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Thema des Tages 

Kleine Synoptikkunde (1) – Das Geopotenzial 

Wer sich mit dem Wetter beschäftigt, stolpert ganz schnell über viele 
gängige Begrifflichkeiten. Aber es steckt noch einiges mehr dahinter. 
Dieses Thema des Tages soll der Auftakt zu einer kleinen Serie sein, 
in der einige dieser tiefergehenden Begriffe vorgestellt und erklärt 
werden. Das „Geopotenzial“ macht hierbei den Anfang, denn es ist eine 
der Grundzutaten für die Wetteranalyse und -vorhersage. 

Die meisten von Ihnen, gerade als Besucher unserer Seite, dürften 
sicher schon mal eine klassische Wetterkarte zu Gesicht bekommen 
haben. Darauf findet man u.a. Hoch- und Tiefdruckgebiete, Warm- und 
Kaltfronten, und die Isobaren als Linien gleichen Luftdrucks, um die 
Druckgebiete darzustellen. All diese Dinge spielen natürlich auch 
beim DWD in der Vorhersage eine Rolle. Aber wenn der Meteorologe eine 
Vorhersage erstellt, dann taucht er noch tiefer in die Materie ein, 
und beschäftigt sich mit Themen, die dem normalen Nutzer 
normalerweise nicht über den Weg laufen. 

Will der Meteorologe nun eine Vorhersage machen, so schaut er sich 
eine solche Karte an. Allerdings tut er das nicht nur für das 
Geschehen am Boden, sondern auch in der Höhe. Denn das, was in der 
Höhe passiert, ist entscheidend für das Wettergeschehen am Boden. 
Dabei betrachtet man in der Meteorologie die Höhe allerdings nicht in 
Metern oder Kilometern, sondern als Fläche gleichen Luftdrucks, 
ähnlich den Isobaren. Auch wenn es auf den ersten Blick nicht so 
aussieht, so erschließen sich dem Vorhersager auf diese Weise viele 
atmosphärische Prozesse deutlich besser. Nun stellt sich die Frage: 
Wenn man eine Fläche gleichen Luftdrucks betrachtet, so erkennt man 
dort ja keine Druckgebiete mehr, denn es herrscht ja überall der 
gleiche Luftdruck? Das ist so zunächst durchaus richtig. 

Deswegen gibt es einen anderen Weg, um zu sehen, wie die Druckgebiete 
in der Höhe verteilt sind: Man schaut, in welcher Höhe sich das 
Druckniveau befindet. Befindet es sich in einer größeren Höhe als in 
seiner Umgebung, so befindet sich dort ein Höhenhoch. Liegt es 
dagegen tiefer, so handelt es sich um ein Höhentief. 

Es wäre natürlich ganz wunderbar, wenn es so einfach wäre, aber es 
stellt sich dabei noch eine weitere, nicht ganz triviale Problematik 
dar: Um ein Luftpaket auf eine andere Höhe zu bringen, muss im 
physikalischen Sinne Arbeit gegen das Schwerefeld der Erde verrichtet 
werden. Das Prinzip ist das gleiche, wenn Sie auf einer Leiter nach 
oben steigen, denn das strengt auch mehr an, als einfach unten auf 
dem flachen Boden umherzulaufen. Nun ist es so, dass global gesehen 
die Schwerebeschleunigung nicht überall gleich verteilt ist. Aufgrund 
der Tatsache, dass die Erde sich dreht, ist z.B. die 
Schwerebeschleunigung am Äquator etwas geringer als am Pol, da dort 
die Zentrifugalkraft entgegenwirkt. 

Der Meteorologe hätte es nun aber gerne, wenn er auf der ganzen Erde 
die benötigte Arbeit gegen das Schwerefeld überall miteinander 
vergleichen kann. Aus diesem Grund wurde die Größe „Geopotenzial“ 
eingeführt, in der die Unterschiede im Schwerefeld mit berücksichtigt 
werden. Diese wird in der Einheit „geopotentielles Meter“, abgekürzt 
gpm, angegeben, und unterscheidet sich je nach Region um 0.5% bis 2% 
von der tatsächlichen Höhe. Damit erhält man nun eine global 
miteinander vergleichbare Höheneinheit, die in der Vorhersage im 
täglichen Gebrauch ist. In der unten angefügten Abbildung ist 
beispielhaft eine Karte mit der Geopotenzialverteilung in 
geopotenziellen Dekametern (d.h. gpm/10) und der Temperatur des 
Druckniveaus 500 hPa aus unserem ICON-Modell dargestellt. Das Niveau 
500 hPa wird dabei häufig gebraucht, weil es ungefähr die Mitte der 
Troposphäre (d.h. die Atmosphäre in etwa 5,5 km Höhe) darstellt, in 
der sich das zentrale Wettergeschehen abspielt. 

Felix Dietzsch, M.Sc. 
Deutscher Wetterdienst 
Vorhersage- und Beratungszentrale 
Offenbach, den 12.08.2020 

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst 

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