Ein Gefäß, in dem Regenwasser gesammelt wird - das war bis vor Kurzem die Standardmethode für die Bestimmung der Niederschlagsmenge. Inzwischen sind Radarbeobachtungen vom Boden und von Ballons aus dazugekommen, die so genannten Radiosonden. Die messen zwar genauer, in welcher Wolke wie viel Wasser steckt, doch bei einem drohenden Starkregen bleibt nicht viel Zeit für den Hochwasserschutz. Messungen aus dem Weltraum sollen nun eine längerfristige Vorhersage ermöglichen. Genutzt werden dabei die Satelliten des Globalen Positionierungssystems GPS, erklärt Christoph Reigber, Direktor am GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ).
Im Prinzip kann ich von einer bodengestützten GPS-Station nur den so genannten integrierten Wasserdampf ableiten, also die Wasserdampfverteilung in einer Säule von einigen Kilometern. Aber das gibt mir ein vernünftiges Abbild über die Wasserdampfverhältnisse in den unteren Atmosphärenschichten, die insbesondere für die Niederschlagsverhältnisse von großer Bedeutung sind.
Die Forscher beschränken sich dabei nicht auf die Aussage, dass in einer senkrechten Luftsäule beispielsweise über Potsdam eine bestimmte Menge Wasser enthalten ist. Denn jede Bodenstation empfängt die Signale mehrerer Satelliten. Bis zu zehn dieser künstlichen Trabanten sind gleichzeitig sichtbar. Wenn ein Satellit sozusagen gerade auf- oder untergeht, braucht sein Signal länger bis zur Bodenstation, als wenn er im Zenit steht. Werden all diese Informationen miteinander verrechnet, bekommt man ein Bild von der Höhenverteilung des Wasserdampfs.
Wir können im Prinzip im Stundentakt solche Informationen bekommen von einem Netz von einigen hundert Stationen. Das ist auch der große Vorteil des GPS-Systems. Radiosondenbeobachtungen werden nur alle sechs Stunden etwa geliefert und das ist ein sehr aufwändiges Verfahren. Also GPS ist ein einfacherer und kostengünstigerer Zugang.
In Deutschland nutzen die Forscher derzeit 210 GPS-Stationen. Das entspricht einem Netz mit der Maschenweite von etwa 50 Kilometern. Im Stundentakt ist also zu sehen, wo sich Regengebiete zusammenbrauen und wo mit heftigem Niederschlag zu rechnen ist. Im August 2002 konnten die Potsdamer Forscher die Regengüsse in Sachsen verfolgen, die wenig später die Elbeflut verursachten. Das Ziel ist natürlich, solchen Ereignissen nicht nur zuzusehen, sagt Christoph Reigber, sondern sie längerfristig vorherzusagen...
... in regionalen Bereichen und im globalen Bereich, wenn wir nur genügend Beobachtungen machen, schnell an diese Daten rankommen und schnell anaylsieren. Das ist ein Zyklus, der sehr schnell ablaufen muss, insbesondere wenn man Vorwarneffekte haben will.
Um die Daten der deutschen GPS-Stationen auszuwerten, brauchen die Rechner in Potsdam höchstens eine halbe Stunde. Genutzt werden diese Informationen auch vom europäischen Zentrum für kurz- und mittelfristige Wettervorhersage im englischen Reading. Die dortigen Experten erstellen eine Fünf-Tages-Prognose, die inzwischen genau so gut ist, wie es eine Drei-Tages-Vorhersage vor zwanzig Jahren war. Im Jahr 2010 soll dann ein weltumspannendes Netz verknüpft werden, in dem alle drei Stunden die aktuelle Wasserdampf- und Niederschlagsverteilung erfasst wird - mit GPS-Messungen.
Denn hier haben wir eine globale Überdeckung über den Ozean, auch in den arktischen Bereichen, wo es extrem schwierig ist, Wettermessungen zu machen. Und da geht auch der Trend hin, dass man über fünf bis zehn Satelliten gleichzeitig solche Messungen durchführt, um ein dichtes Raster über die Erde von Tag zu Tag zu bekommen. Gerade auf der südlichen Hemisphäre fehlen uns solche Beobachtungen ganz dringend, um die globale Wettervorhersage zu verbessern.
Im Prinzip kann ich von einer bodengestützten GPS-Station nur den so genannten integrierten Wasserdampf ableiten, also die Wasserdampfverteilung in einer Säule von einigen Kilometern. Aber das gibt mir ein vernünftiges Abbild über die Wasserdampfverhältnisse in den unteren Atmosphärenschichten, die insbesondere für die Niederschlagsverhältnisse von großer Bedeutung sind.
Die Forscher beschränken sich dabei nicht auf die Aussage, dass in einer senkrechten Luftsäule beispielsweise über Potsdam eine bestimmte Menge Wasser enthalten ist. Denn jede Bodenstation empfängt die Signale mehrerer Satelliten. Bis zu zehn dieser künstlichen Trabanten sind gleichzeitig sichtbar. Wenn ein Satellit sozusagen gerade auf- oder untergeht, braucht sein Signal länger bis zur Bodenstation, als wenn er im Zenit steht. Werden all diese Informationen miteinander verrechnet, bekommt man ein Bild von der Höhenverteilung des Wasserdampfs.
Wir können im Prinzip im Stundentakt solche Informationen bekommen von einem Netz von einigen hundert Stationen. Das ist auch der große Vorteil des GPS-Systems. Radiosondenbeobachtungen werden nur alle sechs Stunden etwa geliefert und das ist ein sehr aufwändiges Verfahren. Also GPS ist ein einfacherer und kostengünstigerer Zugang.
In Deutschland nutzen die Forscher derzeit 210 GPS-Stationen. Das entspricht einem Netz mit der Maschenweite von etwa 50 Kilometern. Im Stundentakt ist also zu sehen, wo sich Regengebiete zusammenbrauen und wo mit heftigem Niederschlag zu rechnen ist. Im August 2002 konnten die Potsdamer Forscher die Regengüsse in Sachsen verfolgen, die wenig später die Elbeflut verursachten. Das Ziel ist natürlich, solchen Ereignissen nicht nur zuzusehen, sagt Christoph Reigber, sondern sie längerfristig vorherzusagen...
... in regionalen Bereichen und im globalen Bereich, wenn wir nur genügend Beobachtungen machen, schnell an diese Daten rankommen und schnell anaylsieren. Das ist ein Zyklus, der sehr schnell ablaufen muss, insbesondere wenn man Vorwarneffekte haben will.
Um die Daten der deutschen GPS-Stationen auszuwerten, brauchen die Rechner in Potsdam höchstens eine halbe Stunde. Genutzt werden diese Informationen auch vom europäischen Zentrum für kurz- und mittelfristige Wettervorhersage im englischen Reading. Die dortigen Experten erstellen eine Fünf-Tages-Prognose, die inzwischen genau so gut ist, wie es eine Drei-Tages-Vorhersage vor zwanzig Jahren war. Im Jahr 2010 soll dann ein weltumspannendes Netz verknüpft werden, in dem alle drei Stunden die aktuelle Wasserdampf- und Niederschlagsverteilung erfasst wird - mit GPS-Messungen.
Denn hier haben wir eine globale Überdeckung über den Ozean, auch in den arktischen Bereichen, wo es extrem schwierig ist, Wettermessungen zu machen. Und da geht auch der Trend hin, dass man über fünf bis zehn Satelliten gleichzeitig solche Messungen durchführt, um ein dichtes Raster über die Erde von Tag zu Tag zu bekommen. Gerade auf der südlichen Hemisphäre fehlen uns solche Beobachtungen ganz dringend, um die globale Wettervorhersage zu verbessern.