zurvorhersagbarkeitderwindgeschwindigkeit

Große Bedeutung hat die Vorhersage der Windgeschwindigkeit, wenn ein Sturmtief nach Deutschland zieht, so wie das am morgigen Mittwoch der Fall ist. Aber auf welche Schwierigkeiten stößt man bei der Prognose des Windes?

Für die Wettervorhersage werden heutzutage in großem Maße die Daten aufwendiger Computermodelle verwendet. In der Regel sind diese, was die Prognose der Intensität und Lage von Hoch- und Tiefdruckgebieten angeht, mittlerweile ziemlich treffsicher. Damit kündigen sich auch Sturmentwicklungen oft schon Tage im Voraus an. Nichtsdestotrotz gestaltet sich vor allem die regionale Prognose des Windes im Flachland und dabei insbesondere der Windböen nicht ganz einfach. Dies hat mehrere Gründe, die im Folgenden näher beleuchtet werden.

Im Allgemeinen nimmt der Wind vom Boden bis in etwa 1,5 Kilometer Höhe, in der so genannten Atmosphärischen Grenzschicht, stetig zu. Dies liegt daran, dass die Luftströmung innerhalb dieser untersten Schicht der Atmosphäre durch die Rauigkeit der Erdoberfläche gebremst wird, also eine Reibung erfährt. In den Niveaus darüber, in der sogenannten freien Atmosphäre, bläst der Wind ungestört, das heißt ein Einfluss der Erdoberfläche ist nicht mehr gegeben. Den Wind in der freien Atmosphäre sagen die Modelle gewöhnlich sehr gut vorher, weniger zuverlässig aber jenen innerhalb der Grenzschicht, der aber die Menschen am meisten interessiert.

Ein Grund dafür ist wiederum, dass die Eigenschaften der Topographie, das heißt beispielsweise, wie Berge und Täler verteilt sind, wie hoch die Berge sind, wo Städte liegen, wo sich Wälder und Seen befinden, in den Modellen nur begrenzt erfasst werden. Und dies alles beeinflusst die Stärke der Reibung, der die Strömung unterliegt, und damit die Windgeschwindigkeit.

Weiterhin hängt die Geschwindigkeit des Windes stark von der Stabilität der Luftschichtung ab. Ein Maß für diese Stabilität ist der vertikale Temperaturgradient, das heißt die Änderung der Lufttemperatur mit der Höhe. Im Allgemeinen nimmt die Temperatur mit wachsender Höhe ab. Je stärker dies geschieht, desto instabiler ist die Luft geschichtet und umso mehr kann Bewegungsimpuls aus der freien Atmosphäre in Richtung Boden transportiert werden. Der stärkste Impulstransport findet aber im Bereich von Schauern und Gewittern statt. Die Vorhersage der vertikalen Temperänderung unterliegt natürlich gewissen Fehlern, vor allem aber können Schauer und Gewitter nach wie vor nicht als individuelle Ereignisse prognostiziert werden. Das heißt, es sind lediglich Wahrscheinlichkeitsaussagen für Zeiträume und Gebiete möglich.

Also selbst, wenn die Strömung in der freien Atmosphäre perfekt prognostiziert würde, in die Modellberechnungen die Strukturen der Erdoberfläche vollständig Eingang fänden und der vertikale Temperaturgradient exakt abgebildet würde, wäre im Speziellen eine Vorhersage der Windböen für einen bestimmten Ort und ein enges Zeitfenster nicht möglich. Das liegt grundsätzlich an der turbulenten und damit chaotischen Eigenschaft der Atmosphäre und vor allem gerade der reibungsbehafteten Grenzschicht.

Der Transport von Impuls aus der freien Atmosphäre zum Boden wird innerhalb der Grenzschicht allgemein über Wirbel unterschiedlicher Größe bewerkstelligt. Sie entstehen und zerfallen fortwährend und sorgen damit erst für die Böigkeit des Windes. Einzelne Wirbel sind als Zufallsereignis zu betrachten. Daher sind eben erst über einen ausreichend langen Zeitraum oder ein entsprechend großes Gebiet Aussagen über die zu erwartenden Windböen möglich.

Aus den genannten Gründen müssen die in der Wettervorhersage tätigen Meteorologinnen und Meteorologen weiterhin ihre Erfahrung in die Böenvorhersage mit einbringen. In der Regel weist ihre Prognose für den nächsten Tag und ein Gebiet etwa mit der Ausdehnung eines Flächenbundeslandes dann doch eine recht hohe Genauigkeit auf. Dabei sind die im Besonderen für ein bevorstehendes Sturmereignis zu erwartenden maximalen Windböen in vielen Fällen auf circa eine Beaufort-Windstärke genau prognostizierbar.

2. Februar 2021

Dipl.-Met. Rainer Behrendt

ARD-Wetterredaktion

Sendung: "alle wetter!", hr-fernsehen, 02.02.2021 19:15 Uhr