Spaziergänger, Versicherungsgesellschaften und Open-Air-Besucher fühlen sich von Wettervorhersagen häufig im Regen stehen gelassen. Um die Vorhersagen von lokalen Niederschlägen zu verbessern, entwickelt das Karlsruher Institut für Meteorologie und Klimaforschung ein neues Computermodell, das zukünftig auch dem Deutschen Wetterdienst für regionale Vorhersagen dienen soll.
Die Geländestruktur in Baden-Württemberg hat erheblichen Einfluss auf den Niederschlag. Sie ist geprägt von flachen Hügellandschaften wie dem Kraichgau, den Erhebungen der Schwäbischen Alb und besonders durch das Oberrheintal, das von den Vogesen und dem Schwarzwald flankiert ist.
“Im Oberrheintal haben wir relativ geringe Niederschläge von etwa 500 mm, also einen 1/2 m/Jahr. Auf den Höhen des Schwarzwaldes fallen 2000 mm, das sind 2m/Jahr”, erklärt Professor Klaus Dieter Beheng vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung in Karlsruhe. Dabei hängt es vor allem von Bodenerhebungen ab, an denen die Luftmassen gezwungen werden aufzusteigen, so dass sich Wolken bilden.
Ein Computermodell liefert die Basis
Während Vorhersagen von Luftdruck und Temperatur in den vergangenen Jahren immer besser geworden sind, haben sich Niederschlagsvoraussagen in den letzten zehn Jahren wenig verbessert. Um daran etwas zu ändern, arbeitet das Institut für Meteorologie und Klimaforschung mit weiteren Instituten in Deutschland in einem gemeinsamen Forschungsprojekt zusammen.
Der Grund für die Stagnation bei Niederschlagsvoraussagen: Direkte Messungen - besonders in Gewitterwolken - sind schwierig durchzuführen. Die einzige Möglichkeit sind speziell ausgestattete Flugzeuge.
Jedoch vereisen die Geräte bei Wolken unter 0 Grad Celsius relativ schnell. Zudem sind solche Messungen gefährlich. Dort herrschen vertikale Windgeschwindigkeiten von 10 m/sek. Das sind 40 km/h. Im Maximum erreichen sie auch 40-50 m/sek. “Auf Grund der aussergewöhnlichen Messsituation sind unsere Kenntnisse von der inneren Struktur relativ schlecht”, so der Experte.
Die mathematische Seite von Wolken
Deshalb nähern sich die Wissenschaftler in Karlsruhe dem Innenleben von Wolken von der mathematisch/physikalischen Seite. Dazu haben sie ein Computermodul entwickelt, das die vielfältigen und komplexen Prozesse in Wolken mit mathematisch/physikalischen Methoden beschreibt. Dies ist nur mit einem hohen Rechneraufwand möglich.
Da Vorhersagen jedoch ziemlich schnell gehen müssen, arbeitet Professor Beheng und sein Team daran, das Verfahren zu beschleunigen. “Wir hoffen - vorausgesetzt die Computerkapazität steigt weiter in dem Tempo - , dass wir vielleicht in drei bis fünf Jahren mit dem Wolkenmodell Niederschlagsprognosen deutlich verbessern können”, betont Beheng.
Niederschlagsradar misst das “Echo” der Wolken
Um Wolken auf eine neue Art zu untersuchen, betreibt Beheng auf dem Dach des Instituts in Karlsruhe ein Niederschlagsradar. Es funktioniert etwa wie ein Echo: Ein elektromagnetischer Puls wird ausgesendet, trifft auf ein Hindernis, in dem Fall eine Wolke, und streut eine gewisse Energie zurück. “Aus der Stärke des Echos lernen wir, wie viel Niederschlag in der Wolke enthalten ist”, erklärt der Gelehrte. Innerhalb von zehn Minuten erfasst das Radar die Niederschlagsmenge im Umkreis von rund 120 km und liedert damit genauere und aussagefähigere Daten als herkömmliche Niederschlagsmesser.
|
