Gradientwind

Die Bahn eines Teilchens wird als sog. Trajektorie bezeichnet. Eine Trajektorie ist gleich einer Stromlinie, wenn die Strömung stationär ist. Im Normalfall ist die Bewegung eines Teilchen nicht geradlinig, d. h. dessen Trajektorie ist gekrümmt. In diesem Fall muss zusätzlich zur Druckgradient- und Corioliskraft die Zentrifugalkraft berücksichtigt werden und der sogenannte Gradientwind bezeichnet dabei den Wind der sich durch das Gleichgewicht dieser drei Kräfte ergibt.

Illustration des Gradientwindes, im Fall einer zyklonalen (I) und antizyklonalen Trajektorienkrümmung (II)

Beachte: Ist die Bewegung eines Luftteilchens nur schwach gekrümmt, dann ist die Zentrifugalkraft kleiner als die Corioliskraft. D.h., dass in diesem Fall der Unterschied zwischen dem Gradientwind und dem geostrophischen Wind nicht sehr groß ist. In der Praxis wird meist der geostrophische Wind dem Gradientwind bevorzugt, da die Bestimmung der Zentrifugalkraft über die Analyse der Trajektorienkrümmungen bzw. der Krümmungen der Stromlinien nur schwer möglich ist.

Fazit: Neben dem geostrophischen Wind weht auch der Gradientwind parallel zu den Isohypsen, auf der Nordhalbkugel mit den niedrigen Werten zur Linken. Die Geschwindigkeit des Gradientwindes ist bei einer zyklonal gekrümmten Trajektorie geringer (Subgeostrophie) und im antizyklonalen Fall größer (Supergeostrophie) als die des geostrophischen Windes.
Falls die Zentrifugalkraft sehr viel größer als die Corioliskraft ist, ergibt sich unter der Vernachlässigung der Corioliskraft der sogenannte zyklostrophische Wind. Dieser tritt bei kleinen Krümmungsradien auf, bei denen eine hohe Windgeschwindigkeit erreicht wird (die Corioliskraft ist proportional zu v, wohingegen die Zentrifugalkraft proportional zu v² ist). Beispiele für den zyklostrophischen Wind sind Tornados, Staubteufel und Winde im Zentrum eines starken Hurrikans.

Referenz:
Fink, A. & Ermert, V. (2006): Synoptische Meteorologie. Übungsskript, Universität zu Köln.