DasWetterimVisier Instrumente und Messnetze der Meteorologie
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Das Wetter im Visier Instrumente und Messnetze der Meteorologie
Und nun – das Wetter
Welcher Aufwand hinter dem täglichen
Wetterbericht steckt, können wir Zu-
schauer, Hörer, Internetsurfer oder
Zeitungsleser kaum erahnen. Dabei
zählt das weltumspannende Beobach-
tungsnetz der Weltorganisation für
Meteorologie WMO mit ihren rund 180
Mitgliedsstaaten zu den größten und
erfolgreichsten technischen Projekten
der Menschheit. Der Deutsche Wetter-
dienst leistet als nationaler Wetter-
dienst der Bundesrepublik Deutschland
einen wichtigen Beitrag dazu, denn er
verfügt über eines der dichtesten Be-
obachtungsnetze weltweit. Zu seinen
gesetzlich geregelten Aufgaben gehört
es, das Wetter rund um die Uhr zu be-
obachten und vorherzusagen. Regionale Wetterberatung in der Münchener Niederlassung des Deutschen Wetterdienstes.
Das globale meteorologische Netz um- dere meteorologische Organisationen Wetterdienste Prognosen berechnen.
fasst eine Vielzahl von Messinstrumen- betreuen. Sie prüfen die Messdaten, Eine sechstägige Wettervorhersage ist
ten und Sensoren zur Überwachung der bereiten sie auf und verteilen sie dann heute immerhin so zuverlässig wie eine
Wetterküche vor Ort und aus der Ferne. international über das globale meteo- 24-stündige Vorhersage vor vierzig Jah-
Sie messen den Zustand der Erdatmos- rologische Telekommunikationsnetz ren. Mit dem heutigen Beobachtungs-
phäre zu Lande, zu Wasser, in der Luft GTS. netz können die Meteorologen auch viel
und vom Weltraum aus. Diese komplexe schneller erkennen, ob sich irgendwo
Technik funktioniert dank vieler Men- Alle Wetterdaten fließen zudem in die ein gefährliches Unwetter zusammen-
schen, die sie rund um den Globus für globalen und lokalen Wettermodelle braut, und so fast immer rechtzeitig
die nationalen Wetterdienste und an- ein, mit denen die Supercomputer der warnen. n
Das weltweite meteorologische Beobachtungssystem zu Wasser, zu Land, in der Luft und im Weltraum. Die Satelliten dienen nicht nur
der Wetterbeobachtung, sondern übermitteln auch Daten von vielen Stationen am Boden und anderen Messstellen. Diese Informationen
laufen am Arbeitsplatz der Meteorologen vom Dienst zusammen. (Grafik: Y. Reiter, DWD)
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Am Arbeitsplatz der
Wetterfrösche
Wer verstehen will, wie dieses Be-
obachtungsnetz funktioniert, schaut am
besten einer Meteorologin oder einem
Meteorologen „vom Dienst“ über die
Schultern. Auf ihren Arbeitsplätzen lau-
fen alle Daten aus dem GTS-Netz und
den Wettervorhersagemodellen der
Supercomputer zusammen. Sie inter-
pretieren die Modellvorhersagen und
erstellen aktuelle Warnungen, zum Bei-
spiel vor Hagel, Sturm oder Glatteis.
Hinzu kommen speziell zugeschnittene
Prognosen für professionelle Nutzer wie
etwa Piloten, Stromversorger oder Land-
wirte.
Seit Anfang 2007 verfügen die Meteoro-
logen des Deutschen Wetterdienstes
über einen neuen Arbeitsplatz namens
„NinJo“. Dieses System hat der Deutsche
Wetterdienst federführend zusammen
mit der Bundeswehr entwickelt. Inzwi-
schen haben sich auch andere nationale
Benutzeroberfläche des neuen meteorologischen Arbeitsplatzes NinJo. Das große Haupt-
Wetterdienste daran beteiligt. NinJo fenster zeigt gerade ein Satellitenbild von West- und Mitteleuropa, tiefe Wolken erscheinen
kann alle relevanten Wetterdaten in in einem dunklen Gelb, hohe Wolken in Weiß. Im oberen Nebenfenster sind die Daten des
einer Zusammenschau darstellen. Er- Wetterradars für Deutschland zu sehen, in den Nebenfenstern darunter die Modellvorher-
fahrene Meteorologen können damit sagen des DWD-Supercomputers für Mitteleuropa sowie Deutschland und Umgebung
(ganz unten).
das Wettergeschehen auf einen Blick
erfassen. Bei Bedarf können sie detail-
lierte Informationen von den verschie- Wolken in Weiß. Über dem Nordatlantik
densten Sensoren im weltweiten Netz ist es noch dunkel, weil dort die Sonne
aufrufen. noch nicht aufgegangen ist. Die unteren
beiden Nebenfenster zeigen die Modell-
Der Bildschirm von NinJo ist in ein vorhersagen für Mitteleuropa und Deut-
Hauptfenster und mehrere Nebenfenster schland. Im oberen Nebenfenster ist die
unterteilt. Das Hauptfenster zeigt gerade Karte des Wetterradars zu sehen – aber
das Satellitenbild von Mitteleuropa mit stopp! Schauen wir uns der Reihe nach
starker Bewölkung. Tiefe Wolken er- an, woher die Wetterdaten kommen.
scheinen in einem dunklen Gelb, hohe n
Das Netz der Bodenstationen
Eine im Wortsinn fundamentale Daten- setzen Wetterwarten plus 76 vollauto- arbeiten als automatische Online-Sta-
quelle ist das Bodenmessnetz. Der matischen Wetterstationen bestand. tionen. Diese senden rund um die Uhr
Deutsche Wetterdienst betreibt ein Hinzu kommt ein dichtes Netz von rund ihre Messungen über Datenleitungen
hauptamtliches Netz, das Anfang 2007 2 000 nebenamtlichen Stationen, betreut direkt an die Zentrale des Deutschen
aus 68 ganztägig und 31 tagsüber be- von ehrenamtlichen Helfern. 700 davon Wetterdienstes in Offenbach. ‹
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Messfeld der hauptamtlichen automati-
schen Wetterstation des DWD im Wetter-
park Offenbach. Hier erfasst der DWD:
Lufttemperatur in 2 Meter Höhe (1), Luft-
temperatur in 5 Zentimeter Höhe sowie
Erdbodentemperatur (2), Luftfeuchte in
2 Meter Höhe (3), Niederschlagsdauer (6),
Niederschlagsmenge (7), Wolkenunter-
grenze (8), Sichtweite (9), Schneehöhe (11),
zusätzlich einige lufthygienische Mess-
geräte (12).
Fünf Quadratmeter Boden sind sogar
gänzlich ohne Bewuchs, dort stecken
Sonden mit elektrischen Thermometern.
Sie messen die Lufttemperatur fünf
Zentimeter über dem Boden, dazu die
Temperatur im Erdboden in fünf Stufen
bis hinunter zu einem Meter Tiefe. Der
Boden spielt eine wichtige Rolle im Wet-
tergeschehen. Im Sommer kann er wie
Die Karte zeigt das hauptamtliche Wetterstationsnetz und die Niederlassungen des eine aufgeheizte Herdplatte lokale Ge-
DWD. Hinzu kommen rund 2 000 nebenamtliche Stationen in ganz Deutschland. Damit witterzellen entstehen lassen, im Winter
verfügt der DWD über eines der größten und dichtesten Messnetze weltweit. geht es zum Beispiel um Glatteiswar-
nungen.
NinJo kann auf einer Deutschlandkarte Eine hauptamtliche Wetterwarte oder
alle Daten der hauptamtlichen Warten eine Wetterstation muss in ihrer Lage und Auf dem Messfeld steht auf einem
und Stationen sowie der Online-Statio- ihrer Ausstattung sehr genauen, inter- mannshohen Ständer ein rundes, wei-
nen als Symbole darstellen. Bodensta- national vereinbarten Vorschriften ge- ßes Gefäß. Es ist etwa so groß wie ein
tionen melden zum Beispiel Tempera- nügen. Nur so liefert sie standardisierte Kochtopf, hat eine Lamellenwand und
turen auf Zehntel Grad Celsius genau Messwerte, die weltweit vergleichbar unten elektrische Anschlüsse. Das ist
und sind damit viel präziser als die sind. Sie darf zum Beispiel nicht neben die moderne Nachfolgerin der berühm-
Fernmessungen der Wettersatelliten. steilen Berghängen stehen, weil diese ten Englischen Hütte: LAM 630 schützt
Die Meteorologen benutzen die Boden- die Windverhältnisse oder Temperatur- zwei elektrische Thermometer und zwei
messungen als lokale Referenzpunkte, messungen verfälschen könnten. Auch elektrische Feuchtefühler vor direkter
um damit die flächendeckenden Satelli- das etwa 600 Quadratmeter große Mess- Sonneneinstrahlung. Diese Instrumente
tendaten auf höhere Genauigkeit zu feld muss sauber gepflegt sein, denn dienen der genauen Messung der Luft-
„eichen“. Auch deshalb sind Wetterwar- der Pflanzenbewuchs beeinflusst das temperatur und der relativen Luftfeuchte
ten und Wetterstationen unverzichtbar. Mikroklima am Messort. in zwei Metern Höhe.
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Pyranometer CM11 zur Messung der
Sonnenscheindauer und der
LAM 630 zur Messung der Lufttempe- Globalstrahlung.
ratur und –feuchte in 2 Meter Höhe, im
Hintergrund das Erdbodenmessfeld.
Der Ceilometer LD40 misst die Höhe der
Wolkenuntergrenze durch eine Abstands-
Der Luftdruck ist einer der wichtigsten messung per Laser. Er kann bis zu drei
meteorologischen Messwerte. Das Wolkenschichten in Höhen zwischen 5
dafür zuständige Instrument versteckt Meter und 13 Kilometer unterscheiden.
Moderner Ultraschall-Anemometer zur
sich allerdings im Häuschen der Steuer-
Messung von Windrichtung und -ge-
ungsanlage. Es ist eine Druckdose mit schwindigkeit in drei Ebenen.
einer Membrane, die der Änderung des eine Photozelle, aus deren elektrischem
Luftdrucks folgt. Ein Sensor verwandelt Signal die Anlage die Sonnenschein-
ihren Ausschlag in ein elektrisches dauer berechnet. Inzwischen wird zu-
Signal. nehmend ein größerer „Bruder“ des
Soni eingesetzt. Das Pyranometer kann
Eine andere luftige Messgröße ist der zusätzlich die Globalstrahlung, also die
Wind. Auf einem zehn Meter hohen Mast Intensität der Sonnenstrahlung messen,
registriert eine Windfahne seine Rich- was beispielsweise für die Planung von
tung. Daneben sitzt ein kleines Windrad, Solaranlagen wichtig ist.
das Schalenstern-Anemometer, das die
Windgeschwindigkeit misst. Bei einigen Zum Standard-Instrumentarium einer
Ombrometer zur
Stationen ersetzt schon ein moderneres Messung der hauptamtlichen Wetterwarte oder Wet-
Ultraschall-Anemometer diese beiden Niederschlags- terstation gehören noch der Schnee-
Instrumente. Es verfolgt, wie sich der menge mittels höhenmesser, der Sichtweitenmesser
von ihm gesendete Ultraschall in der elektronischer und der Ceilograph. Letzterer misst die
Präzisionswaage.
Luft ausbreitet. Aus seinen Messdaten Höhe der Wolkenuntergrenze per Infra-
Im Winter ist das
kann der Rechner der Steuerungsanlage Gerät beheizt. rot-Laserstrahl. Gerade bei der Beobach-
die Richtung und die Geschwindigkeit tung solcher Wetterelemente sind Men-
des Winds bestimmen. seinem aufgefächerten Laserstrahl und schen den automatischen Sensoren
einem Lichtsensor kann er sogar ge- noch überlegen. Die Art der Wolken zum
Zu den auffallenden Instrumenten ge- frierenden Regen von Sprühregen unter- Beispiel kann bislang kein Automat be-
hört das Ombrometer, das wie eine zu scheiden. Er „erkennt“ also die Art des stimmen.
groß geratene Thermoskanne aussieht. Niederschlags. Das ist vor allem in auto-
Es registriert die Niederschlagsmenge matischen Stationen wichtig, weil dort Alle Daten laufen im zentralen Rechner
in einem Becher, der den Regen, Schnee, kein Mensch mehr beobachten kann, des Messfelds zusammen. Hauptamt-
Graupel oder Hagel auffängt. Eine elek- ob es gerade regnet oder hagelt. liche Stationen und nebenamtliche On-
tronische Waage misst das Gewicht des line-Stationen schicken sie sofort an die
eingesammelten Wassers, und der Die Dauer der Sonneneinstrahlung re- Zentrale des Deutschen Wetterdienstes
Rechner ermittelt daraus die Nieder- gistriert das „Soni“, ein eher unschein- in Offenbach. Dort prüfen Computer die
schlagshöhe. Die Art und die Intensität bares Gerät mit einer Glaskuppel. Unter Daten auf Fehler und reichern sie mit
des Niederschlags, also wie viel in einer ihr rotiert ein haubenförmiger Schirm weiteren Wetterdaten aus dem Welt-
festgelegten Zeitspanne fällt, ermittelt mit Schlitzblende, der in sechs Sekunden netz an. Danach gehen sie zum Beispiel
der Laser-Niederschlagsmonitor. Er den kompletten Himmel abtastet. Durch als Startwerte in die Wettermodelle
sieht wie eine große Kamera aus. Mit den Schlitz fällt das Sonnenlicht auf zur Vorhersage ein. n
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Flugwetterwarten – ganz
auf Nummer sicher
Ein Sonderfall sind die Flugwetterwarten muss der Flugbetrieb aus Sicherheits- sehr wichtig, denn Böen oder starker
auf den 17 großen Verkehrsflughäfen gründen eingeschränkt werden. Das Seitenwind können den Flugzeugen
Deutschlands. Ihre aktuellen Beobach- ist teuer, und schon deshalb tragen gefährlich werden. Deshalb stehen an
tungen verteilt ein System an die die Flugmeteorologen des Deutschen Start- und Landebahnen mehrere Masten
Deutsche Flugsicherung und andere Wetterdiensts eine hohe Verantwortung. mit Windmessanlagen. Genauso wichtig
Flughafennutzer. Es heißt ASDUV, Auto- Entsprechend zuverlässig müssen ihre ist die Sicht. Am Anfang, in der Mitte
matisches System zur Datenerfassung Beobachtungen sein. Alle Messinstru- und am Ende jeder Start- und Lande-
und -Verbreitung. mente und die Computer sind doppelt bahn stehen Sichtmessgeräte. Jedes
vorhanden, damit ihr Ausfall nicht den Gerät besteht aus einem Sender mit
Heute sind die meisten Verkehrsflug- Flugbetrieb unterbricht. einer starken Xenon-Blitzlampe und
zeuge so ausgerüstet, dass sie bei re- einem Empfänger. Registriert der Em-
lativ ungünstigem Wetter starten und Flugwetterwarten weisen viele Beson- pfänger wegen Nebels nur noch schwa-
landen können. Bei sehr schlechtem derheiten auf. Zum Beispiel ist die Wind- che Blitze, dann schlägt er Alarm.
Wetter jedoch, etwa dichtem Nebel, messung auf dem gesamten Flugfeld n
Die Flugwetterwarte des DWD auf dem Gelände des Frankfurter Flughafens.
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Wetterradar:
den Hagel im Visier
Wettersatelliten zeigen zwar Wolkenfel- radar die Art des Niederschlags erfas- siert das Feuerwehr-Wetter-Informa-
der, aber keinen Niederschlag. Für die- sen. Es liefert sogar eine Information tionssystem FeWIS. Daran sind die
sen brauchen die Meteorologen andere über den Wind. Dazu nutzt es den Berufsfeuerwehren, der Katastrophen-
Sensoren: Der Deutsche Wetterdienst „Doppler-Effekt“, dessen akustische schutz, die Polizei und viele Hilfsorga-
besitzt 16 Wetterradar-Stationen, die Version wir aus dem Alltag kennen: Rast nisationen angeschlossen. RADOLAN
Deutschland flächendeckend erfassen. ein Krankenwagen auf uns zu, dann (RADar-OnLine-Aneichung) meldet den
Das Radar liefert eine genaue Information klingt sein Martinshorn höher, als wenn Hochwasserzentralen der Länder stünd-
darüber, wo es gerade regnet, hagelt er von uns weg fährt. Das passiert auch lich die aktuellen Niederschläge in ganz
oder schneit – und wie stark. Deshalb mit Radarwellen, wenn der Wind die Deutschland. Dieses System nutzt die
ist es vor allem für die Kürzestfrist-Wetter- Niederschlagsteilchen auf die Station
vorhersage unverzichtbar. Anhand der zu oder von ihr weg treibt. Aus der Än-
Radardaten und der Modellvorhersagen derung der Radarfrequenz kann der
können die Meteorologen auch sofort Computer die Windgeschwindigkeit re- Turm mit Wetter-
erkennen, für welche Landkreise sie lativ zur Station errechnen. Die speziel- radar des Mete-
orologischen
Unwetterwarnungen herausgeben müs- len Doppler-Radaranlagen des Deut-
Observatoriums
sen. Besonders im Sommer können in- schen Wetterdiensts haben jeweils eine Hohenpeißenberg
nerhalb von Minuten kleinräumige Ge- Reichweite von 120 Kilometern. des DWD in
witterzellen mit starkem Niederschlag Bayern.
entstehen. Weil Radardaten vor allem für die Wetter-
überwachung so wichtig sind, entwi- präzisen, aber nur punktuellen Nieder-
NinJo zeigt deshalb praktisch immer Ra- ckelte der Deutsche Wetterdienst das schlagsmessungen der Bodenstationen.
darbilder von Deutschland an. Es kann speziell auf die Bedürfnisse von Feuer- Damit veredelt es die flächendeckenden
auch die Bewegung und Veränderung wehr und anderen Hilfskräften zuge- Radarsignale in genaue Angaben über
des Niederschlags als Radarfilm vor- schnittene Online-Warnsystem KONRAD örtliche Niederschlagsmengen. So kön-
führen. Erfahrene Meteorologen können (KONvektionsentwicklung in RADarpro- nen die Warnzentralen früh erkennen,
so abschätzen, wo Niederschläge kurz- dukten). Es zeigt in einfachen und ver- wo Hochwassergefahr droht.
fristig fallen werden. Mit wenigen Maus- ständlichen Symbolen an, wo zum Bei-
klicks können sie sich auch den genauen spiel gefährlich große Hagelkörner
vertikalen Aufbau einer Gewitterzelle niedergehen könnten. Auf KONRAD ba- n
ansehen. Radarfilme stellt der Deutsche
Wetterdienst in vereinfachter Form
auch für Fernsehwetterberichte oder
Internetanbieter zur Verfügung.
Das alles funktioniert, weil Regentropfen
und Hagelkörner Radarstrahlen gut re-
flektieren. Dazu muss die Wellenlänge
des Radars im Bereich von einigen Zen-
timetern liegen, also ungefähr so groß
sein wie die Niederschlagsteilchen. Be-
sonders kritisch sind Hagelkörner in der
Größe von Taubeneiern. Diese erfasst
das Wetterradar des Deutschen Wetter-
diensts besonders gut, weil seine Wellen-
länge zwischen fünf und sechs Zenti-
metern liegt. Bei einem solch starken
Radarsignal schlägt NinJo automatisch
Alarm.
Regentropfen, Hagelkörner oder Schnee-
flocken produzieren unterschiedliche Hier zeigt das Hauptfenster von NinJo die Daten des Wetterradars in der
Radarechos. Deshalb kann das Wetter- Darstellungsweise von KONRAD.
7
Donnerwetter, es blitzt!
Vor allem im Sommer zeigt das Radar-
bild in NinJo immer wieder kleine Ge-
biete mit Starkniederschlag. Sind Ge-
witter dabei? Die Radardaten verraten
das nicht, aber es gibt einen sicheren
Beweis: Blitze. Um sie zu erfassen, über-
zieht ein Netz von 30 Blitzsensoren ganz
Deutschland. Betreiber ist die Firma
NowCast mobile in Landsberg-Ammer-
see im Auftrag des Deutschen Wetter-
dienstes.
Blitze senden typische, starke Funksig-
nale aus. Diese können die Sensoren
mit ihren Antennenringen noch in bis
zu 1 500 Kilometern Entfernung emp-
fangen. Das Signal eines Blitzes breitet
sich kreisförmig um seinen Entstehungs-
ort herum aus und rast über das Blitz-
ortungsnetz hinweg. Aus den unter-
schiedlichen Zeitpunkten, zu denen die
Sensoren es registrieren, können die
Computer des Netzes sofort berechnen,
an welchem Ort es geblitzt hat. NinJo
zeigt das Ergebnis fast ohne Verzöge-
rung als Symbol an.
Die Technik der Blitzortung ist an-
spruchsvoll, denn das Blitzsignal breitet
sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Das
sind immerhin rund 300 000 Kilometer
pro Sekunde. Entsprechend gering sind
die Zeitunterschiede, zu denen die ver-
schiedenen Sensoren es empfangen.
Nur wenn sie den Empfangszeitpunkt
hoch präzise registrieren, ergeben ihre
Daten den genauen Ort des Blitzes. Dazu
benutzen die Sensoren das von Atom-
uhren erzeugte Zeitsignal des Satelliten-
navigationssystems GPS.
Mit diesem System können die Meteoro-
logen des Deutschen Wetterdienstes
auf etwa hundert Meter genau feststel-
len, wo es geblitzt hat. Es unterscheidet
auch Wolkenblitze von den gefährliche-
ren Erdblitzen, die den Boden erreichen.
Das geschieht oft, immerhin blitzt es in
Deutschland etwa zwei Millionen Mal
pro Jahr.
Das NinJo-Hauptfenster zeigt, wo es während des Orkans Kyrill am 18. Januar 2007,
zwischen 17.30 und 18.00 Uhr über Sachsen, Brandenburg und Sachsen-Anhalt geblitzt
hat. Die ältesten Blitzereignisse sind grün gefärbt, die jüngsten rot. Die Zahlen zeigen
n die beobachteten Windspitzen in km/h, die gefiederten Pfeile die Windrichtung.
8
Neue Abhörmethoden für
das Wetter
Zu den besonders viel versprechenden Der Deutsche Wetterdienst betreibt drei verfolgen. Dabei erfasst es neben dem
Neuentwicklungen für das Bodenmess- solcher Anlagen in Ziegendorf, Nordholz Wind auch die Turbulenzen in der Luft.
netz zählen die Windprofiler-Radarsyste- und Bayreuth. Sie sind in ein europäi-
me. Sie können die Geschwindigkeit und sches Netzwerk von Windprofiler-An- Mit Schall können die RASS-Anlagen
Richtung des Windes bis in 16 Kilometern lagen eingebunden. Im Gegensatz zum das Temperaturprofil der Atmosphäre
Höhe über ihrem Standort messen. In Wetterradar hat eine solche Windpro- abtasten, weil die Schallgeschwindig-
Kombination mit einem Radio-Akusti- filer/RASS-Anlage eine waagerecht keit mit der Temperatur der Luft wächst.
schen Sondierungs-System (RASS), das ausgerichtete Sender- und Empfänger- Dazu schickt die Anlage Schallwellen
zusätzlich zu den Radarwellen des fläche aus gekreuzten Antennenstäben, in die Höhe und verfolgt ihren Weg per
Windprofilers noch Schallwellen aus- die entfernt an ein großes Trampolin Radar. Allerdings dämpft die Luft Schall
sendet, können sie auch ein Höhen- erinnert. Sie schickt in fünf Strahlen stärker als Radarstrahlen. Deshalb er-
profil der Lufttemperatur bestimmen. kurze Radarpulse nach oben. Einer weist fassen die Windprofiler/RASS-Anlagen
Damit liefern die Windprofiler/RASS- genau senkrecht hoch, die anderen die Temperatur nur bis in etwa vier
Anlagen kontinuierlich wertvolle Daten sind leicht geneigt. Durch diese räum- Kilometer Höhe. Dafür messen sie
über den Zustand der gesamten Tropos- liche Aufspreizung kann das Radar über jedoch kontinuierlich und sehr genau.
phäre, also der eigentlichen Wetter- den Doppler-Effekt die Bewegung der
küche. Luft in allen drei Raumdimensionen n
Das Windprofiler-Radarsystem des DWD in Bayreuth ermöglicht rund um die Uhr die Messung des Windes in verschiedenen Höhen der
Troposphäre.
9
Wetterballone –
Fahrstuhl durch die Wolken
Gewitter bilden sich mit Vorliebe dort, Die unbemannten Wetterballone sind
wo die Luftschichtung in der Atmosphä- dagegen auch abseits der Flugstraßen
re labil ist. Mit NinJo können Meteoro- im Einsatz, und sie steigen vom Boden
logen erkennen, wo das passiert. Das bis in 35 Kilometer Höhe auf. Für ihre
zeigen die Ergebnisse von Wetter- Starts sind aerologische Stationen zu-
ballon-Aufstiegen. Diese Aufstiege lie- ständig. Mit neun solcher Stationen
fern Schnittbilder der Atmosphäre in deckt der Deutsche Wetterdienst
der dritten Dimension. Deshalb sind Deutschland gut ab. Drei von ihnen
sie für die Meteorologen sehr wichtig. funktionieren vollautomatisch. Hinzu
kommen vier Stationen auf Handelsschif-
Inzwischen können auch Wettersatelli- fen, die über alle Weltmeere fahren.
ten vom All aus die verschiedenen Stock- Insgesamt startet der Deutsche Wetter-
werke der Atmosphäre erschließen. dienst 7 700 Ballone pro Jahr. An ihnen
Ihre Fernmessungen sind jedoch längst hängen Radiosonden mit Messinstrumen-
nicht so genau wie die Messungen der ten. Sie funken beim Aufstieg kontinu-
Wetterballone direkt in der umgebenden ierlich die Werte von Druck, Temperatur
Luft. Eine Alternative bieten die Sensoren und Feuchte der Luft zum Boden. Die Drift
von Verkehrsflugzeugen. Doch deren des Ballons liefert Informationen über
Messungen beschränken sich auf die die Richtung und Geschwindigkeit des
weltweiten Luftstraßen. Zudem bewe- Windes in der jeweiligen Höhe. Einer von jährlich rund 7 700 Ballonauf-
stiegen mit Radiosonden des DWD.
gen sich die Maschinen überwiegend
nur in der Reiseflughöhe zwischen zehn Eine aerologische Station startet min-
und zwölf Kilometern Höhe. destens zweimal am Tag einen Wetter- ballon. Der Wetterbeobachter befüllt den
Ballon mit Gas, prüft die Radiosonde,
stellt sie richtig ein und hängt sie an den
Ballon. Das kleine, zehn Zentimeter lange
und 230 Gramm leichte Kästchen ent-
hält die meteorologischen Instrumente.
Hinzu kommen Antenne, Sender und ein
GPS-Empfänger für die Satellitennavi-
gation. Seine Positionsdaten zeichnen
die Drift des Ballons beim Aufstieg nach.
Der 600 Gramm leichte Ballon hat an-
fangs am Boden einen Durchmesser
von etwa 1,5 Metern. Wenn er nach
rund zwei Stunden die maximale Höhe
erreicht, hat er sich im sinkenden Luft-
druck auf über zehn Meter Durchmesser
aufgebläht. Er platzt, und ein Fallschirm
lässt die Radiosonde sanft zu Boden
segeln. So kann sie niemanden verletzen.
Eine Aufschrift teilt Findern mit, wie sie
die Sonde fachgerecht entsorgen können.
Die Daten der Radiosonden haben Re-
ferenzqualität. Die Meteorologen passen
an sie die flächendeckenden, aber un-
Diagramm eines Wetterballon-Aufstiegs in NinJo. Das Hauptfenster zeichnet die wichtig- genaueren Messungen der Wettersatell-
sten Wetterdaten des Aufstiegs als Kurve über einer Temperatur-Achse nach. Links ist der iten an. Deshalb bilden die Wetterbal-
Luftdruck angezeichnet. Er sinkt mit der Höhe rapide, die rechts im Bild etwas versteckt
lone ein wichtiges Rückgrad im welt-
unter den Wind-Symbolen in Kilometern angezeigt ist (rechts oben 15 km). Ganz rechts
listet eine Tabelle wichtige Parameter der „Temp-Meldungen“ auf, wie die zu Boden ge- weiten meteorologischen Messnetz.
funkten Informationen der Radiosonden heißen. n
10AMDAR – der Wetterfrosch
fliegt mit
Wer mit der Lufthansa fliegt, hat den schwindigkeiten oder Vereisung. Nur Dieses System für Flugzeuge heißt
Deutschen Wetterdienst mit an Bord. die Luftfeuchte entzog sich lange den Aircraft Meteorological Data Relay, kurz
Allerdings bleiben die Meteorologen Meteorologen, denn diese kann nur ein AMDAR. Die flugzeugmeteorologischen
unsichtbar, denn sie nutzen aus der spezieller Feuchtesensor außen am Flug- Datenberichte sind ein wichtiger Teil im
Ferne die Flugsensoren des Flugzeugs zeug messen. Der Deutsche Wetterdienst globalen Datenpuzzle der Meteorologen.
mit. Diese liefern den Wetterfröschen rüstet seit Ende 2006 Lufthansa-Maschi- Weltweit sind insgesamt rund 3 000 Ver-
den Umgebungsdruck, Temperatur und nen damit aus. kehrsflugzeuge eingebunden. 260 sind
die Fluggeschwindigkeit gegenüber der Maschinen der Lufthansa, deren Aus-
Umgebungsluft. Das Flugzeugnaviga- Eine Software fasst die meteorologisch rüstung der Deutsche Wetterdienst
tionssystem addiert zu diesen Wetter- relevanten Daten der Flugzeugsensoren betreut. AMDAR bietet den Meteorolo-
daten die genaue Position und exakte zu Meldungen zusammen und funkt sie gen neben den Radiosonden eine zweite
Geschwindigkeit über Grund. automatisch an den nächsten Kommuni- Möglichkeit, den Zustand der Atmos-
kationssatelliten. Dieser leitet sie an das phäre in der dritten Dimension in prä-
Aus diesen Daten errechnet der Bord- Bodenzentrum des Flugzeugbetreibers zisen Höhenprofilen zu messen. Konse-
computer, wie schnell der Wind am je- weiter. Von dort gehen sie durch die quenterweise stellt NinJo die AMDAR-
weiligen Ort des Flugzeuges ist und in Qualitätskontrolle des zuständigen Wet- Daten wie Radiosondendaten dar.
welche Richtung er weht. Manche Flug- terdienstes und dann ins weltweite
zeuge liefern auch Informationen über Kommunikationsnetz der Meteoro-
Turbulenzen, Extremwerte der Windge- logen. n
Inmitten der Wetterküche
auf See
Ein paar Mausklicks, und auf dem Bild- obachten. Etwa vierzig Prozent sind im- schwersten Stürmen nicht aus und
schirm von NinJo erscheint ein Aus- mer auf See. Hinzu kommen 750 auto- funken besonders wertvolle Informa-
schnitt des Atlantiks. Auf dem virtuellen matische Driftbojen, von denen der tionen. Etwa zwei Jahre lang driften
Meer „schwimmen“ Symbole, die gerade Deutsche Wetterdienst zwei finanziert. sie mit den Meeresströmungen, bevor
den dort herrschenden Bodenluftdruck sie stranden. Danach werden sie auf-
anzeigen. Diese lokalen Wetterdaten Einige deutsche Schiffe haben vollau- gesammelt, instand gesetzt und erneut
stammen von Schiffen oder von auto- tomatische Wetterstationen an Bord. auf die Reise geschickt.
matischen Wetterbojen, die über die Sie melden jede Stunde die Wasser-
Ozeane driften. Sie sind viel genauer temperatur und die Lufttemperatur, den Auf den meisten Schiffen machen ge-
als die flächendeckenden Fernmes- Druck und die Feuchte. Dazu kommt schulte Offiziere neben den Wetter-
sungen der Wettersatelliten. die Richtung und Geschwindigkeit des messungen zusätzlich noch bis zu vier
Windes an der Position des Schiffes. Wetterbeobachtungen am Tag. Dabei
Rund 800 Handelsschiffe deutscher Diese Daten funken sie zum nächsten schätzen sie auch den Seegang ab. Ihre
Reedereien machen im Auftrag des Meteosat-Wettersatelliten. Er leitet sie Beobachtungen melden sie per Sate-
Deutschen Wetterdienstes Wetterbe- über Zwischenstationen bis zur Zentrale llitenfunk den Meteorologen und tragen
obachtungen. Dabei funken sie jedes des Deutschen Wetterdiensts in Offen- sie in ein Notebook oder ein meteoro-
Jahr rund 280 000 Wettermeldungen von bach weiter. logisches Tagebuch ein. Für die gesam-
allen Seewegen weltweit. Der Deutsche te Ausrüstung sorgt das Seewetteramt
Wetterdienst liefert damit den zweit- Ganz ähnlich wie die vollautomatischen in Hamburg, eine Niederlassung des
größten Beitrag an Schiffsmeldungen Stationen auf Handelsschiffen sind die Deutschen Wetterdiensts. Dazu gehören
zum globalen meteorologischen Be- Driftbojen ausgestattet. Ihre Aufgabe ist ein Barometer zum Ablesen des Luft-
obachtungsnetz. Insgesamt zählt die vor allem das Sammeln von Wetterdaten drucks und ein Barograph, der die Ver-
Weltorganisation für Meteorologie WMO abseits der üblichen Handelsrouten. änderung des Luftdrucks auf Papierrol-
rund 7 000 Schiffe, die das Wetter be- Anders als Schiffe weichen sie auch len aufzeichnet. Zur Messung der ‹
11Wassertemperatur dient zum Beispiel
die „Pütz“, ein Schöpfeimer mit inte-
griertem Thermometer.
Ein zunächst seltsam anmutendes
Instrument ist die Psychrometerschleu-
der. Sie besteht aus einem Griff und
zwei Thermometern in einer Metall-
schiene, die sich in schneller Drehung
herumschleudern lässt. Vor dieser
Gymnastik zieht der Offizier einem der
beiden Thermometer einen nassen
„Strumpf“ über die Spitze. Die Thermo-
meterspitzen zeigen beim Schleudern
nach außen, und im kräftigen Luftstrom
verdunstet Wasser aus dem nassen
Strumpf. Wie viel, das hängt von der
Feuchte und der Temperatur der Luft ab.
Die Verdunstungskälte lässt die Anzeige
des Feuchte-Thermometers sinken. Der
Offizier liest am Schluss beide Thermo-
meter ab und ermittelt aus der Tempe-
raturdifferenz die Luftfeuchte.
Vier Schiffe starten Wetterballone zwei-
Ein Seemann eines Handelschiffs nutzt die Psychrometerschleuder zur Bestimmung der
Luftfeuchtigkeit. mal am Tag. Ihre aerologischen Bordsta-
tionen sind der Beitrag des Deutschen
Wetterdiensts zum internationalen Auto-
matischen Schiffsaerologischen Pro-
gramm ASAP. Jede Station steckt in
einem Container, der auf Deck montiert
ist. Er ist mit einem Vorrat an Ballonen,
Radiosonden und Gasflaschen beladen
und besitzt eine automatische Startan-
lage.
Der Ballonstart von Bord erfordert eine
besondere Technik. Für die Füllung ist
nicht brennbares Helium vorgeschrieben.
Weil unter den Windverhältnissen auf
Schiffen rein automatische Starts oft
schief gehen würden, startet der Nautik-
offizier den Ballon bei passendem Wind
per Knopfdruck. Den Rest erledigt die
Anlage automatisch. Ein Rechner im
Container verarbeitet die Funkdaten der
Radiosonde zu Wettermeldungen und
schickt diese via Satellit zum nächsten
Wetterdienst. Kurz darauf kann NinJo
die aktuellen Werte frisch von der See
anzeigen. Parallel fließen sie in die
Wettervorhersagemodelle der Super-
computer ein.
Der DWD hat vier Handelsschiffe mit Containern ausgestattet, die über automatische
Startanlagen für Wetterballone verfügen. Auf ihren weltweiten Reisen startet jedes Schiff
täglich zwei Wetterballone mit Radiosonden. n
12Start des polarumlaufenden Wettersatelliten Metop von Eumetsat im Oktober 2006 in Baikonur in Kasachstan (Foto: Eumetsat).
Wettersatelliten –
Logenplatz im All
Auf NinJos Bildschirm beeindrucken be- Schiffe. Deshalb liefern Satelliten für riesigen Wettersysteme ist. Dazu „par-
sonders die grandiosen Bilder aus der diese Gebiete die Eingangsdaten für ken“ sie in knapp 35 800 Kilometern
Satellitenperspektive. NinJo kann sogar die globalen Wettervorhersagemodelle. Höhe über der Erdoberfläche. Auf ihrer
höhere und tiefere Wolkenschichten in Wettersatelliten, wie die europäischen geostationären Bahn bewegen sie sich
unterschiedlichen Farben darstellen, was Meteosat-Satelliten, nehmen die Erde im gerade so schnell, wie die Erde sich
für Meteorologen eine wichtige Infor- sichtbaren und im infraroten Spektral- dreht. So haben sie immer den gleichen
mation ist. Das funktioniert, weil die bereich ins Visier. Das sichtbare Licht Ausschnitt im Blick, der pro Satellit ein
Instrumente moderner Wettersatelliten liefert detaillierte Informationen über Drittel der Erdoberfläche umfasst.
die von der Erde empfangene Strahlung Wolken und Wetterfronten. Aus ihrer
sehr genau analysieren. Bewegung können Computer die groß- Meteosat-8 ist zum Beispiel über dem Golf
räumige Verteilung von Windgeschwin- von Guinea an den Himmel geheftet. So
Wettersatelliten bieten viele Vorteile. Sie digkeiten berechnen. Die Infrarotstrah- überblickt er Europa, Afrika und den Ost-
erfassen das Wetter global und damit lung zeigt die Temperaturen und die Ver- atlantik. Diese Wetterküche braut unser
auch großräumige Wettersysteme. Ihre teilung des Wasserdampfs in der Atmos- mitteleuropäisches Wetter zusammen.
Sensoraugen sind inzwischen so scharf, phäre. So erhalten die Meteorologen Zusammen mit Meteosat-9 gehört er zur
dass ihnen auch kleinräumige Unwetter ein dreidimensionales Bild der globalen zweiten Meteosat-Generation, die kurz
nicht mehr entgehen, was wichtig für Wetterküche inklusive Temperatur, MSG (Meteosat Second Generation) heißt.
Unwetterwarnungen ist. Zudem über- Feuchte, Niederschlag, Windgeschwin- MSG-Satelliten schicken alle 15 Minuten
blicken sie die riesigen meteorologi- digkeit und Windrichtung. ein sehr detailliertes Bild unseres Plane-
schen Datenwüsten der Erde. In Afrika ten zur Erde. Die noch aktiven Satelliten
zum Beispiel oder auf weiten Gebieten Die Meteosat-Reihe gehört zu den geo- der ersten Generation, Meteosat-5 bis -7,
der Ozeane gibt es weder Bodenmess- stationären Wettersatelliten, deren Auf- schaffen das nur alle 30 Minuten – und
netze noch Wetterballone, Bojen oder gabe die großräumige Beobachtung der mit geringerem Deteilreichtum. ‹
13Metop-A, dem noch zwei Schwester-
satelliten folgen werden, hat eine Flug-
höhe von nur 820 Kilometern. Für einen
kompletten Umlauf um die Erde braucht
er 101 Minuten. Dabei beobachtet er
einen bis zu etwa dreitausend Kilometer
breiten Streifen. Weil die Erde sich
unter seiner Bahn weg dreht wie ein
Globus in seiner Halterung, erfasst der
Satellit nach und nach die komplette
Erdoberfläche. Zweimal am Tag über-
fliegt er dieselbe Region.
Metop-A ist so groß wie ein Lastwagen
und vollgestopft mit Instrumenten, die
eine Flut von Informationen liefern. Aus
seinem niedrigen Orbit kann der Satellit
noch Strukturen von einem Quadrat-
kilometer ausmachen. Dank seiner Nähe
zur Troposphäre kann er diese viel
detaillierter in ihre einzelnen Stock-
werke auflösen als ein geostationärer
Satellit. Seine Instrumente sind nicht
Mitteleuropa im Visier des amerikanischen polarumlaufenden Satelliten NOAA-17, auf- allein für sichtbare und infrarote Strah-
genommen am 8. Februar 2005. Er beobachtet die Erde im sichtbaren Bereich mit dem lung empfindlich. Sie senden und emp-
gleichen Instrument wie Metop-A. Die Wolkenspirale zeigt ein kleines Tiefdruckgebiet über fangen auch Mikrowellen und können
der Mitte von Deutschland. Oben über der Nordsee sind dünne, hohe Cirrus-Eiswolken
in Blautönen dargestellt.
so – anders als Meteosat – selbst durch
dickste Wolken die Erdoberfläche be-
Das „Auge“ der MSG heißt SEVIRI. Das sie zwar nur einen relativ schmalen At- obachten.
steht für Spinning Enhanced Visible and mosphärenstreifen unter sich im Visier,
Infra-Red Imager – also ungefähr „rotie- diesen aber umso schärfer. Für den technischen Betrieb der euro-
render verbesserter Bildgeber im Sicht- päischen Wettersatelliten ist die pan-
baren und Infraroten“. Die trommelför- Die Europäer haben seit dem 19. Oktober europäische Organisation Eumetsat in
migen MSG-Satelliten drehen sich wie 2006 mit Metop-A einen ersten eigenen Darmstadt zuständig. Der Deutsche
Kreisel, um ihre Position zu stabilisieren. polarumlaufenden Satelliten im All. Wetterdienst ist größter Beitragszahler
Bei jeder Umdrehung scannt SEVIRI Darüber hinaus nutzen sie auch die und regelt für die Bundesrepublik
einen neuen Streifen der Erde. Nach Daten amerikanischer Polarsatelliten. Deutschland die technische Zusammen-
14 Minuten hat MSG so den Planeten
komplett erfasst, und der Satellit funkt
das fertige Bild zur Erde. Genau genom-
men sind es immer zwölf Bilder aus
zwölf Frequenzkanälen vom Sichtbaren
bis ins Infrarote, in die SEVIRI die von
der Erde eintreffende Strahlung zerlegt.
In einem Kanal für sichtbares Licht kann
das Instrument sogar Wolkenstrukturen
bis hinunter zu einem Quadratkilometer
Fläche auflösen. So erfasst es auch
kleine Gewitterzellen.
Geostationäre Satelliten sind enorm
wichtig, haben jedoch zwei große blinde
Flecke. Ihnen entgehen die beiden
Polarregionen, weil ihre Position über
der Äquatorebene fixiert ist. Diese Be-
obachtungslücke füllen andere Satelli-
ten, deren Bahnen über die Pole hinweg
führen. Die polarumlaufenden Satelliten Die Grafik zeigt den ersten europäischen polarumlaufenden Satelliten Metop-A
fliegen zudem sehr niedrig. Damit haben (Grafik: Eumetsat).
14Das Hauptfenster von NinJo zeigt die Vorhersage der Wettermodelle des Deutschen
Wetterdiensts für den Zeitpunkt 18. Januar 2007, 18 Uhr. Sie erfassten die Entwicklung
des Orkans Kyrill genau. Die schwarzen Linien (Isobaren) zeigen den Luftdruck auf Meeres-
höhe an. Die farbigen Felder geben die vorausberechneten Spitzenböen in zehn Metern
über Grund an, in Metern pro Sekunde (m/s): Mehr als 17 m/s (gelb-orange) entspricht
Sturmböen ab Windstärke 8, mehr als 33 m/s Orkanböen mit Windstärke 12 (dunkelrot).
arbeit. Eumetsat verarbeitet die Satelli- in Beiträge für die internationalen mete-
tenbilder und reichert sie mit weiteren orologischen Organisationen, die das
meteorologischen Daten an, die von den globale System der Wetterbeobach-
Bodenstationen, Wetterballonen, Mel- tung und -überwachung betreiben und
dungen von Schiffen und automatischen koordinieren.
Driftbojen stammen. Das fertige Produkt
senden die Darmstädter dann via Satellit Diese Steuergelder sind gut angelegt:
an alle Nutzer weltweit. Rechtzeitige Unwetterwarnungen helfen
unsere Gesellschaft vor tragischen Un-
Hinter jedem einzelnen Symbol, hinter fällen zu bewahren und Schäden zu
jeder Grafik und jedem Bild, das NinJo mit minimieren. Angesichts der steigenden
wenigen Mausklicks auf den Schirm Wahrscheinlichkeit für extreme Wetter-
zaubert, verbirgt sich also das riesige lagen, die der Klimawandel mit sich Impressum
Redaktion:
globale Netzwerk der Meteorologie. bringt, wird die Bedeutung einer mög-
Uwe Kirsche,
Auch die Satellitenbilder aus dem All lichst genauen Wetterbeobachtung und
Pressestelle des DWD,
haben eine weite Reise und eine auf- -überwachung in Zukunft noch wachsen. Telefon: 0 69 / 80 62 45 01,
wendige Computerverarbeitung hinter Auch für die Planung von Wirtschafts- E-Mail: pressestelle@dwd.de
sich. Ein Temperaturwert auf dem Atlan- unternehmungen sind präzise Wetter-
tik kommt von einem Schiffsoffizier, der und Klimadaten wichtig, zum Beispiel Text: Roland Wengenmayr
seine Wettermeldung vielleicht erst vor für die Wahl des richtigen Standorts (www.roland-wengenmayr.de)
wenigen Minuten abschickte. Oder die für Windenergie- und Photovoltaikan-
Messung stammt von einer driftenden lagen. Fotos und Abbildungen: DWD
Boje, die ihre Wetterdaten gerade mit-
ten aus einem Sturm funkt. Nicht zuletzt ist das weltweite Netz der Umsetzung:
Gubrinski Kommunikation GmbH,
Meteorologen eine der großen Kultur-
Frankfurt am Main
Der Deutsche Wetterdienst investiert leistungen der Menschheit, für die rund
jährlich rund 145 Millionen Euro in die 180 Staaten friedlich zusammenarbeiten. Eine Ergänzung zu dieser Publikation ist die 2005
Menschen, die für ihn das Wetter be- Wir alle profitieren von diesen Leistung- vom DWD herausgegebene Broschüre „Die Wetter-
obachten, in sein dichtes Messnetz zu en, wenn es wieder heißt: vorhersage“. Sie kann kostenlos beim DWD be-
Lande, zu Wasser und in der Luft sowie „Und nun – das Wetter.“ n zogen werden.
15Deutscher Wetterdienst Zentrale Frankfurter Straße 135, 63067 Offenbach E-Mail: info@dwd.de, Internet: www.dwd.de
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