Kapitel 2 Wetterbeobachtungen

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1 Kapitel 2 Wetterbeobachtungen Zur Erstellung der für synoptische Betrachtungen notwendigen Wetteranalysekarten müssen die den atmosphärischen Zustand beschreibenden meteorologischen Größen, wie Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck, Windgeschwindigkeit und -richtung, an allen Punkten des dreidimensionalen atmosphärischen Raums zu einem bestimmten Zeitpunkt vorliegen. Wünschenswert wäre eine möglichst dichte globale Überdeckung mit Messdaten. Um dies zu ermöglichen, müssen zahlreiche Probleme gelöst werden. Hierzu zählen neben rein technischen Schwierigkeiten, die beispielsweise bei der Datengewinnung über dem Meer oder an entlegenen Orten über Land entstehen, auch logistische Herausforderungen, wie eine möglichst zeitgleiche und schnelle Übermittlung der Daten oder eine weltweite zeitliche Koordination der Messungen. Zusätzlich existieren in einigen Ländern kulturelle, politische oder sprachliche Hindernisse, durch die operationelle Messungen erschwert oder mitunter unmöglich gemacht werden. Um diese schon seit Beginn der großräumigen meteorologischen Messungen bekannten Probleme zu lösen, wurde im Jahr 1873 die Internationale Meteorologische Organisation (IMO) gegründet. Ein wesentliches Ziel der IMO bestand in der Organisation und Koordination eines weltweiten Austauschs von Wetterinformationen durch internationale Kooperationen der nationalen Wetterdienste. Im Jahr 1950 ging aus der IMO die World Meteorological Organization (WMO) hervor, die eine Einrichtung der Vereinten Nationen ist. Zu den synoptisch relevanten Aufgaben der WMO zählt u. a., die Einrichtung und den Erhalt von meteorologischen Messstationen sowie von Systemen zum schnellen Datenaustausch weltweit zu unterstützen und zu fördern. Hierzu gehören auch die Definition und Überwachung der Einhaltung internationaler Standards bei der Datengewinnung. Als Kern der WMO-Programme existiert seit 1963 die Einrichtung World Weather Watch. Deren Hauptziel besteht in der Implementation und Koordination von Standardverfahren im Bereich von Messmethoden und -techniken, von gemeinsamen Telekommunikationsver- Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016 A. Bott, Synoptische Meteorologie, DOI / _2

2 16 2 Wetterbeobachtungen fahren sowie der Darstellung von Beobachtungsdaten in einer international sprachunabhängigen Form. 2.1 Messmethoden Innerhalb des World Weather Watch Programms der WMO wurde das Global Observing System (GOS) eingerichtet mit der Aufgabe, Beobachtungen des atmosphärischen Zustands, die zur Wetteranalyse, -vorhersage und Klimaüberwachung dienen, weltweit allen Mitgliedern der WMO frei zur Verfügung zu stellen. GOS besteht aus den folgenden Beobachtungskomponenten: Bodenbeobachtungen Das bedeutendste Instrument zur Gewinnung meteorologischer Messdaten bilden die synoptischen Beobachtungsstationen über Land, von denen weltweit gegenwärtig etwa existieren. Die Daten werden entweder durch Augenbeobachtungen ermittelt, mit Messinstrumenten und bei Terminablesungen erfasst, oder mit Hilfe von Registriergeräten aufgezeichnet. Hierzu benötigt man ein Messfeld, das hinsichtlich der Größe, Bodenbeschaffenheit etc. gewissen, von der WMO vorgegebenen Anforderungen genügen muss. Auf einem solchen Messfeld befinden sich die Thermometerhütte mit verschiedenen Thermometern, (Maximum, Minimum, Feuchte), ein Niederschlagsmesser und -schreiber, Erdbodenthermometer, Sonnenscheinschreiber und eventuell ein 10 m hoher Windmast. Die Datenerhebung erfolgt weltweit einheitlich zu den synoptischen Terminen. Als Standardbeobachtungszeiten gibt es die prinzipiellen synoptischen Termine, 00 und 12 UTC (Universal Time, Coordinated), die synoptischen Haupttermine, 00, 06, 12, 18 UTC und die synoptischen Zwischentermine, 03, 09, 15, 21 UTC. In schwer zugänglichen Regionen wurden teilweise automatische Wetterstationen eingerichtet. Basierend auf den Vereinbarungen der WMO existiert für amtliche Wetterstationen ein Beobachtungs- und Messprogramm, mit dem weltweit stündlich (dreistündlich) oder an Flughäfen halbstündlich folgende Parameter gewonnen werden: Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Böen Lufttemperatur in 2 m Höhe Taupunkttemperatur Luftdruck in Stationshöhe, meistens auf Meeresniveau reduziert Betrag und Art der dreistündigen Luftdrucktendenz Horizontale Sichtweite Momentaner Wetterzustand Wetterverlauf in den vergangenen sechs Stunden Wolkenhöhe, Wolkengattung und Bedeckungsgrad

3 2.1 Messmethoden 17 Besondere Wettererscheinungen Weiterhin werden einmal täglich folgende Angaben gemacht: Niederschlagshöhe Gesamtschneehöhe Neuschneehöhe Maximum und Minimum der Lufttemperatur in 2 m Höhe Minimum der Lufttemperatur in 5 cm Höhe Erdbodentemperaturen in 5, 10, 20, 50, 100 cm Tiefe Erdbodenzustand Sonnenscheindauer Von Küsten- und Seestationen wird zusätzlich gemeldet: Temperatur der Wasseroberfläche Wellenhöhe und -periode Angaben über Meereis Die an den verschiedenen synoptischen Stationen gewonnenen Beobachtungs- und Messdaten werden im Stationsmodell zusammengefasst und in der Bodenanalysekarte eingetragen. Beim Stationsmodell handelt es sich um ein von der WMO international eingeführtes Verfahren zur Darstellung der an einer synoptischen Station gemessenen Wetterdaten. Man unterscheidet zwischen Landstationen und Schiffsmeldungen sowie zwischen manueller und maschineller Eintragung. Abbildung 2.1 zeigt die verschiedenen Parameter, die bei einer maschinellen Eintragung eines Stationsmodells angegeben werden. Bei manueller Eintragung erscheinen zwar die gleichen Parameter, allerdings werden sie etwas anders um den Stationskreis herum angeordnet. An der Position des Windpfeils kann man erkennen, ob es sich um eine maschinelle oder eine manuelle Eintragung handelt. Bei manueller Eintragung endet im Gegensatz zu Abb. 2.1 die Spitze des Windpfeils senkrecht am Rand des Stationskreises, dessen Zentrum mit der Position der Wetterstation übereinstimmt. Bei maschineller Eintragung liegt der Windpfeil tangential am Stationskreis, und der Berührungspunkt von Windpfeil und Stationskreis entspricht der Position der Wetterstation. Luftdruckangaben erfolgen in Zehntel hpa, Temperaturwerte sind in Grad Celsius angegeben. Bei Schiffsmeldungen werden außerdem die Wassertemperatur (in Zehntel Grad Celsius) sowie Kurs und Geschwindigkeit (in kn) des Schiffs eingetragen. Die Angaben des Stationsmodells werden zu den synoptischen Terminen mit Hilfe des Synop-Schlüssels gemacht. Dieser dient zur kompakten Darstellung verschiedener Wetterparameter im Stationsmodell mit Hilfe von Codes. Diese Codes können entsprechenden Tabellen der WMO entnommen werden. Man findet sie aber auch im Internet 1. Die schwarze Fläche innerhalb des Stationsmodellkreises gibt 1 z. B. stefan/fm12.html

4 18 2 Wetterbeobachtungen TT VV C H C M ppp pp ww N a T d T d h (T w T w T w ) C L N h W (D s v s ) (220) ( 4) Code TT VV ww T d T d C H C M C L N h N h ppp pp a W T w T w T w D s v s Bedeutung Temperatur in C Sichtweite Wetter zur Beobachtungszeit Taupunkt in C Hohe Wolken Mittlere Wolken Tiefe Wolken Gesamtbedeckungsgrad Höhe Untergrenze tiefer Wolken über Grund Bedeckungsgrad tiefer Wolken in Achtel Luftdruck, letzte drei Stellen incl. Zehntelwert in hpa Dreistündige Luftdruckänderung in Zehntel hpa Luftdrucktendenz der letzten drei Stunden Wetterverlauf der letzten sechs Stunden Wassertemperatur in Zehntel C bei Schiffsmeldungen Schiffskurs, acht Himmelsrichtungen Schiffsgeschwindigkeit in kn Abb Maschinelle Eintragung im Stationsmodell. Links Codes, rechts Beispiel einer Eintragung. Angaben in Klammern erfolgen nur bei Schiffsmeldungen den gesamten Bedeckungsgrad an (Code N in Abb. 2.1), ein Strich bedeutet zusätzlich 1/8 Bedeckungsgrad. Die Windgeschwindigkeit wird in Knoten (kn) eingetragen. Hierbei bedeutet ein kleiner Strich 5 kn, ein großer Strich 10 kn und ein schwarzes Polygon (bei manueller Eintragung Dreieck) 50 kn. Radiosondenmessungen Weltweit existieren etwa 1300 aerologische Stationen, an denen üblicherweise zu den prinzipiellen synoptischen Terminen Radiosondenaufstiege zur Messung von Vertikalprofilen der meteorologische Para-

5 2.1 Messmethoden 19 meter Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck durchgeführt werden. Die mit einem Ballon von ca. zwei Meter Durchmesser gestarteten Radiosonden senden ihre Daten mittels eines Kurzwellensenders an die aerologische Bodenstation. Durch Anpeilen einer Radiosonde können zusätzlich Aussagen über den Wind in größeren Höhen gemacht werden. Messdaten sind bis zu 30 km Höhe möglich. Die international geforderten Messniveaus sind: 1000, 850, 700, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20, 10 hpa. Radiosondenmessungen werden üblicherweise in thermodynamische Diagrammpapiere eingetragen. Mit Hilfe von bereits in diese Diagramme eingezeichneten Kurvenscharen unterschiedlicher Größen, wie Isobaren, Isothermen, Trockenadiabaten, Feuchtadiabaten oder Linien mit konstantem Sättigungsmischungsverhältnis, lassen sich zahlreiche zum aktuellen Zeitpunkt geltende Aussagen des atmosphärischen Zustands gewinnen. Hierzu zählen beispielsweise verschiedene Indizes zur Beschreibung der atmosphärischen Stabilität, die vertikale Scherung des horizontalen Winds u. a. Es gibt unterschiedliche Arten von thermodynamischen Diagrammpapieren, die jeweils bestimmte Vor- und Nachteile besitzen. In den USA ist das Skew T-log p Diagramm weit verbreitet, während in Deutschland häufig das Stüve-Diagramm, verwendet wird. Näheres zu den charakteristischen Eigenschaften der gängigsten thermodynamischen Diagrammpapiere kann z. B. in Zdunkowski und Bott (2004) nachgelesen werden. Messungen über dem Meer Über den Ozeanen werden meteorologische Daten auf Schiffen und mit Hilfe fester und driftender Bojen gewonnen, wobei zusätzlichzuden üblichen Parametern noch die Meerwassertemperatur, die Wellenhöhe und -periode beobachtet werden. Flugzeugmessungen Eine ständig wachsende Anzahl von Linienflugzeugen liefert Messungen von Temperatur, Luftdruck und Wind entlang der Flugrouten. Satellitenmessungen Seit den 1960er Jahren werden Satelliten zur Beobachtung des Wetters herangezogen. Es gibt zwei verschiedene Arten von Satelliten: Polarumlaufende Satelliten umkreisen die Erde in km Höhe und überfliegen dabei ungefähr den Nord- und Südpol. Sie umkreisen die Erde einmal in etwa zwei Stunden und liefern somit aus einem bestimmten Gebiet alle zwölf Stunden Informationen. Da die Satelliten immer zu etwa derselben Ortszeit eine bestimmte geographische Position überfliegen, spricht man von sonnensynchroner Umlaufzeit. Geostationäre Satelliten befinden sich in einer Umlaufbahn von ca km über dem Äquator und bewegen sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Erde, d. h. sie sind ortsfest, was als erdsynchrone Umlaufbahn bezeichnet wird. Diese Satelliten liefern in be-

6 20 2 Wetterbeobachtungen stimmten Zeitabständen Bilder der gesamten vom Satelliten aus sichtbaren Erdoberfläche. Aufgrund der Kugelgestalt der Erde reicht die Überdeckung nur bis etwa 70 N bzw. 70 S. Zur Geräteausstattung der Satelliten gehören hochauflösende Radiometer, die Bilder in unterschiedlichen sichtbaren und infraroten Spektralbereichen aufnehmen. Mit geeigneten Methoden, den sogenannten Retrievalverfahren, lassen sich hieraus Informationen über Wolken, Meerestemperatur, Temperatur- und Feuchteprofile etc. erhalten. Eine genauere Betrachtung der mit Wettersatelliten gewonnenen Informationen erfolgt in Abschn Wolken, Klassifikation und Eigenschaften Wolken entstehen, wenn Wasserdampf in der Atmosphäre kondensiert oder resublimiert. Sie bestehen somit aus Wassertröpfchen, Eisteilchen oder Mischformen von beiden. Da Wolkenbildung immer mit bestimmten thermo-hydrodynamischen Prozessen in der Atmosphäre verbunden ist, eignen sich Wolkenbeobachtungen in ausgezeichneter Weise zur Interpretation des momentanen Wetterzustands und seiner erwarteten kurzfristigen Weiterentwicklung. Um verschiedene Wolkenbeobachtungen miteinander vergleichen zu können, werden die Wolken klassifiziert. Die erste Wolkenklassifikation wurde bereits im Jahr 1803 von dem englischen Pharmakologen und Apotheker Luke Howard veröffentlicht. Howard unterschied die vier Grundarten Cirrus (Federwolke), Stratus (Schichtwolke), Cumulus (Haufenwolke) und Nimbus (Regenwolke). Diese Einteilung stellt auch heute noch die Grundlage der gültigen Wolkentypisierung dar. Die Klassifikation der Wolken geschieht anhand ihres Erscheinungsbilds, ihrer Form, Größe und Gestalt. Des Weiteren beobachtet man ihre Schattenstellen und die optischen Effekte, die sie hervorrufen. Von der WMO wurde eine verbindliche Einteilung der Wolken in vier Wolkenfamilien vorgenommen (WMO 1990). Danach unterscheidet man zwischen hohen, mittelhohen und tiefen Wolken sowie Wolken, die sich aufgrund ihrer hohen vertikalen Erstreckung über mehrere dieser drei Wolkenstockwerke erstrecken. Die von der geographischen Breite abhängige Höhenlage der Wolkenstockwerke ist in Tabelle 2.1 wiedergegeben. Die vier Wolkenfamilien werden in zehn Wolkengattungen unterteilt. Deren Namen, Abkürzungen und kurze Beschreibungen sind in Tabelle 2.2 aufgelistet. Bei den Wolkengattungen unterscheidet man noch verschiedene Wolkenarten. Hinzu kommen weitere Unterscheidungsmerkmale, die zu einer noch feineren Aufgliederung in Wolkenunterarten führen, welche ihrerseits noch Sonderformen und Begleitwolken be-

7 2.2 Wolken, Klassifikation und Eigenschaften 21 Tabelle 2.1. Höhenlage der Wolkenstockwerke in Abhängigkeit von der geographischen Breite. Quelle: WMO (1990) Wolkenstockwerk Polargebiete Gemäßigte Tropen Breiten Hohe Wolken 3 8 km 5 13 km 6 18 km Mittelhohe Wolken 2 4 km 2 7 km 2 8 km Tiefe Wolken 0 2 km 0 2 km 0 2 km sitzen. Diese detaillierte Wolkenklassifikation ist hier nicht wiedergegeben, stattdessen wird auf den internationalen Wolkenatlas der WMO verwiesen. Aber auch im Internet findet man zahlreiche Seiten mit ausführlichen Beschreibungen der Wolkenklassifikation und umfangreichen Fotogalerien zu den unterschiedlichen Wolken 2. Tabelle 2.2. Unterteilung der vier Wolkenfamilien in zehn Wolkengattungen, deren Abkürzungen und kurze Beschreibung. Quelle: WMO (1990) Stockwerk Gattung Abkürzung Beschreibung Hoch Cirrus Ci Federwolken Cirrocumulus Cc Kleine Schäfchenwolken Cirrostratus Cs Hohe Schleierwolken Mittel Altocumulus Ac Grobe Schäfchenwolken Altostratus As Mittelhohe Schichtwolken Tief Stratocumulus Sc Haufenschichtwolken Stratus St Tiefe Schichtwolken Mehrere Cumulus Cu Schönwetter-Haufenwolken Cumulonimbus Cb Gewitterwolken Nimbostratus Ns Regenwolken Wolkenbildung ist in der Regel mit Vertikalbewegungen und Feuchteänderungen in der Atmosphäre verbunden, so dass das Auftreten unterschiedlicher Wolkenformen Auskunft über dynamische Prozesse und die thermodynamische atmosphärische Struktur gibt. Häufig entstehen bestimmte Wolken auch aus anderen Wolkengattungen, den sogenannten Mutterwolken. Im Folgenden wird eine sehr kurze und daher auch unvollständige Beschreibung und Zusammenfassung möglicher Entstehungsmechanismen der verschiedenen Wolkengattungen 2 z. B.

8 22 2 Wetterbeobachtungen gegeben, die weitgehend auf den Ausführungen im WMO Wolkenatlas basiert. Nähere Einzelheiten zu der sehr komplexen Thematik der Wolkendynamik sollten der weiterführenden Literatur entnommen werden (z. B. Ludlam 1980, Houze 1993, Cotton et al. 2011). Cirrus ist eine faserige, weiße und federartige Wolke, die vollständig aus Eiskristallen besteht. Cirren können durch Herauswehen aus dem Amboss eines Cumulonimbus oder durch Virga-Bildung anderer Wolken 3, wie beispielsweise Cirrocumulus oder Altocumulus, entstehen. Gelegentlich sind sie auf Verdunstungsprozesse in räumlich heterogenen Cirrostratus Feldern zurückzuführen. Schließlich besteht die Möglichkeit der Cirrusbildung bei turbulenten Durchmischungsvorgängen, wobei die Turbulenz häufig auf starke Windscherungen in der hohen Atmosphäre zurückzuführen ist. Cirrocumulus ist eine flockenartige Eiswolke, die als weißer Fleck oder als Feld mit mehr oder weniger zusammenhängenden einzelnen Wolkenteilen auftritt. Diese Wolke kann durch konvektive Prozesse in wolkenfreier Atmosphäre oder durch Umbildung anderer Wolken, wie Cirrus, Cirrostratus oder Altocumulus entstehen. Gelegentlich beobachtet man linsenförmige Cirrocumuli (Cirrocumulus lenticularis), die sich bei der Überströmung einzelner Berge und der damit verbundenen Hebung feuchter Luftschichten bilden. Cirrostratus ist eine milchige lichtdurchlässige Eiswolke, die den Himmel entweder vollständig oder zu großen Teilen überdeckt. Die faserig oder glatt aussehende Wolke entsteht wie alle anderen stratiformen Wolken meistens durch großräumige Hebungsprozesse, bei denen feuchte Luft zur Kondensation gebracht wird. Daher ist das Aufziehen von Cirrostratus Bewölkung oft ein gutes Indiz für das Herannahen einer Warmfront. Eine weitere Möglichkeit zur Bildung eines Cirrostratus besteht im Zusammenwachsen von Cirren oder Cirrocumuli zu einem ausgedehnten Wolkenfeld. Altocumulus ist eine weiße oder gräulich erscheinende ballenförmige Wolke, die, ähnlich wie Cirrocumulus, in Flecken oder Feldern mit mehr oder weniger zusammenhängenden einzelnen Wolkenteilen auftritt. Altocumulus entsteht durch Konvektion oder turbulente Bewegungen im mittleren Wolkenstockwerk, kann aber auch durch Umbildung anderer Wolken, wie Altostratus oder Nimbostratus hervorgehen, wenn gleichzeitig eine Labilisierung der mittleren Atmosphäre einsetzt. Insgesamt besteht eine große Ähnlichkeit zwischen Altocumulus und Cirrocumulus Wolken. Altostratus ist eine gleichmäßig grau erscheinende wenig lichtdurchlässige Wolke, die beim großräumigen Aufgleiten von Luftmassen in der mittleren Atmosphäre entsteht und den Himmel meistens ganz 3 d. h. Niederschlag, der aus der Wolke fällt, den Erdboden aber nicht erreicht

9 2.2 Wolken, Klassifikation und Eigenschaften 23 oder zumindest größtenteils überdeckt. Altostratus kann sich aber auch aus zunehmendem Cirrostratus oder abnehmendem Nimbostratus heraus entwickeln. Stratocumulus ist eine grau aussehende Schichtwolke mit deutlichen ballenförmigen Strukturen, die die Wolke unterschiedlich hell und dunkel aussehen lassen. Diese Wolkenform kann bei großräumiger Hebung und damit einhergehender Labilisierung einer Stratusschicht gebildet werden. Häufig beobachtet man ausgedehnte Stratocumulusfelder am Oberrand der atmosphärischen Grenzschicht, wenn diese durch eine starke Inversion von der darüberliegenden freien Troposphäre abgekoppelt ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass Stratocumuli sich aus anderen Wolkengattungen (Altocumulus, Nimbostratus) heraus entwickeln. Stratus ist eine gleichmäßig grau aussehende großflächige Schichtwolke, die meistens durch Abkühlung der unteren atmosphärischen Luftschichten entsteht. Bei winterlichen Inversionslagen bildet sich häufig stratiforme Bewölkung, die mitunter auch hochnebelartig sein kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass stratiforme Bewölkung aus absinkendem Stratocumulus oder aufsteigendem Bodennebel resultiert. Cumulus ist eine vertikal unterschiedlich hochreichende und horizontal relativ gering ausgedehnte Wolke mit blumenkohlartiger Struktur, deren Ränder klar zu erkennen sind. Die Bildung dieser Wolke ist meistens auf Konvektionsprozesse zurückzuführen, die z. B. bei starker sommerlicher Erwärmung der atmosphärischen Grenzschicht ausgelöst werden. Cumuli können sich auch aus Stratocumulus oder Altocumulus Wolken heraus entwickeln. Cumulonimbus ist eine vertikal sehr hochreichende, Niederschlag bildende dunkle Gewitterwolke, die zudem eine sehr große horizontale Ausdehnung besitzen kann. Im oberen Bereich ist die Wolke vereist, was man gut an ihrer faserigen Struktur erkennen kann. Das horizontale Ausströmen der in den Wolkenaufwindbereichen nach oben strömenden Luft führtdortzuderfür Gewitterwolken charakteristischen Ambossform. IndenmeistenFällen entstehen Cumulonimben durch fortwährende und sich ständig intensivierende Entwicklungen von Cumuli. Manchmal bildet sich ein Cumulonimbus aber auch aus einer anderen Wolkenform heraus (Stratocumulus, Nimbostratus). Nimbostratus ist eine grau und dunkel aussehende Regenwolke mit unscharfen Konturen, die durch großräumige, sich über weite Höhenbereiche der Atmosphäre erstreckende Aufgleitvorgänge entsteht. Diese Wolkenform kann aber auch aus Altostratus oder Cumulonimbus hervorgehen.

10 24 2 Wetterbeobachtungen 2.3 Radarmeteorologie Neben der Fernerkundung mit Satelliten stellt die Radartechnik das wohl bedeutendste Hilfsmittel zur Beobachtung des aktuellen Wetters dar. Mit Wetterradargeräten ist eine flächendeckende Niederschlagserfassung möglich, die unverzichtbar für das Nowcasting von Niederschlagsereignissen und Unwettern ist. Das Wort Radar, das ursprünglich ein Akronym für radio aircraft detection and ranging war 4, deutet darauf hin, dass diese Technik zunächst für militärische Zwecke entwickelt wurde. In den 1940er Jahren erkannte man jedoch bereits, dass hiermit auch Niederschlagsteilchen detektiert werden können. Bei den nationalen Wetterdiensten kamen zunächst nur einfache Reflektivitätsradare zum Einsatz, mit denen lediglich die flächenhafte Verteilung und Intensität des Niederschlags erfasst werden kann. Seit den 1960er Jahren wurde damit begonnen, die Niederschlagsbeobachtungen mit Hilfe von Dopplerradaren durchzuführen. Bei diesen Geräten wird der Dopplereffekt ausgenutzt, um den bezüglich des Radarstandorts radialen Anteil der Geschwindigkeit der Hydrometeore zu messen. Zu dieser Zeit erforschte das NSSL (National Severe Storms Laboratory) der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration, USA) bereits Möglichkeiten, mit Hilfe von polarimetrischen Wetterradaren (dual-polarisation radar), die Polarisationseigenschaften der reflektierenden Hydrometeore zu deren detaillierterer mikrophysikalischer Charakterisierung auszunutzen. In den 1980er Jahren wurden in den Industrienationen die ersten nationalen Radarnetze installiert, die eine flächendeckende operationelle Überwachung des Wetters ermöglichten. Im Jahr 1987 begann der DWD mit dem Aufbau des deutschen Radarverbunds, der bis zum Jahr 2000 abgeschlossen wurde und in den letzten Jahren zu einem System von derzeit 17 polarimetrischen Dopplerradargeräten modernisiert wurde. Das Prinzip der Radardetektion besteht darin, dass ein Sender eine elektromagnetische Welle einer bestimmten Wellenlänge emittiert. Radargeräte arbeiten im Frequenzbereich zwischen 30 MHz und 100 GHz, was Wellenlängen zwischen 10 m und 0.3 cm entspricht. Die vom Sender des Radars emittierte Welle wird von einem Zielobjekt zum Empfänger zurückgestreut. Das Verhältnis zwischen empfangener und ausgesandter Leistung wird mit Hilfe der Radargleichung beschrieben. Für die Detektion von Niederschlag lässt sich diese Gleichung als Funktion der Radarreflektivität Z formulieren, die das sechste Moment der Größenverteilung der Niederschlagsteilchen darstellt und in der Einheit dbz gemessen wird 5. Das Radargerät sendet das Signal nur in 4 heutzutage steht Radar für radio detection and ranging 5 1dBZ = 10 log 10 (Z/Z 0 )mitz 0 =1mm 6 m 3

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