Wie entsteht Hagel?

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Hagel verursacht oftmals erhebliche Schäden und gehört in Deutschland zu den schadensträchtigsten Wetterereignissen überhaupt, allerdings sind die Ereignisse mit besonders schlimmen Auswirkungen eher selten. Vor allem die hohe Bewegungsenergie (kinetische Energie) der Hagelgeschosse führt an Gebäuden, Fahrzeugen und landwirtschaftlichen Flächen zu großen Schäden. Beispielsweise verursachte das „Münchner Hagelunwetter“ am 12.07.1984 Versicherungsschäden von mehreren hundert Millionen Euro.
Am heutigen Dienstag und in der kommenden Nacht zum Mittwoch sind die Bedingungen für die Hagelbildung in Deutschland sehr günstig. Vor allem in einem breiten Streifen quer über der Mitte des Landes können sich einzelne Superzellen samt großem Hagel mit Korngrößen um 5 cm entwickeln. In der nachfolgenden Grafik sind die Bereiche, in denen die Wahrscheinlichkeit für die Bildung schwerer Gewitter deutlich erhöht ist, dargestellt.

Großer Hagel bildet sich dabei nur in hochreichenden organisierten Gewitterzellen wie beispielsweise Superzellen, Multizellen, Gewitterlinien oder mesoskaligen konvektiven Systemen. Der Grund dafür ist, dass sich nur bei hohen Vertikalgeschwindigkeiten, bei einer langen Aufenthaltsdauer in der Wolke und einem hohen Flüssigwassergehalt große Hagelkörner bilden können.

Damit sich im ersten Schritt ein Hagelkorn entwickeln kann, setzt das voraus, dass sich kleine Eispartikel in der Atmosphäre bilden. Dies nennt man Nukleation. Dabei können sich die Eisteilchen bereits bei Temperaturen knapp unter 0 °C formieren, indem Wassertröpfchen an Eiskeimen anfrieren. Damit das kleine Hagelkorn (Nuklei) weiter anwachsen kann, müssen sich weitere Tröpfchen oder Eisteilchen anlagern. Diesen Vorgang nennt man Akkreszenz. In der Grafik wird der Vorgang der Entstehung aufgezeigt.

Um ein weiteres Wachstum des Hagelkorns zu erreichen, müssen sich weitere unterkühlte Wassertröpfchen an das Hagelembryo anlagern. Dies geschieht besonders im Bereich des Aufwindes, denn hier können durch den Vertikalwind besonders viele unterkühlte Tröpfchen herangeführt werden. Für das Wachstum des Hagelkorns ist es dabei maßgeblich entscheidend, wie lange sich das Hagelembryo im Bereich der unterkühlten Tröpfchen halten kann. Besonders in Superzellen können sich sehr große Hagelsteine bilden, denn durch die lange Verweildauer im spiralförmigen Aufwindschlauch können sich sehr viele unterkühlte Wassertröpfchen an ein Hagelkorn anlagern. Das bedeutet, dass die Akkreszenzrate relativ hoch ist.

Sicherlich haben Sie auch schon festgestellt, dass Hagelkörner unterschiedlich aussehen und aufgebaut sind. Verantwortlich dafür ist, ob das Anwachsen des Hagelkorns trocken oder feucht erfolgt. Beim trockenen Wachstum werden kleine Luftbläschen in das Hagelkorn eingeschlossen und die entstehende Hagelschicht erscheint opak (undurchsichtig). Durchsichtig hingegen wird das Hagelkorn beim feuchten Wachstum. Oftmals kommt es bei der Hagelentstehung zu einem Wechsel der angesprochenen Wachstumsarten, sodass ein Hagelkorn aus durchsichtigen und undurchsichtigen Schichten besteht.

Ist das Hagelkorn schwer genug geworden und überwiegt die Gravitationskraft (Erdanziehungskraft) gegenüber der Auftriebskraft, die das Hagelkorn durch starke Aufwinde erfährt, fällt das Hagelkorn zu Boden und kann die eingangs erwähnten großen Schäden verursachen.

Diplom Meteorologe Marcel Schmid
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 18.06.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Extremwettervorhersagen des DWD nicht nur für Deutschland

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In den letzten 50 Jahren hat sich die Zahl der extremen Wetterphänomene weltweit in einigen Fällen verfünffacht. Mehr als zwei Millionen Menschen haben ihr Leben verloren (Quelle: WMO). Auch das im Zusammenhang mit dem Extremwetterkongress 2021 aktualisierte Faktenpapier fasst den aktuellen Kenntnisstand zu Extremwetterereignissen in Deutschland zusammen und kommt zu folgender Aussage: „In Folge der globalen Erwärmung starke Veränderungen bei extremen Wetterereignissen. Dabei kommt es sowohl zu regionalen Verlagerungen, in deren Folge extreme Wetterereignisse in Gebieten auftreten, in denen diese bisher nicht aufgetreten sind. Ebenso kommt es innerhalb von Regionen – wie Deutschland – zu einer Zunahme von extremen Wetterereignissen wie Hitzewellen und eine Abnahme anderer extremer Wetterereignisse wie beispielweise strenge Fröste.“

Im Bereich der Niederschläge und der Winde sind die Aussagen differenzierter und weniger eindeutig. Dennoch wurden im Rahmen eines insgesamt etwa zweijährigen Forschungsprojektes der Behördenallianz aus BBK, THW, UBA und DWD einige wichtige Erkenntnisse gewonnen. Demnach ist für den Winter in Deutschland mit einer Zunahme der Auftrittswahrscheinlichkeit der heute 100- tägigen Niederschlagsereignisse um rund 25 % bis 50 % zu rechnen. Beim Wind ergibt sich lediglich für die Wintermonate deutschlandweit weitestgehend einheitlich eine Zunahme der Überschreitungswahrscheinlichkeit der rezenten 100- tägigen Spitzenböen je nach Modell um 25 % bis 100 %.

Die Zunahme an Extremereignissen ist aktuell schon national als auch im weltweiten Fokus deutlich zu beobachten. Aufgrund der zunehmenden Anforderungen bezüglich dieser extremen Wetterereignisse erweitern viele Wetterdienste ihre Beratungs- und Produktvielfalt.

Beim DWD wurde in der Vorhersagezentrale vor einigen Jahren ein Dienst installiert, der sich überwiegend mit den nationalen und internationalen schadensträchtigen Ereignissen beschäftigt und auch teilweise die Beratungstätigkeiten mit nationalen Behörden und Nutzern übernimmt.
Eine besondere Herausforderung stellen dabei die Produkt- und Beratungsanforderungen dar. Das Ziel eines Kundenprodukts in der Extremwettervorhersage ist es, wichtige Informationen auf einfache und verständliche Weise zu vermitteln, die dem Kunden vertraut ist. Je nach Nutzergruppe oder Behörde sind die Anforderungen vielschichtig. Räumlich und zeitlich stark variierende Punkt-Termin-Prognosen für einzelne Standorte wie z.B. Flughäfen oder räumlich und zeitlich stark variierende Prognosen für Gebiete oder topographisch strukturierte Gebiete wie Flusseinzugsgebiete stehen teilweise im Kontrast zu streckenbezogenen Prognosen (für Flugrouten, Straßen, Wasserstraßen etc.) oder regionale und globale Prognosen z.B. für Hilfsorganisationen bzw. die Bundeswehr.

Um diesen Anforderungen ausreichend zu genügen, nutzen die Mitarbeiter in der Vorhersagezentrale neben der normalen Modellvielfalt auch Extremwettertools wie z.B. EFas oder GloFas (Europäisches bzw. globales Hochwasserwarnsystem). Zusätzlich wurde im DWD auch ein einfacher Extremwetterindex (EWI) entwickelt. Um ein globales Vorhersageprodukt zu generieren, das weltweit Hinweise auf extreme Wetterereignisse im kurz- und mittelfristigen Bereich liefert, werden die Vorteile von Ensemble-Methoden sowie von klimatologischen Parametern genutzt und beide Verfahren kombiniert.

„EWI“ identifiziert homogen und konsistent Regionen, in denen Extremwetterereignisse sowohl auf Basis klimatologischer Informationen (EFI, SOT) als auch unter Berücksichtigung von Wahrscheinlichkeiten (Ensemble) simuliert werden. Das 90 %-Perzentil entspricht einem „reasonable worst case„. Das Endprodukt enthält absolute Werte für die Schwere der erwarteten Ereignisse im bewährten 3-Farben-Stil, wobei in den hervorgehobenen Regionen mindestens ein 20-jähriges Ereignis (für den Referenzzeitraum +/-14 Tage) erwartet wird (siehe Abbildung 1).

Als Kundenprodukt wird vor signifikanten nationalen Warnlagen eine schematische Grafik konfiguriert und z.B. dem GMLZ (Gemeinsame Lagezentrum des Bundes) oder der Deutschen Bahn zur Verfügung gestellt. Eine einfache Form dieser Grafik wird dann auch häufiger über
die verschiedenen Social-Media-Kanäle des DWD bereitgestellt (siehe Abbildung 2).

Wie schon erwähnt, liegt der Schwerpunkt der Extremwettervorhersage nicht mehr nur auf Deutschland. Aufgrund der Globalisierung sowie der internationalen Vernetzung gelangen auch extreme Wetterereignisse im globalen Fokus zunehmend auf die Agenda.
Nahezu weltweit können Bundesbürger oder expandierte Firmen von Extremereignissen bedroht werden. Zudem ist der humanitäre Sektor stark von globalen Extremwettervorhersagen abhängig. Gleichermaßen wird die Arbeit der Meteorologen der Bundeswehr in dieser Hinsicht unterstützt. Für das GMLZ und die Bundeswehr wird dabei täglich für interne Zwecke eine sogenannte Weltwettergefahrenkarte erstellt (siehe Abbildung 3).

Bei der Produktion richtet sich der Blick auf mögliche internationale Hilfeleistungen von DRK und THW. Dabei werden Regionen mit geringerer Infrastruktur inklusive Katastrophenschutz bevorzugt behandelt. Hitze und Dürre werden in der Regel nicht in die Vorhersage aufgenommen. Auch sonst wird mit Blick auf die speziellen Anforderungen bei diesem Produkt auf Vollständigkeit verzichtet.

Seit einigen Jahren unterstützen die WMO-Mitglieder (Meteorologische Weltorganisation) humanitäre Organisationen und die Vereinten Nationen bei der frühzeitigen Planung von Schutzmaßnahmen sowie bei der Reaktion auf extreme Wetter- und Klimaereignisse.

Der DWD beteiligt sich mit großem Engagement am WMO Coordination Mechanism, da hiermit ein wichtiger Beitrag zur Minderung der Folgen von globalen Extremwetterereignissen geleistet wird (siehe Link 2). Die Unterstützung der Arbeit globaler humanitärer Hilfsorganisationen und auch der Vereinten Nationen mit bestmöglichen Vorhersagen ist eine sehr bedeutende und somit motivierende Tätigkeit für unsere MitarbeiterInnen. Diese stärken im Rahmen der Tätigkeit zudem ihr hochkompetentes Expertenwissen in der Vorhersage, Klimatologie und des Impacts der global zunehmenden Extremereignisse. Hiervon profitiert der DWD auch national, da selbst die Bundesrepublik Deutschland durch den Klimawandel bereits mit nie dagewesenen Extremereignissen konfrontiert wird.

Die WMO stellt in diesem Sinne mit Hilfe von Wetterdiensten einzelner Mitgliedsstaaten globale und regionale Wochenvorhersagen z.B. für UNHCR (UN-Flüchtlingskommissariat) oder UN-OCHA (Büro der Vereinten Nationen für die Koordinierung humanitärer Angelegenheiten) bereit. Teile der globalen Wochenvorhersage für das UNHCR (UN-Flüchtlingskommissariat) werden von Mitarbeitern der Vorhersagezentrale des DWD jeden Donnerstag produziert (siehe Abbildung 4 und Link 3). Dabei ist der DWD derzeit für Südamerika, Mittelamerika und die Karibik sowie Süd- und Südwestasien verantwortlich. Zudem hat die Vorhersagezentrale die Backup-Funktion inne und unterstützt das WCM-Team in Genf koordinierend. Bei den Wochenvorhersagen steht der Impact im Vordergrund und keine meteorologischen Schwellenwerte. Um die Qualität der Vorhersagen zu überprüfen und zukünftige Prognosen zu optimieren, werden die Produkte verifiziert.

Mit einem veränderten Klima und der fortschreitenden Automatisierung und Digitalisierung verändert sich auch das Aufgabenspektrum der Meteorologen im DWD. Der Fokus wandert zunehmend zu nationalen Unwetterlagen und internationalen Extremwetterereignissen sowie der Kommunikation dieser. Dabei stellt der Wissens- und Faktentransfer in der Beratung eine bedeutende Herausforderung dar, der in Zukunft weiter an Wichtigkeit gewinnt.

Dipl.- Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 16.06.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

EarthCARE – Den Wechselwirkungen in der Atmosphäre auf der Spur

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Es ist zwar schon ein paar Tage her, aber am 29. Mai 2024 war es so weit. Genauer gesagt um 0:20 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit hob im fernen kalifornischen Vandenberg (28. Mai, 15:20 Uhr Ortszeit) der neue Erdbeobachtungssatellit an Bord einer Falcon-9 Trägerrakete mit einem Bilderbuchstart ab. Nur wenig später um 1:14 Uhr hat der etwa zwei Tonnen schwere Satellit, der aufgrund seines Aussehens auch „Weißer Drache“ genannt wird, seine Bereitschaft für den Einsatz im All zum Kontrollzentrum signalisiert.

Ob extreme Starkregenereignisse wie in den vergangenen Wochen in Teilen Deutschlands oder Dürre und Hitze in Südeuropa – die Sonneneinstrahlung ist die maßgebliche Größe für die Wetterdynamik und auf längeren Zeitskalen auch das Klimageschehen auf unserer Erde. Sie treibt die Zirkulation in der Atmosphäre an. Allerdings ist die Strahlung der Sonne sehr unterschiedlich in der Erdatmosphäre verteilt und tritt zudem in Wechselwirkungen mit Wolken, Aerosolen (z.B. Schwebeteilchen wie Vulkanasche, Saharastaub oder Industrieemissionen) oder anderen Spurenelementen.

Um den Strahlungshaushalt unserer Erde zeitlich und räumlich viel genauer zu erfassen und die erwähnten Wechselwirkungen der Wolken- und Aerosolprozesse in unserer Atmosphäre global besser zu kennen und zu entschlüsseln, wurde EarthCARE ins Leben gerufen. EarthCARE ist ein Akronym und steht für Earth Cloud, Aerosol and Radiation Explorer. Die Mission ist eine Kooperation der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) mit der japanischen Weltraumagentur (JAXA – Japan Aerospace Exploration Agency).

Für diese Aufgabe sind auf EarthCARE vier sich gegenseitig ergänzende Messinstrumente untergebracht. Mit dieser Kombination ist es möglich gleichzeitig die Wolken- und Aerosolwechselwirkungen mit der kurzwelligen als auch langwelligen Strahlung in der Atmosphäre zu messen.

Zunächst wäre das Atmosphären-Lidar ATLID zu nennen. Das Atmosphären Lidar sendet dabei Lichtimpulse aus und analysiert die reflektierten Signale. Daraus wird ein hochaufgelöstes vertikales Profil der Erdatmosphäre von Aersolen und Wolken einschließlich ihrer Eigenschaften wie Dichte und Aerosoltyp erstellt. Die bisher nie erreichte Genauigkeit des Lidars wird entscheidend das Verständnis der Rolle von Aerosolen und Wolken in der Energiebilanz der Erde voranbringen.

Mit dem von der JAXA bereitgestellten Wolkenprofilradar CPR (Cloud Profiling Radar) kann EarthCARE das „Innenleben“ von Wolken beobachten. Dabei können detaillierte Informationen zu deren vertikaler Struktur und Geschwindigkeit, Partikelgrößenverteilung und Wassergehalt gewonnen werden. Damit lassen sich zum Beispiel die Erkenntnisse zur Bildung und Auflösung von Wolken vertiefen.

Das dritte Instrument an Bord von EarthCARE ist ein Multi-Spektral-Imager (MSI). Dieses nimmt hochauflösende Bilder in mehreren Spektralbändern des sichtbaren und infraroten Lichtspektrums auf. So können die Wissenschaftler zwischen verschiedenen Arten von Wolken, Aerosolen und der Erdoberfläche unterscheiden und zudem zusätzliche Informationen über die optischen Eigenschaften von Wolken und Aerosolen erhalten, um mehr über ihre Zusammensetzung und Verteilung zu erfahren. Während das Atmosphären-Lidar und das Wolkenradar Profile der Atmosphäre in einem eher dünnen Streifen direkt unter dem Satelliten erfassen, misst der Multi-Spektral-Imager in einem viel größeren Sichtfeld. Durch die Zusammenführung der Lidar-, Radar- und Multispektraldaten werden hochaufgelöste dreidimensionale Informationen über Wolken und Aerosole vorliegen.

Zu guter Letzt ist noch ein Breitbandradiometer BBR (Broad Band Radiometer) an Bord des Satelliten. Dieses Instrument vermisst die reflektierte Strahlung der Sonne aber auch die von der Erde ausgehende Wärmestrahlung in der Atmosphäre. Diese Messungen werden kombiniert mit den aus anderen Instrumenten abgeleiteten Strahlungsinformationen. So lässt sich das Verständnis der Energiebilanz unseres Planeten in Wechselwirkung mit den Aerosolen und Wolken voraussichtlich zusätzlich vertiefen.

Wie geht es nun weiter? EarthCARE durchläuft nun eine halbjährige Inbetriebnahme, bevor dann die routinemäßigen Messungen starten. Während dieser Periode müssen die Instrumente mit weiteren Messdaten aus der Luft und vom Boden verglichen und richtig eingestellt werden. Bei der Validierungskampagne kommt unter anderem auch das Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long range Research Aircraft) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum Einsatz. Der Flieger ist mit vier Instrumenten bestückt, die mit denen von EarthCARE vergleichbar sind.

Nach Abschluss der Validierungskampagne geht EarthCARE in den operationellen Modus und liefert den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern neue Datensätze. Man darf gespannt sein, welche neuen Erkenntnisse über die Beziehung zwischen Wolken, Aerosolen und Strahlung gewonnen werden.

M.Sc. (Meteorologe) Sebastian Altnau
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 13.06.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Deutschlandwetter im Mai 2024

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Erste Auswertungen der Ergebnisse der rund 2000 Messstationen des DWD in Deutschland.

Besonders warme Orte im Mai 2024*

Platz

 Station Bundesland durchschnittliche Temperatur Abweichung
1 Berlin-Tempelhof Berlin 17,7 °C +3,8 Grad
2 Manschnow Brandenburg 17,4 °C +4,4 Grad
3 Cottbus Brandenburg 17,4 °C +3,9 Grad

Besonders kalte Orte im Mai 2024*

Platz

 Station Bundesland durchschnittliche Temperatur Abweichung
1 Meßstetten Baden-Württemberg 10,7 °C +1,4 Grad
2 Carlsfeld Sachsen 11,0 °C +2,9 Grad
3 Lenzkirch-Ruhbühl Baden-Württemberg 11,1 °C +1,6 Grad

Besonders niederschlagsreiche Orte im Mai 2024**

Platz Station Bundesland Niederschlagsmenge Anteil
1 Wangen/Allgäu-Schwaderberg Baden-Württemberg 366,5 l/m² 263 %
2 Baiersbronn-Ruhestein Baden-Württemberg 357,0 l/m² 208 %
3 Kißlegg Baden-Württemberg 322,0 l/m² 271 %

Besonders trockene Orte im Mai 2024**

Platz Station Bundesland Niederschlagsmenge Anteil
1 Schorfheide-Groß Schönebeck Brandenburg 18,2 l/m² 32 %
2 Hähnichen-Trebus Sachsen 20,1 l/m² 32 %
3 Bad Muskau Sachsen 22,4 l/m² 37 %

Besonders sonnenscheinreiche Orte im Mai 2024**

Platz Station Bundesland Sonnenschein Anteil
1 Arkona Mecklenburg-Vorpommern 309 Stunden 118 %
2 St. Peter-Ording Schleswig-Holstein 304 Stunden 136 %
3 List auf Sylt Schleswig-Holstein 300 Stunden 123 %

Besonders sonnenscheinarme Orte im Mai 2024**

Platz Station Bundesland Sonnenscheindauer Anteil
1 Nürburg Rheinland-Pfalz 138 Stunden 73 %
2 Oberstdorf Bayern 140 Stunden 84 %
3 Meßstetten Baden-Württemberg 142 Stunden 73 %

Oberhalb 920 m NHN sind Bergstationen hierbei nicht berücksichtigt.
* Monatsmittel sowie deren Abweichung vom vieljährigen Durchschnitt (int Referenzperiode 1961-1990)
** Prozentangaben bezeichnen das Verhältnis des gemessenen Monatswertes zum vieljährigen Monatsmittelwert der jeweiligen Station (int Referenzperiode, normal = 100 Prozent).

Hinweis:
Einen ausführlichen Monatsüberblick für ganz Deutschland und alle Bundesländer finden Sie im Internet

Meteorologe Denny Karran
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Montage mit Ausblick – Arbeiten auf Deutschlands höchstem Bauwerk

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Der Einsatz in der Nacht vom 6. auf den 7. Mai wurde vorab sorgfältig geplant, jeder Arbeitsschritt gut vorbereitet. Mehrfach kontrollieren Holger H., Torsten W. und Jens L. die Werkzeugtaschen, jeder Schlüssel, jede Zange wird sorgsam ausgesucht und mit einem Sicherungssystem verbunden. Nichts darf im Einsatz herunterfallen.

Das Wartungsfenster, in dem die Sendetechnik des Berliner Fernsehturms komplett abgeschaltet wird, beginnt um 01:05 Uhr nachts. Mit dem Fahrstuhl geht es zunächst bis auf 45 Meter Höhe. Hier befindet sich ein Technikraum des Deutschen Wetterdienstes.

Anschließend geht es mit dem Fahrstuhl auf 230 Meter Höhe. Ab hier befindet man sich bereits oberhalb der ikonischen Kugel des Fernsehturms. Ein enges Treppenhaus führt weiter nach oben. Sieben Stockwerke müssen zu Fuß zurückgelegt werden, denn einen Fahrstuhl gibt es hier nicht mehr. Dann auf 245 Metern Höhe ist der Ausblick über Berlin bei Nacht bereits atemberaubend. Am Geländer einer begehbaren Außenplattform befinden sich in gegenüberliegenden Himmelsrichtungen zwei Eisablagerungsgeräte (EAG) sowie zwei LAM630-Wetterhütten des DWD.

Im Zentrum des Turms befindet sich ein Serviceraum. Hier befindet sich der Einstieg in die riesige Sendeantenne. 123 Meter vertikaler Kletterweg bis zur Serviceplattform auf der äußersten Spitze müssen überwunden werden. 45 Minuten sind dafür eingeplant.

Nach einer letzten Prüfung der Sicherheitsausrüstung geht es endlich los. Holger und Torsten beginnen mit dem Aufstieg in den Antennenturm. Jens bleibt im Serviceraum zurück. Über einen Seilzug wird er die Werkzeugtaschen ca. 50 Meter nach oben befördern. Aber irgendwann endet der Flaschenzug und die Taschen müssen getragen werden. Für einen Rucksack ist es im Inneren der Röhre zwischen den vielen Antennen und Kabeln viel zu eng.

Unsere Kollegen ziehen ihre Taschen daher an einem ca. 1,5 Meter langen Seil, unter sich hängend, mit nach oben. Eine sprachliche Verständigung mit den Kollegen am Einstieg ist nun nicht mehr möglich. Die lange Röhre schluckt sämtlichen Schall.

Innerhalb des Sendeturms geht jedes Gefühl für die Höhe verloren. Der Blick ist ohnehin die meiste Zeit nach oben gerichtet. Eine viel größere Herausforderung ist die zunehmende Enge. „Mit Platzangst darf hier keiner hoch“ sagt Holger H.. Direkt unterhalb des Ausstiegs zur Spitze beträgt der Innendurchmesser nur noch knapp 1,60 Meter. Dabei spürt man deutlich wie sich die Antenne im Wind bewegt. Der Ausstieg auf die Service-Plattform ist noch einmal eine Kraftanstrengung. Die Ausstiegsluke ist eng. Doch dann ist man am Ziel. In 368 Metern Höhe, Berlins höchstem Arbeitsplatz.

Die 1,60 Meter durchmessende Plattform ist von einem Sicherungskorb umgeben. Drei horizontale Querstangen auf Fuß-, Bauch-, und Brusthöhe. Die Aussicht ist einzigartig. Selbst auf fliegende Hubschrauber schaut man von hier oben herab. Zeit zum Genießen bleibt keine, der Zeitplan ist eng. In der Mitte der Plattform befindet sich das Ultraschallanemometer des DWD. Der Austausch des Sensors gelingt problemfrei. Die gute Vorbereitung hat sich ausgezahlt.

Als unsere Kollegen nach Abschluss der Arbeiten wieder zurück im Serviceraum stehen, brennen ihre Beine und der Schweiß läuft. Trotzdem lächeln sie. Die meisten Kollegen, die es bis zur Spitze geschafft haben, melden sich freiwillig für den nächsten Aufstieg. Den Aufstieg auf Deutschlands höchstes Bauwerk – den Berliner Fernsehturm.

Stefan Wagner (TI34)
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 29.05.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdiens

Reinhard Süring – Bis an die Grenzen und darüber hinaus (Teil 2)

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„…Bald darauf fielen wir beide in tiefe Ohnmacht; Berson zog noch unmittelbar vorher mehrfach das Ventil, als er schon seinen Gefährten (Süring) schlafen sah (Berson und Süring 1901). …“

Wie lebensgefährlich das ganze Unternehmen letztlich war, geht aus einer nicht besonders hervorgehobenen Bemerkung in dem Bericht von Berson und Süring hervor: „…Vor oder nach diesem Ventilziehen versuchte auch Süring in lichten Augenblicken seinem schlafenden Kollegen durch verstärkte Sauerstoffatmung aufzuhelfen, aber vergebens. Schließlich werden vermutlich beide Insassen ihre Atemschläuche verloren haben und dann in eine schwere Ohnmacht gesunken sein, aus welcher sie ziemlich gleichmäßig bei etwa 6000 Metern wieder erwachten …“

Dabei war der Ballon im raschen Fall begriffen. Erst bei 2500 m Höhe bekamen beide den Ballon wieder ins Gleichgewicht, doch konnten beide Männer instrumentelle Beobachtungen wegen zu großer körperlicher Schwäche nicht mehr durchführen. Um 18:25 Uhr landeten Süring und Berson im Kreis Cottbus. Sie wurden von einer großen Menschenmenge empfangen und übernachteten im Haus eines Pfarrers. Erst am nächsten Tag wurde mit Hilfe von 30 Mann das schwere Gerät geborgen und nach Berlin zurückgebracht.

Die Rekordhöhe von 10500 m (es können auch 10800 m gewesen sein, doch war die Registriertinte eingefroren, so dass man die Aufzeichnungen des Barographen nicht als einwandfreies Dokument gelten ließ) für eine bemannte offene Gondel wurde seither nie übertroffen. Süring überließ zwar nichts dem Zufall und hatte im Vorfeld der Ballonfahrt mit dem Wiener Physiologen Hermann von Schröter, einem Pionier der Luftfahrtmedizin, die Höhe abgeschätzt, ab der wegen des geringen Luftdrucks auch die Atmung von reinem Sauerstoff nicht mehr genügen würde, um den menschlichen Körper selbst bei absoluter Ruhe ausreichend zu versorgen. Ihr Ergebnis lag bei 12500 Metern. Wie knapp sie damals dem Tot entronnen sind, belegte leider der Versuch des amerikanischen Ballonfahrers Hawthorne C. Gray im Jahr 1927. Sein mitgeführter Barograph registrierte zwar mit 12800 m Höhe einen nochmals um 2000 m höheren Wert, er überlebte diese Fahrt jedoch nicht.

Die weltweite Anerkennung Sürings durch seine waghalsigen Ballonfahrt im Sinne der Wissenschaft ließ nicht lange auf sich warten. Es war letztlich die entscheidende Grundlage zum Nachweis für die Existenz der Stratosphäre (Aßmann, de Bort 1902), in der die Temperatur mit der Höhe wieder zunimmt. Zuvor regierten die Zweifel über Temperaturverfälschungen durch die in diesen Niveaus ungehinderte Sonnenstrahlung. Unter seiner Leitung wurde das Observatorium ein Wolkenforschungszentrum von internationalem Ruf. Süring gehörte zahlreichen internationalen Kommissionen an. Er war somit zurecht einer der bedeutendsten deutschen Meteorologen in der 1. Hälfte des 20. Jahrhunderts.

Bei allen privaten und dienstlichen Verpflichtungen, die durch seine internationalen Beziehungen und Reputation weiter wuchsen, blieb das Observatorium Potsdam eine Herzensangelegenheit. 35 Jahre nach seiner dort durchgeführten ersten Wetterbeobachtung wurde er im Jahr 1928 zum Direktor ernannt. Mit seiner wohlverdienten Pensionierung 4 Jahre später sollte dieses Kapitel aber noch nicht beendet sein, wovon er selbst zu diesem Zeitpunkt noch nichts ahnte.

Nachdem Potsdam im ersten Weltkrieg fernab des Frontgeschehens lag, sollte sich dies im 2. Weltkrieg ändern. Beim Luftangriff auf Potsdam am Abend des 14. April 1945, der auch als „Nacht von Potsdam“ bekannt ist, wurden große Teile der Potsdamer Altstadt komplett zerstört. Kurz darauf wurde die Stadt zur Festung erklärt und die Front mit Kämpfen um Berlin in der Endphase des 2. Weltkrieges am 23. April 1945 erreichte auch die Außenbezirke Potsdams. Das Personal des Meteorologischen Observatoriums auf dem Potsdamer Telegraphenberg wurde bereits am 20. April abgezogen, die letzten verbliebenen Männer für den „Endkampf“ zum Militär eingezogen. Die letzte Wetterbeobachtung erfolgte am 20. April um 7 Uhr. Am 24. April vormittags sprengten abziehende deutsche Truppen den Übergang über die Havel, die das Potsdamer Zentrum vom Telegraphenberg trennt. Aber vorher hat offenbar der 79-jährige ehemalige Direktor Reinhard Süring noch den Weg zum Observatorium gefunden und bereits am Nachmittag des 24. Aprils wieder die Wetterbeobachtungen aufgenommen, also noch weit vor der Kapitulation am 8. Mai. Er riskierte für eine lückenlose Beobachtungsreihe im Sinne der Wissenschaft erneut sein Leben. Daraufhin übertrugen ihm die sowjetische Besatzungsmacht nochmals die Leitung des Observatoriums, die er nochmals bis zum 31. März 1950 innehatte. Am 29. Dezember desselben Jahres starb Reinhard Süring im Alter von 84 Jahren in Potsdam.

Ihm zu Ehren wurde im Jahr 2005 in Potsdam die Reinhard-Süring-Stiftung gegründet, die sich zum Ziel gesetzt hat, den historischen Standort des Observatoriums auf dem Potsdamer Telegraphenberg zeitlich unbegrenzt zu erhalten. Die Stiftung fördert die Wissenschaft und Forschung auf dem Gebiet der Meteorologie; sie ist eine der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft nahe Stiftung. Es soll schwerpunktmäßig die umweltrelevante Weiterbildung junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gefördert werden.

Doch damit nicht genug. Süring ist zugleich auch Namensgeber einer Plakette, die von der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft (DMG) an Persönlichkeiten verliehen wird, die sich hervorragende wissenschaftliche oder organisatorische Verdienste um die Ziele der DMG beziehungsweise ihrer Vorgängergesellschaften erworben haben.

So wird er weiter in Erinnerung bleiben als ein Mann, dem es immer auch am Herzen lag, meteorologisches Wissen zu teilen (unter anderem auch als Herausgeber von Lehrbüchern und Fachzeitschriften) sowie zugleich offen und neugierig gegenüber weiterführender Forschung und teils widersprüchlicher Theorien zu sein.

Diplom Meteorologe Robert Hausen
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 24.05.2024
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Was das Grundgesetz mit dem Wetterdienst zu tun hat

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Das Grundgesetz (GG), also die Verfassung Deutschlands, wird heute 75 Jahre alt. Am 23. Mai 1949 wurde das zunächst als Provisorium gedachte Werk erlassen und trat wenige Stunden später in Kraft. Neben den Grundrechten, die in den ersten Artikeln ihren Platz finden, wird dort die Organisation des Staates bestimmt. Im Artikel 74 Absatz 1 Ziffer 21 ist unter anderem die Gesetzgebung für den Wetterdienst verankert.

Wenige Jahre später hatte der Wetterdienst auf Grundlage des Artikels 74 GG sein eigenes Gesetz bekommen, das sogenannte Wetterdienst-Gesetz oder auch DWD-Gesetz genannt. Das DWD-Gesetz umfasst 14 Paragraphen in denen die rechtliche Einordnung und alle Aufgaben des Deutschen Wetterdienstes geregelt sind. Alle dort beschriebenen Aufgaben muss der Wetterdienst erfüllen und stellt damit auch dessen Daseinsberechtigung dar.

Die erste, in Paragraph 4 des DWD-Gesetzes aufgeführte Aufgabe, ist die Erbringung meteorologischer und klimatologischer Dienstleistungen für die Allgemeinheit oder einzelne Kunden und Nutzer. Insbesondere wird dabei auf die Bereiche Verkehr, gewerbliche Wirtschaft, Land- und Forstwirtschaft, des Bauwesens, des Gesundheitswesen, der Wasserwirtschaft einschließlich des vorbeugenden Hochwasserschutzes, des Umwelt- und Naturschutzes und der Wissenschaft hingewiesen. Man sieht, dass der Wetterdienst Dienstleistungen für die unterschiedlichsten Nutzer bereitstellen muss. Daher ist die Produktpalette des DWDs auch sehr breit aufgestellt. Es gibt spezielle Vorhersagen für die Landwirtschaft, die unter anderem Blüte- und Erntezeiten berücksichtigt und Wert auf die Bodenfeuchte legen. Aber auch Vorhersagen für Hitzestress bei Geflügel. Unter klimatologische Dienstleistungen fallen beispielsweise klimatologische Gutachten, die zur Bewertung der Luftqualität in deutschen Kurorten erstellt werden.

Eine der wohl wichtigsten Aufgaben steht unter Ziffer 2 des Paragraphen 4 und stellt die meteorologische Sicherung der Luft- und Seefahrt, der Verkehrswege sowie wichtiger Infrastrukturen, insbesondere der Energieversorgung und der Kommunikationssysteme dar. Dabei ist der DWD auch an internationale Gesetzgebung und Vereinbarungen gebunden wie beispielsweise an SOLAS (Safety of Life at SEA, internationales Übereinkommen zum Schutz von menschlichen Lebens auf See) und an die Vorgaben der ICAO (International Civil Aviation Organization, Internationale Organisation der Zivilen Luftfahrt). Zur meteorologischen Sicherung der Verkehrswege wurde ein eigenes Portal für die Straßenmeistereien eingerichtet, was vor allem in der Wintersaison Informationen über die Glättegefahr auf Straßen bereitstellt.

Des Weiteren sind die Bereithaltung, Archivierung, Dokumentation und Abgabe meteorologischer und klimatologischer Geodaten weitere Aufgaben des Deutschen Wetterdienstes. Dazu betreibt der Wetterdienst an den größeren Niederlassungen jeweils ein Archiv. Im Seewetteramt in Hamburg sind beispielsweise über 37000 Schiffsjournale mit Wetteraufzeichnungen archiviert. Das größte Archiv, und einer der größten meteorologischen Bibliotheken weltweit, befindet sich in der Zentrale des DWDs in Offenbach. Dort stehen etwa 190000 Medieneinheiten zur Verfügung. Außergewöhnlich sind die historischen Bände mit Wetteraufzeichnungen die bis ins Jahr 1483 zurückreichen. Auch die Wetterlage am Geburtstag des Grundgesetzes lässt sich in den Archiven finden. Am 23. Mai 1949 lag über den Britischen Inseln ein Tiefdruckgebiet, das seinen Einfluss bis nach Mitteleuropa erstreckte. In Deutschland herrschten ähnlich wie heute schwache Winde und Temperaturen zwischen 20 und 25 Grad vor. Im Gegensatz zum heutigen Tag, waren vor 75 Jahren jedoch keine Starkregenereignisse zu erwarten.

Damit kommen wir zu der wohl bekannteste Aufgabe des Wetterdienstes; die Erstellung und Verbreitung amtlicher Warnungen über Wettererscheinungen. Der Warnkatalog des DWDs ist sehr umfangreich und erstreckt sich von Nebelwarnungen, über Windwarnungen bis zu Warnungen über Tauwetter. Aber auch Warnungen vor Hitzebelastung oder vor hautkrebsfördernden UV-Strahlung gehören zum Repertoire. In den letzten Tagen kam es häufig zu Warnungen vor Dauerregen, Starkregen und Gewittern. Teilweise bis in den extremen Unwetterbereich. Auch heute werden im Süden des Landes wieder lokal unwetterartige Gewitter erwartet.

Damit alle frühzeitig und umfangreich gewarnt werden, wird bei besonders schweren Unwetterlagen neben der Veröffentlichung von Warnungen unter anderem im Internet, auf der WarnWetter-App oder im Teletext auch ein Unwetterclip im Studio des Deutschen Wetterdienstes aufgenommen. Dort erklärt der/die diensthabende Medien-Meteorologe/in die zu erwartende warnwürdige Wetterlage.

M.Sc. (Meteorologin) Sonja Stöckle
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 23.05.2024
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Reinhard Süring – Bis an die Grenzen und darüber hinaus (Teil 1)

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Der 15. Mai ist aus meteorologischer Sicht kein ganz gewöhnlicher Tag. Nein, gemeint ist nicht irgendein Schwergewittertag in den letzten Jahrzehnten oder ein besonders „knackiges“ Ende der Eisheiligen in der jüngsten Vergangenheit. Für diese Art von Gedächtnis, bei dem sämtliche Tage, Wochen und Monate mit markanten Wetterereignissen abgespeichert werden und im Falle eines Weckens aus dem Tiefschlaf nachts um drei sofort abrufbar wären, braucht man ohnehin einen siebten Sinn. Einige unserer Kolleginnen und Kollegen können das traumwandlerisch. Bewundernswert! Ob Reinhard Süring auch ein derartiges Datumsgedächtnis hatte, ist nicht überliefert. Gleichwohl hat er in der Meteorologie mächtige Fußstapfen hinterlassen.

Das Licht der Welt erblickte Reinhard Joachim Süring im Jahr 1866 in Hamburg. Schon früh war er an Naturwissenschaften und speziell an den Bedingungen und Prozessen in höheren Luftschichten interessiert. So promovierte er nach seinem Studium für Mathematik und Naturwissenschaften in Göttingen, Marburg und zuletzt Berlin dort 1890 mit seiner Arbeit über „Die vertikale Temperaturabnahme in Gebirgsgegenden in ihrer Abhängigkeit von der Bewölkung“. Wie dem abgebildeten Deckblatt zu entnehmen ist, wurde „vertheidigen“ damals übrigens noch mit „h“ geschrieben.

Im gleichen Jahr wurde er Assistent am Preußisch-Meteorologischen Institut in Berlin und mit Gründung des Meteorologisch-Magnetischen Observatoriums in Potsdam im Jahre 1892 auch dort. Die erste offizielle Wetterbeobachtung der Säkularstation Potsdam fand am Neujahrstag des Jahres 1893 statt und wurde von Reinhard Süring vorgenommen. Das Wort säkular stammt aus dem Lateinischen (saeculum) und bedeutet Jahrhundert. Die Messreihe in Potsdam ist mit inzwischen über 130 Jahren eine der ältesten Deutschlands. Fortan war er in der Region fest verwurzelt.

Nach der Geburt seiner ersten von insgesamt drei Töchtern mit seiner Ehefrau Olga Elisabeth Wedekind leitete Süring von 1901 an die Gewitterabteilung des Preußisch-Meteorologischen Instituts. Nun war der Stand der damaligen Meteorologie natürlich noch fernab irgendwelcher Modellberechnungen oder Basiskonzepten, wie beispielsweise auch in dieser Rubrik bereits vorgestellten „Zutatenmethode“. Die Faszination fürs Wetter und insbesondere der Wolkenphysik (Entstehungs- und Umwandlungsprozesse) hatten es ihm aber ganz besonders angetan.

Was lag da näher als der Gedanke mithilfe einer bemannten Ballonfahrt selbst einmal in die Wolkenwelt einzutauchen und Messungen vorzunehmen, zumal der Kollege Richard Aßmann (Erfinder des Aspirationspsychrometer) mittels eines unbemannten Registrierballons jüngst eine erstaunliche Entdeckung machte: Laut seiner Messungen hörte nämlich die Temperaturabnahme mit zunehmender Höhe in Schichten zwischen 10 und 13 Kilometer plötzlich auf und kehrte sich gar in eine Zunahme um, was angezweifelt wurde – sogar von Aßmann selbst. Also schnappte sich Reinhard Süring am 31. Juli 1901 seinen Kollegen und im Übrigen zugleich auch engsten Mitarbeiter Aßmanns, Professor Arthur Berson und stieg mit diesem um 11 Uhr Ortszeit mit dem mit Wasserstoff gefüllten Ballon „Preußen“ vom Tempelhofer Feld aus in die Luft. In ihrem Bericht über diese denkwürdige Ballonfahrt schrieben sie:

„…Nach 40 Minuten hatte der Ballon bereits eine Höhe von 5000 Metern erreicht. Erst in dieser Höhe nahm der Ballon seine Kugelform an. Die Temperatur war um mehr als 30 Grad auf minus 7 Grad gesunken. Wir fingen bereits zwischen 5 und 6 km Höhe mit der regelmäßigen Sauerstoffatmung an. Nach etwa dreistündiger Fahrt hatten wir 8000 Meter erstiegen, nach 4 Stunden 9000 Meter. Der Einfluss der nunmehr unter 1/3 Atmosphärendruck verdünnte und auf minus 32 Grad abgekühlten Luft machte sich in einer Steigerung der Schlafbedürfnisse geltend. Die letzte den Druck und die Temperatur umfassende Beobachtungsreihe wurde in 10225 Metern prompt und völlig deutlich niedergeschrieben. Bald darauf fielen wir beide in tiefe Ohnmacht; Berson zog noch unmittelbar vorher mehrfach das Ventil, als er schon seinen Gefährten (Süring) schlafen sah (Berson und Süring 1901). …“

Na, neugierig wie’s weitergeht? Dann verpassen Sie nicht die in Kürze erscheinende Fortsetzung.

Dipl.-Met. Robert Hausen
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 15.05.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Polarlichter eine Nachlese

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Am Wochenende gab es Polarlichter bis in mittlere Breiten. Höhepunkt war die Nacht zum Samstag. Dann konnte man sogar mit bloßem Auge helle Polarlichter bis in den Zenit beobachten.

Die Ursache der Polarlichter war ein geomagnetischer Sturm. Gegen Mitte und Ende der vergangenen Woche ereigneten sich mehrere heftige Sonneneruptionen aus einer großen Sonnenfleckengruppe mit der Nummer 3664. Bei diesem Ausbruch wurden große Mengen Gas, das zu einem Großteil aus geladenen Teilchen besteht, in den Weltraum geschleudert. Man spricht dabei von einem koronalen Massenauswurf (engl. Coronal Mass Ejection, CME). Sonnenflecken sind kühlere Bereiche auf der Sonnenoberfläche, die durch Störungen im Sonnenmagnetfeld entstehen und als dunkle Flecken in Erscheinung treten.

Die Wolke aus geladenen Teilchen bewegte sich auf die Erde zu. Die Teilchenwolken deformieren das interplanetarische Magnetfeld, sodass es sich mit dem Erdmagnetfeld verbinden kann. In den oberen Schichten der Atmosphäre treffen die geladenen Teilchen auf Luftmoleküle und regen diese zum Leuchten an, wodurch die Polarlichter entstehen.

Je nachdem, in welcher Höhe welche Moleküle angeregt werden, entstehen leuchtende Bögen, Vorhänge und Bänder in unterschiedlichen Farben. So erzeugen Sauerstoffmoleküle in 200 km Höhe rotes und in 100 km Höhe grünes Licht. Stickstoff leuchtet violett oder blau in tieferen Schichten der Atmosphäre. Deshalb leuchten Polarlichter in mittleren Breiten eher rot, da das grüne und blaue Licht in geringerer Höhe entstehen und nur dort, wo die Teilchen so tief in die Atmosphäre eindringen können. Dies ist meistens in nördlichen Breiten der Fall.

Der geomagnetische Sturm in der Nacht zum Samstag wurde von der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) als G5-Sturm klassifiziert. Es ist der erste G5-Sturm seit dem Herbst 2003. Der erste Höhepunkt war gegen 23:00 Uhr lokaler Zeit. Ein weiterer, noch stärkerer Substurm folgte von 01:00 – 03:00 Uhr, dann waren Beamer und farbige Bögen sogar über den Zenit hinaus zusehen. Fotos gab es sogar von Teneriffa und Puerto Rico.

Nach einer eher geringeren Aktivität in der Nacht zum Sonntag, wo das Polarlicht meist nur auf Fotos zu sehen war, wurde ab Sonntagnachmittag ein weiteres CME vorhergesagt, das auf das Erdmagnetfeld treffen sollte und wieder für helle Polarlichter sorgen sollte. Allerdings ging dieses nur knapp an der Erde vorbei, sodass nur im äußersten Norden Polarlicht zu sehen war. Die für die Polarlichter verantwortliche Fleckengruppe hat sich nun bereits auf die Rückseite der Sonne verlagert. Die Erde ist deshalb erstmal aus dem Schussfeld dieser Gruppe. Auch wenn heute Nacht noch ein schwacher Streifschuss eines CMEs nachkommen und mit etwas Glück Polarlichter auslösen könnte, so hell wie noch am Samstag werden diese wohl nicht mal werden.

Doch wie häufig treten solche Ereignisse in mittleren Breiten auf? Die Sonne durchläuft einen 11-jährlichen Zyklus, in dem es einmal zu einem Sonnenfleckenmaximum kommt. Im Bereich des Sonnenfleckenmaximums sind die Chancen wie derzeit am besten, um bei uns Polarlichter sehen zu können. In der Regel kann man dann ein paar Mal, zumeist schwaches Polarlicht in Deutschland sehen. Solche hellen Polarlichter wie in der Nacht zum Samstag sind aber sehr selten und traten zuletzt am 30. Oktober 2003 auf. Zudem muss auch das Wetter passen und das CME muss die Erde in der Nacht treffen, um Polarlichter überhaupt sehen zu können.

Diplom- Meteorologe Christian Herold
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 14.05.2024
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Satellitenmeteorologie (Teil 2) – Bunte Bilder für die Wetteranalyse

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Wettersatelliten sind in der heutigen modernen Meteorologie nicht mehr wegzudenken. Mit ihrem Blick aus dem Weltall auf unsere Erde leisten sie unter anderem unschätzbare Dienste bei der Wetteranalyse. Im ersten Teil dieser Reihe (Thema des Tages vom 7. Mai 2024) haben wir die Funktionsweise des Radiometers erklärt, das Herzstück eines jeden Wettersatelliten. Es blickt mit 12 „Augen“, den sogenannten Kanälen, auf unsere Erde, wobei jeder dieser Kanäle einen gewissen Spektralbereich der von der Erde abgegebenen Strahlung „sieht“. Drei der Kanäle empfangen Strahlung im solaren (sichtbaren) und acht im infraroten (thermischen) Bereich. Der 12. Kanal (HRV), das Adlerauge unter den Kanälen, besitzt eine besonders hohe Auflösung. Jeder Kanal sieht für sich betrachtet zwar weniger als unser Auge, in der Kombination aller Kanäle erfasst ein Radiometer aber weitaus mehr Informationen von der Erde als wir Menschen sehen könnten.

Jeder Kanal liefert den Meteorologen ganz individuelle Informationen. Jedoch stoßen die Kanäle auch an ihre Grenzen und manchmal ist eine eindeutige Interpretation der Bilder schwierig. Die Kanäle im sichtbaren Bereich sind nur tagsüber hilfreich, da die Erde nachts keine kurzwellige Sonnenstrahlung reflektiert. Auch kann man manchmal schwer zwischen Wolkenfeldern und Schneeflächen unterscheiden, da beide weiß erscheinen, also ähnliche Reflexionseigenschaften besitzen. Die Zuordnung der erfassten Strahlungstemperaturen der infraroten Kanäle ist auch nicht immer eindeutig. So können niedrige Temperaturen entweder von Wolken in höheren Atmosphärenschichten oder von einer stark ausgekühlten Erdoberfläche emittiert werden.

Um eindeutige Interpretationen der Satellitenbilder zu bekommen, müssen Informationen verschiedener Kanäle kombiniert werden. Eine besonders komfortable Möglichkeit bietet die sogenannte „RGB-Bildauswertetechnik“. Dabei werden die Signale von drei verschiedenen Kanälen mit den Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) eingefärbt. Fügt man die eingefärbten Bilder zu einem mehrfarbigen Bild zusammen, erhält man bunte Bilder – die sogenannten „RGB-Komposits“. Die hierbei entstandenen Mischfarben können nun vom Meteorologen interpretiert werden. Bei der Zusammenstellung eines RGB-Komposits kann man übrigens sowohl die reflektierte Darstellung (hohe Werte der reflektierten Strahlung entsprechen hellen Pixeln) als auch die invertierte Darstellung (geringe Werte emittierter Strahlung entsprechen hellen Pixeln) miteinander mischen.

Einige RGB-Komposits haben sich besonders bewährt, von denen wir hier zwei näher erläutern. Abbildung 1 zeigt das Komposit „Luftmasse“. Hierbei handelt es sich um vielmehr als nur ein farbenprächtiges Kunstwerk. Neben den weißlich erscheinenden Wolkenbändern geben uns die unterschiedlichen Farben Auskunft über die Herkunft und die Eigenschaften verschiedener Luftmassen. Mit grünen Farben können warme Luftmassen mit einer hohen Tropopause (Oberrand der Troposphäre), also tropische oder subtropische Luftmassen detektiert werden. Polare oder arktische Kaltluft mit einer niedrigen Troposphäre erscheint hingegen bläulich. Sinkt trockene Stratosphärenluft in die Troposphäre (untere Atmosphäre) ab, erkennt man dies anhand von rötlichen Farben, oft in Form rötlicher Schlieren.

Im dargestellten Beispiel befindet sich über dem Nordatlantik ein kräftiges Tiefdruckgebiet mit seinen charakteristischen Wolkenbändern. Die grünen Farben über Nordafrika, Spanien und der Biskaya (I) zeigen den mit subtropischer Warmluft angereicherten Warmsektor des Tiefs zwischen der Warmfront (Wolkenband über England und Frankreich) und der Kaltfront (Wolkenband über dem Atlantik). Nordwestlich davon sowie über dem Nordpolarmeer befindet sich polare Kaltluft (II), zu sehen an den blauen Farben. An den rötlichen Schlieren (IIIa) erkennt man, dass sich trockene Stratosphärenluft in das Tief einkringelt, welche zu einer Verstärkung des Tiefs beiträgt. Ebenso ist trockene Stratosphärenluft (IIIb) dafür verantwortlich, dass sich über dem Norden Deutschlands Gewitter (Kreuze) bilden.

Für uns Warnmeteorologen ist das Satellitenkomposit „Nacht“ (Abbildung 2) eine große Hilfe. Er liefert uns eine Fülle von Informationen über Wolken in unterschiedlichen Höhen und zur Beschaffenheit der Erdoberfläche. Neben den Sichtweitenmessungen der Wetterstationen zeigen uns rötliche Farben Regionen mit Nebel- und Hochnebelfeldern (also sehr tiefliegende Wolken) und helfen uns dabei, auch nachts so gut wie möglich vor dichtem Nebel zu warnen. Höhere kompakte Wolkenfelder erscheinen hingegen weißlich, während dünne Eiswolken (Cirren) cyan-farben aussehen. Zudem kann man sogar Schneeflächen erkennen, da diese heller erscheinen als schneefreie Landoberflächen.

Neben diesen beiden RGB-Komposits gibt es noch eine Reihe weiterer bunter Satellitenbilder für unterschiedlichste Anwendungsmöglichkeiten, die an dieser Stelle aber nicht näher erläutert werden. Zu nennen sind beispielsweise das „Echtfarben“-Komposit, der den Farben sehr nahekommt, die das menschliche Auge sehen würde. Das „Konvektion“-Komposit macht sich die unterschiedlichen Reflexionseigenschaften großer und kleiner Hydrometeore zu Hilfe, mit der man das Entwicklungsstadium von Gewitterwolken abschätzen kann. Wieder andere Komposits unterstützen uns bei der Detektion von Sandstürmen, Nebel oder Schnee. Aktuelle Satellitenbilder mit kurzen Erklärungen zu deren Interpretation erhalten Sie auf der Homepage der EUMETSAT .

Im dritten Teil wird der Unterschied zwischen geostationären und polarumlaufenden Satelliten erklärt.

Dr. rer. nat. Markus Übel (Meteorologe)
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 11.05.2024
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