Luftdruck: Grundlagen, Verteilung und Messung

Luftdruck erklärt

Der Luftdruck ist die Kraft, die die Luftsäule pro Flächeneinheit auf eine darunterliegende Fläche ausübt. Er setzt sich aus dem Druck der trockenen Luft und dem Wasserdampfpartialdruck zusammen und variiert räumlich und zeitlich.

Druckvariation

Der Luftdruck variiert mit Temperatur, Höhe und Luftfeuchtigkeit.

• Temperatur: Steigt die Temperatur, dehnt sich die Luft aus, die Dichte sinkt und der Druck nimmt ab. Sinkt die Temperatur, zieht sich die Luft zusammen, die Dichte steigt und der Druck erhöht sich.
• Höhe: Der Druck nimmt mit zunehmender Höhe ab, da die unteren Luftschichten durch das Gewicht der darüberliegenden Schichten komprimiert werden und somit dichter sind.

Geografische Druckverteilung

Zur Darstellung der geografischen Druckverteilung werden folgende Linien verwendet:

• Isobaren: Linien, die Punkte gleichen Luftdrucks verbinden.
• Isallobaren: Linien, die Punkte gleicher Luftdruckänderung über einen bestimmten Zeitraum verbinden.
• Isanomalen: Linien, die Punkte gleicher barometrischer Anomalie verbinden (Differenz zwischen dem aktuellen und dem mittleren/normalen Druck für die Zeit).

Druckgradient

Ein Vektor, der senkrecht zu den Isobaren steht und in Richtung des niedrigsten Drucks zeigt. Seine Stärke ist proportional zur Enge der Isobaren.

Drucksysteme

Drucksysteme werden durch die Anordnung der Isobaren auf einer Wetterkarte dargestellt:

• Hochdruckgebiete (Antizyklonen): Bereiche mit relativ hohem Druck im Zentrum, umgeben von geschlossenen Isobaren mit nach außen abnehmendem Druck.
• Tiefdruckgebiete (Zyklonen, Depressionen): Bereiche mit relativ niedrigem Druck im Zentrum, umgeben von geschlossenen Isobaren mit nach außen zunehmendem Druck.
• Hochdruckkeile: U- oder V-förmige Ausläufer eines Hochdruckgebiets mit nicht geschlossenen Isobaren, wobei der Druck zum Inneren des Keils hin zunimmt.
• Tröge (Tiefdrucktröge): U- oder V-förmige Ausläufer eines Tiefdruckgebiets mit nicht geschlossenen Isobaren, wobei der Druck zum Inneren des Trogs hin abnimmt.

Messinstrumente für Luftdruck

Zur Messung des Luftdrucks werden Barometer verwendet.

Quecksilberbarometer

• Gefäßbarometer nach Fortin (bewegliches Gefäß): Verfügt über eine Schraube zur Justierung des Quecksilberniveaus im Gefäß auf einen Nullpunkt (oft eine Elfenbeinspitze). Ein Thermometer ist angebracht, um die Temperatur für Korrekturen zu messen.
• Stationsbarometer nach Kew (festes Gefäß): Keine Justierschraube. Die Skala berücksichtigt das Verhältnis der Querschnittsflächen von Rohr und Gefäß, um eine direkte Ablesung zu ermöglichen.

Aneroidbarometer (Dosenbarometer)

• Höhenmesser (Altimeter): Eine spezielle Form des Aneroidbarometers mit einer Skala, die statt oder zusätzlich zum Druck die Höhe anzeigt. Nutzt die Abnahme des Luftdrucks mit der Höhe (ca. 1 hPa pro 8 Meter in Bodennähe, aber variabel). Korrekturen sind oft nötig.
• Barograph: Ein registrierendes Aneroidbarometer. Eine oder mehrere evakuierte Metalldosen (Vidie-Dosen, oft aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung) reagieren auf Druckänderungen. Ihre Verformung wird über ein Hebelsystem auf einen Schreibarm übertragen, der die Druckschwankungen auf einer Registriertrommel mit Papier aufzeichnet, die von einem Uhrwerk gedreht wird.