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Die Grundlage für die Wettervorhersagen
Haben Sie sich schon einmal darüber Gedanken gemacht, wie es
überhaupt möglich ist, eine Wettervorhersage zu erstellen?
Das Wetter charakterisiert den Zustand der Atmosphäre an einem
bestimmten Ort und zu einem festgelegten Zeitpunkt und ist
abhängig von verschiedenen, teils komplizierten physikalischen
Vorgängen. Diese Prozesse können nur unter Zuhilfenahme von
Vorhersagemodellen vollständig erfasst und verarbeitet werden.
Damit die Berechnung des zukünftigen Wetters überhaupt
stattfinden kann, bedarf es einer Datengrundlage, denn man kann
nur dann etwas berechnen, wenn man auch die Anfangsbedingungen
kennt. Welche Möglichkeiten es gibt den aktuellen Zustand der
Atmosphäre zu erfassen, soll im Folgenden genauer erläutert
werden.
Eine wichtige Datenquelle stellen die Bodenbeobachtungen dar.
Diese werden zu den synoptischen Beobachtungsterminen
unabhängig von der jeweiligen Lokalzeit erfasst. Als Basis
dafür dient die UTC-Zeit (UTC - Universal Time Coordinated -
Koordinierte Weltzeit). Diese macht es möglich, dass weltweit
mit einer einheitlichen Uhrzeit gearbeitet werden kann. Die
passende Lokalzeit lässt sich durch Addition oder Subtraktion
berechnen. Für die mitteleuropäische Zeit gilt UTC+1h (bzw. UTC
+ 2h für die Sommerzeit).
In Deutschland betreibt der Deutsche Wetterdienst insgesamt 183
Wetterwarten und Wetterstationen. Davon sind 49 rund um die Uhr
und 28 zeitweise mit Personal besetzt. Die restlichen 106
Stationen sind vollautomatisiert. Standardmäßig werden die
folgenden Parameter gemessen: Sicht, Wolkenart, Wolkenhöhe,
Bedeckungsgrad und der Wetterzustand werden mit dem Auge
beobachtet, während Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchte,
Windrichtung und -geschwindigkeit, sowie Niederschlag,
Sonnenscheindauer, Schneehöhe und Globalstrahlung unter
Zuhilfenahme von Messgeräten bestimmt werden. Um auch zukünftig
ein dichtes Messnetz zu gewährleisten, mussten Wetterstationen
zum Teil automatisiert werden. An diesen werden neuartige und
moderne Geräte eingesetzt, welche die benötigten
Augenbeobachtungen ersetzen. Zwar ist es noch nicht möglich,
alle von Beobachtern gemachten Messungen gleichwertig zu
ersetzen, aber die Automaten stellen eine wichtige Ergänzung zu
Erfassung des aktuellen Wettergeschehens dar.
Neben den Bodenbeobachtungen wird die Atmosphäre auch vertikal
untersucht, denn für eine Wettervorhersage ist es von
besonderem Interesse, welche Gegebenheiten in größeren Höhen
vorherrschen. Um diese Untersuchung durchzuführen, gibt es
mehrere Möglichkeiten: Eine Methode besteht darin,
Wetterballons (sogenannte Radiosonden) in den Himmel steigen zu
lassen. An diesen mit Wasserstoff gefüllten Ballonen sind
verschiedene Messgeräte angebracht, mit denen Luftdruck,
Luftfeuchte, Temperatur und Wind bis in 35km Höhe bestimmt
werden können. Weltweit gibt es etwa 800 solcher Aufstiegsorte,
wovon neun in Deutschland platziert sind. Seit einiger Zeit
werden diese Aufstiege durch moderne Messverfahren ergänzt. So
gibt es ein Flugzeugmessnetz, mit dem täglich 30.000 Meldungen
von 650 Flugzeugen europäischer Fluggesellschaften erfasst
werden. Die Messungen finden während des Aufstiegs, der Reise
und des Sinkfluges statt. Gemessen werden die Temperatur und
der Wind und bei einigen Flugzeugen auch schon die Luftfeuchte.
Eine dritte Möglichkeit der vertikalen Atmosphärenuntersuchung
sind so genannte Windprofiler, welche hochfrequente Wellen
aussenden und Windrichtung bzw. -geschwindigkeit bis in 16km
Höhe dadurch bestimmten können, dass die Frequenz durch eben
diesen Windeinfluss verschoben wird.
Andere Möglichkeiten zur Gewinnung von Informationen über die
Erdoberfläche (man spricht in diesem Zusammenhang auch von
Fernerkundungsmethoden) sind Satellitenbeobachtungen. Seit der
Inbetriebnahme des ersten Wettersatelliten im Jahr 1960 kommt
diesen Daten eine immer höhere Bedeutung zu. Ihr Vorteil
besteht darin, dass mit einem einzigen Instrument ein sehr
großes Gebiet auf der Erde abgetastet werden kann. Darüber
hinaus werden noch Radar- und Blitzbeobachtungen durchgeführt.
Auch gibt es in den Weltmeeren Wetterbojen, die Messungen
durchführen und auch zahlreiche Handelsschiffe sind mit
Messinstrumenten ausgestattet.
Diese vielen Messdaten, die weltweit und auf sehr
unterschiedliche Art und Weise erfasst werden, müssen nun
geschickt zusammengefügt werden, um sie als Grundlage für die
Modellberechnungen nutzen zu können. Dieses Verfahren nennt man
Datenassimilation und ist nicht nur sehr umfangreich, sondern
auch schwierig. Das Problem besteht vor allem darin, dass man
nicht an jedem beliebigen Punkt auf der Erde, sowohl am Boden,
als auch in der höheren Atmosphäre, Messungen hat. Je besser
man die Zusammenstellung der Daten hinbekommt und damit auch
die Anfangsbedingungen der Atmosphäre darstellt, desto besser
sind auch die Vorhersagen der Modelle. Die Wetterdaten und ihre
Zusammenführung bilden also die Grundlage für Wettervorhersagen.
Dipl.-Met. Marcus Beyer
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
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