa).

Da der Luftdruck konstant abnimmt mit der Höhe, kann ein spezifisches Druckniveau (z.B. 500 hPa) in einer bestimmten Höhe gemessen werden, wo es eine Fläche gleichen Druckes bildet. Daher zeigt die geopotentielle Höhe an, in welcher Höhe in der freien Atmosphäre sich ein bestimmter Druck (z.B. 500 hPa) befindet. Die Höhe eines Druckniveaus variiert, da das Volumen von Luft (=Gas) temperaturabhängig ist (siehe auch Relative Topografie, unten). Beispielsweise liegt die 850 hPa Druckfläche bei wärmeren Luftmassen höher als bei kälteren.

Relative Topografie

Die Relative Topografie beschreibt die Differenz der Höhe zwischen zwei Druckniveaus und wird oft in geopotentiellen Dekametern (gpdm) angegeben. Meist wird werden die Druckniveaus 500hPa-1000hPa betrachtet. Es ist hilfreich, um die mittlere Temperatur einer Luftmasse in der unteren Troposphäre zu analysieren. Weiter kann beispielsweise auch die Position von Fronten mithilfe der relativen Topografie bestimmt werden.

Stellen sie sich zwei verschiedene Druckniveaus (z.B. 500hPa und 1000hPa; siehe auch geopotentielle Höhe) in der freien Atmosphäre vor. Zwischen diesen zwei Druckflächen befindet sich ein gewisses Volumen an Luft, dessen Ausdehnung temperaturabhängig ist. Je höher die Temperatur der Luft ist, desto grösser auch ihr Volumen. Wenn die Luft zwischen den zwei Druckniveaus nun also warm ist, ist das Volumen grösser. Folglich ist die Höhendifferenz zwischen den Niveaus ebenfalls grösser. Wenn die Luftmasse dann abkühlt, nimmt das Volumen ab und der Höhenunterschied ist geringer. Die relative Topografie beschreibt also ganz simpel diese temperaturabhängige Höhendifferenz zwischen zwei Druckflächen.