Meteorologie – die Wissenschaft vom Wetter

Wetterphänomene

Meteorologie – die Wissenschaft vom Wetter

Möglichst genau zu wissen, wie das Wetter wird, hat eine enorme Bedeutung bekommen. Energieunternehmen planen ihre Preise und Reserven nach den vorhergesagten Wintertemperaturen. Logistikfirmen, Schiffer und Flussanwohner sind abhängig von exakten Hochwasserwarnungen. Der globale Klimawandel wird mithilfe von Wetterdaten erforscht, und für große Gebäude gibt es sogar Heizanlagen mit Wettervorhersage-Steuerung.


Von der Bauernregel zum Rechenzentrum

Früher vertrauten die Menschen auf einfache Bauernregeln oder den Blick in den Himmel, um Voraussagen über das kommende Wetter zu machen. Als der Telegraf sich ab Mitte des 19. Jahrhunderts durchsetzte, gab es plötzlich die Möglichkeit, Wetterdaten in großen Mengen auszutauschen und zu vergleichen. Damit begann das Datensammeln der Meteorologen.

Der Beginn des Computerzeitalters in den 1960er Jahren bedeutete eine weitere Revolution für die Wettervorhersage: Rechner wurden entwickelt, die immer umfangreichere Datenmengen aus aller Welt empfangen und verarbeiten konnten.

Ob am Nordpol, in der Wüste, auf dem Mount Everest oder im Weltall: Überall werden inzwischen Wetterdaten erfasst. Temperaturen, Luftdruck, Niederschlagsmengen, Wolkenformationen, Sonnenstunden, Windrichtungen und -geschwindigkeiten werden gemessen und liefern die wichtigsten Daten für die Meteorologen. Denn um zu wissen, wie das Wetter wird, muss man zunächst ermitteln, wie das Wetter gerade ist.

Millionen Daten für die Vorhersage

Der größte Dienstleister für Wettervorhersagen ist in Deutschland der Deutsche Wetterdienst (DWD), der 1952 mit seiner Zentrale in Offenbach am Main gegründet wurde.

Der DWD bekommt seine Daten von eigenen und kooperierenden Beobachtungsposten überall auf der Welt: etwa 11.000 Boden-Radarstationen, 7800 Schiffe, 750 ferngesteuerte Bojen, 3000 Flugzeuge, 1800 Wetterballon-Stationen und 14 Satelliten schicken permanent Messwerte. So wird der Supercomputer in der DWD-Zentrale täglich mit zehn bis 20 Millionen Daten gefüttert.

Die Experten des DWD haben ein sehr komplexes mathematisches System entwickelt, welches die riesigen Datenmengen verarbeitet. Mithilfe dieses Systems vergleichen die Computer die Daten und ermitteln die Wetterentwicklung. Dabei können die Meteorologen für immer kleinere Gebiete das regionale Wetter ziemlich genau bestimmen.

Heute will keiner mehr wissen, wie das Wetter in West- oder Süddeutschland wird. Heute wird eine genaue Vorhersage für Arnsberg, Köln oder München erwartet. Denn das Wetter kann in einem Umkreis von nur zehn Kilometern sehr unterschiedlich sein.

Wetter ist Mathematik und Physik

Wer Meteorologe werden will, muss ein Vollstudium absolvieren, in dem es hauptsächlich um Physik, Mathematik und Datenverarbeitung geht.

Allein in Deutschland gibt es heute mehr als ein Dutzend Lehrstühle für Meteorologie, die Wissenschaft der atmosphärischen Physik. Wer die komplizierten Vorgänge verstehen und sogar berechnen möchte, muss über ein fundiertes mathematisches und physikalisches Wissen verfügen.

Die Erdatmosphäre ist vermutlich 1000 Kilometer hoch und teilt sich in verschiedene Schichten. In welcher Höhe exakt die sauerstoffhaltige Erdatmosphäre in den Weltraum übergeht, können die Forscher nicht genau sagen. Denn selbst in 1000 Kilometern Höhe gibt es noch Spuren von Sauerstoff, dem Kennzeichen für Erdatmosphäre.

Wirklich interessant für Meteorologen ist nur die bodennahe Schicht, die Troposphäre. In dieser etwa zehn bis zwölf Kilometer hohen Schicht befinden sich 80 bis 90 Prozent des Wassers und der Luftfeuchte der gesamten Atmosphäre. Das gesamte Wetter findet in dieser Schicht statt, denn hier erfolgt der entscheidende Austausch von Wärme, Luft und Feuchtigkeit.

Satellitenbild eines Hurrikans

In der Troposphäre findet das Wetter statt

Die Klimaforschung braucht Wetterdaten

Die Meteorologen beobachten und dokumentieren seit vielen Jahrzehnten weltweit das Wetter und seine Entwicklung. Sie sind die Ersten, die langfristige Veränderungen erkennen können. Sie sorgen für die Daten, aus denen Klimaforscher Entwicklungen analysieren. Der DWD etwa arbeitet eng mit verschiedenen wissenschaftlichen Projekten und Klimaforschern zusammen.

Neben den Wetterdaten werden auch jahreszeitlich wiederkehrende Naturerscheinungen von den Meteorologen beobachtet, zum Beispiel die Rückkehr der Kraniche aus dem Winterquartier, der Start der Krötenwanderung oder der Beginn der Apfelblüte.

Diese Daten werden von rund 1600 speziellen phänologischen Beobachtungsstationen gesammelt und geben in Kombination mit den Wetterdaten Aufschluss über zukünftige Klimaveränderungen.

So sagen die Klimaforscher zum Beispiel anhand der Niederschlagsentwicklungen voraus, dass in höheren Breitengraden – wie im Norden Amerikas – im Winter die Niederschläge deutlich zunehmen werden. In den niedrigeren Breiten dagegen, also den tropischen und subtropischen Gebieten, soll es in Zukunft weniger regnen als bisher.

Wettertechniker startet Messballon mit Radiosonde

Der Wetterballon übermittelt Daten per Radiosonde

Wettervorhersagen für die Wirtschaft

Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) hat berechnet, dass 80 Prozent der Wirtschaft vom Wetter abhängig sind. In Deutschland startet kein Flugzeug ohne Wettervorhersage; die Stromanbieter sichern sich Gasreserven, wenn kalte Monate prognostiziert werden; Versicherer erstatten Hagelschäden erst, wenn anhand der meteorologischen Daten sichergestellt ist, dass es tatsächlich gehagelt hat.

Ob ein Bauvorhaben in der geplanten Zeit abgewickelt werden kann, ist abhängig vom Wetter, und so beziehen Ingenieure meteorologische Trends in die Planungen mit ein. Bei Feuchtigkeit trocknet zum Beispiel Estrich langsamer, bei starkem Frost kann die Baugrube nicht ausgehoben und bei Regen können Fassaden nicht verputzt oder gestrichen werden.

Werden Solar- oder Windkraftanlagen geplant, entscheiden Banken auch auf Grundlage von Wind- oder Sonnenstundenprognosen über eine Finanzierung. Im Voraus die Wetterentwicklung zu kennen, entscheidet über Erfolg oder Misserfolg von vielen Unternehmen.

Deshalb beschäftigen heute Ingenieurbüros, Logistiker, Energieunternehmen, Großveranstalter, Agrarbetriebe, Luftfahrt, Medien und Versicherungen ihre eigenen Meteorologen oder buchen Wetterdienstleister.

Großaufnahme eines Windmessgeräts.

Windmesser gehören zur Standardausrüstung

Autorin: Marika Liebsch

Stand: 25.01.2018, 11:00

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