Wie Wettersatelliten der dritten Generation genaue Wettervorhersagen machen

Und warum wir einer Wetter-App mit personalisierter Wettervorhersage immer näher kommen

OHB Redaktionsteam
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von OHB Redaktionsteam, OHB SE

Eine individuelle Wettervorhersage, die immer und überall zutrifft – und das viele Tage im Voraus. Das ist heute noch Zukunftsmusik, aber die Wettersatelliten von Meteosat Third Generation (MTG) werden den Weg dafür ebnen. Die Plattform und einige Messinstrumente der insgesamt sechs Satelliten stammen von OHB. Dr. Christoph Bartscher ist MTG Instruments Program Manager bei OHB System. Herr Bartscher hat das MTG-Projekt von Anfang an in München begleitet. Deshalb weiß er auch, warum Wettersatelliten nicht nur für die Gartenarbeit gut sind, sondern sogar Leben retten können.

Für Wanderer, Landwirte oder Piloten – präzise Wettervorhersagen sind unverzichtbar

„Brauche ich heute einen Regenschirm auf dem Weg zur Arbeit?“ Eine Antwort auf diese Frage gibt etwa ein Blick aus dem Fenster, die klassische Wettervorhersage im Fernsehen – oder auch ein Klick auf das soziale Netzwerk Facebook („Guten Morgen, es soll heute in Oberpfaffenhofen regnen. Nimm lieber einen Schirm mit!“). Im Alltag sind solche Wettervorhersagen vor allem komfortabel.

Aber es gibt Situationen, da sind präzise Wettervorhersagen sogar unverzichtbar – etwa für Wanderer. Hier wird es sehr schnell gefährlich: Durch die Beschaffenheit von Gebirgsketten können gefährliche Wetterumschwünge lokal begrenzt entstehen. Wenn ich als Wanderer weiß, dass hinter dem Gebirgskamm bereits ein Schneesturm tobt und dann rechtzeitig ins Tal absteige oder eine Schutzhütte aufsuche, kann das mein Leben retten.

Genauso entscheidend sind präzise Wettervorhersagen für die Landwirtschaft – etwa bei der Warnung vor Frost, Hagelschlag oder Starkregen, die zum Teil als sehr lokale Phänomene auftreten. Ein weiteres Beispiel ist der Flugverkehr: Wenn der Pilot eines Verkehrsflugzeugs weiß, wo gerade ein Sturm oder Gewitter auftritt, kann er dieses Wetterphänomen umfliegen – oder zumindest seine Passagiere vorwarnen. Der Pilot kann mit diesem Wissen auch den Rückenwind besser nutzen. Das spart Treibstoff und schont die Umwelt.

„In bestimmten Höhenlagen sind Stürme und Gewitter so intensiv, dass Lebensgefahr besteht. Gerade bei kleineren Flugzeugen. Wenn ich mit einer zweimotorigen Cessna da hineinfliege, kann es die Flügel abreißen."

Wie entstehen Wettervorhersagen?

Viele Daten für die Meteorologen kommen etwa von Wetterballons, automatischen Wetterstationen, Bojen oder Wettersatelliten. In Europa sind das vor allem die Meteosat-Satelliten. Betrieben werden sie von der Europäischen Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten EUMETSAT. Diese gibt die Wetterdaten an die nationalen Behörden weiter, etwa den Deutschen Wetterdienst. An EUMETSAT sind 30 europäische Staaten finanziell beteiligt.

„Unsichtbare“ Luftfeuchtigkeit sehen – zur Prävention von Katastrophen

Das Grundproblem vieler Wettervorhersagen: Es gibt viele Phänomene, die schlecht zu beobachten oder nur ganz kurzfristig vorauszusehen sind – oft mit fatalen Folgen. Ein Beispiel: Kleine Inseln im Atlantik werden immer wieder von enormen Regenfällen überrascht. Diese Schlechtwetterfronten bilden sich oft wortwörtlich aus heiterem Himmel – manchmal innerhalb einer halben Stunde. Diese extremen Wetterumschwünge können durch Überschwemmungen oder Erdrutsche eine echte Bedrohung für Menschenleben werden. Das Problem: Auf Fotos von Wettersatelliten ist Feuchtigkeit nur in Form von Wolken erkennbar. Aber Feuchtigkeit in der Luft gibt es auch dort, wo keine Wolken sind. Das heißt: Auch abseits von Wolken ist immer Feuchtigkeit in Bewegung – wir sehen sie nur nicht. Auch bildgebende Verfahren aus dem All sind bisher nicht ausreichend.

„Erstens können Sie Höhenunterschiede nicht erkennen, zweitens müssen wir Geschwindigkeit, Richtung und Höhe von unsichtbarem Feuchtigkeitstransport sichtbar machen.“

Nun wird auf der dritten Generation der Meteosat-Satelliten (MTG) erstmals ein InfraRed-Sounder (IRS) eingesetzt. Dieses Instrument kann derartige Feuchtigkeit und die Feuchtigkeitstransporte in der Atmosphäre entdecken. Das ist ein großer Fortschritt. „Der Sounder soll helfen, die Vorwarnzeit für viele Wetterkatastrophen auf mehrere Stunden, wenn nicht sogar einen Tag, zu verlängern. OHB System hat für dieses Instrument der MTG-Satelliten die Hauptverantwortung. Die Fachwelt der Meteorologen wartet gebannt auf die Fertigstellung.

„Die Instrumente der MTG sollen eine Auflösung von ein bis zwei Kilometern erreichen – da erkennt man schon größere Dörfer.“

Auch die tägliche Wettervorhersage soll sich mit den neuen Daten verbessern. Heutzutage können wir für maximal fünf Tage mit einer halbwegs guten Wahrscheinlichkeit das Wetter vorhersagen. MTG ebnet den Weg zu einer deutlichen Verbesserung.

„Das Ziel ist eine solide Prognose für die nächsten zehn Tage, also eine Verdopplung der langfristigen Wettervorhersage.“

Genauere Daten durch mehr Bilder

Höhere Genauigkeit erfordert immer mehr Daten. MTG sammelt diese Daten unter anderem durch eine Verbesserung der internen Mechanik. So soll im Normalbetrieb nun jede halbe Stunde ein Scan der Erde erfolgen. Dabei scannt der Satellit sein Sichtfeld der Erde vom Nordpol bis zum Südpol. Zusätzlich gibt es eine sogenannte „Rapid-scan“-Funktion. Hier ist alle zehn Minuten ein Bild der Erde und sogar alle zweieinhalb Minuten ein Bild von Europa möglich.

Auch bei Untersuchungen zum Phänomen der globalen Erderwärmung, kann MTG helfen. Dafür erkennen die Instrumente Gase in der Atmosphäre, die zur Erderwärmung beitragen. Das ist zwar kein Schwerpunkt der Mission, aber ein zusätzlicher Nutzen. Hier schließt sich der Kreis zum Wetter, denn die Erderwärmung wird extremere Wetterphänomene fördern – die wir dank MTG besser sehen und verstehen können.

Ein Prestige-Projekt für OHB System

An den Instrumenten für MTG haben bei OHB System zeitweise über 200 Experten gearbeitet – eine große organisatorische Herausforderung. Andere Instrumente von MTG sind Search-and-Rescue-Antennen, etwa für die Seenotrettung und die Messung von Blitzen durch das Lightning Imager Instrument.

„Wir werden als Unternehmen immer mehr mit einer hohen Reputation im Bereich der optischen Instrumente wahrgenommen. MTG ist auch für uns ein Quantensprung. Das Team leistet eine herausragende Arbeit.“

MTG-Broschüre: Wettersatelliten der nächsten Generation

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Zusammen mit Navigationsdaten von Galileo entsteht die Wetter-App der Zukunft

Und ein bisschen Zukunftsmusik darf auch sein: Die exakteren Daten von MTG werden uns den Alltag in der Welt der mobilen Geräte erleichtern. Das Navigationssystem Galileo könnte im Zusammenspiel mit MTG für jedes mobile Gerät genug Daten zusammenstellen, um jedem Menschen seinen persönlichen Wetterdienst zu bieten. Für den Weg in den Nachbarort oder zum Einkaufszentrum: lokal präzise, zeitlich immer auf dem neusten Stand. Möglich wäre eine Wetter-App, die sich mit dem persönlichen Kalender des Handynutzers verknüpft und voraussagt, wie das Wetter an einem bestimmten Termin, an einem bestimmten Ort, zu einem bestimmten Event wird.

„Ich kann mir gut vorstellen, dass ich in einigen Jahren spontan mein Handy fragen kann, ob ich einen bestimmten Berg heute noch hochgehen kann oder besser bis morgen warten sollte.”