Die atmosphärische Grenzschicht ist ein wesentliches Kennwert des natürlichen Windes. Sie wird definiert über eine Zunahme der Windgeschwindigkeit (von Null am Boden) und eine Abnahme der Turbulenzintensität mit zunehmender Höhe, wie in Bild 1 dargestellt. Für die Messung von mechanischen Größen an Bauwerken ist die Nachbildung dieser Grenzschicht unabdingbar. Typische starke Winde weisen eine neutrale Wärmeschichtung auf, bei der Temperatur- und Druckänderungen mit der Höhe für die meisten praktischen Anwendungen vernachlässigbar sind. Die genaue Beschreibung einer natürlichen Grenzschicht erfordert die Definition spezifischer Parameter und Bedingungen.
Die atmosphärische Grenzschicht wird wie in Bild 1 dargestellt in die viskose Unterschicht, die Prandtl-Schicht und die Ekman-Schicht unterteilt. Während die viskose Teilschicht für die numerische Modellierung in der Regel keine Rolle spielt, ragt die durch Reibung dominierte Prandtl-Schicht bis in etwa 100 Meter Höhe heraus. In der darüber liegenden Ekman-Schicht dreht der Wind in die Richtung des geostrophischen Windes. Bei der Simulation atmosphärischer Windströmungen wird häufig die Coriolis-Kraft vernachlässigt, die für die meisten Windkraftanwendungen als konservativ gilt.
![Schichtung der atmosphärischen Schicht und Eigenschaften der Grenzschicht nach Koss [7]](/de/webimage/053328/4141016/Image.png?mw=760&hash=ec9a55cdca40d30b4481aa04757df3b01dc1fa64)