Nowcasting

Unter Nowcasting versteht man eine räumlich und zeitlich hochaufgelöste Vorhersage der Wetterentwicklung der nächsten Minuten bis maximal 6 Stunden. MeteoSchweiz setzt diese Kurzfristvorhersagen unter anderem dafür ein, um Gewitter, Hagel oder Starkregen vorherzusagen. Dies macht Nowcasting unerlässlich für den Bevölkerungsschutz.

Kurzfristvorhersagen können für beliebige meteorologische Parameter wie Temperatur, Sonnenschein oder Niederschlag generiert werden. Das Hauptinteresse von Nowcasting liegt aber in der Vorhersage und von Warnung vor Phänomenen mit besonderer praktischer Bedeutung wie heftige Gewitter, Starkregen, Hagel, Schnee oder auch Wind und Nebel. Die zu diesem Zweck entwickelten Systeme kombinieren alle verfügbaren Informationen in Echtzeit, um zum Beispiel möglichst präzise die Regenmenge in einem Flusseinzugsgebiet für die nächsten Stunden vorherzusagen. Die Basis solcher Kurzfristvorhersagen sind Messungen und Modelldaten. Eine besondere Rolle spielen die Messdaten des Wetterradarnetzes und der meteorologischen Satelliten.

Vielfältiger Einsatz von Nowcasting

MeteoSchweiz setzt Nowcasting für ganz unterschiedliche Zwecke ein. Viele davon dienen zur frühzeitigen Erkennung von Gefahren wie Gewitter oder Starkregen.

Nowcasting zum Schutz der Bevölkerung am Beispiel Gewitter

Während des Sommerhalbjahres kommt es regelmässig zu starken Gewittern. Diese können insbesondere in alpinen und voralpinen Regionen zu lokalen Sturzfluten und Erdrutschen führen. In der Nähe der Gewitter können auch starke Windböen und bis zu mehrere Zentimeter grosse Hagelkörner auftreten. Gewitter gefährden Mensch und Tier, verursachen jedes Jahr beträchtliche Schäden an Autos, Gebäuden und in der Landwirtschaft und behindern den Verkehr auf Strassen, Schienen und in der Luft. Damit die zuständigen Behörden, Veranstaltungsorganisatoren oder Privatpersonen rechtzeitig Schutzmassnahmen einleiten können, sind aktuelle Wetterinformationen und Vorhersagen für die unmittelbar folgenden Stunden unabdingbar. Nowcasting ist deshalb einer der Grundpfeiler des Bevölkerungsschutzes.

Die mit Nowcasting erstellten Wetterwarnungen werden von MeteoSchweiz veröffentlicht, auch per E-mail oder mittels App auf das Smartphone. Über aktuelle Gefahren informiert zudem das Naturgefahrenportal des Bundes.

Grenzen numerischer Wettermodelle

Numerische Wettermodelle wie das von MeteoSchweiz eingesetzte COSMO berechnen regionale Wettervorhersagen für die nächsten Tage. Daraus kann auch die Wahrscheinlichkeit von Gewittern abgeschätzt werden. Allerdings können Wettermodelle den genauen Ort und Zeitpunkt des Auftretens von Starkniederschlags-, Hagel- und Gewitterzellen nur beschränkt vorhersagen. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass den Wettermodellen die Temperatur- und Feuchtigkeitsverteilung sowie der Zustand der Wolken zum Start der Wettervorhersage nicht ausreichend genau bekannt sind, um eine auf einige Kilometer und Minuten genaue Vorhersage zu berechnen.

Kombination von zahlreichen Wetterdaten in Echtzeit

Bei Nowcasting-Systemen, wie sie von MeteoSchweiz entwickelt werden, lassen sich zum Beispiel Position und Stärke von Gewittern, Starkregen- und Hagelzellen für die nächsten sechs Stunden vorhersagen. Dazu werden Radar- und Satelliten- und Blitzmessungen in Echtzeit mit Modelldaten kombiniert, um möglichst detaillierte und präzise Aussagen zur Entwicklung und Laufbahn von Gewitterzellen zu machen. Erste Nowcasting-Systeme beschränkten sich auf die Verwendung von Wetterradardaten. Die neue Generation bezieht weitere Beobachtungen ein, um die Vorhersage weiter zu verbessern. Neben den Radarmessungen sind dies Satelliten-, Blitz- und Stationsmessungen sowie Vorhersagen des Wettermodells COSMO. Algorithmen, die viele Informationsquellen verschmelzen, werden Expertensysteme genannt. Damit lassen sich die Eigenschaften und die Zugbahn der Gewitterzellen im Lauf der Zeit verfolgen. Anhand der Veränderung der Gewitterzelle kann das Potential für Gefahren innerhalb der nächsten Stunden abgeschätzt werden.

Die von der MeteoSchweiz entwickelten Experten-Systeme TRT und COALITION werden seit einigen Jahren operationell verwendet. Von diesen Systemen erhalten die Prognostiker Informationen über die aktuelle und zukünftige Entwicklung der Gewitter und können somit im Gefahrenfall zeitnah entsprechende Warnungen an alle relevanten öffentliche Institutionen und die Medien weitergeben.

Rolle der Messdaten

Entscheidend für erfolgreiches Nowcasting ist die schnelle Übermittlung und Verarbeitung von Messdaten verschiedener Beobachtungssysteme. Im Vordergrund stehen dabei Daten von Wettersatelliten, Wetterradar sowie die Signale der Blitzortungsantennen. Die Kombination dieser Systeme ermöglicht es, Wolken, Gewitter-, Starkregen- und Hagelzellen in den unterschiedlichen Phasen der Entstehung optimal zu beobachten. Die Satellitendaten sind besonders nützlich, um die erste Phase der Wolkenbildung zu beobachten, wenn noch kein Niederschlag vorhanden ist. Radardaten geben weitere Informationen über die Wolken, sobald der Niederschlag eingesetzt hat. In der intensivsten Phase des Gewitters können alle drei Systeme zur Charakterisierung des Gewitters verwendet werden.