Was ist ein Isobar in der Meteorologie?
Eine Isobare ist eine Linie, die Punkte mit gleichem Luftdruck auf einer Wetterkarte verbindet. Das Wort kommt von den griechischen Wörtern isos - gleiches - und baros - Gewicht. Durch Zeichnen von Isobaren in Intervallen basierend auf Druckwerten können Bereiche mit hohem und niedrigem Druck auf einer Karte dargestellt werden, genau wie Hügel und Täler auf einer Umrisskarte einer Landschaft. Durch das Studium der Isobaren auf einer Karte können Meteorologen vorhersagen, ob das Wetter klar oder bewölkt ist, welche Windstärken und Richtungen es gibt und - unter Berücksichtigung des Breitengrads und der Jahreszeit - welche Temperaturen über ein weites Gebiet herrschen.
Da es nicht möglich ist, den Luftdruck an jedem Punkt in dem von einer Wetterkarte abgedeckten Gebiet zu messen, basieren die Isobaren auf Luftdruckmessungen an Wetterstationen. Der Luftdruck sinkt mit der Höhe, daher werden die Messwerte an den Meeresspiegel angepasst, um Höhenunterschiede zu berücksichtigen. In den USA werden die Druckwerte normalerweise stündlich gemessen, und die Isobaren werden normalerweise in Intervallen von 4 Millibar (mb) gemessen, wobei ein Druck von 1000 mb als Basis verwendet wird. Aus einer Reihe von Luftdruckmesswerten, die zur gleichen Zeit an verschiedenen Orten in einem Gebiet gemessen wurden, können Isobaren aufgezeichnet werden, indem abgeschätzt wird, wo der Druck den geeigneten Wert haben würde.
Wenn zum Beispiel eine Wetterstation einen Druck von 1002 mb und eine andere Station einige Meilen nördlich von 1006 mb meldet, kann geschätzt werden, dass die 1004-Isobare zwischen den beiden passieren würde. Auf einer Isobarenkarte werden die Isobaren mit den Druckwerten gekennzeichnet, die sie darstellen, z. B. 996 MB, 1000 MB, 1004 MB usw. Die Karte zeigt auch die einzelnen Messwerte an den verschiedenen Stationen.
Auf einer Isobarenkarte können Meteorologen das wahrscheinliche Wetter für die nächsten Tage bestimmen. Niederdruckgebiete, sogenannte Zyklone, weisen einströmende Luft auf, die in der Mitte aufsteigt und im Allgemeinen mit Wolken und Niederschlägen verbunden ist. Hochdruckgebiete, sogenannte Antizyklone, sind mit absteigender, ausströmender Luft verbunden und bringen normalerweise trockenes, klares Wetter.
Wind fließt von Gebieten mit höherem Druck zu Gebieten mit niedrigerem Druck. Die Isobaren auf einer Wetterkarte zeigen Druckgradienten. Wenn die Isobaren weit voneinander entfernt sind, deutet dies auf ein leichtes Druckgefälle und leichte Winde hin. Wenn die Isobaren nahe beieinander liegen, deutet dies auf einen steilen Gradienten hin. Je steiler das Druckgefälle ist, desto höher sind die Windgeschwindigkeiten.
Druckgradienten neigen dazu, Bereiche mit niedrigem Druck steiler zu umgeben als Bereiche mit hohem Druck. Wenn eine Isobarenkarte als Landschaft dargestellt wird, sehen Hochdruckgebiete wie sanft abfallende Hügel und Tiefdruckgebiete wie steile Vertiefungen aus. Tatsächlich werden Niederdruckgebiete in einigen Gebieten als „Depressionen“ bezeichnet.
Wird die Reibung ignoriert, wird die Windgeschwindigkeit durch die Druckgradientenkraft (PGF) bestimmt. Dies kann als Ergebnis des Hochdruckwerts minus des Niederdruckwerts geteilt durch die Entfernung berechnet werden und wird normalerweise in Millibar pro Kilometer (mb / km) ausgedrückt. Wenn eine Isobarenkarte beispielsweise einen Druckabfall von 1008 mb auf 996 mb über eine Entfernung von etwa 20 km (12 Meilen) anzeigt, beträgt der Druckgradient 12 mb / 20 km, was 0,12 mb / km entspricht. Das ist ein ziemlich steiles Druckgefälle, so dass für dieses Gebiet starke Winde vorhergesagt werden.
Die Windrichtung wird nicht nur von der Ausrichtung des Druckgradienten beeinflusst, sondern auch von der Coriolis-Kraft, die sich aus der Erdrotation ergibt. Auf der Nordhalbkugel drehen sich die Winde um einen Niederdruckbereich gegen den Uhrzeigersinn und die um einen Hochdruckbereich im Uhrzeigersinn. Das Gegenteil trifft auf die südliche Hemisphäre zu. Das Ausmaß der Durchbiegung aufgrund der Coriolis-Kraft ist zu den Polen hin größer und auch proportional zur Windgeschwindigkeit.
Ohne Berücksichtigung der Reibung können sich die PGF- und die Coriolis-Kraft ausgleichen, was zu Winden führt, die parallel zu den Isobaren fließen. Diese sind als geostrophische Winde bekannt und können hoch über dem Boden auftreten, wo Reibung keine Rolle spielt. An der Oberfläche bremst die Reibung jedoch den Wind, was den Coriolis-Effekt verringert, und die Winde neigen dazu, die Isobaren zu kreuzen und sich nach innen in Richtung Zyklone und nach außen weg von den Antizyklonen zu drehen, je nach Halbkugel im oder gegen den Uhrzeigersinn.