Wetterprozesse im Winter besser vorhersagen

Starkwinde, starke Niederschläge und Kälteausbrüche sind häufige Extremwetterereignisse, die in den kalten Wintermonaten in Europa auftreten. Um diese Ereignisse besser zu verstehen, startet im Januar 2026 die vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierte internationale Messkampagne NAWDIC über dem Nordatlantik. Mit Daten aus umfangreichen Flugzeug- und Bodenmessungen wollen die Forschenden gemeinsam mit weiteren nationalen und internationalen Partnern die zugrunde liegenden Prozesse analysieren und Wettervorhersagemodelle verbessern, um genauere Prognosen von Starkwetterereignissen zu ermöglichen.

Vom Nordatlantik bis nach Westeuropa entwickeln sich Winterstürme, die hurrikanähnliche Windgeschwindigkeiten erreichen, Schäden in Millionenhöhe verursachen und im Extremfall das Leben von Menschen gefährden. Eine genaue Vorhersage des Ortes, des Zeitpunkts und der Intensität solcher Extremwetterereignisse ist bisher jedoch eine Herausforderung. Viele der physikalischen Prozesse, die zu diesen Ereignissen in Europa führen, finden über dem Atlantik statt – einem Gebiet, das reguläre Beobachtungssysteme nur unzureichend erfassen.

Die groß angelegte Messkampagne NAWDIC (North Atlantic Waveguide, Dry Intrusion, and Downstream Impact Campaign) soll mit detaillierten flugzeug- und bodengebundenen Beobachtungen der Atmosphäre dazu beitragen, Wettervorhersagen und Klimamodelle zu verbessern. Dabei soll genau in den Regionen gemessen werden, in denen es Hinweise darauf gibt, dass existierende Modelle systematische Defizite aufweisen.

Wie der Atlantik Europas Wetter prägt

Die Forschenden interessiert insbesondere, wie trockene, kühle Luft, die aus großer Höhe nach unten sinkt – auch Dry Intrusions genannt –, die atmosphärische Zirkulation, Wolkenstrukturen und Winde beeinflusst. Wenn diese trockenen Luftmassen bis zum Boden durchstoßen, können sie starke Winde, Turbulenzen und Unwetter auslösen. Der Nordatlantik spielt als Feuchtequelle für viele Niederschläge in Europa eine zentrale Rolle. Bisher sind die Prozesse der Feuchteaufnahme über dem Atlantik, vor allem während Dry-Intrusion-Ereignissen, in Wettervorhersagemodellen nicht exakt repräsentiert. NAWDIC soll das ändern.

Den Kern der Kampagne bildet das deutsche Forschungsflugzeug HALO. Modernste Fernerkundungsinstrumente, wie das Wasserdampflidar WALES und das Windlidar HEDWIG, messen Feuchte und Wind unterhalb des Flugzeugs bis in eine Höhe von etwa 13 Kilometern. Sie dokumentieren so den Wasserdampftransport sowie die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Ozean. Dank der großen Reichweite von HALO ist es möglich, Wettersysteme über dem Atlantik zu beproben.

Spurensuche über dem Ozean

Die Gruppe von LMU-Professor Bernhard Mayer vom Lehrstuhl für Experimentelle Meteorologie an der Fakultät für Physik ist mit dem an der LMU entwickelten specMACS-System auf dem Forschungsflugzeug HALO dabei. „SpecMACS wurde in vielen Flugmesskampagnen von den Tropen bis in die Polarregionen eingesetzt und liefert mittels hyperspektraler und polarimetrischer Kameras detaillierte Einblicke in die Entstehungsprozesse und den Lebenszyklus von Wolken“, erklärt der Meteorologe. Bei NAWDIC geht es der LMU-Gruppe speziell um Eiswolken, sogenannte Cirren. Ein verbessertes Verständnis dieser Wolkenprozesse kommt laut Mayer nicht nur der Wettervorhersage zugute, sondern sollte mittelfristig auch genauere Klimaprognosen ermöglichen.

Mehr als 100 nationale und internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind in den kommenden Wochen im Einsatz, um die Flüge von Irland aus zu planen, Messinstrumente zu betreuen und die Aktivitäten mit internationalen Partnern zu koordinieren. „Zusammen mit ihren Kolleginnen und Kollegen macht sich unsere Doktorandin Anja Stallmach am Tag nach der Abgabe ihrer Masterarbeit auf den Weg nach Shannon, um die Messungen zu koordinieren und durchzuführen, die sie im Zuge ihrer Promotion interpretieren wird“, sagt Mayer.

Durch die langfristige Planung über die letzten sechs Jahre in Koordination mit der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) ist es den Forschenden gelungen, NAWDIC mit weiteren meteorologischen Messkampagnen in Nordamerika zu verknüpfen. Im Januar und Februar sind somit bis zu zehn Forschungsflugzeuge gleichzeitig vom Pazifik bis Europa im Einsatz. Bernhard Mayer sieht dem Projekt mit Spannung entgegen: „Groß angelegte Kampagnen wie NAWDIC sind eine einzigartige Gelegenheit, die Rolle von Wolken in Wetter und Klima zu studieren und besser zu quantifizieren. Dies ist nur im Verbund mit nationalen und internationalen Partnern möglich.“