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Wetterwarnungen aus dem All "Europa produziert die besten Vorhersagen"

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Ein EUMETSAT-Satellit fängt im Februar Zyklon Batsirai vor der Ostküste von Madagaskar ein.

(Foto: picture alliance / ASSOCIATED PRESS)

Wetter ist nicht Klima, aber durch den Klimawandel verändert es sich spürbar. Mehr Hitze. Mehr Unwetter. Mehr extreme Wettereignisse. Umso wichtiger sind zuverlässige Vorhersagen. Europa produziere bereits die weltweit genauesten Mittelfrist-Vorhersagen, erzählt Stephan Bojinski im "Klima-Labor" von ntv. Aber bald sollen sie noch besser, präziser und schneller werden. Denn der Wetter-Experte darf die Erde für die Europäische Agentur für meteorologische Satelliten (EUMETSAT) bald mit drei brandneuen Meteosat-Satelliten beobachten: Die Auflösung sei deutlich besser, außerdem gebe es ganz neue Instrumente wie ein Blitzortungsgerät, erzählt Bojinski. "Das sind Informationen, die es bisher so noch nicht gibt."

ntv.de: Die Flutkatastrophe im Ahrtal hat sich gerade zum ersten Mal gejährt. Im Nachhinein gab es damals viele Vorwürfe, dass nicht rechtzeitig oder nicht ausreichend vor dem Unwetter und den Überschwemmungen gewarnt wurde. Ab wann weiß man, ob ein Unwetter schwer wird?

Stephan Bojinski: Nicht jedes Unwetter ist gleich. Von einem lokalen Wärmegewitter im Raum Frankfurt weiß man ungefähr zwei, drei Stunden vorher, ob es ein schweres Hagelgewitter wird oder nicht. Dann gibt es andere Wetterlagen, die man auch als Unwetter bezeichnet, die aber deutlich komplexer sind. Das war der Fall beim Ahrtal. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hatte etwa zwei, drei Tage vorher eine Warnung herausgegeben für Starkregen in der Region. Das war kein klassisches Wärmegewitter, sondern ein stationäres Regengebiet mit sehr ergiebigen Regenfällen.

Wie erkennen Meteorologen solche Wetterlagen? Wie sieht das auf Satellitenbildern aus?

Zu einem schweren Gewitter oder Unwetter gehören mehrere Faktoren. Für die Luftfahrt sind Windgeschwindigkeiten wichtig. Die braucht man auch, um abzuschätzen, ob Bäume auf die Straße oder Schienen fallen könnten. Auch Hagelschlag, ein häufiges Phänomen von schweren Gewittern, stellt je nach Größe der Hagelkörner eine mehr oder minder große Gefahr dar. Die Regenfälle selbst natürlich auch. Es gibt in jedem Land in Europa verschiedene Schwellenwerte, ab wann man von einem Unwetter spricht.

Und auch unterschiedliche Variablen, anhand derer man entscheidet, ob die Bevölkerung gewarnt werden muss oder nicht?

Richtig. Fünf Zentimeter Schnee sind in Griechenland eine Riesensache. Da bricht alles zusammen. Sie können in Athen kein Auto mehr fahren, weil es keine Schneeräumgeräte gibt. In Helsinki wäre das dagegen keine große Meldung. Im Ahrtal wurden die zu erwartenden Niederschlagsmengen recht gut geschätzt. Die Schwierigkeit war aber, dass es schon in den Wochen davor recht viel Niederschlag gegeben hatte, sodass die Böden recht saturiert waren und nicht mehr viel Wasser aufnehmen konnten. Sehr viel Wasser aus dem Himmel ist einfach ungehindert in das relativ enge Tal runtergeschossen und hat zu dieser massiven Flutwelle auf der Ahr beigetragen.

Sie haben "geschätzt" gesagt. Wie genau kann man denn errechnen, wie das Wetter wird?

Wo finde ich das Klima-Labor?

Das Klima-Labor finden Sie bei ntv und überall, wo es Podcasts gibt: Audio Now, Apple Podcasts, Amazon Music, Google Podcasts, Spotify, RSS-Feed

Die wichtigste Basis für Vorhersagen ist das Wettermodell. Jeder Wetterdienst hat eine im Computer laufende Simulation, mit der man den aktuellen Stand des Wetters möglichst gut erfasst. Dazu braucht man diese Beobachtungsdaten. Man teilt dem Modell mit, dass das ungefähr der aktuelle Stand ist. Dann rechnet es aufgrund der Physik eine Vorhersage aus, was passieren könnte. Welche Windgeschwindigkeiten man erwarten kann oder welche Regenmengen. Das ist natürlich immer mit einer gewissen Unsicherheit behaftet.

Wie sicher sind denn die Vorhersagen? Persönlich hat man ja häufig den Eindruck, das stimmt alles gar nicht.

Das ist wie bei anderen Dingen: Man nimmt eher wahr, was nicht funktioniert. Tatsächlich sind Regenvorhersagen mit das Schwierigste. Vor allem, wenn nur leichte Niederschläge zu erwarten sind. Dann zu sagen, ob es tatsächlich ein bisschen nieselt oder nicht, ist komplex. Das hängt von Strömungsverhältnissen ab, ob sich genug Feuchte an einer bestimmten Stelle sammelt, die dann zur Wolkenbildung beiträgt und die dann abregnen können und so weiter. Es ist auch recht kompliziert, zu sagen, wie viel und intensiv es regnet, wenn man weiß, es wird regnen. Wir hoffen, dass unsere Daten von den neuen Satelliten eine große Rolle spielen, weil wir mit denen viel öfter und genauer messen können, wie und wo die Feuchte in der Atmosphäre verteilt ist. Das soll den Modellen helfen, Fehler einzugrenzen und genauer zu schätzen.

Haben Sie eine Zahl, wie hoch die Trefferquote heutzutage ist?

Das hängt davon ab, wofür. Wetter-Apps geben oft eine Prozentzahl an. Diese Prozentzahl errechnet sich aus einem Modell, das man 100 Mal laufen lässt. Wenn es in 80 Modellläufen Regen anzeigt, heißt das aber nicht, dass es in 80 Prozent der Zeit regnet oder in 80 Prozent der vergleichbaren Tage. Ehrlich gesagt, sind diese Prozentangaben irreführend. Ich kann keine einzelne Maßzahl geben, auf die man das runterbrechen kann.

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Die neuen Satelliten liefern "Informationen, die es so noch nicht gibt", sagt Stephan Bojinski.

(Foto: privat)

Modellierer vergleichen aber routinemäßig ihre Modelle und Vorhersagen mit den tatsächlich gemessenen Daten, um ihre Modelle zu verbessern. Das machen alle Wetterzentren der Welt, auch der DWD. Das heißt Modellverifizierung. Es gibt es auch eine Art Wettbewerb zwischen den Modellierern, die treffen sich regelmäßig im Rahmen der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und speisen ihre Daten nach einem definierten Protokoll ein. Dann kann man vergleichen, wie gut die Modelle für gewisse Wetterlagen sind.

Also gibt es sozusagen Champions-League-Modelle und weniger gute?

Das kann man so sagen. Es kommt aber wirklich darauf an, was man wissen möchte. Manche Modelle sind besser darin, Schnee vorherzusagen oder hohe Windgeschwindigkeiten. Das ist in nördlichen Ländern wichtiger als im Mittelmeerraum. Andere Modelle sind besser darin, ein Regenereignis vorherzusagen.

Und mithilfe Ihrer neuen Satelliten und Daten sollen die Wettervorhersagen in Zukunft deutlich besser werden.

EUMETSAT in Darmstadt

Die EUMETSAT mit Sitz in Darmstadt betreibt derzeit zehn meteorologische Satelliten. Ihre Daten teilt sie mit den Wetterzentren in 30 europäischen Mitgliedstaaten. Beispielsweise der Deutsche Wetterdienst (DWD) füttert mit diesen Daten seine Wettermodelle und erstellt eine Vorhersage. Dank einer neuen Generation von Wettersatelliten sollen diese in Zukunft präziser und schneller werden. Der erste wird Ende des Jahres ins All geschossen. Die beiden anderen Satelliten folgen 2024 und 2025.

Das ist die neue Generation von Meteosat-Satelliten, die wir betreiben werden. Der erste wird Ende November von Kourou in Französisch-Guyana ins All geschossen. Das machen unsere Partner von der Europäischen Raumfahrtbehörde (ESA) zusammen mit der Privatwirtschaft. Sobald der Satellit in seiner Umlaufbahn ist, betreiben wir ihn für die nächsten zehn Jahre. In diesem Satelliten befinden sich ein verbessertes Bild-Spektrometer, das uns alle zehn Minuten Bilder liefert, und ein Blitzortungsgerät. Der zweite Satellit kommt Anfang 2024 ins All. Der hat einen sogenannten Infrarot-Sounder an Bord, der Feuchte und Temperaturstrukturen messen kann. Der dritte Satellit kommt 2025 ins All und ist identisch mit dem ersten, liefert aber alle zweieinhalb Minuten Bilder.

Wir erwarten von diesen Satelliten eine deutlich höhere räumliche und zeitliche Auflösung der Informationen, die wir dann an die Wetterzentren liefern. Das sind Informationen, die es bisher so noch nicht gibt.

Was bedeutet "räumliche und zeitliche Auflösung"? Ist damit eine bessere Bildauflösung gemeint?

Genau. Wir betreiben zurzeit zehn Satelliten, nicht nur Wettersatelliten. Die Bilddaten davon werden bereits überall erfolgreich verwendet. Allerdings beruht die Technologie, die jetzt im All schwebt, ungefähr auf dem Stand der späten 1990er Jahre. Bei den neuen Satelliten sprechen wir von einer räumlichen Auflösung von bis zu 500 Metern über dem Äquator. Aufgrund des Blickwinkels sind es dann in Europa etwa 700 bis 800 Meter. Das heißt, wir haben alle 700 bis 800 Meter unabhängige Informationen über Wolken, Feuchtigkeit und andere Faktoren wie zum Beispiel Feuer.

Ist der Sprung bei der Auflösung ein vergleichbar riesiger Schritt, wie man ihn in den vergangenen 20 Jahren bei Handykameras gesehen hat?

Es ist schon ein großer Schritt, die Auflösung verbessert sich ungefähr um den Faktor sechs. Wir glauben, dass man viele Wetterphänomene damit viel präziser und auch viel früher sehen kann. Zum Beispiel, ob sich eine kleine Wärmequelle zu einem echten Gewitter auswächst oder nicht. Wir sind mit den neuen Satelliten auch wesentlich besser in der Lage, relativ kleine Feuer zu entdecken und damit zur Frühwarnung beizutragen.

Können Sie das in Echtzeit sehen oder hat das Zeitverzug?

Die Latenz liegt bei ungefähr 15 Minuten. Diese Zeit brauchen die Aufnahmen vom All bis zum Schreibtisch oder als Daten im Computermodell. Das ist die Computer-Infrastruktur, die diese Daten prozessiert, und die sie dann wiederum an die Nutzer verteilt. Wir versuchen aber schneller zu sein.

Warum hat man so lange damit gewartet, Satelliten mit der neuen Technologie ins All zu bringen?

Wir schießen Ende November ja nicht nur dieses bildgebende Instrument ins All, sondern auch ein völlig neuwertiges Blitzortungsinstrument. Das hat es bisher wirklich noch nicht gegeben, hat aber natürlich Entwicklungszeit gekostet. Das bildgebende Instrument haben auch Raumfahrtindustrien in Deutschland, Frankreich und einigen anderen Ländern zusammen entwickelt. Bis sich alle einig sind, diesen Satelliten zu bauen, die Aufträge zu verteilen, bis die Instrumente fertig sind, braucht es einfach Zeit. Auch, weil die Kosten nicht unbeträchtlich sind.

Haben Sie eine Größenordnung der Kosten?

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Im Kontrollraum LEO (Low Earth Orbit) verfolgen die EUMETSAT-Mitarbeiter Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn.

(Foto: picture alliance/dpa)

Das gesamte Meteosat-Programm der dritten Generation hat ungefähr 3,2 Milliarden Euro gekostet. Darin enthalten sind Entwicklung und Betrieb der Satelliten über 20 Jahre. Das klingt viel. Aber wenn Sie das hochrechnen und annehmen, dass jede EU-Bürgerin und jeder EU-Bürger von besseren Wetter- und Klimavorhersagen profitiert, sind es einmalig sechs Euro pro Person.

Sind denn Wettervorhersagen durch die Klimaveränderungen generell schwieriger geworden?

Das ist eine gute Frage. Dadurch, dass sich die Atmosphäre stärker erhitzt, kommt es vor allem im Sommer zu mehr Wärmegewittern oder Gewitterfronten. Diese Gewitter werden auch intensiver und heftiger, das ist Physik: Wenn man höhere Temperaturen und mehr Feuchte hat, ist mehr potenzielle Energie vorhanden, die sich in Starkregen oder Hagelschlag umsetzen kann. Die einzelne Vorhersage dieser Phänomene wird dadurch nicht schwieriger, aber häufiger. Darauf sind wir mit den neuen Satelliten vorbereitet, weil wir durch bessere Vorhersagen früher wissen, was passiert, und die Vorwarnzeit entsprechend verlängern können.

In der Ankündigung hieß es, dass die Qualität der Wettervorhersage signifikant besser werden soll, aber auch, dass man die Sturzflut im Ahrtal nicht hätte besser vorhersagen können. Wo liegen die Grenzen der neuen Satelliten?

Die Vorhersage von vielen Phänomenen wird signifikant besser, weil wir mit den Satelliten einfach Dinge sehen können, die wir im Moment nicht sehen. Zum Beispiel gibt es im Moment keine Blitzortung aus dem All. Auch der zweite Satellit macht mit dem Infrarot-Sounder (IRS) Aufnahmen, die wir in der Form noch nicht haben: Er sammelt Informationen über die Feuchte und Temperaturstruktur der Atmosphäre, alle halbe Stunde über Europa. Es wird aber immer Wetterlagen geben, bei denen die Satelliten nur einen geringen Anteil an einer direkten Vorhersage haben. Der IRS kann zum Beispiel nicht durch Wolken schauen.

Und die Daten werden von Menschen ausgewertet oder übernimmt ein Computer die Arbeit?

Es geht Hand in Hand. Man hat wie in anderen Bereichen auch eine erhöhte Automatisierung des Vorhersageprozesses. Viele Wetterdienste lassen eine ganz normale Vorhersage nicht mehr von einem Menschen machen. Die wird nur noch einmal kurz kontrolliert und geht dann raus. Der Vorteil ist, dass die Vorhersager dann mehr Zeit haben, sich um schwierige Wetterlagen zu kümmern und die genauer zu analysieren. Man braucht natürlich auch Forschung und Entwicklung nicht nur im EUMETSAT, sondern auch in den Wetterdiensten und Universitäten, um zu verstehen, wie wir die neuen Daten am besten nutzen. Das ist ein Lernprozess. Es wird nicht so sein, dass wir die neuen Instrumente ins All schießen und dann sofort verstehen, was die Daten für uns machen können.

Wie sind wir in Europa aufgestellt?

Das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (EZMW) produziert weltweit die genauesten Vorhersagen, wir haben das beste Mittelfrist-Wetterzentrum der Welt. Das ist auch nicht einfach so dahingesagt, sondern durch diese Modellierwettbewerbe bewiesen.

Die Champions League?

Genau. Aber auch die anderen großen Dienste vor allem in Großbritannien und Frankreich sind sehr weit und stehen dem Modell in nicht viel nach. Insgesamt haben wir eine sehr gute Forschungs- und Entwicklungskapazität, aber sie könnte jetzt noch besser werden, weil wir so viel Innovation im All haben.

Ab wann werden die Wettermodelle denn mit den tollen neuen Daten von Ihnen gefüttert?

Nach dem Raketenstart im November dauert es eine Weile, bis der Satellit seine Position erreicht. Dann finden alle möglichen Tests statt, von dem Satelliten selbst, der Steuerung, vom Datenempfang und so weiter. Das dauert seine Zeit. Wir erwarten ungefähr ein Jahr Testphase, bis die operationellen Daten kommen.

Mit Stephan Bojinski sprachen Clara Pfeffer und Christian Herrmann. Das Gespräch ist zur besseren Verständlichkeit gekürzt und geglättet worden.

Klima-Labor von ntv

Was hilft gegen den Klimawandel? "Klima-Labor "ist der ntv-Podcast, in dem Clara Pfeffer und Christian Herrmann Ideen und Behauptungen prüfen, die toll klingen, es aber selten sind. Klimaneutrale Unternehmen? Gelogen. Klimakiller Kuh? Irreführend. Aufforsten? Verschärft Probleme. CO2-Preise für Verbraucher? Unausweichlich. Windräder? Werden systematisch verhindert.

Das Klima-Labor - jeden Donnerstag eine halbe Stunde, die informiert und aufräumt. Bei ntv und überall, wo es Podcasts gibt: Audio Now, Apple Podcasts, Amazon Music, Google Podcasts, Spotify, RSS-Feed

Quelle: ntv.de

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