Der barometrische Druck ist die Kraft, die die Luftmasse über der Erdoberfläche auf diese ausübt. Die Höhe des Drucks an einem bestimmten Ort auf der Erdoberfläche hängt von der Temperatur, der Höhe und der Schwerkraft ab. Wärmere Luft hat eine geringere Dichte als kältere Luft. Kältere Luftmassen haben einen höheren Druck und wärmere Luftmassen einen niedrigeren Druck. Die Atmosphäre wird durch die Sonneneinstrahlung erwärmt, und zwar in Äquatornähe stärker und an den Polen weniger stark. Die atmosphärische Zirkulation ergibt sich aus dem Ausgleich dieses Ungleichgewichts der Erwärmung und wird durch die Erdrotation weiter erschwert.
Auf der Nordhalbkugel drehen sich die Winde um ein Tiefdruckgebiet gegen den Uhrzeigersinn; bei einem Hochdruckgebiet drehen sich die Winde im Uhrzeigersinn (auf der Südhalbkugel ist es umgekehrt). Diese Drucksysteme sind einer der wichtigsten Faktoren in den Wettervorhersagemodellen.
Viele der Daten, die in die Wettervorhersage einfließen, stammen von Satelliten, die jedoch den Druck nicht direkt messen können. Die Modellierer müssen sich stattdessen auf Messungen von kleinen, treibenden Bojen verlassen, die nur wenig Kontrolle über die Positionierung bieten. Unbemannte Segelflugzeuge (USVs) zeichnen meteorologische und ozeanische Beobachtungen vor Ort auf, darunter Windgeschwindigkeit und -richtung, Luftfeuchtigkeit, Meeres- und Lufttemperatur, Chlorophyll, Wellenhöhe und -richtung – und natürlich den Luftdruck.
Segeldrohnendaten werden verwendet, um Veränderungen im Ökosystem des Ozeans besser zu verstehen, andere Probenahmeplattformen zu validieren und die Wettervorhersage zu verbessern. Die Saildrone Forecast App für iOS ist das erste Wettertool, das von Segeldrohnen gesammelte Daten in ultrahochauflösende Vorhersagen integriert und jetzt auch den globalen Luftdruck als Karten-Overlay einbezieht.
Jeder, der jemals den Wetterbericht in den Lokalnachrichten gesehen hat, hat zumindest eine beiläufige Einführung in den barometrischen Druck (manchmal auch als atmosphärischer Druck oder einfach als Luftdruck bezeichnet) erhalten. Meteorologen weisen häufig auf Hochdrucksysteme hin, die auf schönes Wetter hindeuten, und auf Tiefdrucksysteme, die je nach Wohnort Gewitter, Schneestürme, Wirbelstürme oder Tornados bedeuten können.
Die Sonnenstrahlung heizt den Planeten auf; ein Teil dieser Wärme wird dann an die Atmosphäre abgegeben. Die Ozeane, die 72 % der Erdoberfläche bedecken, absorbieren den größten Teil der Sonnenstrahlung, die den Planeten erreicht, und die Meeresströmungen tragen ebenfalls dazu bei, die Wärme von den wärmeren Tropen zu den Polen zu verteilen (der Ozean und die Atmosphäre übernehmen jeweils etwa die Hälfte dieser Aufgabe). Luftdruckunterschiede können verstärkt werden, wenn sich die Luft über wärmere und kühlere Bereiche des Ozeans oder über Land/Ozean-Grenzen bewegt. Die meisten Niederschläge an Land entstehen durch Feuchtigkeit, die in Luftmassen über dem Ozean eingetragen wird. Neben der Temperatur, den Winden und den Strömungen beeinflusst der atmosphärische Druck, wie viel Gas das Oberflächenwasser aufnehmen kann, und wird auch bei der Berechnung der Partialdrücke von CO2 in der Atmosphäre und im Oberflächenozean verwendet.
Das gebräuchlichste Instrument zur Messung des Luftdrucks ist ein Aneroidbarometer, das aus einem kleinen, luftdichten Kasten besteht, der sich zusammenzieht oder verbiegt, wenn der Luftdruck steigt und fällt und dabei eine Nadel entlang einer leicht ablesbaren Skala bewegt. Im Ozean setzt das Global Drifter Program (GDP) Oberflächen-Drifter ein, kleine runde Kugeln, die an einem Treibanker befestigt und mit einem Thermometer und einem Barometer ausgestattet sind. Nach dem Aussetzen treiben die Geräte mit den Meeresströmungen und zeichnen Temperatur, Druck und Standort für etwa 18 Monate auf (das ist die durchschnittliche Lebensdauer der D-Zellen-Batterien, mit denen die Sensoren betrieben werden), bevor sie zu Treibgut werden.
Als Teil des Standard-Sensorpakets tragen Saildrone USVs einen kapazitiven Absolutdrucksensor, der ein dünnes Metallstück zwischen zwei starren Platten verwendet. Wenn sich der Luftdruck ändert, verändert die Platte ihre Form, wodurch sich die Kapazität erhöht oder verringert, was in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das gemessen werden kann. Segeldrohnen sind wind- und solarbetrieben und navigieren autonom nach vorgegebenen Wegpunkten. Sie können von jeder Anlegestelle aus gestartet und zurückgeholt werden und sind für mehrere Einsätze unter den schwierigsten Meeresbedingungen ausgelegt.
Saildrone Forecast stellt den Luftdruck als Isobaren dar – Linien, die auf der Karte gezeichnet werden und Punkte mit gleichem Druck verbinden. Die Druckwerte werden auf den Isobaren in Millibar angegeben; der durchschnittliche Druck auf Meereshöhe beträgt 1013,25 Millibar. Isobaren sind nützlich, um starke Druckgradienten zu lokalisieren (erkennbar an der engen Packung der Isobaren). Größere Druckgradienten deuten auf starke Winde hin, während kleinere, allmählichere Gradienten auf schwächere Winde hinweisen.
Das Luftdruck-Overlay befindet sich auf dem Ebenen-Panel und kann mit jeder anderen Kartenebene angezeigt werden – versuchen Sie, es über der Wind-Ebene einzuschalten, um eine visuelle Erklärung zu erhalten, wie Druckgradienten die Windstärke anzeigen. (Hinweis: Der Luftdruck lässt sich am besten durch Herauszoomen betrachten; wenn Sie zu nah an die Karte herangezoomt sind, können Sie die Isobarengradienten möglicherweise nicht sehen). Bewegen Sie auf der Temperaturebene den Scrubber hin und her oder spielen Sie eine Zeitschleife ab und beobachten Sie, wie sich Druckänderungen auf das Wetter in Ihrem Gebiet auswirken. Wenn Sie die Wolkenschicht und das Luftdruck-Overlay ausgewählt haben, können Sie beobachten, wie das Wetter, das im Ozean entsteht, über das Land getragen wird.
Zu den jüngsten Aktualisierungen der App gehören auch eine verbesserte Darstellung der Wolkenschicht mit höher aufgelösten Daten sowie verbesserte Windpfeile und Strömungspfeile. Ein optimiertes Modell-Ingestion-System präsentiert neue Vorhersagedaten schneller in der App.
Laden Sie Saildrone Forecast kostenlos aus dem App Store für iPhone und iPad herunter. Noch Fragen? Lesen Sie die Saildrone Forecast FAQ. Wie immer freuen wir uns über Ihr Feedback, damit wir die Wettervorhersage neu erfinden können.