Praxis-Tipp

Wetterradar

Die Abkürzung RADAR bedeutet RAdio Detection And Ranging und deutet damit an, dass es sich um eine Fernerkundungsmethode handelt.

Das Radargerät sendet Radiowellen aus mit dem Ziel, dass diese Wellen von den Targets reflektiert und damit geortet werden können. Bei den „Targets“, die man aufspüren möchte, handelt es sich um fallenden Niederschlag – angefangen vom Sprühregentropfen mit einem Durchmesser unter 0,5 mm bis hin zum Hagelkorn mit teils über 50 mm.

Wolkentröpfchen möchte man nicht detektieren und es soll eine Reichweite von 150 bis 200 km abgedeckt werden. Dafür eignet sich das sogenannte C-Band mit etwa 5.5 GHz. Man spricht auch von C-Band-Wetterradaren.

Prinzip der Radarmessung

Das Prinzip der Niederschlagsortung mittels Radar beruht auf folgenden Prinzipien:

• Ausstrahlung von Impulsen mit festgelegter Wellenlänge (5.2 cm), Reflexion und Streuung bei Auftreffen auf Hindernisse
• Entfernungsmessung durch Laufzeitberechnung mit Hilfe zurückgestreuten Anteile
• Intensität der Reflexionen abhängig von Art, Oberfläche, Größe und Entfernung des Hindernisses

Die rotierende Radarantenne strahlt die Impulse in einem bestimmten Winkel ab. Durch vertikale Variation des Abstrahlungswinkels ergibt sich zusätzlich die Möglichkeit, auch höhere Bereich der Atmosphäre zu erfassen und damit ein 3D-Bild der Niederschlagsverteilung zu erhalten. Das „normale“ Niederschlagsradarbild bezieht sich auf den untersten Winkel, um den bodennahen Niederschlag zu erfassen. Obenstehende Abbildung zeigt schematisch die Funktionsweise eines Wetterradars.

Was sehe ich in einem Radarbild?

Die Antwort lautet salopp: alle Targets, welche die Radarstrahlung reflektieren. Dazu gehören selbstverständlich die gewünschten Niederschlagspartikel, aber auch unerwünschte Targets wie z.B. Festechos durch die Orographie, aber auch sich bewegende Objekte in der Luft, angefangen von Mückenschwärmen bis hin zu großen Objekten wie Flugzeuge.

Während man die feststehenden Ziele (Festechos) durch geeignete Clutter meist vollständig ausfiltern kann, gelingt das bei sich bewegenden Targets – dazu zählen auch Windräder und Schiffe – nicht. Insbesondere bei starken Bodeninversionen, welche die geradlinige Ausbreitung des Radarstrahls beeinflussen, findet man daher in Radarbildern oft merkwürdig aussehende Echos, die nicht in das meteorologische Umfeld passen. Und daher Geister- oder Phantom-Echos genannt werden.

Wenden wir uns nun den Echos zu, die infolge von fallendem Niederschlag auftreten. Man sieht also alle Partikel/Tröpfchen in der Atmosphäre ab einer bestimmten Mindestgröße. Wolkentröpfchen selbst sind zu klein, um erfasst zu werden, was in diesem Fall erwünscht ist.

Die Stärke / Reflektivität ist abhängig von verschiedenen Parametern, wie Anzahl, Größe und Art der Partikel.

Mit Art ist die Form des Niederschlags gemeint, hierbei gilt folgende Einteilung, die nach der Reflektivität sortiert ist.

Hagel ► extrem
Eis/Wassermischung/Schneeregen ► sehr gut
Wasser ► gut
Kleine Eispartikel/Schnee ► weniger gut
Nieselregen ► gering
Sehr feiner Nieselregen ► sehr gering, teils nicht sichtbar
Wolkentröpfchen ► kein Echo

Da mit Radarbildern i.d.R. die Reflektivität dargestellt wird, wird man also Hagel sehr gut sehen, Nieselregen dagegen sehr schlecht.

Radarbilder in RunwayMap

Bei den in RunwayMap dargestellten Radarbildern handelt es sich um sogenannte Komposit-Bilder, die dadurch zustande kommen, dass die Radar-Einzelstandorte durch ein geeignetes Verfahren zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden.

In der RunwayMap findet man Radarbilder unter Entdecken, Wetter-Symbol, Wetterdokumente.

Folgende Radarbilder werden unter der Überschrift Radar (DWD) angeboten:

1. Kompositbild Niederschlagsintensität Deutschland und Umgebung

2. Kompositbild Niederschlagsintensität Mitteleuropa

3. Kompositbild Niederschlagsintensität Mitteleuropa/Blitzdaten/Satellitenbild

Wie die Überschrift bereits impliziert, stammen diese Daten aus einer soliden Quelle, nämlich vom Deutschen Wetterdienst. Die Vorschaubilder zeigen eine komprimierte Form des Bildes, klickt man eines an, dann öffnet sich das Bild in der maximalen Auflösung und bietet mit dem blauen Slider immer direkt auch eine Animation der letzten 60 Minuten an.

Niederschlag (DE)

Diese Bilder werden durch einen hochauflösenden Niederschlags-Scan generiert, bei welchem der Radarstrahl in etwa 0.5 o Elevation über den Horizont geführt wird. Stehen Hindernisse in Form von Gebirgen im Weg, dann wird der Radarstrahl bis auf max. 1.8 o angehoben. Die Bilder haben eine Auflösung von 1x1 km und werden alle 5 Minuten neu prozessiert. Die Niederschlagsreflektivität wird in 255 Klassen eingeteilt, diese Klassen werden dann zu Gruppen zusammengefasst und farblich dargestellt. Abbildung 6 zeigt die Legende von Abbildung 5 in vergrößerter Form.

Marginal: sehr wenig Niederschlag, der den Boden meist nicht erreicht (Ausnahme: Nieselregen, im Winter auch geringer Schneegriesel)
Very Light: sehr leichter Regen oder Sprühregen, im Winter auch leichter Schneefall. Der Niederschlag muss den Erdboden nicht immer erreichen
Light: Leichter Regen, im Winter ggf. auch mäßiger Schneefall
Moderate: mäßiger Niederschlag, im Winter ggf. starker Schneefall
Heavy: Starker Niederschlag, meist in konvektiven Zellen, auch Schneeregen
Very Heavy: Sehr starker, meist großtropfiger Regen während Schauern oder Gewittern
Extreme: Extremer Niederschlag, meist in Form von Hagel (violett = schwere Unwetter)

Niederschlag (EU)

Unter „Niederschlag EU“ wird ein mitteleuropäisches Radar-Komposit-Bild, das in einer räumlichen Auflösung von 2x2 km alle 15 Minuten neu vorliegt, dargestellt. Leider fehlen im dargestellten Ausschnitt die Daten von Dänemark und Süd-Skandinavien, das hat datenpolitische Gründe. Die Niederschlagsintensität in 6 Klassen eingeteilt. Im Gegensatz zu Niederschlag (DE) fehlt die Klasse Marginal (sehr wenig Niederschlag).

Wolken (EU)

Das Produkt „Wolken (EU)“ ist ein Kombiprodukt für den Ausschnitt Mitteleuropa, welches zusätzlich zu den Niederschlagsdaten (analog zu Niederschlag EU) mit einem Satellitenbild hinterlegt ist. Darüber hinaus sind Blitzdaten (violette Rauten) überlagert. Es wird alle 15 Minuten bereitgestellt. Die max. Auflösung beträgt allerdings 2x2 km. Das Bild eignet sich gut, um sich einen Überblick zu verschaffen über signifikantes Wetter in Mitteleuropa. Die Bezeichnung Wolken (EU) ist etwas irreführend.

Interpretationstipps zu Radarbildern

Einordung in die Wetterlage
Radarbilder sollten immer im Kontext mit weiteren meteorologischen Karten ansehen werden, z.B. mit Bodenanalyse und Satellitendaten. Dann erkennt man besser, zu welchen meteorologischen Strukturen die Radarechos gehören (Frontniederschläge, Stauniederschläge, Wärmegewitter bei schwachgrandientiger Wetterlage). Eine Bodenanalyse für Mitteleuropa findet man unter folgendem Link.

Erkennen von „Störechos“
Manchmal sind „Niederschlagsechos“ zu sehen, die nicht auf reale Niederschläge zurückgehen. Diese lassen sich zum Beispiel leicht erkennen, falls dort gar keine Wolken vorhanden sind. In diesem Zusammenhang sei auf das Produkt Wolken (EU) in Abbildung 7 verwiesen, welches Wolken und Niederschlag kombiniert darstellt.

Animation verwenden
Die Bilder immer auch als Animation ansehen, damit bekommt man eine Vorstellung über die Verlagerung und Intensitätsänderung innerhalb der letzten Stunde. Außerdem sieht man in der Animation sehr viel besser Fehlechos (Geister- und Störechos), da diese oft nur in einem Bild auftreten und sich meist nicht verlagern.

Erfassungs- bzw. Abdeckungsbereich
Außerhalb der violetten Begrenzungslinie ist keine Aussage über Niederschlag möglich, da diese Gebiete nicht im Erfassungsbereich der Radargeräte dieses Produkts liegen. Der Rand wird im Falle eines Ausfalls eines Radarstandortes dynamisch angepasst.

Extrapolation in die nahe Zukunft (max. 1-2 Stunden)
Flächenhafte Niederschläge an Fronten lassen sich oft recht gut extrapolieren. Die Ausbreitung von Schauern und Gewittern ist komplexer und Verlauf oft nicht gradlinig, Intensitäten ändern sich rasch. Besondere Vorsicht ist bei feucht-labilen, schwachgradientigen Wetterlagen geboten. Es können spontan Neuentwicklungen – meist im Vorfeld von bereits bestehenden konvektiven Zellen entstehen. Die Verlagerung erscheint manchmal „ungeordnet“. Solche Wetterlagen sind auch Experten eine große Herausforderung.

Allgemeine Vorteile von Radarinformationen:

• Hohe räumliche Verfügbarkeit: Flächendeckende Information aus Gebieten mit guter Radarabdeckung (in den Alpen nur oberhalb der Täler)

• Hohe zeitliche Verfügbarkeit: Aktualisierung alle 5-15 min, Daten nur wenige Minuten alt

• Zeitlicher Vorteil mit Informationsgewinn bezogen auf andere aufwendig erstellte Flugwetterprodukte, die nur alle paar Stunden aktualisiert werden können. (GAFOR, LL-SWC, Flugwetterübersicht, etc.)

Folgenden Nachteile sollte man kennen:

• Radarbilder allein reichen zur Bestimmung der Flugwetterbedingungen nicht aus

• DZ, FZDZ, SG (-SN) oft nicht erkennbar (zu kleine Tropfen / Kristalle)

• „Geister-Echos“ müssen richtig interpretiert werden

• Tatsächliche aktuelle Flugwetterbedingungen sind nur im Vergleich mit weiteren Beobachtungsmeldungen oder Fernerkundungsmethoden zu bestimmen (z. B. signifikantes Wetter, Wolkenuntergrenzen, Sicht).

Weitere Informationsquellen zu diesem Thema:

• PDF Interpretation von Satellitenbildern

• PDF Radar- und Blitzdaten