imported>Aka: /* Vertikalgradient der Lufttemperatur */ Minuszeichen

2020-10-25T10:53:11Z

Vertikalgradient der Lufttemperatur: Minuszeichen

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Als '''Vertikalgradient''' wird die Veränderung eines Feld- oder Messwertes in [[Lotrichtung|vertikaler]] Richtung bezeichnet. Bei vielen Größen in der Natur tritt die stärkste örtliche Veränderung in der [[Lotrichtung]] auf, so dass der Vertikalgradient dem [[Gradient (Mathematik)|Gradienten]] selbst entspricht.

In den [[Geowissenschaft]]en sind die zwei wichtigsten Vertikalgradienten der [[Schweregradient]] der [[Erdbeschleunigung]] und der [[Atmosphärischer Temperaturgradient|atmosphärische Gradient]] der [[Lufttemperatur]].

Von größerer Bedeutung sind ferner: in der [[Geophysik]] die Vertikalgradienten des [[Magnetfeld]]es und in der [[Meteorologie]] die Vertikalgradienten des [[Luftdruck]]s, des Wasserdampfs ([[Luftfeuchte]]) und des [[Niederschlag]]s.

Die [[Hydrologie]] modelliert teilweise die vertikalen Änderungen in [[Gewässer]]n und die [[Geochemie]] die Gradienten chemischer Stoffe (z. B. [[Ozon]]).

== Vertikalgradient der Schwerkraft ==
{{Hauptartikel|Schweregradient}}
Generell nimmt die [[Schwerkraft]] nach oben ab, doch der [[Betragsfunktion|Betrag]] des Gradienten hängt von den näheren Umständen ab.

=== Freiluftgradient ===
Der Freiluftgradient beschreibt die Änderung der Erdbeschleunigung ohne Anwesenheit von nahen, die Schwerkraft beeinflussenden [[Masse (Physik)|Massen]]. Unter Annahme eines völlig regelmäßig geformten, festen [[Erdfigur|Erdkörpers]] beträgt der theoretische Freiluftgradient −0,3086 [[Gal (Einheit)|mGal]]/m = −0,00000 3086 s<sup>−2</sup>. Die Schwerebeschleunigung nimmt also mit zunehmender Entfernung von der Erdoberfläche um etwa 0,00031 Gal pro [[Höhenmeter]] ab. Demnach ist sie in 1000 m Höhe über einem Messpunkt an der Erdoberfläche um 0,0031 m/s² geringer als am Boden, dies entspricht einer Abnahme von 0,031 Prozent pro Kilometer.

Dieser Wert gilt genähert nur über ''ebenem'' Boden oder über einem frei stehenden [[Berggipfel|Gipfel]]. Bei unebenem [[Gelände (Kartografie)|Gelände]] ist außerdem noch die [[topografische Reduktion]] zu berücksichtigen, die ähnliche Werte erreichen kann.

=== Schwereverlauf im Untergrund ===
[[Bild:Erdgravitation.png|mini|Schwerebeschleunigung (blau) im Erdgravitationsfeld]]
* ''In der [[Erdkruste]]'' beträgt der Schweregradient etwa 0,11 mGal/m – der [[Adalbert Prey|Prey]]-Gradient. Er gilt jedoch nicht unbegrenzt in Richtung [[Erdinneres]], denn in ca. 1000 km Tiefe tritt ein Schweremaximum auf, von dem die Schwerkraft dann fast linear zum [[Erdmittelpunkt]] hin abnimmt.
* Eine parallele ''Gesteinsplatte'' hat – je nach ihrem Material – einen Einfluss von etwa 0,15 bis 0,22 mGal pro Meter Plattendicke. Der genaue Wert hängt von der [[Dichte (Physik)|Gesteinsdichte]] ab, deren Durchschnitt in der Erdkruste etwa 2,67 g/cm³ beträgt.
* Dies ergibt den [[Bouguergradient]] von 0,1967 mGal/m – der exakt für die zwei häufigsten Gesteine [[Granit]] und [[Kalkstein]] gilt. Dieser Vertikalgradient ist der Standardwert beim rechnerischen "Abheben" von Gesteinsschichten, was in der [[Geophysik]] und Geodäsie als [[Schwerereduktion]] bezeichnet wird.

== Vertikalgradient der Lufttemperatur ==
{{Hauptartikel|Atmosphärischer Temperaturgradient}}
Generell nimmt die Temperatur der [[Erdatmosphäre]] mit zunehmender Höhe bis zur [[Tropopause]] (10–15 km Höhe) relativ gleichmäßig ab:
* Der Mittelwert des ''allgemeinen Temperaturgradienten'' beträgt rund −6 °C pro Kilometer. Ein Wert von −6 K/km (manchmal auch −6,5 K/km) liegt der [[Standardatmosphäre]] zugrunde, welche die Basis für Berechnungen in der Meteorologie und in der [[Luftfahrt]] bildet. Er kann je nach [[Wetterlage]] um einige Grad nach oben und unten schwanken. Bei einer [[Inversionswetterlage]] kann er für einige 100 Meter positiv sein, d. h. die Temperatur nimmt mit wachsender Höhe ''zu''.

Zwei weitere Vertikalgradienten sind noch von Bedeutung:
* Der [[Atmosphärischer Temperaturgradient #Trockenadiabatischer Temperaturgradient|trockenadiabatische Gradient]] von −9,7 K/km, der die Abkühlung eines rasch aufsteigenden ''trockenen'' [[Luftpaket]]s darstellt. Er ändert sich jedoch bei Anwesenheit von Wasserdampf zum
* [[Atmosphärischer Temperaturgradient #Feuchtadiabatischer Temperaturgradient|feuchtadiabatischen Gradienten]], der ab dem [[Taupunkt]] (bei Wolken- oder Nebelbildung) rund −5 K/km beträgt.
Die Unterschiede der genannten drei Gradienten sind wesentlich für die Dynamik des Wettergeschehens.

== Weblinks ==
* [http://webserver.bkg.bund.de/Geodaesie/dsgn/DSGN94.htm BKG, Deutsches Schwere-Grundnetz]
* [http://www.ifg.tu-clausthal.de/java/mdip/mdip_how-d.html TU Clausthal, Magnetisches Dipolfeld]

[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Meteorologische Größe]]
[[Kategorie:Geophysik]]
[[Kategorie:Geodäsie]]
[[Kategorie:Potentialtheorie]]

Vertikalgradient - Versionsgeschichte

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