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Lexikon der Geographie: primitive Gleichungen

primitive Gleichungen, spezielle und verbreitete Form des physikalischen Gleichungssystems, wie es heute vielfach Wettervorhersage- und Klimamodellen zugrunde liegt. Sie wurden bereits 1922 von L.F. Richardson (1881-1953) vorgeschlagen, wurden aber erst seit ca. 1960 nach Verfügbarkeit leistungsfähiger Computer vermehrt als Grundlage für numerische Zirkulationsmodelle und Modelle der Wettervorhersage verwendet. Hierdurch wurden z.B. die Zeiträume für Wettervorhersagen auf 7-10 Tage ausgedehnt. Anders als der Name vermuten lässt, enthalten die primitiven Gleichungen weniger Näherungen als andere Gleichungssysteme, etwa als die seit etwa 1950 verwendeten quasi-geostrophischen Gleichungen. Der Ausdruck primitiv hat eher die Bedeutung von grundlegend oder ursprünglich. Die primitiven Gleichungen bestehen aus zwei Bewegungsgleichungen für den horizontalen Wind, der hydrostatischen Grundgleichung, der Massenerhaltungsgleichung, der Energieerhaltungsgleichung und dem idealen Gasgesetz. Durch die hydrostatische Approximation sind die Gleichungen gut zur Beschreibung großräumiger Bewegungsvorgänge, aber nicht zur Darstellung mesoskaliger Prozesse (z.B. von Gewittern, Fronten oder Land- und Seewind-Zirkulationen) geeignet. Die primitiven Gleichungen wurden in auf die rotierende Erde bezogenen Koordinatensystemen mit verschiedenen Vertikalkoordinaten formuliert. Die Gleichungen sind als zukunftsweisender Baustein für die numerische Wettervorhersage anzusehen.

CK

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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