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Logarithmisches Windprofil

In der Prandtlschicht nimmt die Windgeschwindigkeit mit der Höhe logarithmisch zu, also zunächst sehr rasch und dann immer langsamer. Dabei gilt die folgende Beziehung:

U(z) = U*/k (ln (z/z0))

Dabei sind U(z) die Windgeschwindigkeit in der Höhe z (innerhalb der Prandtlschicht), U* ist die Reibungsgeschwindigkeit (=> Wurzel aus dem vertikalen Impulsfluß), k die von Karman Konstante (etwa 0.4) und z0 die dynamische Rauhigkeitslänge.

Das logarithmische vertikale Windprofil gilt nur bei neutraler Schichtung (also weder stabil noch labil). Bei einer nicht-neutralen Schichtung verliert die Beziehung ihre Gültigkeit.

Die starke, logarithmische Windzunahme mit der Höhe (=> vertikale Windscherung) in der Prandtlschicht sowie die Winddrehung in der Ekmanschicht oberhalb der Prandtlschicht ist zum Beispiel beim Bau von Windkraftanlagen zu berücksichtigen. Durch den ungleichmäßigen Winddruck können hohe Spannungen auf die einzelnen Rotorblätter wirken.


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