Forscher haben im Südwesten untersucht, wie sich Gewitter vorhersagen lassen – um die Prognosen zu verbessern und Schäden zu vermeiden.
Stuttgart - Immer wenn sich Unwetter in der Atmosphäre bilden, stehen die Meteorologen vor einem gravierenden Problem: sie können oft nicht genau vorhersagen, wo es wen am schlimmsten trifft. "Die Vorhersage postuliert oft große Gebiete mit gleichmäßig viel Niederschlag", berichtet der Hohenheimer Physiker Volker Wulfmeyer aus Erfahrung und er ergänzt: "In Wirklichkeit treten dann aber punktuell Starkregen auf. Wann und wo sie genau niedergehen, wird von den Computermodellen selten getroffen." Doch gerade die extremen Wetterereignisse sind besonders gefährlich und kostenträchtig, bringen sie doch oft genug Hochwasser, Hagel und heftigen Sturm mit sich.
Wie weit Prognose und Realität häufig auseinanderklaffen, kann man im Alltag immer wieder erleben. Konkret belegen können die Hohenheimer Forscher diese Aussage mit Messdaten aus dem Schwarzwald: Eine der Karten, die sie von dort erstellt haben, zeigt die mit den bisherigen Vorhersagemodellen möglichen Prognosen; die andere die tatsächlich vor Ort gemessenen Niederschläge - ein himmelweiter Unterschied.
Zur falschen Zeit am falschen Ort mit falscher Menge - dieses Manko bei der Vorhersage von extremen Niederschlagsereignissen wollen die Wetterfrösche nicht mehr länger hinnehmen. Und so wurde im Juni 2007 eine dreimonatige intensive Forschungskampagne im Schwarzwald bis in die Vogesen hinein gestartet. Bis zu 300 Forscher waren zeitweise an diesem nach Aussagen der Projektmanager weltgrößten Projekt zur Niederschlagsmessung beteiligt. Mit Hilfe dieser Studie namens Cops sollte der Einfluss von Konvektion - also dem Aufsteigen warmer Luftmassen und dem Sinken abgekühlter Luft - in der Atmosphäre sowie Auswirkungen von Höhenstrukturen der Landschaft auf die Bildung von Niederschlägen untersucht werden (die Abkürzung steht für: Convective and Orographically-induced Precipitation Study).
Bei Starkregen sind die Prognosen immer wieder falsch
Neun Forschungsflugzeuge und ein Zeppelin waren damals im Einsatz, gemessen wurde an mehr als hundert Orten, darunter an fünf sogenannten Super-Site-Messstationen. Nach vierjähriger Auswertungsphase liegen jetzt die Ergebnisse in einer umfassenden wissenschaftlichen Veröffentlichung vor. Am Montag wurden sie der Öffentlichkeit präsentiert.
Die wichtigste Erkenntnis fasst Volker Wulfmeyer, der Vorsitzende des internationalen Cops-Lenkungsausschusses, so zusammen: Wenn in Zukunft die Vorhersage von Unwettern und extremen Niederschlagsereignissen verbessert werden soll, dann bedarf es hierzu einer neuen Generation von Messgeräten, dichterer Netzwerke von Informationen sowie verfeinerter Computermodelle. Heute liege zum Beispiel die Vorhersagbarkeit von Gewittern bei ein bis drei Stunden, doch vor allem bei Starkregen seien die Wetterprognosen immer wieder falsch. Dagegen seien im Rahmen von Cops durch Simulationen einzelne Gewitter bis zu 14 Stunden im Voraus prognostiziert worden, so Wulfmeyer. Dafür brauche es allerdings mehr Daten unter anderem über Windverhältnisse und Luftfeuchtigkeit.
Einen wichtigen Beitrag zur Niederschlagsbildung leisten zum Beispiel Pflanzen - und die hatten die Meteorologen bisher kaum bei ihren Wetterberechnungen berücksichtigt. Das Forschungsprojekt hat nun gezeigt, dass Pflanzen sowohl durch die Verdunstung von Feuchtigkeit als auch durch die Reflexion von Sonnenlicht einen erheblichen Einfluss auf die Bildung von Gewittern haben.
"Höhere Kosten für bessere Vorhersagen sind gerechtfertigt"
Zu den neuen Messgeräten, welche die Wissenschaftler als eine Konsequenz aus den Erkenntnissen von Cops fordern, gehören Lidar-Instrumente. Damit lässt sich ein Laserstrahl in die Atmosphäre schicken. Wird er dort von Molekülen reflektiert, kann man aus der Beschaffenheit der Rückstrahlung wichtige Informationen ableiten, etwa über Luftfeuchtigkeit und Luftverschmutzung und damit zur Wetterentwicklung selbst bei wolkenlosem Himmel. Außerdem können GPS-Satelliten nicht nur die Navigationsgeräte von Autofahrern mit Informationen beliefern, sondern auch wertvolle Daten zur Feuchtigkeit in der Atmosphäre bereitstellen, aus der sich starker Regen entwickeln kann. Auch das Radarmessnetz des Deutschen Wetterdienstes trägt zu einer besseren Prognose bei. Allerdings sind für die Forscher die Grenzen der Genauigkeit noch nicht ausgereizt.
Billig sind die von den Wissenschaftlern geforderten neuen Messnetze und Computermodelle allerdings nicht. Gleichwohl hält Christof Kottmeier vom Karlsruher Institut für Technologie die höheren Kosten für eine bessere Vorhersage von Unwettern für gerechtfertigt. So habe sich die Zahl der Hageltage in Baden-Württemberg in den vergangenen 20 Jahren von 12 auf 24 erhöht. Als eine Abwehrmaßnahme gegen diese beunruhigende Entwicklung könnten bei präziseren Vorhersagen bessere Schutzmaßnahmen getroffen werden, wodurch sich Kosten sparen ließen. Das gelte auch für Hochwasser. Auch Andreas Behrendt von der Uni Hohenheim, der Leiter des Cops-Projektbüros, betont, dass die volkswirtschaftlichen Schäden weitaus größer seien als die für eine bessere Prognose erforderlichen Investitionen.
Das Projekt Cops
Studie Die Messkampagne Cops erforscht den Einfluss von Luftströmungen und Gelände- beschaffenheit auf die Entstehung von Niederschlägen. Sie ist Teil des Weltwetterforschungsprogramms der Vereinten Nationen, an dem neben der Universität Hohenheim und dem Karlsruher Institut für Technologie unter anderem alle meteorologischen Institutionen Deutschlands und Forschungszentren weiterer Nationen beteiligt sind. Cops ist auch Teil des Programms „Quantitative Niederschlagsvorhersage“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
Forschung Im Sommer 2007 wurden drei Monate lang im Schwarzwald Niederschläge und andere Wetterereignisse intensiv gemessen. Nun liegt die Auswertung vor.