Wetter- und Klimalexikon
Das Wetter- und Klimalexikon des DWD erläutert die wichtigsten meteorologischen und klimatologischen Begriffe und wird ständig ausgebaut.
Planetarische Grenzschicht
In der planetarischen Grenzschicht findet ein Großteil, des turbulenten vertikalen Austauschs von Wärme (Energie) und Wasserdampf zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre statt.
Die planetarische Grenzschicht wird in 3 Schichten eingeteilt:
Bei glattem Untergrund ist die Laminare Unterschicht nur wenige Millimeter dick. Die Strömung in ihr ist turbulenzfrei. Der Vertikalaustausch von Impuls erfolgt hier von Molekül zu Molekül. Unmittelbar an der Erdoberfläche ist die Windgeschwindigkeit gleich null und nimmt dann mit der Höhe zu. Die Dicke der darüberliegenden Prandtl-Schicht beträgt etwa 10 Prozent der Gesamthöhe der planetaren Grenzschicht und ihre Obergrenze liegt in einigen Dekametern bis ca. 100 m über Grund. Durch die turbulente Strömung in der Prandtl-Schicht werden Impuls, Wärme und Wasserdampf transportiert. Das Windprofil ist überwiegend durch die thermische Schichtung und die Bodenrauhigkeit geprägt und zeigt einen mit der Höhe annähernd logarithmischen Verlauf. An der Obergrenze der Prandtl-Schicht erreicht der Betrag der Windgeschwindigkeit bereits Werte von etwa 70 bis 80 Prozent der reibungsfreien Strömung. Die Geschwindigkeit des geostrophischen Windes wird jedoch erst am Oberrand der Ekman-Schicht erreicht. Die Ekman-Schicht zeichnet sich besonders durch die Winddrehung aus. Während der Bodenwind über Land im Mittel im Winkel von 30 Grad zu den Isobaren in den tiefen Druck hineinweht, findet in der Ekman-Schicht nahezu die gesamte Drehung des Windes in die Richtung des geostrophischen Windes statt, d.h. der Winkel der Strömung zu den Isobaren verringert sich in der Ekman-Schicht mit der Höhe und erreicht an der Obergrenze die Richtung des geostrophischen Windes.