Luftdruck

 

 

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Luftdruck

Der Luftdruck wird rund um die Uhr an unzähligen Punkten der Erde mit großer Präzision gemessen und in Form von Linien gleichen Luftdruckes oder Isobaren in den Wetterkarten dargestellt. Er bildet so die Basis für die großräumige wie für die lokale Wettervorhersage und dient dem Luftverkehr als Navigationshilfe.

Aber was ist eigentlich Luftdruck, wie kommt er zustande und was bewirkt er?

Die Atmosphäre ist die von der Schwerkraft festgehaltene Gashülle der Erde. Unter der Wirkung der Gravitation übt jeder Körper auf seine Auflagefläche einen Druck aus, der seiner Masse, d.h. seinem Gewicht entspricht. Dies gilt somit auch für die Luft. Genauso wie Wasser in einem Gefäß hat somit auch die Luft ein Gewicht und mit diesem Gewicht drückt sie auf die Erdoberfläche. Der dadurch hervorgerufene Druck ist das, was man als Luftdruck bezeichnet.

Die Luft unserer Atmosphäre besteht nämlich aus einer unvorstellbar großen Anzahl von Luftmolekülen. Die Masse und damit das Gewicht jedes einzelnen Luftmoleküls ist wiederum unvorstellbar gering, gleichwohl greift an jedem die Schwerkraft an. Durch die riesige Menge an Luftmolekülen kommt so trotzdem ein erhebliches Gewicht zusammen. Die Gesamtmasse der Atmosphäre beträgt 5 x 1015 t. Die Größe der Erdoberfläche beträgt etwa 510106 km². Da der Druck als Kraft pro Fläche definiert ist, ergibt sich für den Luftdruck ein globaler Überschlagswert von 1·105 N/m². Über jedem Quadratmeter Erdoberfläche befinden sich daher ca. 10.000 kg Luft.

Mit diesem Gewicht übt sie auf eine horizontale Fläche, z.B. den Erdboden, einen Druck aus, den Luftdruck.

Das Gewicht der Luft

In der Meteorologie gilt als Luftdruck das Gewicht einer Luftsäule von einem cm2 Querschnitt, die von der Erdoberfläche bis zum äußeren Ende der Atmosphäre reicht.

Luftdruck

Zur Veranschaulichung nehmen wir gedanklich eine Luftsäule, die von der Erdoberfläche bis an die Obergrenze der Atmosphäre reicht, wie das die Abbildung auf der rechten Seite zeigt.

Durch das Gewicht dieser Luftsäule wird die darunter befindliche Luft zusammengedrückt und damit eine Spannung erzeugt, die dem Druck von oben das Gleichgewicht hält. Diese Spannung wirkt nach allen Seiten und entspricht genau dem über das Gewicht der Luftsäule definierten Luftdruck. Der Luftdruck ist also gleich dem Gewicht der über einer bestimmten Fläche befindlichen Luftsäule. Wie das Bild links zeigt, gilt damit:

Luftdruck

=

Gewicht einer Luftsäule
geteilt durch die Grundfläche

Luftdruck und Luftdichte

Luftdruck und Luftdichte in Abhängigkeit von der Höhe vergrößern
Luftdruck und Luftmasse

Dabei ist es unerheblich, ob sich diese Bezugsfläche am Erdboden oder oberhalb in der Atmosphäre befindet – die Definition für den Luftdruck bleibt die gleiche. Allerdings ist die Luftsäule über einer höher gelegenen Bezugsfläche kürzer und damit leichter. Deshalb ist in dem Fall auch der an der Bezugsfläche herrschende Luftdruch geringer. In Hochlagen ist die Entfernung zur Grenze der Erdatmosphäre wesentlich kleiner als in Tieflagen. Dadurch ist auch die Luftsäule kleiner und damit der Luftdruck niedriger. Der Luftdruck am Boden ist folglich im Hochgebirge geringer als im Flachland oder auf Meereshöhe. Der hydrostatische Luftdruck sinkt generell bei einer Höhenzunahme, sein Gradient (eigentlich korrekt: seine erste Ableitung) wird über die barometrische Höhenformel angenähert.

Infolge des größeren Gewichts der darüber liegenden Luftsäule ist der Luftdruck folglich an der Erdoberfläche am größten und nimmt mit zunehmender Höhe exponentiell ab, weil die Länge der Luftsäule, die auf die Luft darunter drückt, nach oben hin immer kürzer und somit ihr Gewicht immer geringer wird. Dies zeigt das Bild links.

Außerdem ist Luft, wie jedes andere Gas auch, leicht zusammendrückbar. Sie wird daher allein schon durch ihr eigenes Gewicht am Erdboden stärker zusammengedrückt als in höheren Luftschichten. Ihre Dichte ist also in Erdbodennähe hoch und nimmt mit zunehmender Höhe ab. Die Atmosphäre hat deshalb keine einheitliche Dichte und somit auch keine lineare Druckabnahme mit zunehmender Höhe der Gassäule („Kompressibilität“).
Dies betrachten wir im Kapitel "Luftdichte" genauer.

Einzelheiten zur Druckmessung stehen im Kapitel "Druckmessung", zum Meßverfahren und den Maßeinheiten im Kapitel "Barometer".

Der mittlere Luftdruck beträgt in Meereshöhe 1013.25 hPa. Laut Standardatmosphäre verringert er sich bis in 5,6 km Höhe auf 500 hPa (etwa die Hälfte des Bodenwertes) und in 31 km Höhe auf 10 hPa (etwa ein Hundertstel des Bodenwertes). Das zeigt die Abbildung links unten.

Der Luftdruck nimmt in den unteren Luftschichten der Atmosphäre rasch mit zunehmender Höhe ab und erreicht über Mitteleuropa etwa 5.500 m über NN (Meeresspiegelhöhe) die 500 hPa-Schwelle. Mit weiter zunehmender Höhe beschleunigt sich die Druckabnahme immer mehr. Dies wird deutlich, wenn man den vertikalen Luftdruck-Gradienten nach Maßgabe der barometrischen Höhenstufen in Bodennähe (1h Pa pro 8,4 m Höhenunterschied) mit dem entsprechenden Gradienten in 5.600 m Höhe (1h Pa pro 14,7 m Höhenunterschied) vergleicht. Wegen der Höhenabhängigkeit des Luftdrucks können nur diejenigen Druckwerte zusammen kartenmäßig dargestellt werden, welche sich auf das gleiche Referenzniveau (z.B. auf die Meeresspiegelhöhe NN) beziehen (Bodenluftdruckkarten).

Mit zunehmender Höhe nehmen also sowohl der Druck als auch die Dichte der Erdatmosphäre stark ab, genau genommen in exponentieller Form. Auf Meereshöhe liegt der mittlere Atmosphärendruck bei 1013,25 hPa. In 5,5 km Höhe beträgt er nur noch rund 500 hPa, in 7 km nur noch etwa 350 hPa und in etwa 30 km Höhe ist er bereits auf ca. 10 hPa abgefallen. In Höhe der Stratopause beträgt der Luftdruck nur noch ein Tausendstel seines Werts auf Meereshöhe. Bei einer linearen Abnahme wäre der Luftdruck sonst in einer Höhe von 7,5 km bereits Null.

Aus diesem Grund befinden sich rund 50 % der gesamten Luft der Atmosphäre unterhalb von 5,5 km Höhe, 95 % der Atmosphärenmasse liegen unterhalb der Ozonschicht. Insgesamt befinden sich etwa 99 % der gesamten Luftmasse in einer nur ca. 30 km mächtigen Schicht oberhalb des Erdbodens. Wenn man bedenkt, daß die Erde einen mittleren Durchmesser von etwa 12.800 km hat, so wird deutlich, daß man sich die Erdatmosphäre als eine äußerst dünne "Haut" vorstellen kann, die den Planeten umgibt.

Diesen Zusammenhang zeigen die beiden Bilder links oben.

Diese gesetzmäßige Luftdruckabnahme mit der Höhe wird zur barometrischen Höhenmessung benutzt.

Luftdruck ist also 

  • der von der Atmosphäre auf die Erdoberfläche ausgeübte Druck
    oder mit anderen Worten
  • das Gewicht der Masse der Luftsäule, die vom Messpunkt bis zum äußeren Ende der Atmosphäre reicht.

 

Warum zerquetscht mich der Luftdruck nicht?

Weil der Luftdruck von allen Seiten gleich auf unseren Körper einwirkt, wirkt der Druck der einen dem Druck der anderen Seite entgegen. Diese gegenläufigen Krafte heben sich somit gegenseitig auf.
Daher bleiben wir adrett und fesch und werden nicht zerdrückt.

 

Der höchste Luftdruck auf der Erde wurde bisher mit rund 1080 hPa in einem winterlichen Hoch über Sibirien gemessen. Der niedrigste Luftdruck tritt in tropischen Wirbelstürmen auf, wo schon ein Extremwert von unter 880 hPa beobachtet wurde.
In Berlin betrug das bisher gemessene Luftdruckminimum 966 hPa (1955), das Luftdruckmaximum 1058 hPa (1907). Am 24. Januar 2009 wurde in Rotterdam in einem Orkantief ein Luftdruck von nur 961 hPa gemessen.

Näheres zur Druckmessung und den dabei verwendeten Maßeinheiten steht im Kapitel "Druckmessung".

 

Der barometrische Luftdruck

Über jedem Quadratmeter Erdoberfläche befinden sich, wie schon gesagt, ca. 10.000 kg Luft, die unter der Wirkung der Schwerkraft Druck ausüben. Das Gewicht der Luft der Atmosphäre erzeugt auf der Erdoberfläche also einen bestimmten Luftdruck. Dieser Luftdruck wird atmosphärischer Luftdruck genannt. Je mehr Luft sich über einer Fläche befindet, desto höher ist folglich der atmosphärische Luftdruck. Unterschiedlich hoch gelegene Orte haben deswegen einen unterschiedlichen Luftdruck. In Meereshöhe herrscht ein Druck von etwa 100.000 Pa oder 1.000 hPa (Hektopascal). Pro 5.500 m Höhenzunahme nimmt der Luftdruck um die Hälfte ab, d.h. in 5.500 m Höhe beträgt der Druck nur noch ca. 500 hPa, in 11.000 m Höhe nur noch 250 hPa. Das zeigen die Schaubilder oben.

Um einen mit anderen Meßstationen vergleichbaren Luftdruck zu erhalten, muß dieser auf mittlere Meereshöhe umgerechnet (reduziert) werden. Der so errechnete (reduzierte)Luftdruck ist dann der allgemein bekannte barometrische Luftdruck von im Mittel 1013,2 hPa. Näheres zur Reduzierung des Luftdrucks steht im Kapitel Druckmessung.

Der barometrische Luftdruck ändert sich aber auch mit den jeweils am Meßort herrschenden Wetterbedingungen und ist damit zugleich ein wichtiger Parameter für die Wettervorhersage. Ein hoher Luftdruck steht nämlich immer im Zusammenhang mit warmen Luftmassen, während ein tiefer Druck auf kalte Luftmassen hindeutet. Für die Wettervorhersage ist dabei das Maß und die Geschwindigkeit der Änderung des Luftdrucks wichtiger als dessen absoluter Wert. So weist ein steigender Luftdruck stets auf eine Verbesserung der Wetterbedingungen hin, ein fallender auf eine Verschlechterung.

 

QFF und QFE

QFF (relativer Luftdruck) bezeichnet den aktuellen Luftdruck, reduziert auf Meereshöhe unter Berücksichtigung der aktuellen atmosphärischen Verhältnisse am Messort. QFF ist für die Meteorologie wichtig, die in der Bodenwetterkarte eingezeichneten Isobaren beziehen sich auf das QFF.

QFE (absoluter Luftdruck) ist der gemessene Luftdruck am Boden.

Näheres zu diesen Q-Codes steht im Kapitel Höhenmesser.

 

Die barometrische Höhenstufe

Wie schon erwähnt, wird die über dem Beobachtungsort befindliche Luftsäule mit zunehmender Höhe kürzer. Deshalb nimmt der Luftdruck und parallel dazu auch die Luftdichte in gesetzmäßiger Weise mit der Höhe ab. Da die Luftdichte mit zunehmender Höhe exponentiell abnimmt, müssen die Höhenänderungen für gleiche Druckunterschiede folglich immer größer werden.

Tatsächlich nimmt der Luftdruck in Bodennähe bei einer Höhenänderung von 8 m (30 ft) um 1 hPa ab. Befindet man sich aber in 2.000 m Höhe, muss man schon etwa 10 m, in 5.500 m Höhe (rund 500 hPa) ca. 16 m, in 11 km Höhe (rund 250 hPa) etwa 32 m und in 16,5 km Höhe (rund 125 hPa) etwa 64 m nach oben steigen, um eine Druckänderung von 1 hPa zu erreichen. Ebenso hat die jeweilige Temperatur Einfluß auf den Luftdruck.

Diese Höhenunterschiede je Druckeinheit nennt man die barometrischen Höhenstufen.  

Die barometrische Höhenstufe ist die Höhendifferenz, in welcher sich der Luftdruck um 1 hPa ändert.

Als Faustformel für mittlere Höhen und Temperaturen gilt „1 hPa/30 ft“.
Diesen Rundungswert nutzen Luftfahrer häufig für überschlägige Berechnungen.

barometrische Höhenstufen

Barometrische Höhenstufe [m/hPa]

 

- 15° C

0° C

15° C

30° C

0 m  

7, 5

7,9

8,3

8,8

500 m  

7,9

8,3

8,7

9,2

1000 m  

8,3

8,7

9,2

9,6

2000 m  

9,3

9,7

10,1

10,6

3000 m  

10,4

10,8

11,2

11,6

Aber Achtung: Der Zusammenhang zwischen Luftdruck und Höhe ist nicht linear. Der Druck nimmt mit zunehmender Höhe vielmehr logarithmisch ab. Aufgrund dieses exponentiellen Zusammenhanges darf für dazwischen liegende Werte nicht linear interpoliert werden!

Als Faustformel kann man bis zu einer Höhe von 6.000 m MSL annehmen:

Höhenstufe = 8 + Höhe in km MSL

Beispiel: In 5.000 m MSL (= 5 km MSL) beträgt die Höhenstufe 8 + 5 = 13 m/hPa.

Für mittlere Höhen und Temperaturen gilt auch : 1 hPa/30 ft

Barometrische Höhenstufen

Höhe (m NN)

Barometrische Höhenstufe
m/hPa                ft/hPa

Luftdichte
(kg/m2)

0     

8          

27         

1,225       

1.000     

9          

30         

1,112       

3.000     

11          

36         

0,909       

5.500     

16          

54         

0,660       

11.000     

32          

108         

0,364       

Den Zusammenhang zwischen Höhenänderungen und den entsprechenden Druckänderungen gibt eine verhältnismäßig einfache Formel, die statische Grundgleichung, wieder. Diese besagt, daß die bei der Höhenänderung eintretende Druckänderung abhängig ist von der Schwerkraft und der Dichte der Luft. Weil sich die Gewichtskraft mit der Höhe aber nur sehr langsam ändert, hängt die Druckänderung für eine bestimmte Höhenänderung im wesentlichen von der Luftdichte ab.

Aus der statischen Grundgleichung ergibt sich aber noch eine weitere sehr wichtige Tatsache. Weil sich die Luftdichte aber auch mit der Temperatur ändert, sind Druckänderungen mit der Höhe, wenn man die Gewichtskraft als konstant annimmt, eben von der Temperatur abhängig. In einer relativ warmen Luftsäule haben folglich Flächen gleichen Luftdrucks einen größeren Abstand, bzw. der Luftdruck nimmt mit der Höhe langsamer ab als in einer relativ kalten Luftsäule. In größeren Höhen mit dem dort herrschenden geringeren Luftdruck und bei höheren Temperaturen verändert sich der Luftdruck also langsamer, die barometrische Höhenstufe nimmt zu. Bei gleichem Bodendruck herrscht daher in einer bestimmten Höhe in der Warmluft höherer Luftdruck als in der Kaltluft. Bei einem Bodendruck von 1000 hPa ergibt sich beispielsweise in 5000 m Höhe bei einer Mitteltemperatur der Luftsäule von – 10° C ein Druck von 526 hPa, bei einer Mitteltemperatur von +10° C ein Druck von 546 hPa. Der Druck von 500 hPa wird in der kalten Luftsäule in etwa 5350 m, in der warmen erst in 5700 m erreicht.

Das Anwachsen der barometrischen Höhenstufen mit zunehmender Höhe hat darin seine Ursache.

Hierauf beruht die barometrische Höhenmessung. Sie erfolgt mittels des am Messort herrschenden Luftdrucks. Im Gegensatz zur trigonometrischen oder nivellitischen Höhenmessung ist sie zwar weniger genau, aber rasch und kostengünstig durchführbar. Die Messgeräte heißen Altimeter oder Höhenmesser.

 

Zur Vertiefung nun noch etwas Wissenschaft:

Das ideale Gasgesetz

Den Zusammenhang zwischen Druck P, Volumen V, Temperatur T und der Stoffmenge n eines idealen Gases beschreibt das ideale Gasgesetz (auch allgemeine Gasgleichung).

Dabei ist R die allgemeine Gaskonstante = 8,314510 .

Wird die Masse des Gas konstant gehalten, kann die Gleichung zu   vereinfacht werden.

Das bedeutet für Veränderungen:

  • Bei konstanten Druck P: Temperatur T nimmt zu, Volumen V nimmt zu
  • Bei konstantem Volumen V: Temperatur T nimmt zu, Druck P nimmt zu
  • Bei konstanter Temperatur T: Druck P nimmt zu, Volumen V nimmt ab.

 

Die barometrische Höhenformel

Die barometrische Höhenformel beschreibt die vertikale Verteilung der Luftteilchen in der Atmosphäre, also die Änderung des Luftdruckes mit der Höhe. Man spricht daher auch von einem vertikalen Druckgradienten, der jedoch wegen der Wetterdynamik in der unteren Atmosphäre nur näherungsweise mathematische beschrieben werden kann. In vereinfachter Form kann, wie soeben dargestellt, gemäß der barometrischen Höhenstufe grob angenommen werden, daß der Luftdruck in der Nähe des Meeresspiegels um 1 hPa je 8 m Höhenzunahme abnimmt.

Die Thermische Zustandsgleichung idealer Gase beschreibt, wie Druck, Dichte und Temperatur der Atmosphäre miteinander gekoppelt sind. Wenn zwei dieser Werte bekannt sind, kann der dritte daraus berechnet werden. Aufgrund der Gravitation wird die Atmosphäre immer dichter, je weiter man sich der Erdoberfläche nähert. Die Dichte ist aber auch von der Temperatur abhängig, welche nicht so einfach berechnet werden kann. Es wird im Standardmodell daher ein mittlerer gemessener Temperaturverlauf festgelegt. Damit kann dann die Dichte und der Druck in Abhängigkeit der Höhe (bzw. Temperatur) berechnet werden.

Die Abnahme des Luftdrucks in der Atmosphäre ist proportional zum Luftdruck selbst. Dies ist nun keine Tautologie, sondern besagt schlicht, daß die Rate der Luftdruckabnahme der Abnahme des Luftdrucks selbst entspricht. So ist beispielsweise die Zunahme des Laubmenge proportional zur Anzahl der Bäume in einem Wald. Proportionalitäten dieser Art führen zu exponentiellen Beziehungen der Form:

p   =   Luftdruck in einer Höhe h
p0  =   Luftdruck in einer Referenzhöhe (z.B. NN)
a   =   Proportionalitätskonstante = R·T/g
h   =   betrachtete Höhe (z.B. Zugspitze)

Löst man diese Gleichung nach der Höhe h auf, ergibt sich:

Diese Gleichung bezeichnet man als barometrische Höhenformel. Damit kann man bei gegebenem Druck auf einem  Referenzniveau die momentane Höhe ü.NN. aus einer Druckmessung bestimmen. Diese Gleichung gilt nur für eine isotherme Atmosphäre, da T in der unteren Gleichung konstant ist.

 

Luftdruck und Temperatur

Wie an der obigen Formel zum idealen Gasgesetz (allgemeine Gaszustandsgleichung) unschwer zu erkennen ist, nimmt der Luftdruck bei konstantem Volumen mit steigender Temperatur zu. Luftdruck und Temperatur sind also direkt voneinander abhängig. Dies liegt daran, daß die Luftmoleküle sich bei steigender Temperatur schneller bewegen und somit ihre Bewegungsenergie zunimmt. Dadurch wird mehr Impulskraft übertragen und die ausgeübte Kraft pro Fläche, der Druck, steigt. Dies macht man sich beispielsweise im Automotor zunutze. Dort erhitzt verbrennendes Benzin einen im Volumen unveränderlichen Brennraum (Zylinder) und erhöht so den Druck im Zylinder.

Andererseits nimmt die Temperatur in der Atmosphäre mit zunehmender Höhe ab. Der Grund dafür ist, daß der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt. Auch dieser Zusammenhang zwischen Luftdruck und Lufttemperatur folgt aus der oben dargestellten Formel zum idealen Gasgesetz:

Steigt ein Luftpaket mit definiertem Volumen von 1 m3 auf, verringert sich mit seiner Dichte auch seine Temperatur pro Höhenintervall um einen konstanten Betrag. Diesen Betrag nennt man trockenadiabatischen Temperaturgradient.
Adiabatisch heißt ohne externe Zufuhr von Wärmeenergie (in unserem Beispiel also, ohne daß das aufsteigende Luftpaket mit seiner Außenwelt in Beziehung tritt).

Der trockenadiabatischen Temperaturgradient beträgt 1°C/100 m Höhe!

Ergänzend darf hierzu noch auf die Ausführungen im Abschnitt "Kinetische Gastheorie" im Kapitel "Luftdichte" und das Kapitel "Themodynamik" verwiesen werden.

Mehr Einzelheiten zu diesen Zusammenhängen und zum physikalischen Hintergrund finden Sie im Kapitel Adiabasie.

Die Standardatmosphäre

Um vergleichbare Werte zu erhalten, sind in der Luftfahrt international einheitlich die Bedingungen der sog. Standard-Atmosphäre vereinbart. Der Begriff der Standardatmosphäre bezeichnet idealisierte Eigenschaften der Erdatmosphäre in Bezug auf die Zustandsgrößen Temperatur, Luftdruck und -dichte in Abhängigkeit von der Höhe.

Die internationale Standardatmosphäre (engl.: International Standard Atmosphere, ISA) ist von der International Civil Aviation Organization (ICAO) definiert worden. Sie stellt also eine fiktive Atmosphäre dar, bei der u.a. die Zustandsgrößen Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit sowie Temperaturabnahme je 100 m Höhenstufe exakt festgelegt sind. Diese Werte entsprechen ungefähr den auf der Erde in mittleren Breiten herrschenden Mittelwerten. Die internationale ICAO-Standardatmosphäre entspricht somit weitgehend den in mittleren Breiten (Deutschland) tatsächlich herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen (15° C, 1013,25 hPa).

Zur Vermeiung von Mißverständnissen sei hier bemerkt, daß die in der Luftfaht verwendete Standardatmosphäre von teilweise anderen Grundwerten ausgeht als die Meteorologie.

Luftdruck und Höhe nach ISA

Folgende Parameter sind für die ISA festgelegt:

  • Luftdruck: 1013,25 hPa
  • Temperatur: 15 °C (oder 288,15 K)
  • Temperaturabnahme (Gradient): 2 °C/1.000 ft (= 6,5 °C pro 1.000 m = 6,5 K/km) Höhengewinn bis in eine Höhe von 11.000 m
  • Luftdichte: 1,225 kg/m³
  • relative Luftfeuchte: 0 %
  • Höhe: 0 m MSL (NN) bei Normort 45.ter Breitengrad
  • Tropopausenhöhe: 36.000 ft (11 km)
  • Tropopausen- (Stratosphären-) Temperatur: - 56,5 °C
  • Isothermie von 11 km bis 20 km, darüber Temperaturzunahme mit unterschiedlichen Gradienten.
  • Zusmmensetzung der Luft ist bis 80 km Höhe gleich.

Die Standardatmosphäre enthält somit formal keinen Wasserdampf, allerdings kann über Gewicht, Druck und Temperatur der Wasseranteil errechnet werden.

Die Bedingungen der ISA sind natürlich in der Wirklichkeit nie exakt erfüllt, sie sind aber gerade in den mittleren Breiten eine gute Näherung. Unter diesen Voraussetzungen ist dann die Höhe lediglich noch eine Funktion des Luftdrucks. Wenn man also einen Höhenmesser baut, der nach diesen Vorgaben geeicht ist, kann man anstelle des Luftdruckes an der Skala die aktuelle Höhe ablesen. In der internationalen Luftfahrt werden alle barometrischen Höhenmesser nach der Standardatmosphäre geeicht.

Ziel dieser Festlegung ist die Schaffung einer international einheitlichen Bezugsgröße, nicht dagegen eine genaue Beschreibung der tatsächlichen Atmosphäre. Diese Definitionen werden z.B. benötigt, um bei einem Triebwerkslauf in einem Teststand die Leistungswerte auf einen neutralen Standard einzustellen und so eine Aussage darüber treffen zu können, ob das Triebwerk genügend Schub produziert, um ein Flugzeug beim Start ausreichend zu beschleunigen.

Die Tabelle rechts gibt die Temperaturen an den Grenzen der Teilschichten der Standardatmosphäre sowie die Höhe dieser Grenzen über MSL an. Die oberste Grenze ist zugleich die Obergrenze dieses Modells.

Ergänzend wird insoweit auch auf das Stichwort ICAO-Standardatmosphäre im Kapitel Atmosphäre verwiesen.

Höhe m

Temperatur °C

 Luftdruck hPa

Luftdichte kg/m3

0

+15

1013,25

1,22

1.000

+8,5

898,7

1,11

2.000

+2,0

794,9

1,00

3.000

-4,5

701,1

0,91

4.000

-11,0

616,4

0,82

5.000

-17,5

540,2

0,74

6.000

-24,0

471,8

0,66

7.000

-30,5

410,6

0,59

8.000

-37,0

356,0

0,52

9.000

-43,5

307,4

0,46

10.000

-50,0

264,3

0,41

11.000

-56,5

226,3

0,36

20.000

-56,5

54,7

0,08

32.000

-44,5

8,70

0,01

47.000

-2,5

1,10

..

51.000

-2,5

0,67

..

71.000

-58,5

0,04

..

86.000

-86,2

0,004

..

Luftdruck und Eigenschwingungen der Atmosphäre

Wechselnde Luftdruckmeßwerte ergben sich auch aus den Eigenschwingungen der Atmosphäre. Wenn die Lufttemperatur und auch die Wetterlage unverändert bleibt, was in den Tropen manchmal kurzfristig der Fall sein kann, sind tägliche Luftdruckschwankungen von 2 - 4 hPa zu beobachten. Diese Schwankungen treten mit einer Wellenlänge von einem halben Tag auf. Sie sind darauf zurückzuführen, daß die Atmosphäre um die Erde mit einer Frequenz von 2 Schwingungen pro Tag "herumwabert".

Die folgende Abbildung zeigt eine Druckaufzeichung aus den Tropen, in der diese Schwankungen gut zu erkennen sind.

Eigenschwingung der Atmosphäre

Für die Fliegerei sind diese Schwankungen nicht von Bedeutung.

 

Abhängigkeit des Luftdrucks von den Gezeiten

Die Gezeiten, also die periodische Veränderung des resultierenden Schwerefeldes auf der Erde durch die kombinierte Anziehung von Erde und Mond, verändert auch das Gewicht der Luftsäule, mit der diese auf die Erdoberfläche drückt.

Ein Teil der Erdanziehung wird durch die Anziehung des Mondes kompensiert. Damit wird auf der Linie zwischen Erd- und Mondmittelpunkt an der Erdoberfläche die resultierende Anziehung kleiner. Dies führt u.a. zu den Gezeiten: Der Meeresspiegel steigt dadurch an, daß die resultierende Anziehung der Erde kleiner wird, die Zentrifugalkraft durch die Drehung der aber gleich bleibt. Dadurch wird das Wasser weiter von Erdmittelpunkt wegbewegt, d.h. der Meeresspiegel steigt. Das gleiche passiert mit der Atmosphäre.

Für die Fliegerei sind diese Schwankungen nicht von Bedeutung

 

Jede Wetteränderung kündigt sich durch eine (meist frühzeitige) Luftdruckveränderung an. Das ist der Hintergrund für die "Wetteranzeigen" unserer häuslichen Barometer. Für den täglichen Gebrauch eignen sich aber folgende

Faustregeln":

  • Steigt der Luftdruck in nur wenigen Stunden stark an (4 - 6 hPa), so ist eine folgende Aufheiterung auch nur von kurzer Dauer.
  • Steigt der Druck im Tagesverlauf stark an, ist schönes Wetter zu erwarten, dessen Dauer der Dauer des Druckanstiegs entspricht. Dauert also das Ansteigen nur einen Tag lang, so ist die Dauer des schönen Wetters auch nicht wesentlich länger.
  • Steigt der Druck langsam, gleichmäßig und andauernd (zwei Tage oder länger), ist eine längere trockene Wetterperiode zu erwarten. Dreht gleichzeitig der Wind von West nach Nord (nach rechts), folgt ein baldiges Aufklaren. Für Alpenflieger und Bergwanderer: Im Wallis, Engadin, in den Dolomiten und in Osttirol ist damit früher zu rechnen als an der Nord- und Ostseite der Alpen (im Herbst und Winter herrscht in den Niederungen häufig Hochnebel).
  • Steigt der Luftdruck deutlich an, ist insbesondere dann mit einer Wetterbesserung zu rechnen, wenn der zuvor aus Süd und nachher aus West kommende Wind weiter nach rechts dreht, bis er schließlich aus Nordost kommt.
  • Steigt der Luftdruck rasch und ruckweise, fällt er dazwischen aber wieder mehrfach ein wenig, stellt sich gewöhnlich unbeständiges Wetter ein. Das gilt ebenso bei raschem und ruckweisem Fallen, das von kurzen Steigphasen unterbrochen ist.
  • Fällt der Luftdruck, ist mit großer Wahrscheinlichkeit mit Niederschlag zu rechnen, wenn gleichzeitig der Wind von Nord oder Ost nach Süd oder Südwest umspringt, falls nicht der Föhn dazwischenspielt!
  • Fällt der Luftdruck lang und anhaltend, deutet dies auf länger anhaltende Niederschläge.
  • Steigt der Luftdruck am Nachmittag, möglicherweise auch nur wenig, ist meistens mit kurzzeitiger Aufheiterung zu rechnen.
  • Fällt der Nachmittagsdruck geringfügig, hat dies im Sommer wenig zu bedeuten. Dieses Fallen des Luftdrucks am Nachmittag gehört zum „täglichen Druckverlauf" und ist regelmäßig nur eine Folge der mittäglichen Lufterwärmung.

 

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Diese Seite wurde zuletzt aktualisiert am: 09.03.2021

 

 

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