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Gradientkraft

Die Druckgradientkraft ist eine der fundamentalen Kräfte in der Physik. Sie tritt in der Atmosphäre immer dann in Erscheinung, wenn der Luftdruck nicht überall denselben Wert aufweist. Sie ist entgegen dem Druckgradienten (*) vom hohen zum tiefen Druck gerichtet.

Daher wirkt in der Atmosphäre stets eine hohe Druckgradientkraft vom hohen Bodendruck zum tiefen Luftdruck in der Höhe. Das Druckgefälle von der Höhe zum Boden hin wird durch die Schwerkraft hervorgerufen. Tritt keine vertikale Luftbewegung auf, so sind die Vertikalkomponente der Druckgradientkraft und die Schwerkraft exakt im Gleichgewicht (hydrostatisches Gleichgewicht). Im Mittel (bzw. auf der großen Skala in guter Näherung) ist dies in der Atmosphäre immer der Fall.

Horizontale Druckgradientkraftkomponenten treten analog durch horizontal variable Druckverteilungen auf (Hochs und Tiefs). Da der Horizontalwind näherungsweise durch ein Gleichgewicht aus Druckgradientkraft und Corioliskraft (geostrophischer Wind) gegeben ist, kann man aus dem Abstand zweier Isobaren auf die Stärke des Windes schließen. Liegen also die Isobaren dicht gedrängt zusammen, so entspricht dies einer relativ hohen Windgeschwindigkeit.

Für meteorologische Zwecke existiert desweiteren eine praktische Faustformel, die besagt, daß die horizontale Druckgradientkraft zwischen zwei Isobaren im Abstand von 5 hPa derjenigen vertikalen Druckgradientkraft entspricht, welche durch zwei Isogeopotentiallinien im Abstand von 40 gpm in Topographien erzeugt wird.

Daher verwendet man in relativen und absoluten Topographien auch standardmäßig Abstände von 40 gpm für die Isolinienplots.

zu (*): Der Gradient ist ein Vektor, der stets in Richtung des steilsten Anstieges zeigt.


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