Hauptdruckfläche

Hauptdruckfläche, auch Standarddruckfläche, nennt man einige Flächen gleichen Luftdrucks in der Atmosphäre (isobare atmosphärische Geopotentialhöhen).

Druckflächen im Geopotential

Das Geopotential ist das Potential des Schwerefelds der Erde, also die potentielle Energie eines gewissen Luftpaketes in einer definierten Höhe in der Atmosphäre. Es ist geprägt durch Schwereanomalien und entspricht der Höhe über dem Meeresspiegel des Geoids (geopotenzielle Höhe). Die Höhenangabe erfolgt in geopotentiellen Metern gpm (oder geopotentiellen Dekametern gpdm respektive geopotential units gpu), ihre physikalische Dimension ist m²/s² bzw. J/kg.

Flächen gleichen Potentials (Äquipotentialflächen) entsprächen in der Standardatmosphäre dem atmosphärischen Druck in dieser Höhe nach der barometrischen Höhenformel. Realiter variieren die Flächen gleichen Drucks (Isobarenflächen) aber durch die Temperatur- und Druckverteilung mehr oder weniger stark um die Standardwerte:

Dem entspricht, dass ein druckbasiertes Höhenmessgerät nach dem lokalen Luftdruck eingestellt werden muss, um die korrekte Höhe anzuzeigen. Die Druckflächen stellen eine (absolute) Topographie der Strukturen in der freien Atmosphäre dar;[1] die Topographie wird in Hektopascal (hPa) angegeben.[1] Die relative Topografie (RETOP) ist dann die Abbildung der tatsächlichen lokalen Verhältnisse je nach Großwetterlage und lokalem Wetter.[2]

Für die Zwecke der Luftfahrt und Freizeitfliegerei (Flugwetterkarten) verwendet man auch eine abgewandelte Darstellung, nämlich Isohypsen (Höhen-Niveaulinien), also Linien gleicher Abweichung zur Standard-Äquipotentialfläche oder zwischen zwei solchen in Metern.[3] Diese geben eine direktere Aussage über die Anzeige des Höhenmessgeräts in Bezug auf seine Vorkalibrierung am Startplatz. Typischerweise wird die Isohypsenkarte auf Meereshöhe oder gut 5000 m bezogen und zeigt Abweichungen im Bereich einiger Dutzend Metern plus/minus im ersten Fall, einigen Hundert Metern im zweiten.

Hauptdruckflächen

Nach Empfehlung der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) werden für einige spezielle Drücke Hauptdruckflächen ausgewiesen. Sie finden auch in der Meteorologie und Atmosphärenforschung Verwendung, weil sie standardisierte Aussagen über Wetterelemente und atmosphärische Prozesse treffen.

Konkrete Anwendung einzelner Druckflächen:[4][5]

Standard­druckfläche in hPaMittlere Höhe in gpmHöhen­bereich in mSchichtMittlere Temperatur in °CAnwendung in der Synoptik
1000111Untere Tropo­sphäre 14,3Bodendruck; Fronten (Temperatur ohne Tagesgang)
925764 10,1Temperatur, tiefe Bewölkung, Wind
8501457um 1500 05,5Temperatur,[6] Wind, tiefe Bewölkung
70030122800–3300Freie Atmo­sphäre (Obere Tropo­sphäre) −4,6Feuchte,[7] Niederschlag, Hebung
50055745300–5800−21,2Dynamik, Hebung, Wellen[8]
3009164−44,6Planetarische Wellen, Jetstream
20011784−56,5Planetarische Wellen
Der Standardluftdruck auf Meereshöhe beträgt 1013,25 hPa.

Verwendung

Die wichtigsten Kenngrößen der (Haupt)Druckflächen sind

  • die Anomalie, also die Höhendifferenz von Standarddruck- und Geopotentialflächen
  • die relative Topografie (Retop), also die Differenz zweier Standarddruckflächen[1]
  • die Isohypsen, also die Höhenlinien der atmosphärischen Topographie, wie sie in Wetterkarten verzeichnet sind.[3]
Beispiele
Höhenwetterkarte- Quelle Deutscher Wetterdienst.jpg
Höhenwetterkarte mit Isobaren der 500/1000-hPa-Retop und Markierungen des thermischen Winds der Druckfläche.
(Muster, DWD)
CPC-NCEP-NOAA 500-hPa Hight Anomalies 06APR2015-05JUL2015 .gif
Trog-und-Brücken-Diagramm: Hovmöller-Diagramm der 500-hPa-Höhenanomalie (5-Tage-gleitendes Mittel über 45°N–60°N, mittlere Breiten), farbcodiert, aufgetragen über Zeit (3 Monate) und geographische Länge (180°O bis 180°W); das Diagramm zeigt Westwinddrift (einheitlicher nach-rechts-Trend mit der Zeit) und Blockaden (lokales Abbrechen desselben), sowie Intensität der Wetterereignisse.
(CPC-NCEP-NOAA)
Cpc-ncep-noaa CDAS 10-hPa Temp Anoms anim 06DEC2013-05JAN2014.gif
Aktionszentren: Animation der 200-hPa-Höhenanomalie (Weltkarte, 5-Tage-gleitendes Mittel); 6. Dez. 2013–5. Jan. 2014; das Beispiel zeigt eine Kältewelle in Nordamerika und ein explosives Sibirienhoch.
(CPC-NCEP-NOAA)
NWS-NOAA Omega wind heatwave June 28-July 4, 2015.jpg
300-hPa-Höhenwinde (Mittel 28. Juni–4. Juli 2015, farbcodiert Windgeschwindigkeit bis 100 kt); das Beispiel zeigt eine Omega-Lage.
(NWS-NOAA)

Weblinks

Commons: Karten der geopotentiellen Höhe (Hauptdruckflächen und Anomalien) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Nachweise

  1. a b c Relative und Absolute Topographie - Bedeutung und Verwendung in der Prognose, Felix Welzenbach auf Wetterzentrale.de, 6. März 2007.
  2. Relative und Absolute Topographie – Bedeutung und Verwendung in der Prognose, Felix Welzenbach auf Wetterzentrale.de, 6. März 2007.
  3. a b Isohypse. In: wetteronline.de → Wetterlexikon – mit einem Kartenbeispiel.
  4. Das Geopotential: Hauptdruckflächen. (Memento des Originals vom 14. Juli 2015 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.synoptische-meteorologie.de In: Denny Karran: Welt der Synoptik (synoptische-meteorologie.de).
  5. Meteorológiai kis-szótár. OMSZ Ismeret-Tár > Meteorológiai alapismeretek (Ungarischer Wetterdienst: ‚Grundlagen der Meteorologie > Wetter Wörterbuch‘).
  6. 850 hPa Temperaturkarte. In: Denny Karran: Welt der Synoptik (synoptische-meteorologie.de), abgerufen 27. Juli 2017.
  7. 700 hPa relative Feuchte. In: Denny Karran: Welt der Synoptik (synoptische-meteorologie.de), abgerufen 27. Juli 2017.
  8. 500 hPa Geopotentialkarte. In: Denny Karran: Welt der Synoptik (synoptische-meteorologie.de), abgerufen 27. Juli 2017.

Auf dieser Seite verwendete Medien

CPC-NCEP-NOAA 500-hPa Hight Anomalies 06APR2015-05JUL2015 .gif
Five day running mean time longitude section of the 500-hPa height anomalies (45°N-60°N) calculated from daily anomalies. Anomalies are departures from the 1981-2010 base period daily means. (Text after NOAA, 500 hecto Pascals Height Anomalies 45oN-60oN), Illustrates early 2015 blockings; heat waves in India, Pakistan, U.S. West coast and Europe,
Höhenwetterkarte- Quelle Deutscher Wetterdienst.jpg
Höhenwetterkarte Retop 500/1000 hPa (beispielhaft)
Cpc-ncep-noaa CDAS 10-hPa Temp Anoms anim 06DEC2013-05JAN2014.gif
Pressure/Temperature Anomaly global map CDAS 10-hPa Temp Anoms anim (11 d rm) 6 dec 2013 to 5 Jan 2014:

30-day loop of analyzed 10-hPa temperatures and anomalies. Each frame is an eleven-day mean, centered on the date indicated in the title, of 10-hPa temperature and anomalies from the NCEP Climate Data Assimilation System (CDAS). Contour interval for temperatures is 4°C, anomalies are indicated by shading. Anomalies are departures from the 1979-95 daily base period means. (Text after NOAA, Northern Hemisphere 10 hecto Pascals Temperature Anomalies Animation)

Illustrates 2014 "Polar vortex (Hercules)" cold wave.
NWS-NOAA Omega wind heatwave June 28-July 4, 2015.jpg
Europe: Average upper-level (300hPa) winds from June 28 - July 4, 2015 amidst an ongoing heatwave across Europe. The wavy jet stream formed into an omega block, so named after its resemblance to the greek letter omega. Map based on NCEP/NCAR Reanalysis data (Text after Tom Di Liberto: Summer heat wave arrives in Europe. NOAA Climate.gov » Event Tracker, July 14, 2015 [1]).