Halbtägige Druckwelle im April 2005

Bereits seit langer Zeit ist das Phänomen der halbtägigen Druckwelle bekannt. Die ersten Beobachtungen reichen bis in die zweite Hälfte des 17. Jahrhunderts zurück. Man versteht darunter eine sinusartige Schwingung in den Werten des Luftdrucks mit einer Periode von zwölf Stunden. Die Amplitude der Schwingung ist jedoch gering und beträgt bei uns etwa 0,285 hPa. Aus diesem Grunde geht die halbtägige Druckwelle in den Grafiken meist in den wetterbedingten Druckschwankungen durch Hoch- und Tiefdruckgebiete unter und ist nicht oder nur schwer zu erkennen.

Im April 2005 gab es jedoch eine mehrtägige Phase praktisch ohne synoptische, d. h. wetterbedingte Änderungen des Luftdrucks, so dass die halbtägige Druckwelle ungewöhnlich deutlich hervortritt. In der folgenden Grafik unseres am Wettermast Hamburg gemessenen Luftdrucks ist die Druckwelle sehr gut vom 22. bis 24. April zu erkennen. Ein geübtes Auge sieht diese regelmäßigen Schwankungen auch in den Tages davor und danach, wo sie allerdings mit den größeren Luftdruckänderungen überlagert sind.

Wie in der Grafik zu erkennen ist, erreicht die Druckwelle jeweils um etwa 0 und 12 Uhr ihren Höchstwert und um 6 und 18 Uhr den Tiefstwert. Um die Druckwelle näher zu untersuchen, kann man einen so genannten mittleren Tagesgang des Luftdrucks berechnen. Dieser zeigt den typischen Verlauf des Luftdrucks an einem Tag als Mittelwert über alle verfügbaren Tage in der mehrjährigen Messreihe. Die folgende Grafik zeigt solch einen mittleren Tagesgang des Luftdrucks in Billwerder für die fünf Jahre vom 1. April 1995 bis zum 31. März 2000 (Lange, 2001):

Beachten Sie, dass in der obigen direkten Aufzeichnung vom April 2005 die Uhrzeit in Mitteleuropäischer Sommerzeit (MESZ) angegeben ist, im Tagesgang jedoch als Wahre Ortszeit (WOZ). Die WOZ ist unabhängig von künstlichen Zeitzonen, sie richtet sich nur nach dem Stand der Sonne (12 Uhr WOZ = Sonne genau im Süden). Die Differenz zwischen MEZ und WOZ schwankt im Jahresverlauf und beträgt zwischen 3 und 35 Minuten, die Differenz zwischen MESZ und WOZ entsprechend eine Stunde mehr.

Zur Theorie der halbtägigen Druckwelle: Der erste Gedanke, dass es sich hierbei um eine Gezeitenwelle wie im Ozean handeln könnte, erweist sich schnell als Trugschluss, denn eine vom Mond angetriebene Gezeitenwelle hätte ihr Maximum nicht jeden Tag zur selben Uhrzeit, sondern, wie bei Ebbe und Flut, jeden Tag etwa eine Stunde später. Eine solare Gezeitenwelle kann es auch nicht sein, denn der Einfluss der Sonne ist sehr viel geringer als der des Mondes, und schon eine Mondgezeit ist hier nicht zu erkennen.

Der Zusammenhang zwischen der Schwingungsperiode von 12 Stunden und der 24-stündigen Eigenrotation der Erde steht aber natürlich außer Frage. Theoretische Untersuchungen haben ergeben, dass es sich bei der halbtägigen Druckwelle um eine Eigenschwingung eines Kontinuums auf einer Kugeloberfläche handelt (ähnlich wie Wasser, das in einer Schüssel hin- und herschwappt, wenn man es einmal dazu angeregt hat, so „schwappt“ auch die Lufthülle auf der kugelförmigen Erdoberfläche nach einer Anregung in bestimmten Mustern, was am Erdboden als schwankender Luftdruck gemessen wird.). Berechnungen zeigen, dass die Periode dieser Eigenschwingung etwa 12 Stunden beträgt, so dass sie durch unseren 24-Stunden-Tag sehr gut angeregt werden kann und deshalb so deutlich hervortritt.

Neben der halbtägigen Druckwelle können auch noch drittel- und vierteltägige Druckwellen nachgewiesen werden, die jedoch noch weitaus schwächer sind.

Offen ist noch die Frage, ob anhand unserer Luftdruckmessungen auch eine wirkliche, vom Mond angeregte Gezeit in der Atmosphäre nachgewiesen werden kann. Bereits 1927 ist dies J. Bartels für Hamburg und Potsdam gelungen, wobei er jedoch auf 30-jährige Messungen hoher Präzision zurückgreifen konnte.