Wetter-Vorhersage lässt sich verbessern
Neues Grundlagenwissen aus dem weltgrößten Forschungsprojekt zur Niederschlagsmessung verspricht genauere Vorhersagen für Extremwetterlagen.
Das Projekt COPS – das Kürzel steht für „Convective and Orographically-induced Precipitation Study“ – hatte 2007 den Schwarzwald vier Monate lang in ein riesiges, multinationales Freiluft-Labor verwandelt. Nach vierjähriger Auswertungszeit präsentierten die Forscher auf einer Pressekonferenz nun die wichtigsten Ergebnisse.
Wärme- und Feuchtetransporte sowie die Eigenschaften der Vegetation und die Geländeformen spielen bei der Wolken- und Niederschlagsbildung eine entscheidende Rolle. Die Verfügbarkeit von Wasser ist dabei besonders wichtig. Tatsächlich sind die Prozesse bis heute noch nicht im letzten Detail bekannt. Das führt zu falschen Wettervorhersagen, vor allem bei Starkregen.
Abb: Messanlage des COPS-Projekts im Schwarzwald. (Bild: COPS)
Eine Ursache ist der sogenannte Luv-Lee-Effekt. Im Computermodell wird der Regen auf der Wind zugewandten Seite von Gebirgen stark überschätzt, auf der Wind abgewandten Seite wird zu wenig vorhergesagt. Als das Forschungsprojekt begann, lagen Wirklichkeit und Vorhersage zum Teil um 100 Prozent auseinander, berichten die Wissenschaftler.
Simulationen mit besonders hoher Auflösung zeigten, dass durch die geringe räumliche Dimension der Standard-Vorhersagemodelle oft die Strömungsverhältnisse und die Struktur einzelner Gewitterzellen nicht gut genug erfasst werden. Folge: entweder wurde gar kein Niederschlag simuliert oder er ergoß sich zur falschen Zeit am falschen Ort mit der falschen Menge. Gleichzeitig ist Extremwetter am gefährlichsten, weil es mit Gefahren durch Hochwasser, Hagelschlag und Sturmböen verbunden ist.
Neuere Computermodelle haben diesen Effekt besser im Griff – wenn auch noch nicht befriedigend, so die Forscher. Durch das COPS-Projekt erhielten sie ein neues Verständnis von den Prozessen, die für die Vorhersage wichtig sind. Sie identifizierten die Schwachstellen in den Computervorhersagen und testeten neue Messinstrumente mit deren Daten sich die Modelle für bessere Prognosen füttern lassen. Unterstützung erhielten die Wissenschaftler von neun Forschungsflugzeugen und einem Forschungszeppelin. Den Boden überzog ein Netz von über 100 Messstationen. Fünf Super-Sites an exponierten Stellen in der COPS-Region, bündelten neue Messgeräte, von denen es zum Teil weltweit nur je einen Prototyp gab. Wettersatelliten im All wurden so getaktet, dass sie das Gebiet dreimal so häufig wie sonst fotografierten.
Den Ort hatten die Forscher mit Bedacht gewählt. Mittelgebirge wie der Schwarzwald sind bei der Gewitterentstehung besonders wichtig. Gleichzeitig sind die Auslösemechanismen für Unwetter über den Bergrücken so komplex, dass sie bislang am wenigsten verstanden waren. Zeitweilig forschten bis zu 300 Wissenschaftler an dem weltgrößten Projekt zur Niederschlagsmessung. Beteiligt waren letztlich alle meteorologischen Einrichtungen aus Deutschland und viele weitere aus sieben Nationen.
Es ist nicht weniger als eine neue Generation von Messtechnik und Computermodellen, die die Forscher für künftige Wettervorhersagen verlangen. Sie leiten vier Kern-Forderungen an Wetterbeobachtung und -vorhersage der Zukunft ab: Neue Messgrößen, die zusätzlich berücksichtigt werden müssen; ein dichteres Messnetz; bessere Computermodelle, die diese Zusatzinformationen integrieren und Multimodellsysteme, die mehrere Computermodelle bündeln.
KIT / PH
