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Höhe messen. Höhenmesser.
Wie hoch bin ich?

Egal ob Wanderer, Bikerin oder Skitourengeherin: die Höhe interessiert alle, wenn auch aus unterschiedlichen Gründen. Doch wie funktionieren Höhenmesser und was ist der Unterschied zwischen GPS und barometrischen Höhenmessern?

 

Die meisten Bergsteiger haben heute eine Armbanduhr mit integriertem Höhenmesser, d.h. die aktuelle Höhe wird in Meter angezeigt. Wie funktioniert das nun eigentlich?

Barometrische Höhenmesser

  • Ein Barometer – früher gab es diese nur „analog“, also mechanisch ausgeführt, heute sind es kleine digitale Sensoren – misst den herrschenden Luftdruck und kann diesen auch in eine Höhenangabe umrechnen.
  • Die aktuellen Höhenmesseruhren sind „temperaturkompensiert“, d.h. sie zeigen dieselbe Höhe an, egal ob sie am „warmen“ Handgelenk oder am „kalten“ Rucksackträger montiert sind.
  • Die meisten Uhren rechnen den absoluten Umgebungs-Luftdruck auch anhand der Standard-Druckverteilung unserer Atmosphäre in den „reduzierten Luftdruck“ um. Das ist jener Luftdruck, der bei den aktuellen Wetterbedingungen auf Meeresniveau herrschen würde. Der mittlere Luftdruck beträgt dort 1.1013 Hektopascal [hPa]. Zeigt meine Uhr nun z.B. einen höheren Lufdruck an, dann befinde ich mich in einem Hochdruckgebiet. Verglichen wird also immer dieser reduzierte Luftdruck.
  • Weil die Höhenangabe unserer Uhr also vom Luftdruck abhängig ist, wird eine falsche Höhe angezeigt werden, wenn der Höhenmesser nicht regelmäßig geeicht, also nachjustiert wird. Zumindest am Ausgangspunkt muss die (z.B. aus der Karte herausgelesene oder an der Hütte angeschriebene) bekannte Höhe am Höhenmesser eingestellt werden. 

Der Luftdruck

Ist nichts anderes als das Gewicht der Luftsäule über uns auf einer bestimmten Fläche. Auf 0 Metern Höhe, also Meeresniveau, beträgt er laut der Standard-Druckverteilung der Atmosphäre 1.1013 hPa (bzw. 1.13 mbar oder 760 mm Hg).

Befinden wir uns in – bzw. unter – einem extremen Hochdruckgebiet, messen wir ca. 1.050 hPa, bei einer extremen Tiefdrucklage ca. 950 hPa.

Der Luftdruck nimmt mit zunehmender Höhe exponentiell ab und beträgt auf

  • 3.000 m etwa 2/3
  • 5.500 m etwa 1/2
  • 8.500 m etwa 1/3

des Drucks auf Meeresniveau. Mit ihm sinkt auch der Sauerstoff-Partialdruck und genau das „spüren“ die meisten von uns ab ca. 3.000 Meter: die Luft wird „dünner“ und der Körper reagiert mit vermehrter und tieferer Atmung, um das geringere Sauerstoffangebot zu kompensieren, bis wir beginnen uns an die Höhe anzupassen.

Bei kalter Luft kann der Luftdruck mit zunehmender Höhe rascher sinken als bei warmer Luft, weshalb die stationär angezeigte Höhe dann steigt. Daher kommt der Spruch: „Im Winter sind die Berge höher.“

GPS-Höhenangaben

GPS-Geräte können neben der Position auch die Höhe anzeigen. Beide werden von Signalen errechnet, die von Satelliten empfangen werden. Somit ist eine GPS-Höhe unabhängig vom Luftdruck und damit nicht beeinflusst vom Wettergeschehen.

Allerdings sind diese Höhenangabe nicht so genau wie die GPS-Standortbestimmung. Während die Position heute meistens auf unter 10 Meter genau ermittelt werden kann, wird die Höhe mit einem modernen GPS-Gerät beim Empfang von mindesten vier guten Satellitensignalen zwischen +/- 20-30 Meter schwanken.

Vergleich barometrische / GPS-Höhenangaben

Die barometrische Höhenmessung 

  • ist wetterabhängig
  • benötigt immer eine Referenzhöhe zur Eichung > ohne Eichung falsche absolute Höhe aber wenig Schwankungen
  • ist präziser in der Höhenmeteraufzeichnung (absoluter Fehler egal)

Die GPS-Höhenmessung

  • ist wetterunabhängig, aber abhängig von freier Sicht zu Satelliten (z.B. kein Empfang in einer Hütte)
  • zeigt die absolute Höhe gut (mind. 4 „gute“ Satelliten), aber mit zeitlichen Schwankungen an
  • ist unpräziser bei der Höhenmeteraufzeichnung (Schwankungen)

Also:

  • Die barometrische Höhenmessung ist genauer und optimal, wenn der Höhenmesser aktuell kalibriert und der Luftdruck konstant ist.
  • Ohne aktuelle Kalibrierung und bei Luftdruckschwankungen gewinnt die GPS-Höhenmessung.
  • Somit ist die beste Idee: beide Messungen vergleichen und Schwächen ausgleichen
    > moderne GPS haben auch barometrischen Höhenmesser