Wie viel Regen wird es an welchem Ort und um welche Uhrzeit geben? Diese zentrale Frage der Wettervorhersage wollen Meteorologen der Universitäten Hohenheim und Karlsruhe in einem internationalen Forschungsprojekt zukünftig genauer beantworten. Ein neues Prognoseverfahren, das Laser-Technik, Satelliten und Radar nutzt, soll dafür zunächst in einer Testregion in Deutschland eingesetzt werden.
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Das Elbehochwasser vom August 2002 brachte einen volkswirtschaftlichen Schaden von 15 Milliarden Euro mit sich. Doch nicht nur solche Extremereignisse, auch die ganz „normalen“ Wetterkapriolen verursachen immer wieder finanzielle Einbußen, sei es durch Hagel oder umgeleitete Langstreckenflüge. Ein großer Teil des Schadens ließe sich bereits im Vorfeld begrenzen – durch verlässlichere Wetterprognosen, die die Vorwarnzeiten erhöhen und Ereignisse kilometergenau vorhersagen. „Die Vorgänge in der Atmosphäre sind jedoch so komplex, dass sich oft nicht genau voraussagen lässt, ob sich ein Unwetter über Stuttgart oder Karlsruhe entlädt. Aufgrund der geringen Genauigkeit können Hydrologen die Niederschlagsvorhersagen kaum für Berechnungen von Hochwassern nutzen“, erklärt der Hohenheimer Atmosphärenforscher Volker Wulfmeyer. „Wünschenswert wäre es, solch ein Ereignis ortsgenau und Stunden vorher prognostizieren zu können.“
Prognosemodell wird präzisiert
Für eine Testregion in Deutschland wird dieses Problem nun in Angriff genommen. Mit Partnern aus zehn Ländern, darunter die US-Raumfahrtbehörde NASA, planen Hohenheimer Wissenschaftler gemeinsam mit Kollegen der Universität Karlsruhe das Experiment COPS (Orographically-induced Precipitation Study). Darin untersuchen sie, wie die Entstehung von Niederschlag durch Gebirge und Wärmekonvektion innerhalb der Atmosphäre beeinflusst wird.
Verbesserungswürdig sind vor allem die Modelle, mit denen das Wetter vorausberechnet wird, aber auch die Daten, auf denen die Vorhersage fußt. „Bislang steigen die Radiosonden nur alle zwölf Stunden über einer Station auf. Wettersatelliten lassen Lücken von mehreren hundert Kilometern und liefern oft nur ungenaue Messungen. Das ist mager“, meint Andreas Behrendt, der Koordinator von COPS. Die Hohenheimer Wissenschaftler planen mehr. „Wir wollen nicht einzelne Punkte messen, sondern räumliche Strukturen und die Prozesse in der Atmosphäre besser verstehen. COPS wird erstmals Messgeräte bündeln, die es weltweit nur in wenigen Prototypen gibt.“
Laser spürt Regen auf
Dabei beteiligt sich das Hohenheimer Institut für Physik und Meteorologie mit einer Eigenentwicklung. Schon jetzt fällt der smaragdgrüne Laserstrahl auf, der über dem Hochschulgelände in den Himmel ragt. Es handelt sich um ein Lidar, ein Messinstrument, das die Atmosphäre fächerartig mit Laserstrahlen abtasten kann. In der kommenden Ausbaustufe wird das System dreidimensionale Messungen der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur durchführen, was bisher nicht möglich war. Dabei sind es die räumlichen Strukturen, die bestimmen, wo Wolken entstehen und Niederschlag fällt.
Durch COPS wird das Hohenheimer Lidar als eines der zentralen Messgeräte mit weiterer Technik kombiniert. Dazu gehören Satellitentechnik, weitere
Lidar- und Radar-Systeme, die teils am Boden fixiert, teils in Flugzeugen oder auf Lastwagen montiert sind. „Viele davon sind Neuentwicklungen, in die die spezielle Expertise eines ganzen Forschungsinstitutes geflossen ist“, sagt Wulfmeyer. „Durch die Messkampagne werden wir die Wettervorhersagemodelle mit Datensätzen von bisher unerreichter Qualität antreiben können.“
(Universität Hohenheim, 09.09.2004 – ESC)
