Luftdruck

Mit Luftdruck wird der von der Masse der Luft unter der Wirkung der Erdanziehung ausgeübte Druck bezeichnet. Er ist definiert als das Gewicht der Luftsäule pro Flächeneinheit vom Erdboden bis zur äußeren Grenze der Atmosphäre.

Die Standard-Maßeinheit für den Luftdruck ist Hektopascal (hPa). 1 hPa entspricht dabei 1 mbar, einer der früher verwendeten Einheiten für den Luftdruck.

Es gilt: 1 hPa = 100 Pa = 100 N / qm = 100 kg / (m qs)
(mit: qm= Meter zum Quadrat und qs= Sekunde zum Quadrat)

Der Luftdruck nimmt in den unteren Luftschichten der Atmosphäre rasch mit zunehmender Höhe ab und erreicht über Mitteleuropa etwa 5.500 m über NN (Meeresspiegelhöhe) die 500 hPa-Schwelle.

Mit weiter zunehmender Höhe verlangsamt sich die Druckabnahme immer mehr. Diese Verlangsamung wird deutlich, wenn man den vertikalen Luftdruck-Gradienten in Bodennähe (1h Pa pro 8,4 title="Meter"m Höhenunterschied) mit dem entsprechenden Gradienten in 5.600 m Höhe (1h Pa pro 14,7 m Höhenunterschied) vergleicht. Wegen der Höhenabhängigkeit des Luftdrucks können nur diejenigen Druckwerte zusammen kartenmäßig dargestellt werden, welche sich auf das gleiche Referenzniveau (z.B. auf die Meeresspiegelhöhe NN) beziehen (Bodenluftdruckkarten).

Der mittlere Luftdruck beträgt in Meereshöhe 1013.25 hPa. Laut Standardatmosphäre verringert er sich bis in 5,6 km Höhe auf 500 hPa (etwa die Hälfte des Bodenwertes) und in 31 km Höhe auf 10 hPa (etwa ein Hundertstel des Bodenwertes).

Herkömmliche Messung des Luftdrucks

Herkömmlich wird der Luftdruck mit Barometern gemessen. Analoge Geräte nutzen elastische Metallkapseln wobei der Druck der Luft eine Metallkapsel (Aneroiddose) verformt. Diese Bewegung wird auf einen Zeiger übertragen. Bei digitalen Geräten wandelt ein elektronischer Sensor den Druck in ein digitales Signal um. Zum Beispiel misst ein mikromechanischer Sensor den Luftdruck mithilfe von Größenänderungen in einer Siliziummembran. Wenn sich der Umgebungsdruck ändert, biegt sich die Membran, wodurch sich die Höhe des im Inneren des Sensors befindlichen Vakuumspalts verändert.  

Messung des Luftdrucks per Fernerkundung

Die Bestimmung des atmosphärischen Luftdrucks aus dem All erfolgt durch spezielle Wettersatelliten, die mit Mikrowellen-, Infrarot- und Radiookkultations-Instrumenten ausgestattet sind. Zu den wichtigsten aktuellen Satelliten zählen Suomi NPP, NOAA-20, MetOp-B/C, COSMIC-2, Aeolus, Sentinel-5P und FY-3D. Sie liefern globale, hochaufgelöste Druckprofile für Wettervorhersage und Klimaforschung.

Mehrere moderne Wettersatelliten helfen bei der Bestimmung des atmosphärischen Luftdrucks, indem sie Temperatur- und Feuchteprofile messen, aus denen der Luftdruck abgeleitet wird. Zu den wichtigsten derzeit (2024–2025) eingesetzten Satelliten gehören:

• SUOMI NPP (NASA/NOAA)
• NOAA-20 (JPSS-1) (NOAA/NASA)
• MetOp-B und MetOp-C (EUMETSAT/ESA)
• FormoSat-7 (COSMIC-2) (NOAA/Taiwan)
• Aeolus (ESA)
• Sentinel-5P / Sentinel-5 (ESA)
• FY-3 (China Meteorological Administration)

Weitere Informationen:

• Airborne Sensors (eoPortal Directory)