Bodenwind

Bodenwind und Reibungs­schicht

Der Bodenwind ist der Wind in der bodennahen Schicht (Atmospheric Boundary Layer), wo Reibung zwischen Luft und Erdoberfläche das geostrophische Gleichgewicht stört.

Quelle: WMO Guide; AMS Glossary; FAA-H-8083-25B PHAK Kap. 12.

Reibungs­schicht — bis 3000 ft AGL

Der Effekt der Oberflächen­reibung auf Wind über Landmassen nimmt typischerweise mit zunehmender Höhe ab, kann aber normalerweise bis 3000 ft über Grund (AGL) spürbar sein ("the effect of surface friction on wind over land masses typically diminishes with increasing height but can usually be felt up to 3,000 ft above ground level"):

• Am Boden (0-100 ft): Wind durch Reibung sehr stark gebremst, stark abgelenkt.
• 100-1000 ft: Reibung nimmt ab, Wind dreht und beschleunigt.
• 1000-3000 ft: graduelle Annäherung an geostrophischen Wind.
• Über 3000 ft AGL: praktisch geostrophisch (kein Reibungs­einfluss).

Ablenkung von Isobaren

Oberflächenreibung in den bodennahen Schichten verursacht, dass Winde langsamer werden und über Isobaren in Richtung Tiefdruck abgelenkt werden, anstatt parallel zu ihnen zu fließen wie im geostrophischen Gleichgewicht bei höheren Höhen ("surface friction in near-ground layers causes winds to slow and deflect across isobars towards low pressure, rather than flowing parallel to them as in higher altitude geostrophic balance"):

• Über Land (rauer Untergrund, hohe Reibung): Ablenkung ca. 30-45° aus der Isobaren-Richtung.
• Über Wasser (glatter Untergrund, niedrige Reibung): Ablenkung ca. 10-20°.

Die Ablenkung des Oberflächenwinds von der Richtung parallel zu den Isobaren ist über dem Ozean kleiner als über kontinentalen Gebieten ("the deflection of surface wind from the direction parallel to isobaric lines is smaller above the ocean than over continental areas").

Veering mit Höhe — NH

In der Nord­hemisphäre dreht der Wind im Uhrzeigersinn (veering) und nimmt mit Höhe zu von der Oberfläche bis zur Reibungs­schicht-Obergrenze (siehe Lesson "Geostrophischer Wind").

Reibungs­turbulenz

Reibungs-Turbulenz ist am stärksten in der Höhen­schicht zwischen Oberfläche und 3000 ft über Grund ("friction turbulence is most significant in the altitude band between the surface and 3000 ft above ground"):

• Verursacht durch Wind­scherung und Wirbel­bildung an Hindernissen und Geländeformen.
• Konsequenz für VFR: bei starkem Wind in tiefer Höhe Turbulenz erwarten.

Diurnal-Variation des Bodenwinds

Die Bodenwind­geschwindigkeit wird gewöhnlich am Abend niedriger durch die Bildung einer Boden-Inversion, wo Strahlungs­kühlung eine stabile Schicht kühlerer Luft am Boden bildet, die sie von schnelleren Höhen­winden entkoppelt und Turbulenz und Geschwindigkeit reduziert ("the surface wind speed usually becomes lower in the evening due to the formation of a surface inversion, where radiative cooling creates a stable layer of cooler air near the ground that decouples it from faster upper-level winds, reducing turbulence and speed"):

• Tagsüber: Sonne erwärmt Boden → vertikale Mischung → höhere Winde am Boden, durch Mischung mit Höhen-Wind.
• Abend/Nacht: Boden kühlt ab → stabile Inversion → Entkopplung der bodennahen Luft → schwacher Wind am Boden.