Luftdruckgradient
Meteorologie
Basiswissen
Der Luftdruckgradient gibt an, wie stark sich der Luftdruck über eine gegebene Strecke verändert. Man unterscheidet einen vertikalen (der Höhe nach) und einen horizontalen Gradienten.
Luftdruck
Der Luftdruck, z. B. angegeben in Millibar, Pascal oder Hektopascal (hPA) kann an jedem Ort der Erde unterschiedlich sein. Ein auf Meereshöhe extrem niedriger Wert wäre etwa 870 hPa (Taifun Tip, 12. Oktober 1979), extrem hoch sind Werte über 1060 hPa (23. Januar 1907 in Greisfwald). Mit der Höhe nimmt der Luftdruck sehr schnell ab. Liegt er auf Meereshöhe im Schnitt bei etwa 1013 hPA beträgt er in 9 km Höhe (Mount Everest) nur noch knapp 300 hPA (ein Drittel). Siehe auch unter Luftdruck ↗
Gradient
Gradient meint so viele wie Änderungsrate über eine Strecke oder - mathematisch - die Steigung der Funktion Druck = f(Ort). Hat man eine Funktion, die verschiedenen Orten auf der Erde einen Luftdruck zuordnet, dann ordnet also deren 1. Ableitung jedem Ort einen Luftdruckgradienten zu. Dieser Luftdruckgradient hängt eng mit der Windgeschwindigkeit und Richtung zusammen. Je größer der Gradient, desto stärker die Winde.
Was wäre ein niedriger horizontaler Gradient?
- Der 25. November 2020 als Beispiel:
- Auf der Insel Texel lag der Luftdruck bei 1013 hPA
- Etwa 40 km entfernt Richtung Westen auf offener See lag der Luftdruck bei rund 1011 hPA.
- Der horizontale Luftdruckgradient lag damit bei rund 2 hPa pro 40 km oder gut 0,05 hPA/km.
- Der in der Wetterkarte angegeben Beaufort-Wert lag bei Windstärke 5 ↗
- Quellen beier Angaben: (Quelle: https://meteologix.com)
Was wären typische vertikale Gradienten?
- Diese sind in einer standardisierten Form notiert.
- Als Faustregel gilt: je höher man ist, desto weniger Gradient
- Auf Meereshöhe liegt der übliche Gradient bei etwa: 0,125 hPa/m
- Eine Formelmäßige Erfassung bietet die barometrische Höhenformel ↗
- Eine Luftdrucktabelle steht auf Internationale Standardatmosphäre Luftdruck ↗
Was ist ein Vektorfeld in diesem Zusammenhang?
Betrachtet man eine 2D-Karte oder einen 3D-Raum, dann kann man jedem Punkt einen Luftdruck als Zahlenwert zuordnen. Ein anderes Wort für Zahlenwert ist Skalar. Es entsteht also ein Skalarfeld. Interpretiert man den Druckgradienten nicht nur über seinen Betrag (zahlenmäßige Größe), sondern auch über seine Richtung, dann kann man den Gradienten als Vektor modellieren. Man ordnet dann jedem Ortspunkt einen Vektor zu, der die Windrichtung- und die Windgeschwindigkeit angibt. Der mathematische Operator, der aus einem Skalar- ein Vektorfeld macht ist der Nabla-Operator ↗
