Gradientwind

Der Gradientwind bezeichnet in der Meteorologie den Wind, der sich aus Druckunterschieden zwischen einem Hoch- und einem Tiefdruckgebiet, der Corioliskraft (infolge der Erddrehung) sowie der Zentrifugalkraft (infolge der Eigendrehung eines Hoch- oder Tiefdruckgebietes), zusammensetzt. Dabei werden lokale Effekte, beispielsweise durch Gebirge oder Bodenreibung, nicht berücksichtigt. Der Gradientwind stellt die beste Näherung an den realen Wind dar, die aus Wetterkarten und Höhenwindmessungen noch relativ genau vorhergesagt werden kann. Er ist eine Erweiterung des geostrophischen Windes sowie des zyklostrophischen Windes, so dass auch der Begriff geostrophisch-zyklostrophischer Wind benutzt wird.

Die Stärke des Gradientwindes ist abhängig von der ihm aufgezwungenen Bahn. Bei antizyklonalen Bewegungen (Bewegung um ein Hochdruckgebiet herum) ergibt sich die Gradientkraft als vektorielle Differenz aus der Corioliskraft und der Zentrifugalkraft, d. h. der Druckgradient ist größer als im geostrophischen Wind (supergeostrophisch). Auf zyklonalen Bahnen (Bewegung in ein Tiefdruckgebiet hinein) ergibt sich dagegen die Gradientkraft als Summe aus Corioliskraft und Zentrifugalkraft, so dass der Druckgradient geringer ist als im geostrophischen Wind (subgeostrophisch). Bei gleichem Druckgradienten weht der Wind folglich um ein Hochdruckgebiet stärker als um ein Tiefdruckgebiet.

Bei besonders kleinen Hochdruckgebieten führt die hohe Zentrifugalkraft dazu, dass der Gradientwind ein Gleichgewicht zwischen Corioliskraft und der Summe von Zentrifugal- und Druckkraft nicht erreicht. Daraus lässt sich erkennen, dass Hochdruckgebiete ab einer bestimmten minimalen Größe, gleichbedeutend mit einer großen Krümmung, instabil werden und daher in der Atmosphäre nicht möglich sind. Diese kritische Krümmung κ_krit hängt mit dem Coriolisparameter f_c und der Geschwindigkeit v_g im geostrophischen Wind wie folgt zusammen:

$\kappa_{krit} = \frac {1}{R_{krit}} = \frac {1}{4\,v_g}\,f_c$

Diese Beziehung folgt aus der quadratischen Gleichung zur Lösung des Kräftegleichgewichts des Gradientwindes.

Da der Coriolisparameter $f_c = 2 \, \Omega \, \sin \varphi$ zu den Polen hin zunimmt, sind mit zunehmender geographischer Breite immer kleinere Hochs möglich.