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Luftdruck

Luftdruck ist das pro Flächeneinheit berechnete Gewicht der Luftsäule, die sich in vertikaler Richtung über der Fläche in der Atmosphäre befindet.

Allgemeine Aspekte und Einflußfaktoren
Der Luftdruck unterliegt größeren Schwankungen, die in unmittelbarem Zusammenhang mit weiträumigen Luftbewegungen stehen. Wind und andere Wettererscheinungen sind die Folge.

Außerdem hängt der Luftdruck in starkem Maße von der Höhe ab. Temperatur und geographische Breite spielen ebenfalls eine Rolle (Dichte ändert sich mit der Temperatur, am Äquator wirkt die Fliehkraft am stärksten). Um vergleichbare Werte zu erhalten sind in der Meteorologie folgende Normalbedingungen vereinbart:

  • Höhe: Meeresspiegel
  • Temperatur: 0,0°C
  • Geographische Breite: 45°

Der Höheneinfluß wird in der barometrischen Höhenformel erfaßt. Sie lautet in vereinfachter Form:

H = (RT/g) ln (p1/p2)

mit allgem. Gaskonstante R = 287,05 m²/s²,
K (für trockene Luft),
mittlere Temperatur T in K,
Normalschwere g = 9,80655 m/s²,
Luftdruck p1 am Ort 1,
Luftdruck p2 am Ort 2 und
H als Höhendifferenz in m zwischen den Orten 1 und 2.

Einflußgröße
Auswirkung auf den Luftdruck
Höhe -1 hPa auf 8,3 m bzw. –12 hPa auf 100 m
(für Jena mit p1 = 997 hPa und T = 283 K)
Temperatur bei gleicher Höhendifferenz bewirken höhere Temperaturen kleinere Druckunterschiede
Geographische Breite +2,7 hPa am Pol und -2,7 hPa am Äquator
Feuchte bei 10°C und 75% rel. Feuchte
ist die Temperatur
um +1 K zu korrigieren (virtuelle Temp.)

Als globales Mittel unter Normalbedingungen werden für den Luftdruck 1013,25 hPa angegeben (NN).

Besonderheiten in der Stadt
Luftdruck ist eine Größe, die weiträumige Wettererscheinungen beschreibt. Daher wird sie durch das Stadtklima nicht beeinflußt.

Daten von Jena
Der mittlere Luftdruck in Jena beträgt 997,4 hPa (Schillergäßchen 155 m ü. NN, Barometerhöhe: 8 m). Die Schwankungen liegen dabei im Bereich 960 bis 1040 hPa. Der April ist der Monat mit dem geringsten und der Oktober derjenige mit dem höchsten Luftdruck. (Zum Vergleich Extrema in Europa: Bremen 1983: 955,4 hPa, Hamburg 1907: 1056,7 hPa.)


Messverfahren und Messgeräte
Der Luftdruck läßt sich mit verschiedenen Arten von Barometern bestimmen. Quecksilberbarometer sind für die genaue Luftdruckmessung am besten geeignet. Einfacher zu handhaben sind Dosenbarometer, die deshalb in der Meteorologie ebenfalls häufig verwendet werden.

Einheiten:

1 mbar = 1 hPa = 0,750 mmHg = 0,750 Torr = 10,02 mmWS
1 mmHg = 1 Torr = 1,333 mbar = 1,333 hPa = 13,36 mmWS
Normaldruck: 1013 hPa = 760 Torr = 1 atm (physikalische Atmosphäre)

Flüssigkeitsbarometer:

Auf Torricelli (17.Jh.) geht die Benutzung der Quecksilbersäule zur Luftdruckbestimmung zurück (Quecksilberbarometer). Das Meßprinzip ist das einer Waage: Auf der einen Seite wirkt die gesamte über dem Barometer befindliche Luftsäule während auf der anderen Seite ein entsprechendes Gewicht durch eine Quecksilbersäule erzeugt wird. Die Höhe der Quecksilbersäule ist das Maß für den aktuellen Luftdruck. Die Angaben erfolgen in mmHg und werden in die heute gültige Einheit hPa umgerechnet. Abgelesen wird immer visuell durch einen Beobachter und anschließend auf Normalbedingungen reduziert.

Dosenbarometer (Aneroidbarometer):

Hier wird die Größe des Luftdruckes durch die Längenänderung einer evakuierten, elastischen Kapselfeder (Metalldose) ermittelt. Je nach äußerem Luftdruck wird die Dose mehr oder weniger zusammen gedrückt. Mechanisch läßt sich diese geometrische Änderung auf einen Zeiger übertragen (Zeigerbarometer). Störende Temperatureinflüße werden mittels Bimetall kompensiert. Die kreisförmige Skale ist mit einem Quecksilber-barometer zu eichen.

Ebenso kann der Zeiger als Schreiber ausgeführt werden. Um den Ausschlag zu erhöhen werden mehrere Dosen parallel genutzt. Auf einer Schreibtrommel wird der zeitliche Verlauf des Luftdrucks fest gehalten. Solche Geräte nennt man Barograph.

Festkörperbarometer:

Festkörper-Druckmeßgeräte finden vielseitige technische Anwendung. Sie beruhen auf verschiedenen elektrischen Effekten und zeichnen sich vor allem durch geringe Meßunsicherheit über weite Temperatur-bereiche aus.

Standort
Die Luftdruckmessung stellt keine speziellen Anforderungen an den Standort. Allerdings muß die Höhe ü. NN auf 0,8 m genau bekannt sein. Extreme Temperaturen durch direkte Bestrahlung sind zu vermeiden.

Meßbereich, Meßgenauigkeit und Kalibrierung

  Meßbereich Meßgenauigkeit
Quecksilberbarometer
800 bis 1080 hPa
0,1 hPa
Dosenbarometer 895 bis 1060 hPa 0,5 bis 1,0 hPa
Festkörperbarometer
je nach Ausführung verschieden
0 bis 100.000 hPa
je nach Meßbereich sehr verschieden

Jeder Ablesewert eines Quecksilberbarometers bedarf einer individuellen Korrektur. Grundlage bildet der spezifische Gerätefehler sowie die Umrechnung auf Normalbedingungen .

Auswertung der Meßwerte
Der Luftdruck unterliegt entsprechend dem Wettergeschehen in der Regel langfristigen Schwankungen. Ein Tagesgang ist nicht zu erwarten Tägliche Schwankungen durch Temperaturunterschiede und Eigenschwingung der Atmosphäre liegen in unseren Breiten lediglich im Bereich von 0,5 bis 1,0 hPa. Zur Charakterisierung des Luftdrucks sind Tagesmittelwerte und Tendenzen geeignet. Zum Vergleich mit anderen Stationen sollten diese auf den Meeresspiegel reduziert werden.

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