In den Sommermonaten des Jahres 2021 findet in der Region um das Meteorologische Observatorium Lindenberg des Deutschen Wetterdienstes in der Nähe von Berlin ein großes Experiment statt, das FESSTVaL (Field Experiment on submesoscale spatio-temporal variability in Lindenberg). Ein gutes Dutzend Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus sieben deutschen Instituten arbeiten an dem Projekt, darunter viele Nachwuchsforschende. Im Juni soll die intensive Messphase starten, an der sich auch zahlreiche Bürgerinnen und Bürger beteiligen sollen. Sie bekommen dazu einen Bausatz für ein kleines Messinstrument, was sie im Garten aufstellen können, erklärt Henning Rust. Er ist Professor für Meteorologie an der FU Berlin und Teil des virtuellen Hans-Ertel-Zentrums für Wetterforschung.

Ralf Krauter: Auf der Webseite zu diesem Citizen-Science-Projekt steht: Um die Quellen sub-mesoskaliger Variabilität zu betrachten, konzentriert sich die Messkampagne auf drei Hauptaspekte: Strukturen der atmosphärischen Grenzschicht, Cold Pools und Windböen. Klingt für Laien etwas kryptisch: Welche Fragen wollen Sie beantworten?

Henning Rust: Ja, die atmosphärische Grenzschicht, das ist der Teil, wo die Atmosphäre an den Erdboden stößt, wo auch Austauschprozesse stattfinden. Das ist das, was uns interessiert, und insbesondere sind es Prozesse, die auf einem Raum von wenigen Kilometern stattfinden. Das ist typischerweise ein Raum, der zwischen den großen Messstationen liegt, die wir ständig betreiben, auch in Deutschland. Da interessieren uns besonders Aspekte wie zum Beispiel Windböen in der Höhe von Windkraftanlagen. Das sind ganz kurzwebige, starke Windereignisse, die auch für die Lastberechnung von Windkraftanlagen sind wichtig sind, aber auch die Entstehung von Gewittern und sogenannte Cold Pools.

Cold Pools sind Kaltluftausflüsse, die bei Gewittern entstehen – das haben die meisten vermutlich schon mal gemerkt, in der Nähe eines Gewitters gibt es so einen Schwall kalter Luft. In wenigen Minuten sinkt die Temperatur um einige Grad, und das ist was, was man sehr deutlich merkt, und dieser Effekt, der kann auch dazu führen, dass etwas in der Nähe, woanders, ein neues Gewitter entsteht. Das wollen wir zum Beispiel näher untersuchen.

Krauter: Welche Messinstrumente haben Sie zur Verfügung und wo genau kommen die Bürgerinnen und Bürger ins Spiel, die ja mitmachen sollen?

Rust: Es gibt ja ein ganzes Portfolio von Messinstrumenten. Es geht los mit Radiosonden, die viele vielleicht von Bildern kennen, die an Heliumballons aufsteigen. Es gibt radiowellenbasierte Fernsondierungsinstrumente, also Radar – das kennen Sie auch vom Wolkenradar –, es gibt laserbasierte Instrumente. Es gibt unbemannte Flugsysteme, also Drohnen, die auch in einer Formation mit vielen Drohnen fliegen. Und es gibt natürlich auch ganz klassische Instrumente, also diese klassische Wetterstation, mit der ich Druck messen kann, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, und hier ist auch die Stelle, wo der Bürger ins Spiel kommt.

Krauter: Inwiefern?

Rust: Wir möchten den Bürgern einen Bausatz geben für ein kleines Messinstrument, was der Bürger oder – wir würden gern mit Schülern arbeiten – was die Schüler selbst zusammenbauen können und bei sich im Garten aufstellen können. Wir würden in Form eines digitalen Workshops auch Hilfe geben beim Zusammenbauen und auch bei der Wahl des Standortes, und beginnen tut das Ganze mit einem kleinen Quiz zum Wetterwissen. Im Rahmen dieser Workshops versuchen wir, auch noch weitere Informationen zu Wetter und Wettervorhersage zu vermitteln: Um welche Probleme geht’s eigentlich dabei, warum sind Wettervorhersagen eigentlich immer so ein bisschen unsicher? Über den Sommer hinweg haben dann die Teilnehmenden die Möglichkeit, die Messdaten von ihrem Gerät live auf dem Smartphone zu verfolgen, und dadurch haben sie auch eine direkte Beziehung, also sie können praktisch die Zahlen in ihr Gefühl übersetzen.

Krauter: Bleiben wir mal bei diesem kleinen Gerät, was also die, die mitmachen wollen, um der Gewitterforschung sozusagen auf die Sprünge zu helfen, dann selbst zusammenbauen müssen. Wie muss ich mir das vorstellen? Wie kompliziert ist das, wo krieg ich die Teile her, wie lange dauert das?

Rust: Sie kriegen von uns eine kleine Tüte mit allen Teilen, da ist eigentlich alles drin, was Sie brauchen, jede Schraube, jede Batterie. Das dauert so zwischen ein und zwei Stunden, würde ich sagen, je nachdem, wie geschickt Sie technisch sind, und am Ende steht da eine Wetterstation, die ist etwa so groß wie eine Milchtüte vielleicht, und die können Sie bei sich im Garten aufstellen. Die braucht keinen externen Stromanschluss, da gibt es zwei kleine Solarzellen drauf und einen Akku drin, der sollte typischerweise reichen. Die Daten werden alle paar Minuten per Funk zu einem unserer Stationen gesendet und von dort ins Internet, und Sie können sie mit dem Smartphone abrufen.

Krauter: Und die grundlegende Idee ist, dass man auf diese Weise ein viel dichteres Netz an Messstationen knüpfen kann, als das die Wissenschaft alleine fertig brächte mit begrenzten Budgets?

Rust: Ganz genau. Wir haben schon relativ viele Messstationen dieser Art oder ähnlicher Art, die die Kollegen aus Hamburg aufstellen, davon stehen 100 in der Nähe des Observatoriums. Dieses Messnetz wollen wir noch verdichten, weil es uns ja gerade um die kleinräumigen Phänomene geht. So ein Gewitter, das lebt nur auf wenigen Kilometern, und da hilft es nichts, wenn die Wetterstationen kilometerweit auseinanderstehen. Die müssen einfach schon sehr dicht sein. Und hier kommen die Bürger ins Spiel, die auch diese Station in ihrem Garten aufstellen können und dadurch das Messnetz verdichten, sodass wir eine größere Datenmenge haben, um unsere Forschungsfragen zu beantworten.

Krauter: Ziel dieses Citizen-Science-Projektanteils bei dieser Messkampagne ist ja offenbar auch – das klang schon an –, Menschen, Schüler, Schülerinnen, Erwachsene zu sensibilisieren für die Herausforderungen und Schwierigkeiten der Wetterbeobachtung, sie vielleicht auch für mögliche Unsicherheiten von Unwetterwarnungen zu sensibilisieren. Ist das ein wichtiger Bestandteil dieses Projekts?

Rust: Ja, das ist für uns ein wichtiger Aspekt. Wir am Hans-Ertel-Zentrum in Berlin beschäftigen uns mit der Kommunikation von Wettervorhersagen und auch von Unwetterwarnungen, und bis dato haben wir gearbeitet an der Darstellung solcher Warnformate, also auf der Senderseite. Das ist jetzt ein Schritt, auch auf den Empfänger zuzugehen und den Empfänger zu unterrichten, wie funktioniert Wettervorhersage, was sind eigentlich hier die Schwierigkeiten, und warum können manche Ereignisse nur mit Unsicherheit vorhergesagt werden, wie zum Beispiel ein Gewitter, was auf einem sehr kleinen Raum stattfindet.

Krauter: Mal angenommen, alles läuft perfekt, und Sie finden diese 100 Freiwilligen, die da noch mitmachen und so einen Bausatz zusammenbasteln und die Daten im Netz verfügbar machen, was würde idealerweise an wissenschaftlicher Erkenntnis rauskommen im Laufe dieser Messkampagne?

Rust: Was die Cold Pools angeht, hoffen wir, dass wir deren Ausbreitung in Raum und Zeit einfach viel besser beschreiben können. Und mit diesen Daten können wir auch sehr detaillierte Wettermodelle testen und weiterentwickeln, was natürlich auch einen Vorteil für die Wettervorhersage bringt. Zum anderen möchten wir die Frage klären, inwieweit so ein Bürgermessnetz auch ein professionelles Messnetz ergänzen kann. Das ist jetzt hier in einem prototypischen Experiment, das können wir uns aber auch größer denken. Das kann im Prinzip auch ein Modell sein für größere Räume als jetzt nur unseren kleinen Raum in Brandenburg. Zu guter Letzt untersuchen wir auch mit sozialwissenschaftlichen Methoden, inwieweit die aktive Teilnahme der Bürger an unserer Messkampagne eigentlich das Wissen und das Verständnis für Wetter und Wettervorhersage steigern kann.