Atmosphärischer Druck
Der atmosphärische Druck ist das Gewicht der über einem Punkt liegenden Luftsäule pro Flächeneinheit.
Quelle: WMO Guide on Meteorological Instruments; ICAO Annex 3.
Ursprung des Drucks — Schwerkraft
Der Luftdruck in der Erdatmosphäre entsteht primär durch die Wirkung der Schwerkraft der Erde auf die einzelnen Komponenten der Luft ("air pressure within the Earth's atmosphere develops primarily through the effect of the gravitational force of the Earth on the individual components of the air"):
- Schwerkraft zieht Luftmoleküle zur Erde.
- An jeder Höhe ist der Druck = Gewicht der über diesem Punkt liegenden Luft pro Fläche.
- Am MSL ist der Druck maximal (gesamte Atmosphäre lastet darauf), in der Höhe sinkt er.
Einheiten
| Einheit | Wert (MSL ISA) | Verwendung |
|---|---|---|
| Hektopascal (hPa) | 1013,25 hPa | Standard in Europa und der Luftfahrt |
| Millibar (mb) | 1013,25 mb (= hPa) | Historisch, identisch hPa |
| Inch of mercury (inHg) | 29,92 inHg | USA, AFM |
| Bar (bar) | 1,01325 bar | Wissenschaft |
| Atmosphäre (atm) | 1 atm | Physikalisch |
Druck-Abnahme mit Höhe
Der Druck nimmt exponentiell mit der Höhe ab (Barometrische Höhenformel). Aviation-Faustregel:
- In den ersten Tausend Fuß über MSL: ca. 1 hPa pro 27-28 ft (oder 8,5 m).
- Mit zunehmender Höhe wird der Druck-Gradient flacher.
| Höhe AMSL | Druck (ISA) | Druck vs MSL |
|---|---|---|
| MSL (0 ft) | 1013 hPa | 100 % |
| 5000 ft (1524 m) | 843 hPa | 83 % |
| 10 000 ft (3048 m) | 697 hPa | 69 % |
| 18 000 ft (5500 m) | 506 hPa | 50 % |
| 36 000 ft (11 000 m) | 226 hPa | 22 % |
→ Bei 5500 m AMSL ist der atmosphärische Druck gleich der Hälfte des Drucks auf Meereshöhe ("at 5500 m AMSL, the atmospheric pressure is equal to half the pressure at sea level").
Barometrische Höhenstufe
Der Begriff "barometric height step" (Barometrische Höhenstufe) bezieht sich auf die Höhendifferenz, wenn der Luftdruck um 1 hPa abnimmt ("'Barometric height step' refers to the difference in altitude when the air pressure reduces by 1 hPa"):
- Auf Meereshöhe: ca. 8,5 m / 27-28 ft pro 1 hPa.
- In 5500 m Höhe: ca. 16 m / 53 ft pro 1 hPa.
- In 18 000 m Höhe: ca. 60 m / 197 ft pro 1 hPa.
- Bedeutung: die Höhenstufe wird mit zunehmender Höhe größer (weil die Luftdichte abnimmt).
Höhenmesser-Einstellung — Subskala kalibriert
Die Einstellung des Druckwertes in der Subskala des Höhenmessers kalibriert das gesamte Messsystem auf den gewählten Bezugsdruck ("setting of the pressure value in the subscale of the altimeter calibrates the entire measurement system to the chosen reference pressure"):
- Pilot setzt z.B. QNH 1018 hPa → der Höhenmesser zeigt Höhe relativ zum 1018-hPa-Niveau am MSL.
- Bei Standard 1013,25 hPa → Höhenmesser zeigt Pressure Altitude (Flight Level).
Q-Codes — Druck-Bezugswerte
| Q-Code | Definition |
|---|---|
| QNH | Aktueller atmosphärischer Druck am Flugplatz, reduziert auf MSL mit den ISA-Werten ("QNH is the actual air pressure at the airfield, reduced to MSL with the values of the ICAO standard atmosphere") — verwendet für VFR-Cross-Country-Flüge unterhalb der Transition Altitude ("QNH is used for cross-country flights below the transition altitude"). |
| QFE | Aktueller atmosphärischer Druck am Flugplatz, der Höhenmesser zeigt dann die Höhe über der Schwelle ("QFE is the actual aerodrome pressure, the altimeter then indicates the height above the threshold") — selten in Aviation, häufiger in Militär. |
| QFF | Aktueller Luftdruck, reduziert auf MSL — verwendet auf (Boden-) Wetterkarten zum weltweiten Vergleich von atmosphärischen Druckwerten ("QFF is the current air pressure, reduced to MSL, used to make a world-wide comparison of atmospheric pressure values on (surface) weather charts"). Unterschied zu QNH: QFF verwendet tatsächliche T-Bedingungen, QNH verwendet ISA-Standard-Lapse-Rate. |
| QNE / Standard | 1013,25 hPa — verwendet für Flight Level oberhalb Transition Altitude. |
Transition Altitude (TA) und Transition Level (TL)
- Transition Altitude (TA) ist die Höhe, an oder unter der der Pilot den Höhenmesser auf den von der ATC gemeldeten QNH-Wert setzen muss ("'Transition altitude' is the altitude at and below which the pilot has to set the altimeter to the QNH value reported by air traffic control"):
- In Deutschland TA = 5000 ft AMSL (regional unterschiedlich).
- Transition Level (TL) ist die angegebene erste benutzbare Flight Level, die mindestens 1000 ft über der Transition Altitude liegt ("the transition level refers to the specified first usable flight level that is at least 1000 ft above the transition altitude") — markiert den Punkt, an dem Flugzeuge im Steigflug von QNH-basierten Höhen auf Standard-Druck-Flight-Levels wechseln bzw. im Sinkflug umgekehrt.
Messgeräte — Barometer
In der Aviation-Meteorologie werden hauptsächlich Bellows-Type-Barometer und Quecksilber-Barometer verwendet, um den Luftdruck zu messen ("aviation meteorological services primarily use bellows-type barometers and mercury barometers to measure air pressure, as they provide accurate readings for weather forecasting and flight safety"):
- Aneroid (Dosen)-Barometer: leichte, druckempfindliche Membran-Dose, mechanische Anzeige — Standard im Cockpit (Höhenmesser).
- Quecksilber-Barometer: Quecksilber-Säule, sehr präzise — historisch in Wetterstationen.
- Elektronisch: moderne Wetterstationen mit Halbleiter-Drucksensoren.
Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation* (WMO-No. 8); ICAO Annex 3; ICAO Doc 7488; FAA-H-8083-25B PHAK Kap. 12.*