Moderne Wetterprognosen basieren auf Berechnungen von Supercomputern, die simulieren, was in der Atmosphäre passiert. Aber auch sie benötigen etwas Hilfe, wie wir in diesem vierten Teil der Blogserie zum Thema Wettersatelliten erklären.
Bis in die 1950er und 1960er Jahre haben Meteorologinnen und Meteorologen Wettervorhersagen ausschliesslich von Hand erstellt. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden Vorhersagen durch die Entwicklung der Informatik schrittweise automatisiert. Heute liefern Supercomputer, die die in der Atmosphäre ablaufenden Prozesse simulieren, die Basis für jede Vorhersage, gleich welcher Art und für welche Nutzerin. Durch die Anwendung physikalischer Gesetze berechnen Supercomputer, wohin die Winde Kalt- und Warmluft verlagern und mischen; wo die Atmosphäre instabiler und für die Entwicklung von Gewittern günstiger ist oder wo sie stabiler ist.
Den Supercomputer richtig zu programmieren reicht jedoch nicht aus: Man muss ihm auch einen Ausgangspunkt liefern, von dem aus er seine Berechnungen starten und durchführen kann. Sonst wüsste der Supercomputer nicht, ob zum Beispiel Sommer oder Winter ist oder ob über den Alpen bereits Strömungen aus dem Süden oder aus dem Norden wehen.
Am 13. Dezember 2022 ist der erste Satellit einer neuen Generation europäischer Wettersatelliten ins All gestartet. Der erste Satellit der «Meteosat Third Generation», kurz MTG, der Europäischen Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten, EUMETSAT, wird einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung von Unwetterwarnungen, Wetterprognosen und der Erforschung des Klimawandels leisten. MeteoSchweiz nimmt dies zum Anlass, sich in einer Blogserie der Satellitenmeteorologie zu widmen. Lesen Sie hier alles zur modernen Wetterprognose.
Eine möglichst genaue Beschreibung des Ausgangszustands der Atmosphäre ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass die numerischen Vorhersagen von Supercomputern zuverlässig sind und uns helfen. Um dieses «Ausgangsfoto» zu erstellen, kommen die unterschiedlichsten Messsysteme aus aller Welt zum Einsatz: Bodenmessstationen liefern den Luftdruckwert, Radiosondierungen erfassen die vertikale Entwicklung der Windrichtung und -geschwindigkeit, an Flugzeugen montierte Sensoren messen Temperatur und Luftfeuchtigkeit in verschiedenen Höhen und Radargeräte erkennen Niederschlagsgebiete.
Schliesslich vervollständigen Satelliten dieses Bild mit Informationen, die die gesamte Erdoberfläche umfassen. Dank ihrer Position Hunderte oder Tausende von Kilometern über der Erdoberfläche geben sie auch für Ozeane oder Wüstengebiete Auskunft über den Zustand der Atmosphäre – also für Regionen, in denen es schwierig bis unmöglich ist, ein dichtes Netz von Wetterstationen zu installieren und zu betreiben.
Das Aufkommen von Wettersatelliten, das in den 1970er Jahren begann, brachte auch Vorteile für die von Supercomputern durchgeführten Simulationen. Da die Ausgangsdaten auch aus sehr abgelegenen Regionen stammen, hat sich die Zuverlässigkeit der numerischen Vorhersagen stark verbessert; vor allem für die Südhalbkugel. Dünn besiedelt und weitgehend von Ozeanen bedeckt, gibt es auf dem südlichen Teil unserer Erde relativ wenige Bodenmessstationen und dazwischen grosse Bereiche der Erdoberfläche, die ohne Wettersatelliten weisse Flecken auf der Wettervorhersagekarte wären.
Die neue Generation der europäischen Wettersatelliten besteht aus zwei Arten von Satelliten: dem Imager und dem Sounder, beide geostationär. Ersterer ist im Wesentlichen ein klassischer, wenn auch sehr moderner Satellit, letzterer hingegen ist ein Novum für Europa. Obwohl er 36.000 km von der Erdoberfläche entfernt ist, wird er in der Lage sein, Messungen der Vertikalprofile von Temperatur und Feuchtigkeit durch die gesamte Dicke des meteorologisch aktiven Teils der Erdatmosphäre vorzunehmen. Eine Art von Messung, die heute über Europa nur durch Radiosondierungen oder durch polarumlaufende Satelliten durchgeführt wird, die unter 1000 km über dem Boden kreisen.
In beiden Fällen ist die Information zeitlich und räumlich nicht kontinuierlich. Der hoch entwickelte Satellit MTG-Sounder hingegen stellt diese Profile alle 30 Minuten und alle 5 bis 6 Kilometer zur Verfügung. Eine gigantische Datenmenge, auf die sich all diejenigen freuen, die numerische Wettervorhersagemodelle betreiben. Allerdings müssen sie sich noch etwas gedulden: Der erste Sounder wird erst 2024 in die Umlaufbahn gebracht. Vorrang hat der Imager-Satellit, dessen Start ins All im vergangenen Dezember erfolgte.