Gradient (Meteorologie)

Gradient (Meteorologie)

Ein Gradient gibt in der Meteorologie an, wie stark sich eine ortsabhängige Größe mit dem Ort ändert. Beispiele sind etwa der atmosphärischen Temperaturgradienten, der vertikale bzw. der horizontale Luftdruckgradient oder der Luftfeuchtigkeitsgradient.

Wenn bei einer Höhenzunahme von 100 Metern die Lufttemperatur um 0,65 Kelvin abnimmt, so beträgt der vertikale Temperaturgradient 0,0065 K/m. Eine typische Veränderung des Luftdruckes beträgt in der Nähe des Meeresspiegels nach oben hin entsprechend der barometrischen Höhenformel etwa einen Hektopascal je acht Meter Höhenzunahme, d. h. der vertikale Luftdruckgradient beträgt etwa 0,125 hPa/m. Der horizontale Luftdruckgradient bewegt sich üblicherweise in der Größenordnung eines Hektopascals pro 100 Kilometer Entfernung.

Ein Gradient hat entsprechend der mathematischen Definition nicht nur einen Betrag, sondern auch eine Richtung, stellt also einen Vektor dar. Dieser Vektor zeigt stets in die Richtung des stärksten Anwachsens der betrachteten Größe. Beispielsweise steckt in der Angabe des Temperaturgradienten in einem Punkt als Information die Richtung der stärksten Temperaturdifferenz in der Nachbarschaft des Punktes und die Größe dieser Differenz. Die Komponente dieses Vektors bezüglich einer vorgegebenen Richtung, z.B. der Vertikalen, ergibt eine Richtungsableitung. Eine horizontale Richtungsableitung der Geländehöhe heißt Steigung bzw. Gefälle. Letzteres wird auch im übertragenen Sinn benutzt, z.B. Druckgefälle als treibende Kraft des Windes, siehe Gradientkraft.

Beim Druckgefälle wurde früher „Hektopascal pro 60 Seemeilen“ (was einem Breitengrad entspricht) als Einheit verwendet. Sinn und Nutzen derartiger Gradienten war, dass Tabellen zur Errechnung der Windgeschwindigkeit nur mit dem Faktor Gradient multipliziert werden mussten, um die errechnete Windgeschwindigkeit auszugeben (das heißt, nur Tabellen für „Gradient = 1“ waren erforderlich).


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