Wenn der Hahn kräht auf dem Mist -
Eine Einführung in die Geheimnisse des Wetters
Seite 2 / 17

Klären wir zunächst einige wichtige Größen in der Meteorologie. Beginnen wollen wir mit der Temperatur. Die Temperatur ist ein Maß für die Bewegungsenergie eines Moleküls. Je schneller sich ein Teilchen bewegt, desto höher ist seine Energie und damit seine Temperatur. Im täglichen Umgang ist die Celsiusskala zur Messung der Temperatur üblich. Celsius legte den Nullpunkt seiner Skala (0°C) auf den Schmelzpunkt von reinem Wasser, den Siedepunkt dagegen auf 100°C. Auch andere Skalen zur Temperaturmessung sind verbreitet, z.B. in der Wissenschaft die Kelvinskala, die auf der Energie aufbaut (Temperatur 0K = keine Energie der Teilchen, 0K = -273,15°C), oder die Fahrenheitskala, die auf der Bluttemperatur basiert.

Wichtig für uns ist die Tatsache, daß ein Teilchen mit höherer Temperatur einen größeren Platzbedarf hat. Ein Gaspaket, das erwärmt wird, dehnt sich aus, die Anzahl der Teilchen in einem bestimmten Volumen innerhalb des Paketes nimmt ab (nicht aber die Gesamtanzahl der Teilchen im Paket). Dieses Verhältnis von Teilchenmasse zu Volumen bezeichnen wir als Dichte. Wir kennen sie alle als Luftwiderstand- und Auftriebsverursacher an den Tragflächen unserer Modelle. Je höher die Dichte der umgebenden Luft, desto größer ist der Widerstand und desto größer auch der mögliche Auftrieb. Die Dichte nimmt mit zunehmender Höhe in der Atmosphäre ab. Deshalb beobachtet man im Gebirge deutlich geringere Auftriebswerte und damit längere Startstrecken für die Motorflieger. Da die Dichte auch mit zunehmender Temperatur abnimmt, tritt dasselbe Phänomen auch bei besonders heißen Wetterlagen auf.

Ebenso wie die Dichte nimmt mit der Höhe der Luftdruck ab, ungefähr alle 5500m halbiert er sich. Druck ist definiert als Kraft pro Fläche und bezeichnet in der Meteorologie oftmals das Gewicht der Luft (Physiker, verzeiht uns!). Gemessen wird der Luftdruck mit einem Barometer. Dieses besteht in seiner einfachsten Form aus einer annähernd luftleer gepumpten Dose, die durch das Gewicht der darüberliegenden Luft zusammengedrückt wird. Die Verformung wird angezeigt und ist ein Maß für den Luftdruck. Er wird in Pascal gemessen. Früher war die Einheit Millibar üblich, ganz verschwunden ist sie noch nicht (Traditionen sitzen tief, besonders in der Wissenschaft). Ein Pascal entspricht einem Gewicht von etwa 100 Gramm pro Quadratmeter. Um nicht dauernd rechnen zu müssen - auch Meteorologen sind faul -, wird heute der Luftdruck meist in Hektopascal (gleich 100Pa) angegeben, was dem „alten" Millibar entspricht.

Im Durchschnitt haben wir in Meereshöhe eine Temperatur von 15°Celsius, einen Druck von 1013,25hPa. Diese Zahl muß man sich mal klar machen: auf jedem Quadratmeter Boden lastet umgerechnet ein Gewicht von etwa 10 Tonnen! So schwer ist Luft! Sie hat eine Dichte von 1,23 kg/m³ (alles klar?). Diese Werte sind in der Internationalen Standardatmosphäre (ISA) festgelegt.

Wie bereits erwähnt, nimmt der Druck mit der Höhe alle 5500m um die Hälfte ab. In Bodennähe ist ein Höhenunterschied von 8m gleichbedeutend mit einer Druckänderung um 1hPa. Wir sagen: die barometrische Höhenstufe beträgt 8 Meter. Leider ist sie nicht konstant: In 5500 Metern über NN beträgt die barometrische Höhenstufe 16 Meter, in 11 Kilometer Höhe schon 32 Meter. Auf diesem bekannten Zusammenhang zwischen Druck und Höhe beruht das Prinzip des Höhenmessers. Dieser ist nichts anderes als ein Barometer, dessen Skala nicht in hPa beschriftet ist, sondern mit der dazu gehörenden, aus der Standardatmosphäre berechneten Höhe.

Weiter: Der Aufbau der Atmosphäre