Normalerweise arbeiten wir mit maritimen Anwendungen von Barometern auf Meereshöhe. Aber einige Seeleute leben im Landesinneren in höheren Lagen und nehmen ihr Qualitätsbarometer mit nach Hause, wenn sie das Schiff verlassen. Und natürlich gibt es viele Menschen, die keine Seeleute sind, aber trotzdem Wert auf einen genauen Luftdruck legen, und die im Landesinneren in höheren Lagen leben.
Für diejenigen, die in höheren Lagen leben, stellt sich sofort das Problem, dass Aneroidbarometer einen festen Druckbereich abdecken, der atmosphärische Druck jedoch mit der Höhe über dem Meeresspiegel deutlich abnimmt. Der globale Durchschnittsdruck von 1013 mbar auf Meereshöhe sinkt auf etwa 920 mbar, wenn das Barometer auf eine Höhe von 800 m (2.600 ft) gebracht wird. Dieser Druck ist auf den meisten Aneroiden nicht zu finden, so dass sie überhaupt nicht funktionieren würden. Der Ausfall ist noch schlimmer, wenn ein Tiefdruckgebiet vorbeizieht.
Wenn man den Kauf eines Barometers für den Einsatz in höheren Lagen in Erwägung zieht, muss man den Skalenbereich in Bezug auf die vorgesehene Höhe des Einsatzes berücksichtigen. Die nachstehende Tabelle zeigt, wie sich der Druck mit der Höhe verändert. Die Korrektur ist Po - Pa.
Eigenschaften der Standardatmosphäre aus Modern Marine Weather, 3rd ed.
Dies ist immer noch ein Näherungswert, da diese Umrechnung etwas von der Außentemperatur abhängt, wenn sie von den aufgeführten Werten stark abweicht, aber das ist bei normalen Temperaturschwankungen ein kleiner Effekt. Für viele Anwendungen können Sie den Druckabfall mit unserem Spruch "Point four four per floor" (Punkt vier vier pro Stockwerk) abschätzen, was bedeutet, dass der Druck um 0,44 mbar pro 12 Fuß Höhe über dem Meeresspiegel abfällt. Bei einer Höhe von 240 Fuß würde die Korrektur (240/12) x 0,44 = 8,8 mbar betragen.
Das Fischer-Präzisions-Aneroidbarometer ist ein gutes Beispiel, da dieses Instrument eine Sonderausführung für größere Höhen bietet. Das Standardgerät kann für Höhenlagen von Meereshöhe bis 800 m (2.600 Fuß) verwendet werden; das Modell für große Höhen ist für Höhen von 2.600 Fuß bis 2.000 m (6.500 Fuß) gedacht. Dies wird deutlich, wenn man sich die Skalen ansieht und über die zu erwartenden Drücke nachdenkt. Dies ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt.
Abbildung 1. Zifferblätter des Fischer Präzisionsbarometers
Möglicherweise müssen Sie das Bild zoomen, um die Werte zu sehen, aber wir haben drei Drücke markiert, die allen Barometern gemeinsam sind: den globalen durchschnittlichen Meeresspiegeldruck (SLP) von 1013 mbar sowie den oberen Grenzwert, den wir an Land bei 1050 mbar SLP erwarten können. Tatsächliche Aufzeichnungen an Land variieren vom ewigen Extremwert von 1080 mbar (SLP) oder so im sibirischen Hoch bis zu Drücken in den 1050ern, die Aufzeichnungen an Land in den USA darstellen. Auf dem Meer können wir regelmäßig mittlere 40-er Werte sehen, aber sehr selten hohe 40-Werte.
Das tiefe Ende an Land ist ebenso nebulös, da Hurrikane an Land kommen, aber abgesehen von dieser Möglichkeit liegen die Rekordtiefstwerte an Land in der Größenordnung von 970 mbar (SLP). Für den Einsatz an Land sollte unser Barometer also den Bereich von etwa 970 bis 1050 (SLP) abdecken.
Sobald wir das Barometer jedoch auf das Meer bringen, können wir tiefere Tiefs erwarten... nicht, dass wir ihnen jemals so nahe kommen wollen. Ein typischer Zentraldruck für einen mittelgroßen bis großen Hurrikan kann etwa 920 mbar betragen, wie unten dargestellt.
Wie gesagt, wir taktieren nicht mit dem Druck, wenn wir in diese Art von Tiefdruck oder auch nur in die Nähe davon kommen, aber wir wollen, dass unser Barometer am tiefen Ende der Skala richtig anzeigt. Ein entscheidendes Merkmal der Fischer-Instrumente ist, dass sie bei allen auf der Skala angezeigten Druckwerten eine garantierte Genauigkeit von ≤ 0,7 mb aufweisen. Dies ist wichtig, weil
diese Instrumente auf Schiffen der Marine eingesetzt werden, die regelmäßig in sehr niedrige Druckbereiche geraten.
Daraus ergibt sich, dass für ein Barometer, das auf See eingesetzt wird, der erforderliche Druckbereich viel größer ist als an Land. Wir haben dies schematisch mit der roten und gelben Erweiterung des Landbereichs veranschaulicht. Beachten Sie, dass die Standardanzeige weit unter dem Wert liegt, den wir auf See erwarten würden; dieser erweiterte Bereich ist für den Einsatz in Höhenlagen über dem Meeresspiegel gedacht. Um auf die Grundlagen zurückzukommen: Unser Instrument zeigt in höheren Lagen den Stationsdruck an, aber wir müssen ihn in Bezug auf den Druck auf Meereshöhe interpretieren, da alle Wetterberichte und Wetterkarten den SLP verwenden.
Sobald wir uns in höhere Lagen begeben, entfernen wir uns weiter von der Küste, wo die Wahrscheinlichkeit der Messung von Hurrikandrücken stark abnimmt. Dies kann jeder Benutzer anhand seiner regionalen Geschichte beurteilen.
Die obere rechte Seite von Abbildung 1 zeigt eine Standard-Skala, die an der oberen Grenze ihrer Höhe verwendet wird. Wir sehen, dass sich der aktive Bereich der Skala (der gelbe Bogen) jetzt am unteren Ende der Skala befindet, aber alle erwarteten atmosphärischen Drücke werden mit gleicher Genauigkeit abgedeckt. Dieser gelb markierte aktive Bereich bildet die Obergrenze der Höhenlage (2.600 Fuß) für das Standardmodell.
Oberhalb von 2.600 Fuß wird die Version für große Höhen benötigt, und diese Skala ist unten in Abbildung 1 dargestellt. Die linke Seite zeigt die untere Höhengrenze und die rechte Seite die obere Höhengrenze. Über den gesamten Höhenbereich wechselt der aktive Teil der Skala von einer Seite zur anderen, während ein Zwischenwert den mittleren Teil der Skala einnehmen würde. Der wichtigste Punkt ist, dass der gesamte Bereich der erwarteten atmosphärischen Drücke innerhalb des Skalen- und Genauigkeitsbereichs des Instruments liegt.
Elektronische Barometer
Eine logische Frage, die sich an dieser Stelle stellen könnte, lautet: Warum nicht einfach ein elektronisches Barometer für den Druck in großen Höhen verwenden? Sie haben nicht einmal eine Skala, sondern nur eine digitale Druckausgabe. Die Antwort ist die Genauigkeit. Elektronische Barometer müssen ebenso wie Aneroide bei der Herstellung eingestellt und kalibriert werden. Und wie die meisten Aneroide sind auch herkömmliche elektronische Barometer in der Regel so eingestellt, dass sie den Druck im mittleren Bereich auf Meereshöhe genau anzeigen.
Es stimmt, dass sogar ein gewöhnliches elektronisches Barometer, wie das in unseren Handys, auf das wir mit einer Barometer-App zugreifen können, bei den sehr niedrigen Druckwerten in großen Höhen genauer abliest als ein gewöhnliches Aneroid, aber sie verlieren immer noch an Genauigkeit bei den sehr hohen und sehr niedrigen Werten. Ein Handy-Barometer und auch viele elektronische Barometer, die weniger als 2.500 $ (etwa 2292.00 Euro) kosten, könnten bei 760 mbar um bis zu 2 mbar abweichen, wenn sie bei 1013 mbar genau richtig wären. (Der Wert von 2.500 $ ist keine willkürliche Zahl; er entspricht den Kosten für zwei beliebte Laborgeräte, die in der Tat ihre garantierte hohe Genauigkeit über ihren gesamten Gültigkeitsbereich bieten).
Da wir beim Kauf eines beliebigen Barometers nicht wissen können, wie es sich bei extremen Druckwerten verhält, müssen wir uns auf die veröffentlichte Genauigkeit, den Ruf und die Geschichte des Instruments verlassen. Wir sollten uns auch nicht von Angaben wie "Druckgenauigkeit", "Druckänderungsempfindlichkeit" oder "Relativdruck" täuschen lassen, die unter einer Genauigkeitsangabe aufgeführt sind. Das billigste elektronische Barometer ist in diesen Bereichen gut. Auch die "Sensor"-Genauigkeit ist keine Garantie, da diese Sensoren gelötet und in einen Schaltkreis eingebaut werden müssen, was sich empfindlich auf die endgültige Ausgabegenauigkeit auswirkt. Kurz gesagt, wir müssen einen ziemlich hohen Preis für ein elektronisches Gerät bezahlen, um eine garantierte Druckgenauigkeit über einen bestimmten breiten Druckbereich zu erhalten.
Selbst im Vergleich zu recht teuren elektronischen Barometern ist es schwierig, die garantierte Genauigkeit des Fischer Präzisions-Aneroid-Barometers von ≤ 0,7 mb über alle auf den Zifferblättern der Modelle für niedrige und hohe Lagen angezeigten Drücke zu übertreffen* Nach zehn Jahren Einsatz auf See gibt es überhaupt keine Konkurrenz - was übrigens Mobiltelefone zu einer guten Wahl für ein elektronisches Barometer macht, weil wir sie in dieser Zeit auf jeden Fall ersetzen werden! Ein Mobiltelefon ist sehr praktisch für die tägliche Arbeit mit dem Luftdruck, wenn man ein hochwertiges Aneroid in ständiger Sichtweite hat, mit dem man ihn überprüfen kann.
* Es ist wichtig, sich darüber im Klaren zu sein, dass alle Barometer, ob Aneroid oder elektronisch, über einen gewissen Zeitraum hinweg driften. Bei einem hochwertigen Barometer, ob Aneroid oder elektronisch, hat dieser Einstellvorgang keinen Einfluss auf die Kalibrierung über den gesamten Druckbereich, sondern verschiebt lediglich die gesamte Kalibrierungskurve um einen kleinen Betrag nach oben oder unten. Wir empfehlen, dass alle Barometer einmal im Jahr auf diese Weise überprüft werden - obwohl wir gesehen haben, dass sich einige Fischer-Instrumente und elektronische Instrumente in Laborqualität über 5 Jahre hinweg nicht verändert haben.
Fußnote:
Wenn Sie sich den oberen Teil des Standard-Zifferblatts in Abbildung 1 ansehen und dies auch bei den meisten Aneroid-Barometern (vor allem in den USA und im Vereinigten Königreich) tun, sehen Sie, dass sich der Druck von 1000 mb in der Mitte des Zifferblatts befindet, wohingegen weltweit bekannt ist, dass der durchschnittliche Druck 1013 mb beträgt, was weit rechts davon liegt. Wir sind diesem Geheimnis in unserem Barometer-Handbuch auf die Spur gekommen. Nach althergebrachter Konvention sind diese Barometer für eine Höhe von 365 Fuß zentriert, was zufällig der durchschnittlichen Höhe Englands entspricht, wo ein Großteil der frühen Aneroidentwicklung und -produktion stattfand. Dadurch befindet sich der durchschnittliche Druck oben auf der Skala. Betrachtet man dagegen modernere Zifferblätter einiger europäischer Hersteller, so findet man 1010 oder 1015 oben auf dem Zifferblatt zentriert.
Die Originalfassung des Blogbeitrages findet sich unter:
https://davidburchnavigation.blogspot.com2018/09/barometer-use-at-higher-elevations.html