Hagelgewitter richten Jahr für Jahr große Schäden in der Landwirtschaft und der Wirtschaft allgemein an. Die Hagelforschung hat das Ziel, Daten für die Schadenabwehr zu liefern. Die Hagelereignisse werden dokumentiert, um zu laufend besseren Prognosemodellen zu gelangen. Je mehr Hagelereignisse dokumentiert sind, desto besser gelingt dies. Jetzt soll eine App auch Bürger zu Forschenden machen. Diese können Hagelereignisse einfach, schnell und korrekt melden.

Der Klimawandel zeigt sich auch in der Intensität von Hagelereignissen: Kürzlich polterten in Südostösterreich tennisballgroße Hagelkörner vom Himmel. Außerdem kommt es  zu zeitlichen Verschiebungen: In der Hagelforschung geht man von einer Gewittersaison aus, die von Mai bis September währt. 2019 setzten die ersten Gewitter schon im April ein. Besonders intensiver Hagelfall war im Mai zu verzeichnen. Mit wenigen Ausnahmen waren die Flugzeuge der Hagelabwehr täglich im Einsatz. Diese Situation stellt auch die Hagelforschung vor neue Herausforderungen.

Intensivierung der Datensammlung

„Je mehr Informationen wir haben, desto erfolgsversprechender ist die Entwicklung neuer Instrumente zur Hagelabwehr“, erklärt Helmut Paulitsch vom Institut für Hochfrequenztechnik an der TU Graz. Er und sein Team haben bereits im Frühjahr 2018 die Plattform HeDi (Hagelereignis Dateninterface) initiiert. Ein Projekt für die Sammlung von Hageldaten unter Mithilfe von Freiwilligen im Bundesland Steiermark. Via Formular können Laienforscher Angaben zu Zeitpunkt, Art und Dauer des Ereignisses, Größe der Hagelkörner sowie verursachte Schäden melden.

Freiwillige forschen mit

Jetzt wurde eine App entwickelt, um das Projekte österreichweit zu lancieren und weiter voranzutreiben. Die Daten werden per ssl-Verschüsselung übertragen und nach einer Plausibilitätsprüfung in Prognosemodelle aufgenommen. Die gemeldeten Hagelereignisse sind auf der HeDi Website für alle Bezirke in den Bundesländern in einer Open Street Map einzusehen.

Zusätzlich werden ab Herbst 2019 Informationsveranstaltungen an der TU Graz durchgeführt. Diese sollen den freiwillig Forschenden Einblick in die Forschung vermitteln und Gelegenheit zum persönlichen Austausch mit den Wissenschaftern bieten.

Blitzaktive Alpenregion

Am Institut für Hochfrequenztechnik an der TU Graz wird seit mehr als zwei Jahrzehnten Blitzforschung betrieben. Das ist insofern naheliegend, als der Alpenraum die blitzaktivste Region in Europa ist. Die gewitterintensive Periode von Mai bis September ist für die Forschenden die Zeit der Datengewinnung. Die Daten geben Aufschluss über die Charakteristika regionaler Blitzentladungen. Am Ende der Saison erfolgt eine detaillierte Datenanalyse und deren Integration in Modelle zur verbesserten Vorhersage von Blitzentladungen.

Mobiles Blitzmesssystem

Aktuell ist der Dissertant Lukas Schwalt mit einem am Institut entwickelten und optimierten mobilen Blitzmesssystem unterwegs. Dieses besteht aus einer Plattenantenne zur Messung des elektrischen Felds und einer Hochgeschwindigkeitskamera. Letztere ermöglicht mit 2000 Aufnahmen pro Sekunde eine genaue Analyse der Blitze. Zuletzt wurde das System um eine Rahmenantenne zur Messung des magnetischen Feldes der atmosphärischen Entladungen ergänzt.

Durch den engen Kontakt mit den Meteorologen der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) gelingt es Schwalt, bei den vielversprechendsten Gewittern im südlichen Alpenraum vor Ort zu sein und Messungen durchzuführen. Er pendelt zwischen neunzehn ausgewählten Standorten, welche die Voraussetzungen für erfolgreiche Messungen der elektrischen, meteorologischen und physikalischen Auswirkungen von Blitzentladungen erfüllen.

Lokale Referenz

Das mobile Blitzmesssystem ist ergänzend zu einem flächendeckenden europaweiten Blitzortungssystem zu sehen, das allein in Österreich aus acht stationären Blitzortungssensoren besteht. Betreiber ist der Forschungspartner ALDIS (Austrian Lightning Detection and Information System, ÖVE Service GmbH). Das mobile Blitzmesssystem deckt einen Umkreis von zwanzig bis vierzig Kilometern ab und bildet eine lokale Referenz. Es ermöglicht die Überprüfung der Zuverlässigkeit der österreichweit messenden Blitzortungssensoren.

Wie Hagel entsteht

Hagel entsteht, wenn Wassertröpfchen innerhalb einer Wolke durch Aufwinde in extrem kalte Bereiche vordringen. Ausgehend von Kristallisationskernen führt dies zur Bildung von Hagelkörnern. Wenn es in Wolken nur wenige dieser Kerne gibt, können die Hagelkörner schnell anwachsen. Sobald sie von den Aufwinden nicht mehr getragen werden, fallen sie als Hagelkörner auf die Erde.

Software zur Hagelabwehr

Helmut Paulitsch erforscht die Entstehung von Hagel aus der Perspektive der Wetterradartechnik, die eine großräumige Erfassung von Niederschlagsereignissen ermöglicht. Gemeinsam mit seinem Team entwickelte er bereits zwei Software-Programme:

  • WIIS visualisiert Daten der Wetterradare;
  • HAILSYS analysiert Wetterdaten und erleichtert die Einschätzung der Hagelwahrscheinlichkeit in der Gewitterzelle.

Diese beiden Programme ermöglichen es, die Piloten der Hagelabwehr zu kritischen Gewitterzellen zu lotsen. Deren Aufgabe ist es, die Gewitterzellen einer Silberjodid-Aceton-Lösung auszusetzen. Die Lösung fungiert als Kristallisationskeim und führt zu einer vermehrten Bildung von Hagelkörnern. Dadurch bleiben diese kleiner und richten beim Aufprall weniger Schaden an.

Instruktion der Piloten

Das Hagelanalyse Software-Programm HAILSYS basiert auf meteorologischen Daten, 2D und 3D Wetterradardaten sowie Flugzeugpositionen und landwirtschaftlichen Schadensinformationen. In den Wetterradarscans ist die Bildung von Hagel in Abgrenzung zu Regentropfen besonders deutlich zu erkennen.

Die 2D Umgebungsscans des Hagelabwehrradars werden alle vierzig Sekunden aktualisiert und ermöglichen in beiden Programmen die Berechnung der Bewegungsrichtung und der Dimension der Gewitterzellen. Das sind Daten, die der Instruktion der Piloten der Hagelabwehr dienen.

 

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