Luftdruck und wie er das Wetter beeinflusst

Ein wichtiges Merkmal der Erdatmosphäre ist der Luftdruck, der die Wind- und Wettermuster auf der ganzen Welt bestimmt. Die Schwerkraft übt einen Zug auf die Atmosphäre des Planeten aus, so wie sie uns an seiner Oberfläche festhält. Diese Gravitationskraft bewirkt, dass sich die Atmosphäre gegen alles drückt, was sie umgibt, und der Druck steigt und fällt, wenn sich die Erde dreht.

Was ist Luftdruck??

Atmosphärischer oder Luftdruck ist per Definition die Kraft pro Flächeneinheit, die auf die Erdoberfläche durch das Gewicht der Luft über der Erdoberfläche ausgeübt wird. Die von einer Luftmasse ausgeübte Kraft wird durch die Moleküle erzeugt, aus denen sie besteht, sowie durch ihre Größe, Bewegung und Anzahl in der Luft. Diese Faktoren sind wichtig, weil sie die Temperatur und Dichte der Luft und damit ihren Druck bestimmen.

Die Anzahl der Luftmoleküle über einer Oberfläche bestimmt den Luftdruck. Mit zunehmender Anzahl von Molekülen üben sie mehr Druck auf eine Oberfläche aus und der Gesamtatmosphärendruck steigt an. Wenn die Anzahl der Moleküle dagegen abnimmt, nimmt auch der Luftdruck ab.

Wie messen Sie es??

Der Luftdruck wird mit Quecksilber- oder Aneroidbarometern gemessen. Quecksilberbarometer messen die Höhe einer Quecksilbersäule in einem vertikalen Glasrohr. Wenn sich der Luftdruck ändert, ändert sich auch die Höhe der Quecksilbersäule, ähnlich wie bei einem Thermometer. Meteorologen messen den Luftdruck in Einheiten, die als Atmosphären (atm) bezeichnet werden. Eine Atmosphäre entspricht 1.013 Millibar (MB) auf Meereshöhe, was mit einem Quecksilberbarometer 760 Millimeter Quecksilber entspricht.

Ein Aneroid-Barometer verwendet eine Rohrschlange, wobei der größte Teil der Luft entfernt wird. Die Spule biegt sich dann nach innen, wenn der Druck steigt, und biegt sich nach außen, wenn der Druck fällt. Aneroidbarometer verwenden dieselben Maßeinheiten und liefern dieselben Messwerte wie Quecksilberbarometer, enthalten jedoch keine Elemente.

Der Luftdruck ist jedoch auf dem gesamten Planeten nicht gleichmäßig. Der normale Bereich des Luftdrucks der Erde liegt zwischen 980 MB und 1.050 MB. Diese Unterschiede sind das Ergebnis von Systemen mit niedrigem und hohem Luftdruck, die durch ungleiche Erwärmung der Erdoberfläche und Druckgradientenkraft verursacht werden. 

Der höchste gemessene Luftdruck betrug 1.083,8 MB (angepasst an den Meeresspiegel), gemessen in Agata, Sibirien, am 31. Dezember 1968. Der niedrigste jemals gemessene Luftdruck betrug 870 MB, gemessen als die Taifunspitze am 12. Oktober den westlichen Pazifik traf. 1979.

Niederdrucksysteme

Ein Niederdrucksystem, auch Depression genannt, ist ein Bereich, in dem der atmosphärische Druck niedriger ist als in dem Bereich, in dem er sich befindet. Tiefs sind normalerweise mit starken Winden, warmer Luft und atmosphärischem Heben verbunden. Unter diesen Bedingungen erzeugen Tiefs normalerweise Wolken, Niederschläge und anderes turbulentes Wetter wie tropische Stürme und Wirbelstürme.

Gebiete, die für niedrigen Druck anfällig sind, haben weder extreme Tagestemperaturen (Tag gegen Nacht) noch extreme saisonale Temperaturen, da die Wolken, die sich über solchen Gebieten befinden, einfallende Sonnenstrahlung zurück in die Atmosphäre reflektieren. Infolgedessen können sie sich tagsüber (oder im Sommer) nicht so stark erwärmen, und nachts wirken sie wie eine Decke, die die Wärme darunter einfängt.

Hochdrucksysteme

Ein Hochdrucksystem, manchmal auch als Antizyklon bezeichnet, ist ein Bereich, in dem der atmosphärische Druck höher ist als in der Umgebung. Aufgrund des Coriolis-Effekts bewegen sich diese Systeme in der nördlichen Hemisphäre im Uhrzeigersinn und in der südlichen Hemisphäre gegen den Uhrzeigersinn.

Hochdruckgebiete werden normalerweise durch ein Phänomen verursacht, das als Senkung bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass die Luft in den Höhen, wenn sie abkühlt, dichter wird und sich in Richtung Boden bewegt. Der Druck steigt hier an, weil mehr Luft den Raum ausfüllt, der vom Tiefstand übrig bleibt. Durch das Absinken wird auch der größte Teil des Wasserdampfs der Atmosphäre verdunstet, sodass Hochdrucksysteme normalerweise mit klarem Himmel und ruhigem Wetter verbunden sind.

Im Gegensatz zu Gebieten mit niedrigem Druck bedeutet das Fehlen von Wolken, dass Gebiete, die Hochdruck ausgesetzt sind, extreme Tages- und Saisontemperaturen aufweisen, da es keine Wolken gibt, die die einfallende Sonnenstrahlung blockieren oder nachts ausgehende langwellige Strahlung einfangen könnten.

Atmosphärische Regionen

Weltweit gibt es mehrere Regionen, in denen der Luftdruck bemerkenswert konstant ist. Dies kann in Regionen wie den Tropen oder den Polen zu extrem vorhersehbaren Wettermustern führen.

• Äquatoriale Niederdruckwanne: Dieses Gebiet befindet sich in der Äquatorregion der Erde (0 bis 10 Grad Nord und Süd) und besteht aus warmer, leichter, aufsteigender und konvergierender Luft. Da die konvergierende Luft feucht und voller überschüssiger Energie ist, dehnt sie sich aus und kühlt sich beim Aufsteigen ab. Dabei entstehen Wolken und starke Niederschläge, die in der gesamten Region vorherrschen. Diese Tiefdruckzone bildet auch die Inter-Tropical Convergence Zone (ITCZ) und Passatwinde.
• Subtropische Hochdruckzellen: Das Gebiet liegt zwischen 20 und 35 Grad Nord / Süd und ist eine Zone heißer, trockener Luft, die entsteht, wenn die aus den Tropen kommende warme Luft heißer wird. Da heiße Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann, ist sie relativ trocken. Der starke Regen am Äquator entfernt auch den größten Teil der überschüssigen Feuchtigkeit. Die vorherrschenden Winde im subtropischen Hoch werden als Westwinde bezeichnet.
• Subpolare Niederdruckzellen: Dieser Bereich liegt bei 60 Grad nördlicher / südlicher Breite und bietet kühles, nasses Wetter. Das subpolare Tief wird durch das Zusammentreffen von kalten Luftmassen aus höheren Breiten und wärmeren Luftmassen aus niedrigeren Breiten verursacht. Auf der Nordhalbkugel bildet ihr Zusammentreffen die Polarfront, die die Niederdruckzyklonstürme erzeugt, die für die Niederschläge im pazifischen Nordwesten und in weiten Teilen Europas verantwortlich sind. Auf der südlichen Hemisphäre entwickeln sich entlang dieser Fronten schwere Stürme, die in der Antarktis starken Wind und Schneefall verursachen.
• Polare Hochdruckzellen: Diese befinden sich bei 90 Grad Nord / Süd und sind extrem kalt und trocken. Bei diesen Systemen bewegen sich die Winde in einem Antizyklon von den Polen weg, der abfällt und divergiert, um die polaren Ostwinde zu bilden. Sie sind jedoch schwach, weil in den Polen wenig Energie zur Verfügung steht, um die Systeme stark zu machen. Das Hoch der Antarktis ist jedoch stärker, weil es sich über der kalten Landmasse anstelle des wärmeren Meeres bilden kann.