Seit über einer Woche wird Deutschland nun schon von der Sonne verwöhnt. Dies ist natürlich Balsam für die Seele und entschädigt für so manchen trüben Wintertag, von denen es im vergangenen Winter gefühlt doch so einige gab. Das trockene Wetter und der ungetrübte Sonnenschein bringt jedoch schon wieder einige Probleme mit sich. Gebietsweise ist es vor allem in Ostdeutschland bereits deutlich zu trocken und auch der Waldbrandgefahrenindex steigt dort am kommenden Wochenende auf Stufe Vier von Fünf an. Es ist somit erhöhte Vorsicht geboten! Es sollte offenes Feuer vermieden werden oder Zigaretten nicht achtlos weggeworfen werden. Doch widmen wir uns nun der Sonne.

Die Sonne befindet sich in etwa 150 Millionen Kilometer Entfernung zur Erde und das Licht, das sie aussendet, braucht circa 8 Minuten, um auf der Erde anzukommen. Sie ist für das Leben auf der Erde genauso wichtig wie Wasser. Im Inneren der Sonne herrschen Temperaturen von etwa 15 Millionen Grad Celsius und selbst an ihrer Oberfläche ist sie noch knapp 6000 Grad Celsius heiß. Ihre Strahlung sorgt dafür, dass sich die Erde so weit erwärmen kann, dass Leben auf ihr möglich ist. Für den Menschen ist sie außerdem sehr wichtig, um beispielsweise den Vitamin-D-Haushalt aufzufüllen.

Genau dies hat sie in den vergangenen Tagen zu Genüge getan und dabei zudem auch die Natur wachgeküsst. Im Tiefland sprießen bereits Krokusse, Schneeglöckchen und weitere Blumen und Pflanzen, die den nahenden Frühling ankündigen. Spitzenreiter in puncto Sonnenscheindauer im diesjährigen März ist die Zugspitze. Dort schien die Sonne bis zum gestrigen Mittwoch 94 Stunden. Rheinau-Membrechtshofen (Baden-Württemberg) am Fuße des Schwarzwaldes südlich von Baden-Baden sowie Runkel-Ennerich (Hessen) in der Nähe von Limburg an der Lahn müssen sich mit 86 Stunden Sonne ebenfalls nicht verstecken. Immerhin entspricht, das fast zehn Stunden Sonne pro Tag. Wenn man bedenkt, dass die maximale Sonnenscheindauer zum Monatsbeginn bei elf Stunden lag und jetzt bei 11,5 Stunden, dann bleibt nicht mehr viel Zeit übrig, an denen die Sonne nicht geschienen hat. Etwas das Nachsehen haben der Nordosten und Osten des Landes, denn dort kam die Sonne im bisherigen März insgesamt 50 bis 60 Stunden zum Vorschein. Schuld an dieser etwas schlechteren Bilanz war teils dichte hochnebelartige Bewölkung, die sich von Polen und der Ostsee her immer wieder hereingeschoben hatte. Dennoch wurde auch dort bereits mehr als die Hälfte der im März üblichen Sonnenscheindauer erreicht. Im Westen des Landes liegt dieser Wert bei teilweise über 80 Prozent. Normal sind in Deutschland im Märzmittel (1961-1990) 100 bis 120 Sonnenstunden. Rekordhalter ist hier der Feldberg im Schwarzwald (Baden-Württemberg). Im Jahr 1953 lachte dort die Sonne 264 Stunden von einem oft strahlend blauen Himmel. Aber auch die Zugspitze (Bayern) sowie das Klippeneck (Baden-Württemberg) stehen mit 263 beziehungsweise 255 Sonnenstunden auf dem Treppchen. Allgemein fällt auf, dass vor allem der Süden des Landes bei den Spitzenwerten im März sehr weit vorne liegt. Den Jahresrekord hält mit 2329 Sonnenstunden im Jahr 1959 übrigens ebenfalls das Klippeneck. Auf den Rängen zwei und drei folgen Westermarkelsdorf auf Fehmarn (Schleswig-Holstein) mit 2319 Stunden (1959) und Berlin-Dahlem mit 2307 Stunden (2018).

In den kommenden Tagen darf die Sonnenuhr dann vor allem in der Osthälfte weiterhin Höchstarbeit verrichten, während im Westen des Landes durchziehende Wolkenfelder die Sonne zeitweise verdecken. Am besten ist, man lebt dabei nach dem Motto: “Mach es wie die Sonnenuhr, zähl die heiteren Stunden nur”.

Dipl.-Met. Marcel Schmid

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 10.03.2022

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Kaventsmänner oder Monsterwellen wurden lange als Seemannsgarn abgetan. Als Mythos von verwirrten Seemännern ähnlich wie Meerjungfrauen oder Riesenkraken. Dabei wurden aufgrund des optischen Eindrucks bereits drei verschiedene Typen von Monsterwellen bestimmt: Die “Drei Schwestern” (mehrere große Wellen die direkt aufeinander folgen), die durch eine Schaumkrone geprägte “Weiße Wand” und der Kaventsmann.

Als Kaventsmann wird eine einzelne gigantische Welle bezeichnet, die mindestens doppelt so hoch ist wie seine umgebenden Wellen und auch in ihrer Bewegungsrichtung vom vorherrschenden Seegang abweichen kann. Zahlreiche Schiffunglücke sind vermutlich auf Kaventsmänner zurückzuführen. So zum Beispiel der Untergang des Frachtschiffs “München” im Dezember 1978 auf dem Weg von Bremerhaven in die USA. Nördlich der Azoren entwickelte sich ein heftiger Sturm, der das Meer aufwühlte. Es herrschte Windstärke 11 im Mittel, die Wellen wogten rund 15 Meter hoch. Das ist die Wellenhöhe, die lange Zeit als maximal möglicher signifikanter Seegang galt. Doch eine Welle ragte vermutlich noch deutlich darüber hinaus und schlug die Fenster der Schiffsbrücke ein. Der Frachter war über mehrere Stunden manövrierunfähig und sank schließlich etwa 30 Stunden später in die Tiefen des Meeres ab.

Auch die Zunahme des Schiffsverkehrs führte dazu, dass immer häufiger Monsterwellen beobachtet wurden. Eine der vermutlich größten aufgezeichneten Wellen wurde dem Kreuzfahrtschiff MS “Bremen” zum Verhängnis. Das Schiff der Hapag-Lloyd geriet 2001 auf dem Weg von Südgeorgien (Antarktis) nach Brasilien in einen heftigen Sturm. Über dem Südatlantik baute sich eine extrem hohe Welle auf und schlug dort ebenfalls die Brückenfenster ein. Aus dem Logbuch geht hervor: 22. Februar 2001: “Unsere harmonische Seereise wird heute jäh unterbrochen. Um ca. 6.20 Uhr erlitten wir bei sehr schwerer See einen Seeschaden. Ein großer Brecher (Seeschlag) von ca. 35 m Höhe zerstörte das Brückenfenster, wodurch viel Wasser in den Brückenraum eindrang. Ca. 35 Min. ist das Schiff manövrierunfähig, dann konnte die Situation glücklicherweise wieder unter Kontrolle gebracht werden; Verletzte gab es nicht …” Das Schiff konnte sich sicher in den nächsten Hafen retten. Der Logbucheintrag führt einem jedoch die Gewalt des Meeres vor Augen und lässt einen über die Geschichten alter Seemänner nochmals nachdenken.

Trotz vieler Schiffsunglücke und Berichten von Überlebenden fehlten lange Zeit die Beweise für die Existenz solcher Giganten der Ozeane. 1995 war es dann aber soweit. Am Neujahrstag befand sich ein Zentraltief mit Zentrum über Südschweden. An dessen Westflanke peitschte ein Randtief über die nördliche Nordsee. Dieses verlagerte sich weiter südwärts und entwickelte sich dabei zum Orkan. Der Orkan blies kalte Luft polaren Ursprungs entlang der Westküste Norwegens nach Süden. Bei einem signifikanten Seegang von 11 bis 12 Metern verzeichnete die Draupner-Bohrinsel vor der Westküste Norwegens mit Hilfe eines Lasers eine Monsterwelle von 25,6 Metern Höhe. Dabei breitete sich die Dünung im 80° Winkel zur Windsee aus (siehe Link zum DWD-Wetterlexikon). Mit etwa 100 km/h verlagerte sich die Welle südwärts und erreichte etwa sieben Stunden später den Seenotkreuzer “Alfried Krupp” der sich westlich von Borkum befand. Das Boot geriet selbst in Seenot. Zwei Besatzungsmitglieder kamen dabei ums Leben.

Die Draupner-Welle ist der erste tatsächlich objektiv gemessene Kaventsmann und brachte somit eine Wende in die Erforschung von Monsterwellen. Der Mythos ist kein Mythos mehr, sondern eine faszinierende, zerstörerische und messbare Erscheinung. Ob man vielleicht irgendwann mal noch Meerjungfrauen sichtet?

Mehr zum Thema Monsterwellen im morgigen Thema des Tages.

MSc Met. Sonja Stöckle

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 08.03.2022

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Die vergangene Nacht (zum Sonntag) war bereits die achte in Folge mit fast bundesweitem Nachtfrost. Im Flachland reichten die Tiefstwerte meist von -1 bis -5 Grad, in mittleren Lagen bis etwa -7 Grad, in den wenigen schneebedeckten Berglandregionen sank die Temperatur während der Nächte häufig bis -10 Grad. Im Vergleich zu den meist recht milden Winterwochen ist dies schon eine bemerkenswerte Serie. Verantwortlich dafür ist die Kombination aus beständigem Hochdruckeinfluss und der Heranführung von kalter Festlandsluft, die schon mehrere Tage anhält. Dabei kann die Sonne die bodennahen Luftschichten während des Tages zwar in die mittleren und höheren einstelligen Werte erwärmen, in den Nächten gibt es aber immer noch eine kräftige Auskühlung mit entsprechender Frostgefahr.

Während sich eine solche Wetterlage für die Bevölkerung recht unspektakulär darstellt (maximal sehr vereinzelt geringer Schnee, stellenweise Glätte), muss sich die nun erwachende Flora dagegen erst einmal behaupten. In vielen Landesteilen sind die Frühblüher dieses Jahr schon sehr früh ausgetrieben und kämpfen sich nun langsam auch in den mittleren Lagen aus dem Boden hervor. Die klassischen Frühlingspioniere wie Schneeglöckchen und Krokusse reagieren dabei auf die zunehmende Bodentemperatur (als Folge der stärkeren Bestrahlung durch die Sonne), dabei ist selbst eine vorübergehende dünne Schneedecke kein größeres Problem. Doch wie schützen sich die jungen Pflanzen gegen die immer noch auftretenden Nachtfröste?

Im Gegensatz zu den klassischen Blüten des “Vollfrühlings” (z.B. Apfel), weisen Schneeglöckchen und Co. verschiedene frostschützende Mechanismen auf. Dabei muss verhindert werden, dass das Wasser in den Zellen gefriert und damit die Zellstruktur unwiederbringlich zerstört. Kommt es nun zu Temperaturen nahe oder unter dem Gefrierpunkt, muss die Pflanze ihren Stoffwechsel umstellen. Durch vermehrte Bildung von “Frostschutzmitteln” wie Glycerine, Traubenzucker oder Sorbit wird dabei der Gefrierpunkt der Zellflüssigkeit herabgesetzt (Gefrierpunktserniedrigung). Damit können die spitzen Eiskristalle nicht mehr bei 0 Grad entstehen, sondern erst bei deutlich tieferen Temperaturen. Diese Zusammenhänge hat sich übrigens der Mensch abgeschaut: Streusalz oder Sole wirken auf unseren Straßen ebenfalls durch Erniedrigung des Gefrierpunkts des Wassers, Glätte kann damit verhindert oder zumindest verzögert werden; Zucker würde ähnlich wirken, ist aber deutlich teurer und natürlich zu schade um als Streumittel eingesetzt zu werden.

Dabei noch ein Tipp für jene, die die Frühlingsblüher in voller Pracht genießen wollen: Sollte es kurz vor dem Sprießen der ersten Pflanzen nochmal schneien, bitte die Rasenfläche nicht mechanisch vom Schnee befreien. Das würde eventuell die beim Austrieb befindlichen, empfindlichen Blüten zerstören – also lieber etwas Geduld aufbringen. Das führt schon zur Prognose der nächsten Tage:

Das überwiegende Hochdruckwetter wird uns während der nächsten Tage weiter begleiten. Hoch MARTIN mit Schwerpunkt über Großbritannien und Irland lenkt dabei weiterhin kalte Festlandsluft nach Mitteleuropa. Schwache Tiefausläufer sorgen dabei vor allem in der Nordosthälfte zeitweise für dichtere Wolken, ab und zu sind auch ein paar Flocken dabei. Erst ab der Wochenmitte zieht sich der Schwerpunkt der Hochdruckgebiete nach Ost- und Nordosteuropa zurück. Gleichzeitig etabliert sich über Westeuropa eine Tiefdruckzone, die die Höhenströmung auf südwestliche Richtung drehen lässt. Damit wird die herangeführte Luftmasse während der zweiten Wochenhälfte von Westen her langsam etwas wärmer – ein schneller und massiver Temperatursprung darf aber nicht erwartet werden.

Mag.rer.nat. Florian Bilgeri

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 06.03.2022

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Um bis zum Jahr 2050 klimaneutral zu werden, hat die Europäische Union mit dem “Green Deal” und der “Digital Strategy” zwei große Programme gestartet. Eine Schlüsselkomponente ist dabei die Initiative “Destination Earth”, deren Startschuss Ende letzten Jahres fiel und bis zu zehn Jahre laufen soll. Ziel von “Destination Earth” ist es, ein hochpräzises digitales Modell der Erde zu entwickeln, das in der Lage ist, alle Prozesse zu simulieren, die auf unserer Erde heute und in der Zukunft ablaufen. Die Erde soll also quasi ein virtuelles Abbild ihrer selbst bekommen: einen digitalen Zwilling.

Der Zwilling soll Antworten liefern auf die große Frage, wie sich Klimaveränderungen und Extremereignisse auf unsere Welt auswirken. Er soll es der Politik und Wirtschaft in Deutschland und Europa ermöglichen, die Zukunft vorausschauend zu planen. Mit dem digitalen Zwilling soll ein Informationssystem entstehen, das Szenarien entwickelt und testet.

Szenarien kennt der ein oder andere wahrscheinlich auch schon von Wetter- und Klimavorhersagen und stellt sich vielleicht die Frage: Worin liegt denn dann der Unterschied zu den aktuellen Computermodellen? Bisher wurden in der Wetter- und Klimamodellierung unterschiedliche Ansätze verfolgt: Während Klimamodelle eine sehr breite Palette physikalischer Prozesse abbilden, vernachlässigen sie typischerweise kleinräumige Prozesse und lokale Gegebenheiten, die jedoch für die Wettervorhersagen unerlässlich sind. Wettermodelle hingehen konzentrieren sich auf diese wenigen, kleinräumigen Prozesse, lassen dafür aber wichtige klimarelevante physikalische Vorgänge unberücksichtigt. Der digitale Zwilling wird beide Bereiche zusammenführen und hochauflösende Simulationen ermöglichen, die es so bisher noch nicht gab.

Um dieses hochpräzise Modell unseres Planeten zu entwickeln, ist die Nutzung einer unvorstellbar großen Datenmenge, nicht nur aus den Bereichen Klima und Meteorologie, sondern auch aus dem Bereich des menschlichen Verhaltens notwendig. Schrittweise sollen einzelne digitale Zwillinge entwickelt und später kombiniert werden, um so letztendlich ein einziges hochkomplexes Modell des Erdsystems zu erhalten.

“Destination Earth” wird von der Europäischen Kommission in enger Kooperation mit den Mitgliedsstaaten sowie wissenschaftlichen und technischen Experten koordiniert. Treibende Kräfte sind die ESA (Europäische Weltraumorganisation), EUMETSAT (Europäische Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten) und das ECMWF (Europäisches Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage), die die Initiative über die nächsten 7-10 Jahre implementieren.

Die Daten sollen später frei zugänglich und leicht nutzbar sein, nicht nur für Behörden, sondern auch für Unternehmen. Anwendungsbeispiele gibt es viele: “Wenn man in Holland beispielsweise einen zwei Meter hohen Deich plant, kann ich die Daten in meinem digitalen Zwilling durchspielen und überprüfen, ob der Deich aller Voraussicht nach auch im Jahr 2050 vor zu erwartenden Extremereignissen schützt”, sagt Peter Bauer, stellvertretender Direktor für Forschung am ECMWF und Mitinitiator von Destination Earth. Auch Stadtplaner könnten simulieren, wie sich Grundwasserstände verändern; Rückversicherer die Risiken durch Extremwetter abschätzen oder Landwirte eine Bewässerungsstrategie entwickeln. Auch für die strategische Planung von Frischwasser- und Lebensmittelversorgung soll der digitale Zwilling genutzt werden.

Das Herz von Destination Earth wird eine cloud-basierte Modellierungs- und Simulationsplattform sein. Über diese erhalten verschiedene Benutzergruppen der wissenschaftlichen und privaten Gemeinschaft Zugang zu den Daten, zur HPC (High Performance Computing)-Infrastruktur, zu Apps, Software und KI (Künstliche Intelligenz).

Wie sehen nun die konkreten Schritte der nächsten Jahre aus? Ziel ist es, bis 2024 die Entwicklung der Open-Core-Digitalplattform und der ersten beiden digitalen Zwillinge (zu extremen Naturereignissen und Anpassung an den Klimawandel) abzuschließen. Bis 2027 sollen weitere digitale Zwillinge, wie z.B. der digitale Zwilling des Ozeans, integriert werden, um branchenspezifische Anwendungsfälle zu bedienen. Bis 2030 soll es dann durch die Zusammenführung der digitalen Zwillinge eine vollständige digitale Nachbildung der Erde geben.

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann und Kolleg:innen der Stabstelle “Internationale Angelegenheiten”

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 04.03.2022

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