Das Wetter im Würfel

Mit dem Messfeld KIT Cube wollen Karlsruher Forscher Wettervorhersagen verbessern

In dem 2.000-Seelen Ort Hatzenbühl in Rheinland-Pfalz hält moderne Messtechnik Einzug. Dort ist seit Mitte November eine Großanlage für die Unwetterforschung in Betrieb. Auf dem als KIT Cube bezeichneten Messfeld gehen die Forscher des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) jetzt mit neuen und bewährten Messgeräten ans Werk. Sie wollen damit auch atmosphärische Extremsituationen wie Gewitter, Starkregen oder Winterstürme direkt verfolgen. Durch die Ergebnisse sollen Wettervorhersagen und Klimamodelle verbessert werden können. 


Mit KIT Cube wird die Atmosphäre in einem Würfel (engl. cube) von zehn Kilometern Kantenlänge vollständig und hochaufgelöst vermessen. Hohe Messmasten von 30 Meter Höhe, Radar, Lidar, Messgeräte für atmosphärische Turbulenz und alle relevanten meteorologischen Parameter sind in KIT Cube integriert. Damit steht in Hatzenbühl nach Angaben des KIT das modernste und umfangreichste Gesamtmesssystem für die Atmosphäre in ganz Europa.

KIT Cube ist aber mehr als die Zusammenstellung verschiedener Messgeräte. „Erstmals werden alle Geräte von einem zentralen Computer gesteuert und die Messungen kontinuierlich ausgewertet“, betont Dr. Norbert Kalthoff, Projektkoordinator aus dem IMK. „Damit können wir beispielsweise herannahende Gewitter auf ihrem Weg verfolgen.“ Die Daten sind vielfältig und fallen in großen Mengen an: Strahlung, Wind, Turbulenz, atmosphärische Zusammensetzung, Druck, Temperatur und Aerosole werden gemessen. Vor allem auf bisher vernachlässigte Parameter wie die Zusammensetzung und Bewegung kleinster Partikel (Staub, Pollen oder Ruß) oder von Wolken- und Regentropfen legen die Wissenschaftler großen Wert.

Bei der Entwicklung der Steuerund Auswerteprogramme half das Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) des KIT. Durch die Software werden die komplexen Messgeräte unterschiedlicher Hersteller in die Messabläufe integriert und die großen Datenmengen verarbeitet. „Atmosphärenforschung ist längst eine High-Tech-Forschung“, stellt Professor Dr. Marc Weber, Leiter des IPE, fest. „Der Messaufwand ist enorm, wenn man die Vorgänge nicht nur beobachten, sondern auch verstehen will.“

Mit dem Messsystem werden auch die Vorgänge genauer untersucht, die durch die Maschen aller anderen Beobachtungsnetze fallen. Hierzu zählen sogenannte konvektive Systeme, beispielsweise Schauer und Gewitter mit all ihren gefährlichen Begleiterscheinungen wie Fallwinden, Scherungszonen, Böenwalzen, Starkniederschlägen und Hagel. Auch die Windfelder bei Winterstürmen wie „Lothar“ und „Kyrill“ stehen im Fokus. „Nicht die mittlere Windgeschwindigkeit verursacht die Schäden, sondern die eingelagerten Böen“, erläutert Professor Dr. Christoph Kottmeier, Leiter des IMK. „Genau deren Stärke lässt sich bisher nicht vorhersagen, weil wir nicht einmal genau wissen, wie sie entstehen.“

Die Montage auf Lkw-Brücken und in Standard-Containern erlaubt es, KIT Cube leicht zu transportieren. Die Anlage wird zurzeit erstmals komplett im pfälzischen Hatzenbühl erprobt, bevor sie 2012 nach Korsika gebracht wird. Dort wird KIT Cube ein Jahr lang in einem internationalen Großprojekt (HyMeX) zur Untersuchung des Wasserkreislaufs im westlichen Mittelmeerraum eingesetzt. Auch andere Länder zeigten bereits Interesse, das KIT Cube auch für ihre Kampagnen zur Atmosphärenforschung zu nutzen.

www.kit.edu