Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRKurzstreckenradar optimiert Wettervorhersage
Bislang basieren Wettervorhersagen auf Long-Range-Radar. Dieses birgt jedoch Herausforderungen: 70 Prozent der Troposphäre unter einem Kilometer können aufgrund der Erdkrümmung damit nicht beobachtet werden, auch ist die zeitliche Auflösung recht gering. Mit einem Kurzstreckenradar des Fraunhofer FHR lässt sich dagegen auch die untere Atmosphäre abbilden. Zudem verbessert sich die räumliche und zeitliche Auflösung.
Regen, Hagel, Sturm, Sonnenschein: Das Wetter ist ein Teil unseres Lebens. Zwar sind die Vorhersagen in Deutschland insgesamt gut, doch gibt es immer wieder Starkregenereignisse, Sturzfluten oder Stürme, die ganze Landstriche vollkommen unvorbereitet treffen. Dazu kommt: Für zahlreiche Länder gibt es keine verlässlichen Wettervorhersagen.
Üblicherweise werden zur Wettervorhersage mechanisch rotierende Long-Range-Radarsysteme genutzt – ihre Reichweite liegt bei etwa 250 Kilometern. Radarstrahlen, die auf niedrige Höhen gerichtet sind. Sie biegen sich nur mäßig zur Erdoberfläche, daher entsteht mit zunehmendem Abstand vom Sensor eine immer größer werdende Lücke, in die die Radarstrahlen nicht vordringen können: Etwa 70 Prozent der Troposphäre unter einem Kilometer können daher nicht per Radar beobachtet werden. Auch die Kosten der Long-Range Radargeräte haben es in sich, sie liegen bei mehreren Millionen Euro pro Gerät. Eine Long-Range-Radaraufnahme dauert derzeit fünf Minuten – bei wichtigen Wetterereignissen ist das jedoch zu lange.
Bessere zeitliche und räumliche Auflösung
Ein Netzwerk aus Mikroradar-Systemen könnte mit diesen Nachteilen aufräumen und die Wettervorhersage genauer werden lassen: Denn seine Reichweite ist mit 50 Kilometern vergleichsweise kurz, die Erdkrümmung fällt hier kaum ins Gewicht. Es lässt sich somit auch die untere Troposphäre abbilden. Zudem lassen sich die Abbildungen durch eine elektronische Steuerung der Höheneinstellung deutlich schneller erstellen: Ein Volumetrischer Scan nimmt nur eine Minute in Anspruch, die zeitliche Auflösung ist also fünfmal höher als beim Long-Range-Radar. Entwickelt wurde der Demonstrator eines solchen Mikroradars vom Fraunhofer FHR in einer Wetterradarinitiative, die die Verbesserung der Meteorologie für Zentraleuropa zum Ziel hatte. Dazu wurde ein Memorandum of Understanding mit dem Meteorologischen Institut der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn und der Technischen Universität Delft in den Niederlanden unterzeichnet und fertiggestellt.
Ende 2021 soll das flache Radar auf dem Dach des Fraunhofer FHR in Villip installiert sein und erste Ergebnisse liefern. Geplant ist weiterhin eine Kommerzialisierung des Systems mit deutschen und europäischen Industriepartnern. Eine Schlüsselbedingung: Das System soll mit unter 100.000 Euro vergleichsweise kostengünstig sein und somit neue Möglichkeiten für die Wettererfassung der nächsten Generation eröffnen.