Ein wenig Theorie. Was versteht man unter Luftdruck? Wie wird der Luftdruck gemessen? Maßeinheit. Druckabnahme mit der Höhe

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1 Luftdruck und Standardatmospha re Hinweis: die in diesem Text verwendeten Bilder und Links beziehen sich auf den Fehler! Hyperlink-Referenz ungültig. des Deutschen Wetterdienstes. Dieser Zugang ist kostenpflichtig. Bildmaterial mit freundlicher Genehmigung von Karl-Heinz Hack GmbH. Ein wenig Theorie Was versteht man unter Luftdruck? Alle Luftmoleküle in der Atmosphäre unterliegen genau wie feste Gegenstände der Erdanziehungskraft. Unter Luftdruck versteht man also das Gewicht dieser Luftmoleküle, welches aufgrund der Erdanziehungskraft auf eine Fläche drückt. Wie wird der Luftdruck gemessen? Der Luftdruck wird mit einem Barometer gemessen. Je nach Bauart unterscheidet man Quecksilber-Barometer und Aneroid-Barometer. Letztere werden in der Fliegerei zur Höhenanzeige verwendet, sie hängen aber auch in unseren Wohnzimmern und zeigen das Wetter an. Maßeinheit Maßeinheit ist gemäß internationaler Übereinkunft das Hektopascal (hpa), welches mit der alten Bezeichnung Millibar wertgleich ist. 1 hpa entspricht 100 Newton/m 2. Es handelt sich also um eine Kraft pro Fläche. Besonders in den USA ist die Einheit Inches (Höhe der Quecksilbersäule) gebräuchlich. 1 inhg = hpa Druckabnahme mit der Höhe Der Luftdruck nimmt mit der Höhe ab, allerdings nicht linear wie in den meisten Flüssigkeiten, sondern exponentiell. Das liegt daran, dass Luft komprimierbar ist.

2 Abbildung 1: Druckabnahme mit der Höhe Diejenige Höhe, in der sich der Luftdruck halbiert, wird Barometrische Höhenstufe genannt. Diese Höhe beträgt 5500 m. Reduktion des Luftdruckes Der Luftdruck ist also höhenabhängig. Will man Luftdruckwerte, die am Boden aber nicht zwangsläufig in Meereshöhe gemessen worden sind, miteinander vergleichen, so muss man die Höhenabhängigkeit herausrechnen und den Luftdruck auf Meereshöhe reduzieren. Nur damit sind gemessene Luftdruckwerte vergleichbar. Es gibt verschiedene Methoden, den Luftdruck auf Meereshöhe zu reduzieren: QFF Das ist der Luftdruck, der in den Bodenwetterkarten eingetragen ist. Abbildung 2: QFF

3 Verbindet man die Luftdruckwerte mit gleichem Zahlenwert, so erhält man Isobaren. Diese werden i.d.r. im Abstand von 5 hpa gezeichnet. Die Reduktionsmethode beruht beim QFF auf der aktuellen Temperatur am Messort. Der Zuschlag B in Bild 2 rechts ist also temperaturabhängig. QNH Auch hierbei wird der gemessen Luftdruck auf Meereshöhe reduziert, allerding nach den Vorgaben der ICAO- Standard-Atmosphäre. Weicht die tatsächliche Atmosphäre von der Temperatur von der Standardatmosphäre ab, dann unterscheiden sich diese beiden Werte. QFE Das ist der Luftdruck, wie er am Flughafen gemessen wird. Er wird auf den Flughafen-Bezugspunkt reduziert. Da sich das Barometer in den seltensten Fällen in der Höhe des Flughafenbezugspunktes befindet, wird auch dieser Wert nach den Vorgaben der ICAO-Standard darauf reduziert. Was ist die ICAO-Standardatmosphäre? Die ICAO-Standardatmosphäre ist eine fiktive Atmosphäre, bei welcher die Temperatur und der Luftdruck auf Meereshöhe sowie die Temperaturabnahme mit der Höhe exakt festgelegt sind. Nachfolgend ein paar Randbedingungen: Luftdruck auf Meereshöhe = 1013,25 hpa Temperatur auf Meereshöhe = +15 o C Temperaturabnahme 0,65 o C / 100m Tropopausenhöhe = 11 km Trockene Luft (kein Wasserdampf) All diese Bedingungen sind natürlich nie exakt erfüllt, aber sie sind gerade in den mittleren Breiten eine gute Näherung. Unter diesen Voraussetzungen ist die Höhe lediglich noch eine Funktion des Luftdrucks. Wenn man also einen Höhenmesser baut, der nach diesen Vorgaben geeicht ist, dann kann man anstelle des Luftdruckes an der Skala die aktuelle Höhe ablesen.

4 Abbildung 3: Luftdruckmesser als Höhenmesser Vergleich QFF-QNH Sofern die Atmosphäre den Standardbedingungen entspräche, sind QFF und QNH gleich. In allen anderen Fällen gibt es Abweichungen. Abbildung 4: QFF und QNH

5 Das QFF ist niedriger als das QNH, sofern die Atmosphäre sehr warm ist (--> Hitzetief). Das QFF ist höher bei sehr niedrigen Temperarturen (--> Kältehoch) Praxis-Tipps Nebenskala Jeder Höhenmesser hat eine Verstellschraube, mit welcher der Referenzwert eingestellt werden kann, gegenüber welchem die Höhe gemessen werden soll. Dieser Referenzwert wird in der sogenannten Nebenskala angezeigt. Abbildung 5: Skalenverschiebung beim Höhenmesser Wichtig ist zu wissen, dass sich die Höhenangabe immer auf diesen Referenzwert bezieht. Höhenmesser-Einstellungen Es gibt unterschiedliche Methoden, die Nebenskala mit Druckwerten zu füttern. Das richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungsfall.

6 Abbildung 6: Höhenmesser-Einstellungen Merke: Nebenskala Anzeige Anwendungsfall QFE (Aktueller Luftdruck Flugplatz) Höhe über Platz Im Landeanflug QNH (Reduzierte Luftdruck Flugplatz Höhe über NN Streckenflug unterhalb 5000 ft 1013,25 hpa (Standard) Höhe über hpa Überlandflug oberhalb 5000 ft Flugflächen Fliegt ein Flugzeug im Reiseflug oberhalb von 5000 ft, so wird immer die Standardeinstellung eingestellt. Das Flugzeug fliegt dann auf einer Druck- bzw. Flugfläche. Dies gewährleistet der Flugsicherung eine effektive Höhenstaffelung und separiert Luftfahrzeuge, die evtl. aufeinander zufliegen.

7 Abbildung 7 : Flugflächen Merke: Streckenflüge werden i.d.r. mit Standardeinstellungen geflogen. Die Anzeige ist dann nicht Fuß, sondern Flightlevel FL (Hektofuß). Der vertikale Mindestabstand beträgt 500 ft.

8 Transition Altitude und Transition Level Die Übergangshöhe, auf welcher man nach dem Steigen von QNH auf Standardeinstellungen umstellt, heißt Transition Altitude. Diese wird für jeden Platz mit IFR-Verkehr festgelegt und liegt im Flachland bei etwa 5000 ft. Umgekehrt bezeichnet der Transition Level diejenige Flugfläche, bei welcher im Landeanflug die Umstellung von auf QNH erfolgt. Abbildung 8: Transition Altitude QNH-Karten Der DWD bietet im pc_met-internet Service QNH-Karten an. Diese geben das aktuelle QNH der meisten Verkehrsund Regionalflugplätze an.

9 Abbildung 9: QNH-Karte, Quelle: pcmet Internet Service Fliegt z.b. ein Flugzeug von Augsburg nach Kiel (rote Linie), so startet es bei 1017 hpa und landet bei 1010 hpa. Wird der Luftdruck an der Nebenskala nicht nachgestellt, so zeigt der Höhenmesser bei der Landung eine zu große Höhe an, da als Referenzhöhe 1017 hpa gewählt ist. Diese liegt aber etwa 210 ft unterhalb des Flughafenbezugspunktes von Kiel (7 hpa Luftdruckunterscheid entspricht etwa 7x30 ft = 210 ft Höhenunterschied in Bodennähe). Weitere Abweichungen und Gefahren-Potentiale gibt es infolge der Temperatur, wenn diese nicht ICAO-konform ist. Merke Vom Hoch zum Tief geht s schief! Von Warm nach Kalt das knallt! Kalte Berge sind höher als warme Berge!

10 Kontaktdaten: Anregungen und Fragen bitte an: Deutscher Wetterdienst, Abteilung Flugmeteorologie, Frankfurter Str. 135, Offenbach Stand: Juni 2018 Per Wir helfen Ihnen per auf schnellstem Weg weiter. Per Telefon: +49 (0) Sie erreichen diese Telefonnummer während der normalen Bürodienstzeiten. Per Telefax: +49 (0) Bilderquellen: Abbildung 1 bis 8 : Karl-Heinz Hack (Buch Meteorologie für Piloten) Abbildung 9 : pc_met-internet Service Deutscher Wetterdienst