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Selbst in Regionen der Schweiz, in denen Hagel vergleichsweise häufig vorkommt, sind es meist nur drei bis vier Tage pro Jahr. An vielen Orten hagelt es sogar nur einmal jährlich oder noch seltener. Hinzu kommt: Wenn es hagelt, dann oft nur wenige Minuten. Und räumlich kann das Ereignis extrem begrenzt sein. An einem Ort kann sich innert kurzer Zeit eine mehrere Zentimeter dicke Hagelschicht bilden, während hundert Meter daneben kein einziges Hagelkorn fällt. Gleichzeitig kann Hagel erhebliche Schäden verursachen – etwa in der Landwirtschaft oder an Fahrzeugen und Gebäuden.
Eine knifflige Aufgabe
Wie lässt sich ein so kurzlebiges und lokal begrenztes Phänomen überhaupt messen? Eine Messstation alle hundert Meter käme einer sehr guten Abdeckung nahe, ist aber in der Praxis völlig unrealistisch. Um die ganze Schweiz so abzudecken, wären über vier Millionen Stationen nötig.
Eine Welle kommt zu Hilfe
Zum Glück gibt es eine andere Möglichkeit: die Wetterradare von MeteoSchweiz. Hagelkörner reflektiveren die Radarwellen und erzeugen im Radarbild besonders intensive Echos, die sich in mehreren Eigenschaften deutlich von den Signalen gewöhnlicher Regentropfen unterscheiden. Diese Unterschiede nutzt MeteoSchweiz, um aus den Radarmessungen zu erkennen, wo gerade Hagel fällt, wie sich das Hagelgewitter entwickelt und in welche Richtung es zieht. Die Radare liefern daher nicht nur die bekannte Animation von Regen, Gewittern und Schneefall. Alle zweieinhalb Minuten entsteht auch ein aktuelles Hagelbild für die Schweiz und das angrenzende Ausland.
Diese Radar-Hagelbilder bilden die Grundlage für viele Anwendungen. Aus rund 20 Jahren Messungen wurde beispielsweise eine sogenannte Hagelklimatologie erstellt – eine Sammlung von Karten, die zeigen, wo es wie häufig hagelt und mit welchen Korngrössen gerechnet werden muss. Solche Informationen sind wichtig für die Prävention. Bei Neubauten wird etwa festgelegt, gegen welche Hagelkorngrösse ein Gebäude in einer bestimmten Region geschützt sein sollte. Das beeinflusst unter anderem die Wahl von Dachfenstern, Ziegeln, Solarmodulen oder Storen.
Auch Versicherungen nutzen die Radar-Hageldaten. Nach einem Hagelereignis helfen sie dabei, schnell abzuschätzen, in welchen Regionen besonders viele Schäden zu erwarten sind. Dort können sofort nach einem Hagelereignis Mitarbeitende aufgeboten werden, die beschädigte Fahrzeuge rasch begutachten. Das hilft sowohl den betroffenen Fahrzeughalterinnen und -haltern als auch den Versicherungen, die so besser auf eine grosse Zahl von Schadensmeldungen vorbereitet sind.
Hagelmessung ist ein Mannschaftssport
Allerdings haben Radar-Hagelbilder einen kleinen Haken: Sie messen den Hagel nicht direkt. Die Radare erfassen die Eigenschaften der Niederschlagsteilchen mehrere Kilometer über dem Boden in der Gewitterwolke. Daraus wird abgeschätzt, ob es sich um Hagel handelt und wie gross die Körner beim Auftreffen am Boden sein könnten. Es handelt sich also um eine indirekte Messung. Damit diese möglichst zuverlässig ist, braucht es echte Messungen von Hagel am Boden für die Kalibrierung.
Genau hier kommen automatische Hagelsensoren ins Spiel. Seit acht Jahren betreibt die Schweiz ein Netz solcher Sensoren. Sie registrieren jedes einzelne Hagelkorn, das auf ihre Oberfläche trifft, und bestimmen daraus sowohl die kinetische Energie als auch den Durchmesser des Korns.
Das Schweizer Hagelmessnetz
Die Sensoren des Schweizer Hagelmessnetzes stehen gezielt in Regionen, in denen besonders häufig Hagel auftritt. Ziel ist nicht, Hagel flächendeckend überall zu messen, sondern möglichst viele Hagelereignisse zu erfassen. So liefern die Sensoren wertvolle Trainingsdaten: In Forschungsprojekten werden ihre Messungen mit den Radardaten kombiniert, um die Hagelerkennung der Wetterradare zu überprüfen und weiter zu verbessern.
Daran arbeitet MeteoSchweiz gemeinsam mit Forschenden der EPFL und der Universität Bern. Finanziert wurde der Aufbau und Betrieb des Hagelsensornetzes von der Mobiliar. Nun hat sie entschieden, ihr Engagement in der Hagelforschung weiter zu vertiefen: Rund 35 Sensoren werden modernisiert, und der Betrieb des Netzes ist für weitere drei Jahre gesichert. Die Installation und der Betrieb der Sensoren sowie die Datenhaltung erfolgen durch die Zentralschweizer Firma inNET Monitoring.
Die Kombination aus hochauflösenden Wetterradaren und automatischen Hagelsensoren ist weltweit einzigartig. Sie ermöglicht der MeteoSchweiz, ihre Radar-Hagelbilder laufend zu verbessern – und damit das Verständnis eines der unberechenbarsten Wetterphänomene weiter zu vertiefen.