Wetter und Klima besser modellieren

Bild: Harald Schottner / pixelio.de

Eine neue DFG Forschergruppe erforscht kleinräumige Schwerewellen, die durch das Raster der Wettermodelle hindurch fallen. Sie erzeugen für die Flugmeteorologie wichtige Turbulenzen und bestimmten die räumliche Struktur von Niederschlagsgebieten. Insbesondere kontrollieren sie aber auch die großräumigen Winde in den höheren Schichten der Atmosphäre und müssen deshalb in Wettervorhersagen und Klimamodellen berücksichtigt werden.

FRANKFURT. Exakte Wettervorhersagen sind besonders dann schwierig, wenn Gewitter erwartet werden. Diese sind so kleinräumig , dass sie durch das Raster der Wettermodelle hindurch fallen. Gewitter erzeugen Schwerewellen mit entsprechend kurzen Wellenlängen, die durch Modelle oft nicht aufgelöst werden. Diese haben aber auf Wetter- und Klimaprozesse einen großen Einfluss. Eine neue, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Forschergruppe unter der Leitung der Goethe-Universität hat das Ziel, Schwerewellen besser zu verstehen, so dass sie in Wettervorhersagen und Klimasimulationen exakter berücksichtigt werden können.

„Schwerewellen entstehen nicht nur bei Gewittern, sondern auch durch Abstrahlung aus den Hoch- und Tiefdruckgebieten, die man auf der Wetterkarte sieht“, erläutert Prof. Ulrich Achatz vom Institut für Atmosphäre und Umwelt, Sprecher der DFG-Forschergruppe Multi-Scale Dynamics of Gravity Waves. Achatz weiter: „Auch wenn Luftmassen über Gebirge streichen entstehen Schwerewellen. Wenn beispielsweise in Frankfurt der Wind aus Norden kommt, kann man oft südlich des Taunus Wolkenbänder sehen, die durch das Auf- und Absteigen der Luftmassen in dort erzeugten Wellen entstehen“. Mit ihren kurzen Wellenlängen von einigen 100 Metern bis zu einigen 100 Kilometern sind Schwerewellen für Wetter- und Klimamodelle aber häufig nicht „sichtbar“.

Für die Wettervorhersage und Klimaforschung müssen die Effekte von Schwerewellen dennoch berücksichtigt werden. Sie erzeugen für die Flugmeteorologie wichtige Turbulenzen. Sie organisieren die räumliche Struktur von Niederschlagsgebieten. Sie kontrollieren aber insbesondere auch die großräumigen Winde in den höheren Schichten der Atmosphäre, die wiederum die tieferen Schichten so stark beeinflusst, dass eine realistische Modellierung der Atmosphäre ohne Berücksichtigung des Effekts der Schwerewellen nicht möglich ist.

Geplant sind neben Theorieentwicklung, hochauflösenden Modellrechnungen und Laborexperimenten auch Messkampagnen in Nord-Norwegen mit einer feinmaschigen Beobachtung von Schwerewellen mittels Radar, leistungsfähigen Lasern (Lidar), Raketen und Forschungsflugzeugen. Die dabei und auch durch Satelliten gewonnenen Daten sollen zur Überprüfung und Weiterentwicklung der Theorie von Schwerewellen verwendet werden, so dass ihre Effekte in Modellen besser berücksichtigt werden können. Diese sollen insbesondere Eingang in das gemeinsame Wetter-und Klimamodel ICON finden, das durch den Deutschen Wetterdienst in Offenbach und das Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg entwickelt wird. Beteiligt sind Experten aus Mathematik, Theorie und experimenteller Forschung an 11 Forschungsinstituten und Universitäten.

Informationen: Prof. Ulrich Achatz, Institut für Atmosphäre und Umwelt

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Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main (idw)