Geostrophischer Wind
Der geostrophische Wind ist die theoretische Windgeschwindigkeit, bei der Druckgradient-Kraft und Coriolis-Kraft im Gleichgewicht sind. Tritt in der freien Atmosphäre oberhalb der Reibungsschicht (über ca. 3000 ft AGL) annähernd auf.
Quelle: WMO Guide; AMS Glossary of Meteorology; FAA-H-8083-25B PHAK.
Kräftebilanz
- Druckgradient-Kraft (Pressure Gradient Force, PGF): vom Hochdruck zum Tiefdruck, senkrecht zu den Isobaren.
- Coriolis-Kraft: senkrecht zur Bewegung, nach rechts in der Nordhemisphäre (NH).
Im Gleichgewicht: Wind weht parallel zu den Isobaren mit Niedrigdruck zur Linken (NH).
Formel (vereinfacht)
V_geostrophisch = (1 / ρ × f) × (Δp / Δn)
- ρ = Luftdichte
- f = Coriolis-Parameter (= 2 Ω sin(Breite))
- Δp/Δn = Druckgradient senkrecht zu Isobaren
→ Stärkerer Druckgradient = stärkerer geostrophischer Wind. → Höhere Breite = stärkerer Coriolis-Effekt = schwächerer geostrophischer Wind bei gleichem Gradient.
Veering vs. Backing
- Veering: Wind dreht mit dem Uhrzeigersinn (z.B. von Süd nach Südwest nach West nach Nordwest).
- Backing: Wind dreht gegen den Uhrzeigersinn.
Veering mit Höhe — Reibungsschicht
In der Nordhemisphäre dreht (veers) die Windrichtung im Uhrzeigersinn und die Geschwindigkeit nimmt zu mit der Höhe von der Oberfläche bis zur Spitze der Reibungsschicht aufgrund des abnehmenden Reibungseinflusses, das ermöglicht eine engere Ausrichtung mit dem geostrophischen Flow ("in the Northern Hemisphere, wind direction veers (turns clockwise) and speed increases with height from the surface up to the top of the friction layer due to decreasing frictional influence allowing closer alignment with geostrophic flow"):
- Am Boden: Wind durch Reibung gebremst und in Richtung Tiefdruck abgelenkt (über Land bis 45° aus der Isobaren-Richtung).
- In ~3000 ft AGL: Reibung minimal → fast geostrophisch (parallel zu Isobaren).
- Übergang: graduelle Drehung + Geschwindigkeitszunahme.
Praktische Anwendung
- WINTEM (Wind und Temperatur Karte) gibt geostrophischen Wind in verschiedenen Druckniveaus an.
- Pilot rechnet die Bodenwind-Komponente aus dem geostrophischen Wind unter Berücksichtigung der Reibungsschicht.