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Bodenwetterkarten

 
 

 

Zunächst möchte ich einige hinweisende Überlegungen anführen, um den Zugang zum Thema zu vereinfachen.

Ursache aller biologischen und vieler physikalischer Vorgänge ist die Energieeinstrahlung der Sonne. Täglich liefert sie eine Energie von 4.270 Billionen Kilowattstunden! Der Weltstrombedarf eines Jahres beläuft sich auf etwa 18 Billionen Kilowattstunden. Beim Vergleich beider Zahlen erkennt man, dass die Sonne in sechs Minuten soviel Energie einstrahlt wie die Menschen auf der Erde innerhalb eines Jahres verbrauchen.

Allerdings erreichen wegen der Reflexion in der Atmosphäre nur rund zwei Drittel der Einstrahlung den Erdboden, der sofort wieder einen beträchtlichen Anteil an die darüber liegenden Luftschichten abgibt. Geschähe dies nicht, wäre wegen der Aufheizung der erdnahen Luftschichten auf über 200 °C am Erdboden ein biologisches Leben unmöglich. Glücklicherweise sorgen zwei Prozesse für einen Ausgleich:

  1. wie bereits erwähnt, erwärmt der Erdboden die darüber liegende Luft, die dadurch nach oben steigt und sich mit kühlerer Luft durchmischt, dadurch kühlt er ab und

  2. bewirkt die für die Verdunstung des Wassers erforderliche Energie (Verdunstungs"kälte") ebenfalls eine weitere Abkühlung.

Von eminent wichtiger Bedeutung sind weitere Faktoren, ohne die Wetter, wie wir es auf unserem Globus kennen, nicht ablaufen würde:

  • die Neigung der Erdachse von 23.5 ° gegenüber ihrer Bahnebene. Da diese Achsneigung beim jährlichen Umlauf der Erde um die Sonne konstant bleibt, wird ein halbes Jahr lang die nördliche Erdhälfte und das zweite Halbjahr die Südhälfte stärker von der Sonne beschienen. Die Folgen sind die Jahreszeiten.

  • Zirkulationsströme, die für den Austausch von warmer Luft aus den Äquatorgebieten mit den kalten Luftschichten aus den Polargebieten sorgen. Dies ist deshalb möglich, weil die Atmosphäre aus fließenden, weil leicht beweglichen Luftmassen besteht, die von Zonen hohen Luftdruckes nach Gebieten niedrigeren Druckes strömen.

Wodurch entsteht denn nun überhaupt der Luftdruck? Diese Frage lässt sich leicht beantworten, denn er kennzeichnet nichts anderes als das Gewicht der Luftsäule, die über dem jeweiligen Ort lastet.

Die Strömungen versuchen zwar Luftdruckunterschiede auszugleichen, dennoch gelingt dies nur für kurze Zeitspannen und für mehr oder weniger große Flächen. An den verschiedenen Punkten der Erdoberfläche herrschen also voneinander abweichende Luftdrücke. Um diese miteinander vergleichen zu können, wurde für den Luftdruck eine Maßeinheit, das HektoPascal vereinbart. Nun ist es in der Meteorologie üblich, Orte gleichen Luftdruckes mit Linien zu verbinden. Diese werden als Isobaren bezeichnet. Auf Wetterkarten erkennt man sie als rundliche oder elliptische Kurven, die oftmals mehr oder weniger parallel zueinander in unterschiedlichen Abständen verlaufen. Im deutschsprachigen Raum betragen die Abstände fünf HektoPascal (hPa), bei anderen Wetterdiensten nur vier hPa.

Die Druckangaben sind auf Normal Null oder was annähernd gleich ist auf Meereshöhe bezogen und zwar unter Normalbedingungen d.h. bei 0° Celsius. Der mittlere Druck der Atmosphäre beträgt 1013,25 hPa. Jeder Wert darüber kennzeichnet ein Hoch-, jeder Wert darunter ein Tiefdruckgebiet, abgekürzt mit H bzw. mit T [international: H (high) bzw. L  (low)]. Auf der Karte erkennt man mehrere Hoch- und Tiefdruckgebiete, in deren Kerngebiet das entsprechende Symbol eingetragen ist. Ihre Anordnung  stellt eine Momentaufnahme dar d.h. schon nach kurzer Zeit ist ihre räumliche Verteilung wegen ihrer Verlagerung anders. Meist bewegen sie sich in östliche Richtungen, gelegentlich, wenn auch relativ selten, westwärts. Die Wanderung der Druckgebilde ist eine Ursache für die Wechselhaftigkeit des Wetters in den gemäßigten Breiten. Der meteorologische Fachbegriff für ein Tiefdruckgebiet lautet Zyklone, für ein Hochdruckgebiet Antizyklone.

Welche Informationen können nun aus der Karte gewonnen werden?

In Tiefdruckgebieten steigen die Luftmassen nach oben, dabei kühlen sie ab und als Folge davon nimmt die relative Luftfeuchtigkeit zu, bis es zu Wolkenbildung und bei Erreichen der Sättigungsgrenze zu Niederschlägen kommt. Durch das Aufsteigen der Luft nimmt am Boden der Druck ab, in Relation zu  den umgebenden Luftmassen entsteht also ein Unterdruckgebiet, in das nun von allen Seiten Luft einströmt, die sich als Wind bemerkbar macht.

In Hochdruckgebieten sinkt die Luft ab, dabei erwärmt sie sich und ihr Fassungsvermögen für Feuchtigkeit steigt. Deshalb nimmt die relative Luftfeuchtigkeit ab, vorhandene Wolken lösen sich auf und es kommt häufig zu sonnigem Wetter. Durch das Absinken von Luftmassen steigt am Boden der Luftdruck und als Folge strömt Luft als Wind aus dem Hoch nach den Gebieten mit niedrigerem Druck aus.

Nun könnte man meinen, dass die Luft, also der Wind, auf kürzestem Weg vom Hoch in das Tief hineinströmen würde. Dies trifft jedoch nicht zu, denn wegen der Erdumdrehung (eine Folge hiervon ist die Corioliskraft) werden die Luftteilchen auf der Nordhalbkugel nach rechts, also ostwärts abgelenkt, Dadurch strömen sie links herum d.h. entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn in das Tief hinein und im Uhrzeigersinn aus dem Hoch heraus. Ohne Reibung am Boden würde der Wind parallel zu den Isobaren verlaufen, da aber wegen der Abbremsung der Luft diese langsamer wird und dadurch auch die Corioliskraft geringer, wird der Wind weniger stark nach rechts und damit mehr in Richtung zum tiefen Druck hin abgelenkt d.h. die Windströmung bildet mit den Isobaren einen Winkel α zwischen  etwa 10° bis  20° über dem Meer und wegen der wesentlich stärkeren Abbremsung auf dem Land einen Winkel von bis zu 45°. Ein Beispiel soll dies veranschaulichen:

 

 

 

Bei einer von Süd nach Nord verlaufenden Isobare eines Tiefs über dem Meer strömt der Wind aus Südsüdost in das Tief hinein. Wäre das gleiche Tief über dem Festland, käme der Wind aus Südosten.

 

Die Stärke des Windes ist abhängig vom Druckunterschied zwischen dem Luftdruck des Kerngebietes eines Hochs  und dem Luftdruck des Tiefdruckkernes. Je höher diese Differenz, desto höher ist auch die Windgeschwindigkeit. Allerdings spielt natürlich auch die Entfernung zwischen Hoch und Tief eine bedeutsame Rolle: Ist der Abstand zwischen beiden gering, verlaufen die Isobaren dicht benachbart und dementsprechend hoch ist die Windgeschwindigkeit. Bei großer Entfernung zwischen beiden sind auch die Isobarenabstände groß und der Wind weht nur schwach. Einige Zahlen verdeutlichen dies:

 

Ein Druckunterschied von 5 HPa auf einer Distanz von

  • 100 Seemeilen entspricht einer Windgeschwindigkeit von etwa 60 km pro Stunde,

  • 200 Seemeilen entspricht einer Windgeschwindigkeit von etwa 30 km pro Stunde und

  • 300 Seemeilen entspricht eine Windgeschwindigkeit von etwa  15 km pro Stunde.

Zusammenfassend lässt sich also feststellen:

  • je dichter die Isobarenabstände sind, desto höher ist die Windgeschwindigkeit und

  • je geringer die Luft durch Bodenreibung abgebremst wird, desto kleiner ist der Winkel zwischen Isobaren und Windrichtung. So weht beispielsweise in größeren Höhen der Wind isobarenparallel.

Diese Bodenwetterkarte zeigt die Druckverteilung über Teilen des Nordatlantiks und Europas. Aus ihr sind wesentlich mehr Informationen zu entnehmen als in der weiter oben stehenden Karte. Neben den mit Namen belegten Hochs und Tiefs fallen besonders die kräftig schwarz ausgezogenen Linien auf, die mit kleinen, spitzen Zacken oder Halbkuppeln versehen sind. Sie stellen die Fronten der dazugehörenden Druckgebilde dar. Die mit den Halbkuppeln besetzte Linie eines Tiefs, die Warmfront, ist die Vorderseite, die mit Zacken versehene, die Kaltfront, verkörpert die Rückseite der Zyklone. Zwischen beiden erstreckt sich der Warmsektor.

Die Entstehung eines jungen Tiefs erkennt man in der darüber stehenden Karte in der Bildmitte oben: Warm- und Kaltfront stoßen im Scheitelpunkt zusammen, er ist der Kern der sich bildenden Zyklone. Die Warmfront verlagert sich in Richtung Ost bis Südost, die Kaltfront schwenkt nach in Richtung Südost bis Südwest. Im Tief "Zebedäus" in obiger Karte hat die nachrückende Kaltfront in ihrem oberen Teil die Warmfront bereits eingeholt, beide Fronten bilden nun eine gemeinsame Front, erkennbar an der dicht nebeneinander angeordneten Halbkuppel und der Zacke. Das gleiche Ergebnis ist im Tief "Yann" ersichtlich. Die Vermischung beider Fronten, die Okklusion, beginnt immer im Scheitelpunkt d.h. im Zentrum des Tiefs. Mit zunehmendem Alter der Zyklone okkludiert diese d.h. die Fronten vermischen sich mehr und mehr. in obiger Karte trifft dies auf das Tief im linken, unteren Randbereich zu. Okkludiert eine Zyklone vollständig, hört ihre Wanderung in östliche Richtungen auf. Sie füllt sich auf und ihre Auflösung setzt ein.

Auf der Wetterkarte sind drei Zyklonen, nämlich "Yann", "Zebedäus" und das im linken Randbereich angeordnete Tief, die gemeinsam ostwärts wandern, sie bilden eine Zyklonenserie. Sie folgen meist dicht hintereinander, manchmal nur durch kleine, flache Hochs voneinander getrennt. Diese Hochs bringen kurzzeitig besseres Wetter, bevor das nachfolgende Tief erneut eine Wetterverschlechterung bedeutet. Da sie zwischen den Tiefs eingebettet sind, verlagern sie sich ähnlich schnell wie die vorauseilende oder die nachfolgende Zyklone. Diese flachen Antizyklonen werden auch als kalte Hochdruckgebiete bezeichnet, da sie durch den Druckanstieg an der Kaltfront der vorausziehenden Zyklone aufgebaut werden.

Das links oberhalb von "Zebedäus" liegende Hoch, ein warmes Hoch, ist dynamischen Ursprungs. Solche Antizyklonen entstehen durch das Zusammenströmen von Luftmassen in der oberen Troposphäre, also in Höhen zwischen 6.000 m und 12.000 m. Dieser Massenzufluss in der Höhe bewirkt am Boden einen Druckanstieg. Dadurch baut sich ein Hochdruckgebiet auf, weil die am Boden nach allen Seiten ausströmende Luft von oben ersetzt wird. Beim Absinken erwärmt sie sich, so dass in dynamisch entstandenen Antizyklonen warme Luft mit Wolkenauflösung und sonnigem Wetter vorherrschend ist. Allerdings trifft dies nicht unbedingt auch im Winter zu, denn durch das Absinken der Luftmassen werden in den nur wenige 100 m hohen Luftschichten über dem Boden Inversionen mit Hochnebel ausgelöst. Dynamische Hochs sind oftmals für längere Zeit ortsfest, deshalb bezeichnet man sie als stationäre Hochs. Bekannt sind beispielsweise die Winterhochs über Sibirien oder das "Altweiberhoch" über Mitteleuropa.

Woher beziehen die Meteorologen die für die Erstellung nötigen Wetterdaten wie Luftdruck, Niederschlag oder Bewölkungsgrad, um nur einige, wenige zu nennen?

Weltweit melden in bestimmten Zeitabständen etwa 8.000 ortsfeste Beobachtungsstationen ihre gemessenen Daten an Wetterzentren, die dadurch in der Lage sind, mit Großrechenanlagen Wetterkarten zu erstellen. Dazu kommen Schiffs- und Bojenmeldungen sowie Messergebnisse von Wetter-Flugzeugen und -Satelliten. Die Stationen bedienen sich dabei eines international einheitlich gültigen "Schlüssels", der im nachfolgenden Bild dargestellt wird.

Auf der Wetterkarte oben erkennt man diesen Schlüssel wieder, wobei nicht alle Stationen ihn voll ausfüllen. Dies trifft v.a. auf Schiffs- und Bojenmeldungen zu.

Zusammenfassung

Wetterkarten zeigen die momentane Verteilung von Hoch- und Tiefdruckgebieten mit ihren jeweiligen Frontenverläufen. Die Isobarenabstände vermitteln Informationen über Windgeschwindigkeiten, die in den Wetterschlüsseln der Stationen ablesbaren Daten geben zusätzliche Informationen über das an diesen Orten herrschende Wetter. Um das zukünftige Wetter abschätzen zu können, empfiehlt es sich, mehrere aufeinander folgende Karten zu vergleichen, denn dadurch lassen sich die Verlagerungen der Druckgebilde feststellen und das damit eintretende Wetter.

 

 
 

 


  

Zählerstart 14.12.2006            Zur Startseite

Letzte Bearbeitung der Seite: Samstag, 13. Mai 2017 18:04