{"id":4671,"date":"2016-08-20T21:25:31","date_gmt":"2016-08-20T19:25:31","guid":{"rendered":"http:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/?p=4671"},"modified":"2016-08-20T21:25:31","modified_gmt":"2016-08-20T19:25:31","slug":"der-wind-aus-meteorologischer-sicht-ein-konstrukt-verschiedener-physikalischer-kraefte-zweiter-teil-die-kraefteverhaeltnisse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/der-wind-aus-meteorologischer-sicht-ein-konstrukt-verschiedener-physikalischer-kraefte-zweiter-teil-die-kraefteverhaeltnisse\/","title":{"rendered":"Der Wind aus meteorologischer Sicht – ein Konstrukt verschiedener physikalischer Kr\u00e4fte -Zweiter Teil: Die Kr\u00e4fteverh\u00e4ltnisse-"},"content":{"rendered":"

Der Wind aus meteorologischer Sicht – ein Konstrukt verschiedener physikalischer Kr\u00e4fte -Zweiter Teil: Die Kr\u00e4fteverh\u00e4ltnisse-<\/h2>\n

\nGestern wurden die Zutaten f\u00fcr die nun betrachteten Winde geliefert. Im Zusammenspiel der Kr\u00e4fte entstehen unterschiedliche physikalische Parameter, welche die realen Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnisse der Atmosph\u00e4re beschreiben.<\/p>\n

Nachdem im gestrigen Thema des Tages die unterschiedlichen physikalischen Kr\u00e4fte (Druckgradientkraft, Corioliskraft, Zentrifugalkraft), die auf Luftteilchen in der Erdatmosph\u00e4re einwirken, n\u00e4her betrachtet wurden, wird nun der Wind aus meteorologischer Sicht unter die Lupe genommen.<\/p>\n

Zun\u00e4chst soll der Fokus dabei auf dem wohl wichtigsten „Wind“ aus meteorologischer Sicht gelegt werden. Dabei handelt es sich um den sogenannten „geostrophischen Wind“ der im Gleichgewicht zwischen Druckgradient- und Corioliskraft weht. Ein im Anfangszustand ruhendes Luftpaket wird dabei in einem vorhandenen (horizontalen) Druckfeld aufgrund der Druckgradientkraft (Fp) vom hohen zum tiefen Druck bewegt. Betrachtet man die Bewegungen und wirkenden Kr\u00e4fte in einem mit der Erde rotierenden (erdfesten) Koordinatensystem wird das Luftpaket bereits mit der beginnenden Verlagerung aufgrund der ablenkenden Corioliskraft (Fc) auf der Nordhalbkugel nach rechts, auf der S\u00fcdhalbkugel nach links abgelenkt. Mit zunehmender Windgeschwindigkeit erh\u00f6ht sich auch die Ablenkung durch die Corioliskraft (Fc), und zwar so lange, bis diese Kraft dem Betrag nach gleich der Druckgradientkraft (Fp), aber dieser entgegengesetzt gerichtet ist. Der geostrophische (griechisch: geo = Erde und strephein = drehen) Wind ist somit eine Luftstr\u00f6mung, die sich einstellt, wenn sich die Druckgradientkraft (Fp) und die Corioliskraft (Fc) ausbalancieren, d.h. sich ein Gleichgewicht zwischen den beiden Kr\u00e4ften eingestellt hat. Dieser idealisierte, in der Natur nicht vorkommende Wind weht parallel zu geradlinigen Isobaren\/Isohypsen (Linien gleichen Luftdrucks\/Geopotentials), wobei auf der Nordhalbkugel der tiefe Luftdruck in Str\u00f6mungsrichtung links und der hohe rechts liegt (S\u00fcdhalbkugel: umgekehrte Lage der Druckzentren) (vgl. http:\/\/bit.ly\/2bpwgdI sowie Abbildung 1). In der Meteorologie wird n\u00e4herungsweise der Wind oberhalb der Grenzschicht in etwa 2 km H\u00f6he \u00fcber Grund, wo die Reibung keinen Einfluss mehr besitzt, als geostropischer Wind angenommen.<\/p>\n

Realit\u00e4tsn\u00e4her ist jedoch der nun betrachtete Wind. Dieser weht im Gleichgewicht zwischen Druckgradient-, Coriolis- und zus\u00e4tzlich der Zentrifugalkraft und wird als „Gradientwind“ bezeichnet. Der Gradientwind weht dabei parallel zu den gekr\u00fcmmten Isobaren und seine St\u00e4rke ist proportional zum Druckgradienten in Normalenrichtung. Damit ist er eine Erweiterung des geostrophischen Windes. Die St\u00e4rke des Gradientwindes ist abh\u00e4ngig von der ihm aufgezwungenen Bahn. W\u00e4hrend bei zyklonalen Bewegungen (gegen den Uhrzeigersinn), beispielsweise um ein Tief herum, nun sowohl die Zentrifugalkraft als auch die Corioliskraft (vom Tief weg gerichtet) der Druckgradientkraft (zum Tief hin gerichtet) entgegenwirken, m\u00fcssen bei antizyklonalen Bewegungen (mit dem Uhrzeigersinn), beispielsweise um ein Hochdruckgebiet herum, die Zentrifugalkraft und die Druckgradientkraft (zum Tief hin gerichtet) zusammen die Corioliskraft (vom Tief weg gerichtet) ausgleichen. Allgemein stellt der Gradientwind die beste Approximation des realen Windes dar (vgl. Abbildung 2).<\/p>\n

Einen Sonderfall beschreibt der dritte betrachtete Wind, der im Gleichgewicht zwischen Druckgradient- und Zentrifugalkraft weht und als „zyklostrophischer Wind“ bezeichnet wird (vgl. http:\/\/bit.ly\/2b3jBMq sowie Abbildung 3). Anwendung findet der zyklostrophische Wind vor allem in \u00c4quatorn\u00e4he, da hier die Corioliskraft nur sehr gering ist. Auch bei kleinr\u00e4umigen Str\u00f6mungen mit stark gekr\u00fcmmten Isobaren\/Isohypsen (kleiner Kr\u00fcmmungsradius) und hoher Windgeschwindigkeit (z. B. Tornado) kann die Coriolisbeschleunigung gegen\u00fcber der Zentrifugalbeschleunigung vernachl\u00e4ssigt und zyklostrophische Winde vor\u00fcbergehend auch in etwas h\u00f6heren Breiten erreicht werden. Da die Zentrifugalbeschleunigung unabh\u00e4ngig von der Rotationsrichtung immer vom Drehzentrum aus nach au\u00dfen gerichtet ist und die Druckgradientbeschleunigung kompensiert, k\u00f6nnen extrem kleinr\u00e4umige „Tiefdruckzentren“ (Tornados) theoretisch sowohl zyklonal als auch antizyklonal rotieren. Grunds\u00e4tzlich werden in der Natur jedoch die zyklonalen F\u00e4lle weitaus h\u00e4ufiger beobachtet.<\/p>\n

Zum Abschluss darf nat\u00fcrlich auch die Reibung in bodennahen Luftschichten nicht v\u00f6llig unber\u00fccksichtigt bleiben. In der sogenannten „planetaren Grenzschicht“ der Erdatmosph\u00e4re (untere 1,5 bis 2 km) wird der Wind durch die Bodenreibung gebremst. Dadurch weht er nicht mehr parallel zu den Isobaren, sondern eher in Richtung des tieferen Luftdrucks. Wird am Boden mehr Luft ins Tief geliefert, als in der h\u00f6heren Atmosph\u00e4re ausstr\u00f6men kann, f\u00fcllt sich ein Tiefdruckgebiet mit der Zeit auf, was nichts anderes bedeutet, dass es sich bis zur v\u00f6lligen Aufl\u00f6sung kontinuierlich abschw\u00e4cht.<\/p>\n

Egal aus welchem Blickwinkel man den „Wind“ betrachtet, er besch\u00e4ftigt nicht nur Meteorologen. Viele physikalische Gesetze lassen sich auch in die Astronomie transferieren, die sich auch mit Winden auf Planeten und Monden mit einer hinreichend dichten Atmosph\u00e4re besch\u00e4ftigt. Gleicherma\u00dfen k\u00f6nnen auch in der Wirtschaft detaillierte Kenntnisse \u00fcber die physikalische Zusammensetzung des wehenden Windes interessant sein.<\/p>\n

Dipl.-Met. Lars Kirchh\u00fcbel<\/p>\n

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 19.08.2016<\/p>\n

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst<\/p>\n

\n

\"Der<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der Wind aus meteorologischer Sicht – ein Konstrukt verschiedener physikalischer Kr\u00e4fte -Zweiter Teil: Die Kr\u00e4fteverh\u00e4ltnisse- Gestern wurden die Zutaten f\u00fcr die nun betrachteten Winde geliefert. Im Zusammenspiel der Kr\u00e4fte entstehen unterschiedliche physikalische Parameter, welche die realen Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnisse der Atmosph\u00e4re beschreiben. …<\/span> Weiterlesen →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":4672,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_publicize_message":"","jetpack_publicize_feature_enabled":true,"jetpack_social_post_already_shared":true,"jetpack_social_options":{"image_generator_settings":{"template":"highway","default_image_id":0,"font":"","enabled":false},"version":2}},"categories":[37],"tags":[818,113,816],"yst_prominent_words":[],"class_list":["post-4671","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-wetterblog","tag-physik","tag-wind","tag-windsysteme"],"jetpack_publicize_connections":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/08\/image-23.png","jetpack_sharing_enabled":true,"jetpack_shortlink":"https:\/\/wp.me\/p5DnIb-1dl","jetpack-related-posts":[],"jetpack_likes_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4671","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4671"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4671\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4673,"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4671\/revisions\/4673"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4672"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4671"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4671"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4671"},{"taxonomy":"yst_prominent_words","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/yst_prominent_words?post=4671"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}