Wissenschaft kompakt
Fliegende Instrumente
Die Atmosphäre ist komplex und es reicht nicht, nur am Boden
Informationen über sie zu sammeln. Es werden auch welche aus höheren
Niveaus benötigt. Radiosondenaufstiege oder auch "Wetterballons"
stellen eine Möglichkeit dar, verschiedene Parameter in größerer Höhe
zu messen.
Die Atmosphäre ist eine vielschichtige Zeitgenossin. Von den höheren
Schichten bekommen wir Menschen auf der Erdoberfläche nicht viel
direkt mit. Jedoch spielen die Prozesse und Abläufe dort oben vor
allem in der Troposphäre oder auch der Stratosphäre eine große Rolle
für das alltägliche Wettergeschehen. Eine Möglichkeit Informationen
über den vertikalen Aufbau und Zustand unserer Atmosphäre zu erhalten
sind Radiosondenaufstiege.
Eine Radiosonde besteht aus einem Ballon, der zumeist mit Wasserstoff
gefüllt ist. Die geringere Dichte dieses Gases im Vergleich zur
umgebenden Luft lässt ihn aufsteigen. Das geschieht mit einer
ungefähren Geschwindigkeit von 300 m/min (bzw. 18 km/h). An diesem
Ballon befestigt sind verschiedene Messgeräte. Damit werden wichtige
meteorologische Messgrößen auf dem Weg nach oben aufgezeichnet, dazu
zählen Luftdruck, Luftfeuchte und Lufttemperatur. Die Position des
Ballons wird mittels GPS mitverfolgt. Dadurch, dass die Sonde vom
Wind mal in diese, mal in jene Richtung gesteuert wird, kann die
Windrichtung und -geschwindigkeit errechnet werden. Mit zunehmender
Höhe dehnt sich das Gas im Inneren des Ballons aus, bis der Ballon
normalerweise in einer Höhe von etwa 20-30 km platzt. Die Sonde fällt
danach (abgebremst von einem Fallschirm) wieder herab.
Solche Aufstiege werden international um 0, 6, 12 und 18 UTC
durchgeführt, damit alle Daten zu gleichen Zeiten erhoben werden und
vergleichbar sind. Die Verläufe der Parameter können in so genannten
"Thermodynamischen Diagrammpapieren" dargestellt werden. Diese gibt
es in verschiedenen Arten, hier wollen wir uns ein Stüve-Diagramm
vornehmen.
Auf der x-Achse von links nach rechts ist die Temperatur in Grad
Celsius abgebildet. Nach oben auf der y-Achse der Druck in
Hektopascal. Nun nimmt aber der Druck mit der Höhe ab, daher befinden
sich die höchsten Druckwerte unten. Auf der rechten Seite ist auch
die dazugehörige Höhe in Metern angegeben. Ebenfalls dort befinden
sich die Windfiedern, die sowohl die Richtung, als auch die
Geschwindigkeit des Windes anzeigen. Außerdem gibt es verschiedene
Arten von regelmäßigen Linien, die dabei helfen zu entscheiden, wo
beispielsweise die Wolkenunter- oder Obergrenze ist.
Im Beispiel vom Stuttgarter Aufstieg sieht man anschaulich, dass der
Wind zuerst mit der Höhe zunimmt (mehr "Häkchen" an den Pfeilen), ab
etwa 10 km jedoch wieder abnimmt. Zudem dreht der Wind etwas mit der
Höhe von West auf Südwest oder Süd. Die gemessene Temperatur wird
durch die rote Linie dargestellt. Sie nimmt bis zu einer Höhe von ca.
10,5 km fast kontinuierlich ab. Dort befindet sich die Tropopause,
welche den Übergang von Troposphäre zu Stratosphäre markiert. Die
blaue, gestrichelte Linie links daneben zeigt die Taupunkttemperatur
an. Je näher sich diese beiden Linien kommen, desto gesättigter ist
die Luft in dieser Höhe. Das heißt dort können sich Wolken bilden.
All die gesammelten Daten fließen zusammen mit Bodenstation-,
Satelliten-, Flugzeug-, Bojen- oder auch Schiffsdaten in die heutigen
Wettermodelle ein. Diese versuchen dann mithilfe dieser Daten den
jetzigen Zustand der Atmosphäre so gut es geht zu ermitteln und die
weitere Entwicklung zu simulieren. Das alles, damit wir am Ende auf
die Wettervorhersage schauen und das Wetter für die kommenden Tage
abschätzen können.
M.Sc. Fabian Chow
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 30.08.2025
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