Windstärke und Beaufortskala

Die Beaufort-Skala wurde nach dem Admiral und Hydrographen Sir Francis Beaufort (* 07. Mai 1774  ✝ 17. Dezember 1857) benannt. Die folgende Tabelle enthält eine Übersicht von der Windstärke in Beaufort und eine Auswahl heute üblicher Einheiten zur Angabe der Windgeschwindigkeit.

Bft.	m/s	km/h	kts	mph	Beschreibung
0	0-0,2	<1	<1	<1	still
1	0,3-1,5	1-5	1-3	1-3	leiser Zug
2	1,6-3,3	6-11	4-6	4-7	leichte Brise
3	3,4-5,4	12-19	7-10	8-12	schwache Brise
4	5,5-7,9	20-28	11-16	13-18	mäßige Brise
5	8,0-10,7	29-38	17-21	19-24	frische Brise
6	10,8-13,8	39-49	22-27	25-31	starker Wind
7	13,9-17,1	50-61	28-33	32-38	steifer Wind
8	17,2-20,7	62-74	34-40	39-46	stürmischer Wind
9	20,8-24,4	75-88	41-47	47-54	Sturm
10	24,5-28,4	89-102	48-55	55-63	schwerer Sturm
11	28,5-32,6	103-117	56-63	64-72	orkanartiger Sturm
12	>32,7	>118	>64	>73	Orkan

Die Beaufort-Skala ist eine nach phänomenologischen Kriterien definierte Skala, die auf der Beobachtung von Wind- und Wetterphänomenen beruht. Man benötigt also keinen Windmesser, sondern schätzt die Windstärke anhand von Beobachtungen der Umwelt ab.

Am Hafen auf der Nordseeinsel Baltrum (Foto oben) war die Bestimmung sehr einfach, weil ein entsprechender Windmesser am Hafengebäude der Reederei der Baltrum-Linie angebracht ist, den man von außen ablesen kann und konstante 9 Bft anzeigte. Aber man braucht die Messung gar nicht, wenn man sich einfach den Seegang ansieht: Die verwehten Gischtkämme zeigen, dass es sich um 8 bis 9 Bft handeln muss. Die See zwischen der Gischt ist gut erkennbar, also ist eine Windstärke von 10 Bft auszuschließen.

Dieser Tag war insofern bemerkenswert, weil nach dem Sturm wenige Tage zuvor weder Brandung an das Ufer lief, noch ein Lüftchen wehte. Es war absolute Stille am Ufer, was normalerweise auch bei Ebbe nicht vorkommt. Über hunderte von Metern hörte man das Klicken der Fotokameras am Strand. Tagelanger Ostwind hatte das Meer glatt gefegt und war dann eingeschlafen.

Die folgenden Tabellen beschreiben die Beobachtungen auf See bzw. an Land und ordnen die Phänomene einer Windstärke zu, wie die Beaufort-Skala vom Grundprinzip her gedacht ist. Warum macht das Sinn? In der Segelschifffahrt kennt man die Geschwindigkeit gegenüber dem Wasser (Knoten) und den scheinbaren Wind an Bord, der aber über die eigene Fahrt in Richtung und Stärke verfälscht ist, daher der Name. Mit Hilfe der Beaufort-Skala kann man unabhängig vom eigenen Kurs die Windstärke abschätzen und entsprechend die Segeltrimmung anpassen. Die Windwellenbildung richtig interpretieren zu können, ist auch heutzutage im Segelsport immer noch unverzichtbar.

 

Auswirkungen des Windes auf See

Bft.	Beobachtung der Auswirkung des Windes auf See
0	Spiegelglatte See
1	Kleine schuppenförmige Kräuselwellen, Kräuseln
2	Kleine kurze Wellen, Kämme glasig und brechen nicht
3	Erste Kämme beginnen sich zu brechen, glasiger Schaum
4	Wellen noch klein, aber länger werdend, weiße Schaumköpfe treten verbreitet auf
5	Mäßige, aber langlaufende Wellen, überall weiße Schaumkämme, noch nicht verweht
6	Bildung größerer Wellen, Kämme brechen, teilweise weiße Schaumflächen, Gischt
7	See geht höher, der Schaum wird streifig in Windrichtung verweht
8	Wellenberge türmen sich auf, von den Kämmen weht Gischt ab, starke Schaumstreifen
9	Hohe Wellenberge, dichte Schaumstreifen, See beginnt zu rollen, Sicht beeinträchtigt
10	Sehr hohe Wellenberge, See weiß vor Schaum, schweres stoßartiges Rollen der See
11	Gewaltige Wellenberge, riesige Wellenkämme brechen, die See donnert, brodelt, zischt
12	Donnergrollen, Gischt fliegt nur so umher, See vollständig weiß, sehr geringe Sicht

 

Auswirkungen des Windes im Binnenland

Bft.	Beobachtung der Auswirkung des Windes im Binnenland
0	Windstille, Rauch steigt senkrecht empor
1	Windrichtung nicht durch Windfahne angezeigt, nur Rauch zeigt Windrichtung an
2	Wind im Gesicht fühlbar, Blätter säuseln, Windfahne wird bewegt
3	Blätter und dünne Zweige bewegen sich, Wind lässt Wimpel flattern
4	Staub und loses Papier werden verweht, Blätter und Zweige werden bewegt
5	Kleine Bäume beginnen zu schwanken, große rauschen kräftig
6	Starke Bäume geraten in Bewegung, Wind fängt an zu pfeifen
7	Ganze Bäume schwanken, merkliche Schwierigkeiten beim Gehen gegen den Wind
8	Äste an Bäumen brechen, Zweige fliegen umher, Gehen wird erheblich erschwert
9	Kleinere Schäden an Häusern, Dachziegel klappern, Abdeckungen fliegen umher
10	Bäume werden entwurzelt, Atmen gegen den Wind fällt schwer, Gehen schwierig
11	Verbreitet Sturmschäden, Gehen kaum möglich
12	Schwere Verwüstungen, Gehen unmöglich

 

Formeln zu Beaufortskala und Windgeschwindigkeit

Auf Grundlage der 1946 revidierten Beaufortskala ergibt sich folgende Gleichung zur Berechnung der Windstärke in Beaufort:

Und die Formel aufgelöst zur dimensionslosen Größe Beaufort B [-]:

Für die näherungsweise Umrechnung einer meteorologischen Windmessung in einer Höhe von 10 Metern gilt nach Häckel [2] folgende Formel:

Die Windgeschwindigkeit v ist dabei jeweils in [m/s] anzugeben und wird in 10 Meter Höhe über dem Boden gemessen. Das Ergebnis wird kaufmännisch auf die nächste natürliche Zahl gerundet und seit 1970 mit maximal 12 angegeben. Die Beaufort-Skala ist heutzutage also wieder 12-teilig, wie bei ihrer Einführung im Jahr 1806. Die Formel ist ursprünglich im britischen Einheitensystem definiert worden, daher ist als Faktor 0,836 bzw. 0,834 m/s (10m Höhe) als Dezimalzahl zur Umrechnung in SI-Einheiten enthalten.

Die Herkunft der Formel aus der Seefahrt erkennt man an der fehlenden Höhenkorrektur, denn auf den Ozeanen ist man stets mehr oder weniger exakt auf Normalhöhennull (NHN, MSL) unterwegs. Der Staudruck der Luft nimmt in großer Höhe infolge der geringeren Luftdichte ab, so dass eine hohe Windgeschwindigkeit oben auf einem Berg in 3000m Höhe nicht annähernd dieselbe Auswirkung auf zum Beispiel einen Baum hat, wie das in Seehöhe (MSL) der Fall wäre. Zu beachten ist zugleich, dass alte Windgeschwindigkeitsanzeiger mit Widerstandsplatten vom Staudruck abhängen und somit in großen Höhen zu geringe Windgeschwindigkeiten anzeigen. Durch diesen Messfehler erschien eine Windmessung in großer Höhe vermeintlich richtig im Sinne der Beaufortskala, auch wenn die Windgeschwindigkeit viel höher ist. Insofern würde man heutzutage eine solche Formel über den Staudruck (Gl. 2.0) korrigieren:

Es sollte jedem klar sein, dass die empirische Beaufortskala auch politische Einflüsse aus der Seefahrt beinhaltet. Im Endeffekt geht das heutzutage bis hin zur Auslegung von Versicherungsverträgen, was ein Sturmschaden ist und was nicht. Diese Themen entziehen sich allesamt einer wissenschaftlichen Betrachtung. Insofern ist die Beaufortskala eine praktische phänomenologische Tabelle, die in Seehöhe das zu beobachtende Geschehen an Land und auf See ganz gut beschreibt. Aufgrund der Anschaulichkeit der Auswirkungen vom Wind hat die Beaufortskala bis heute zu Recht einen festen Platz in der Wetterkunde und ist in fast jedem Wettbericht zu finden.

 

Anwendungsbereich Hangflug

Im Flugwesen spielt die Beaufort-Skala keine Rolle, hier sind die Knoten (kn/KTS) relevant, zum Beispiel beim Anflug mit Seitenwind. Bei einem Flugzeug findet man im Flughandbuch im Kapitel Operational Limitations den Maximum Demonstrated Crosswind in Knoten. Für solche Angaben etwa wäre die Beaufort-Skala einfach zu ungenau.

Im Hangflug ist die Beaufort-Skala sehr hilfreich, weil man als Pilot ohne weitere Hilfsmittel während des Fluges durch Beobachtung der Natur die Windänderung beurteilen kann. Wenn man passend für 8 Bft ballastiert hat und es unbemerkt auf 10 Bft aufgefrischt hat, wäre der Rückanflug zur Landung das letzte, was man vom Segelflugmodell sieht, bevor es im Lee hinter dem Horizont verschwindet. Die Kenntnis der Beaufort-Skala mit den Beobachtungsmerkmalen ist beim Hangflug in schwierigen Bedingungen für eine sichere Flugdurchführung sehr hilfreich.

Insbesondere an der Küste kann man am Wasser sehr genau die Windentwicklung erkennen und entsprechend den Landeanflug passend zum aktuellen Modell-Setup durchführen. Viele vermeidbare Zwischenfälle im Hangflug entstehen durch Fehlballastierung, wenn der Pilot die geänderten Windbedingungen nicht erkannt hat. Die Planung und Durchführung des Landeanflugs ist entsprechend den geänderten Bedingungen anzupassen. Das klingt trivial und selbstverständlich, aber die Praxis zeigt allzu oft das Gegenteil. Die genaue Kenntnis der Beaufort-Skala ist beim Hangflug ein sehr nützliches Werkzeug, um die Lage ohne Anemometer richtig beurteilen zu können.

 

Quellen- und Literaturnachweis

1. Roth, Günther D.: Wetterkunde für alle, , Buch, 10. Auflage erw. Neuausg. 2002, 317 Seiten, 8. Auflage neubearb. und erw. Neuausg., 301 Seiten, 1998, 1. Auflage 1977, BLV-Verlagsgesellschaft, München, Bern, Wien, 1977,
   ISBN-10: 3-405-15460-X, ISBN-13: 978-3-405-15460-8.
2. Häckel, Hans: Meteorologie, Buch, UTB Band-Nr. 1338, 8. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage, 473 Seiten, 216 Illustrationen, 29 Tabellen, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, 2016,
   ISBN-13: 978-3-8252-4603-7 (UTB), 978-3-8001-2956-0 (Ulmer).
3. Wikipedia: Beaufortskala, abgerufen am 17.01.2017.

 

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