Wissenschaft kompakt

Atmosphärische Ballonfahrten



Beim Tag der offenen Tür des Deutschen Wetterdienstes fand die Radiosondenstation reges Interesse der Besucherschaft. Grund genug, nochmal einen Blick auf die Ballons zu werfen.



Auch wenn es auf den ersten Blick unintuitiv erscheint: Das Wettergeschehen wird von den obersten Stockwerken der sogenannten Troposphäre bestimmt. Dabei handelt es sich um den Atmosphärenbereich etwa zwischen fünf und zehn Kilometern über der Erdoberfläche. Um das Wetter vernünftig vorhersagen zu können, muss man als Meteorologe also wissen, was dort oben eigentlich los ist. Nun kann man sich sicher vorstellen, dass das gar nicht so einfach ist, schließlich kann man sich schlecht dauerhaft in diesen luftigen Höhen aufhalten. Also ist Findigkeit gefragt. Und diese gibt es auch in Form sogenannter Radiosonden, gerne auch umgangssprachlich als "Wetterballon" bezeichnet.

Dabei handelt es sich um große Ballons, die mit einem Gas gefüllt sind, das eine geringere Dichte als die Luft hat, die den Ballon umgibt. Dieses Füllgas verleiht ihm Auftrieb, sodass dieser Ballon nach oben steigt. Es handelt sich quasi um ein Quietscheentchen in der großen Badewanne namens Atmosphäre. Klassischerweise wird dafür eigentlich Helium verwendet. Aus Gründen der Verfügbarkeit und Kosten - die irdischen Helium-Ressourcen sind endlich - findet aber inzwischen mehrheitlich Wasserstoff Verwendung.

Nun hat so ein aufsteigender Ballon ganz praktische Eigenschaften. Zum Beispiel lassen sich jetzt Messgeräte an ihm befestigen, die auf dem Weg nach oben die für eine weitere Vorhersage notwendigen Parameter messen. Dabei handelt es sich in erster Linie um Temperatur, Feuchte und Luftdruck. Des Weiteren haben die verwendeten Sensoreinheiten noch einen GPS-Empfänger an Bord. Dieser liefert zusätzliche Informationen zur Höhe und Horizontalgeschwindigkeit des Ballons. Aus der Eigengeschwindigkeit des Ballons lassen sich gleichzeitig Windrichtung und -geschwindigkeit ableiten, sodass keine zusätzliche Windmessung benötigt wird. Damit werden praktischerweise gleich noch Platz und Gewicht gespart.

Die Sensoren wiegen insgesamt nur einige Gramm, sodass der Ballon nur wenig Gewicht mitzuschleppen hat auf dem Weg nach oben. Die Daten, die die Messeinheit unterwegs erfasst, werden dabei auf direktem Wege an eine Empfängerstation am Boden gesendet, sodass man den Weg des Ballons und die gemessenen Profile fast in Echtzeit mitverfolgen kann. Theoretisch könnte so ein Ballon bis fast ins Weltall aufsteigen. Praktisch ist das nicht der Fall. Irgendwann erreicht der Ballon so große Höhen, dass der innere Druck gegenüber dem äußeren Luftdruck die Oberhand gewinnt. Er wird also unterwegs immer größer und größer... bis er platzt. Das ist meist in einer Höhe zwischen 10 und 20 km der Fall, wo der Luftdruck weniger als 10% des Druckes am Boden beträgt. Es gab auch schon Aufstiege von DWD-Radiosonden, bei denen erst nach etwa 40 km Schluss war.

Nachdem so ein Wetterballon geplatzt ist, fallen die daran befestigten Messinstrumente wieder nach unten. Das ist natürlich kein ganz ungefährliches Unterfangen, auch wenn die Geräte insgesamt sehr leicht sind. Deswegen ist zusätzlich noch ein kleiner Fallschirm am Instrumentarium befestigt, damit das ganze Konstrukt wieder sanft auf dem Boden landet.

Für die findigsten unter Ihnen gibt es sogar die Möglichkeit, sich auf Schnitzeljagd zu begeben: Unter https://t1p.de/9s4gs wird die Lokalisierung der herunterfallenden Ballons visualisiert, mit Hilfe derer man versuchen kann, die Überreste zu finden und entweder zu behalten oder zu entsorgen oder sogar - im Falle sogenannter Ozonsonden - auch an den Wetterdienst gegen Finderlohn zurückzusenden!

Zum Schluss noch ein Hinweis in eigener Sache: Kurzentschlossene haben am morgigen Samstag (21.09.2024) Gelegenheit, an der regionalen DWD-Niederlassung in Potsdam zum Tag der offenen Tür einen Radiosondenaufstieg live mitzuerleben. Am Stand der Mobilen Messeinheit finden jeweils um 10:45 Uhr und um 15:00 Aufstiege als Live-Vorführung statt.

M.Sc. Felix Dietzsch

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 20.09.2024

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Wissenschaft kompakt

Arktische Meereisbedeckung durchschreitet sommerlichen Tiefstand



Die Meereisausdehnung in den arktischen Gewässern erreichte vor kurzem ihr saisonales Flächenminimum. Auch wenn in diesem Jahr kein neues Rekordtief erzielt wurde, liegt die erfasste Eisbedeckung konstant am unteren Ende des vieljährigen Durchschnitts.



In den letzten Wochen war deutlich wahrnehmbar, dass die Tageslänge rasant abnahm. Am kommenden Sonntag, dem 22. September, ist Tag-und-Nacht-Gleiche. Danach haben die Nächte ein halbes Jahr die Oberhand und fallen länger aus als die Tage. Mit der abnehmenden Sonneneinstrahlung und sinkenden Lufttemperaturen verlangsamte sich seit August auch das jahreszeitliche Tempo des Meereisverlustes in der Arktis. Die Rückzugsgeschwindigkeit lag dabei mit 62.000 Quadratkilometer pro Tag leicht über dem vieljährigen Mittel 1981 bis 2010. Ende August betrug die arktische Meereisausdehnung insgesamt 4,51 Millionen Quadratkilometer. Dieser Wert entspricht dem viertniedrigsten Wert für diese Jahreszeit seit Beginn der kontinuierlichen Satellitenmessungen im Jahr 1979.

Entscheidend für den manchmal auch asymmetrischen Meereisverlust sind die atmosphärischen Bedingungen. Die Lufttemperaturen auf der 925 hPa-Ebene (ca. 700 m über der Oberfläche) lagen im August vom zentralen Arktischen Ozean bis zum Beringmeer bis zu 3 Grad Celsius unter dem vieljährigen Durchschnitt. Im Gegensatz dazu herrschten ungewöhnlich warme Bedingungen über der Barentssee und dem kanadischen Archipel vor. Die Temperaturanomalie bewegte sich hier durchweg zwischen 3 bis 6 Grad Celsius über dem vieljährigen Durchschnitt.

Diese positive Temperaturanomalie ließ sich ursächlich auf eine Druckkonstellation mit niedrigem Luftdruck über dem zentralen Arktischen Ozean und einem separaten Tief östlich von Grönland - einem starken Islandtief - zurückführen. Zwischen dem Islandtief und dem weiter östlich gelegenen Hochdruckrücken, der sich von Skandinavien aus in die Kara- und Tschuktschensee erstreckte, wurde mit südlichen Winden die ungewöhnliche Wärme in die Barentssee geführt.

In den ersten Septembertagen setzte sich das Schmelzen noch fort. Das saisonale Minimum wurde vor knapp zwei Wochen am 07. September mit einer Meereisbedeckung von 4,39 Millionen Quadratkilometern durchschritten. Das diesjährige Meereisminimum liegt dabei unter dem Niveau vieler Jahre zuvor und ist der neuntniedrigste Wert in der fast 45-jährigen Geschichte der Satellitenbeobachtungen. Abgesehen von den Längengraden entlang des kanadischen arktischen Archipels und Grönlands, wo das Eis fast immer bis an die Küste reicht, hat sich die Eiskante überall polwärts von ihrer durchschnittlichen Position zurückgezogen. So lässt sich konstatieren, dass sowohl die nördliche als auch die südliche Nordwestpassage weitgehend eisfrei waren, ebenso wie der Nördliche Seeweg.

Neben der Eiskonzentration, der Eisausdehnung und der Eisdicke ist das Eisalter ein wichtiger Indikator für die Charakterisierung von Meereis. In der Regel ist älteres Eis dicker, da in mehreren aufeinanderfolgenden Wintern immer mehr Eis an der Unterseite anfriert. Außerdem wird das Eis dicker, wenn Eisschollen zusammen- oder gegen die Küsten gedrückt und dadurch in Eisrücken oder auf den Schelfen aufgestapelt werden. Mit einjährigem Eis ist hierbei das Eis gemeint, das erst nach dem letzten Sommer, also seit September des vorhergehenden Jahres, gebildet wurde und die erste darauffolgende Sommerschmelze überdauert. Die Verbreitung von einjährigem Eis ist von etwa 35-40 Prozent der gesamten Eisdecke des Arktischen Ozeans seit Mitte der 1980er Jahre auf etwa 70 Prozent angestiegen, während der Anteil von mehrjährigem Eis entsprechend gesunken ist.

Zum Schluss noch eine kleine Reise vom Nord- zum Südpol. Dort erreichte die antarktische Meereisbedeckung um den 11. September ihr saisonales Maximum mit 17,34 Millionen Quadratkilometer. Das Wachstum bis August ereignete sich zuvor in Schüben. Nachdem Ende Juli fast das Niveau von 2023 erreicht worden war, verlief das Wachstum in der ersten Augusthälfte viel schneller als im Durchschnitt. Danach kam das Eiswachstum jedoch weitgehend zum Stillstand, bevor gegen Ende des Monats ein schnellerer Anstieg einsetzte. Besonders gering ist die Meereisausdehnung nach wie vor im östlichen Weddellmeer, im südwestlichen Indischen Ozean und im Amundsensee, und sie liegt überall leicht unter dem Durchschnitt, außer im nordwestlichen Weddellmeer.

M.Sc.-Met. Sebastian Altnau

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 19.09.2024

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