Die Standardatmosphäre (ISA) in Zahlen

Laut FAA Aviation Weather Handbook schwanken die Eigenschaften der Atmosphäre ständig. Ingenieure und Meteorologen brauchen deshalb einen festen Bezug: die Standardatmosphäre. Sie ist eine gedachte Verteilung von Temperatur, Druck und Dichte über die Höhe. Per internationaler Vereinbarung dient sie als Bezug für die Kalibrierung von Höhenmessern und für Flugleistungsrechnungen. Du kennst sie als Internationale Standardatmosphäre (ISA) oder ICAO-Standardatmosphäre.

Die ISA in fünf Werten

• Auf Meereshöhe beträgt der Luftdruck 1013,25 hPa.
• Auf Meereshöhe beträgt die Temperatur 15 °C.
• In der Troposphäre nimmt die Temperatur um 6,5 °C pro 1.000 m ab.
• Die Tropopause liegt in 11.000 m (36.089 ft) Druckhöhe.
• An der Tropopause beträgt die Temperatur −56,5 °C.

Die Werte stammen aus der Tabelle „Selected Properties of the Standard Atmosphere“ im FAA Aviation Weather Handbook. Was Druckhöhe bedeutet, steht weiter unten im Abschnitt zum Höhenmesser. Die 15 °C auf Meereshöhe legte die Internationale Kommission für Luftfahrt 1924 für die Internationale Standardatmosphäre fest.

Das Handbuch beschreibt die Troposphäre so: Sie beginnt an der Erdoberfläche und reicht bis etwa 11 km (36.000 ft). Fast das gesamte Wetter spielt sich in ihr ab. Die Tropopause ist die Grenze zwischen der Troposphäre und der Schicht darüber.

Faustwerte für den Flug

Im Cockpit rechnest du in Fuß. Das FAA-Handbuch nennt dafür Faustwerte: In der ISA nimmt die Temperatur um rund 2 °C pro 1.000 ft ab, bis zur Tropopause. Darüber gilt sie zunächst als konstant.

Der Luftdruck sinkt mit der Höhe: Je höher du bist, desto weniger Luft liegt über dir. In 18.000 ft beträgt der Luftdruck nach dem FAA-Handbuch nur noch etwa die Hälfte des Werts auf Meereshöhe. EASA nennt als Faustwert: Nahe Meereshöhe entsprechen 30 ft einer Druckabnahme von 1 hPa.

Warum die echte Atmosphäre abweicht

Das FAA Aviation Weather Handbook weist darauf hin: Die 6,5 °C pro Kilometer sind ein Durchschnitt, der genaue Wert kommt selten vor. In der Troposphäre bleibt die Temperatur manchmal konstant oder steigt sogar mit der Höhe.

Nach demselben Handbuch liegt auch die Tropopause nicht überall in 11 km. Die Troposphäre wird vom Äquator zu den Polen niedriger und ist im Sommer höher als im Winter. Am Äquator reicht sie bis rund 18 bis 20 km, bei 50° Breite bis 9 km und an den Polen bis 6 km.

Was dein Höhenmesser damit macht

Nach dem FAA-Handbuch misst ein Höhenmesser den Luftdruck dort, wo er sich befindet, und zeigt daraus eine Höhe an. Er ist nach der Standardatmosphäre kalibriert. Die Druckhöhe ist der Luftdruck, ausgedrückt als die Höhe, die in der Standardatmosphäre zu diesem Druck gehört.

Nach dem FAA-Handbuch stimmt die angezeigte Höhe nur, wenn der Luftdruck auf Meereshöhe Standard ist, die Temperatur auf Meereshöhe Standard ist und beide mit der Höhe wie im Standard abnehmen. Abweichungen vom Standarddruck gleichst du mit der Druckeinstellung am Höhenmesser aus. Welche Fehler trotzdem bleiben, erklärt die verwandte Seite zum Höhenmesserfehler.

Das steht im EASA-Lehrplan

Im Lehrplan für die PPL(A)-Theorie steht die Standardatmosphäre in der Meteorologie als „ICAO standard atmosphere“. Bei der Instrumentierung führt der Lehrplan sie beim Höhenmesser als „Standard atmosphere“ auf, zusammen mit „The different barometric references (QNH, QFE and 1013.25)“.