Gewitteraktivität im alpinen Raum

Innerhalb des letzten Jahrzehnts gewannen Daten von Blitzortungssystemen (kurz: Blitzdaten) zunehmend an Bedeutung in der Meteorologie. Die Gründe sind: a) Es besteht eine hohe Korrelation zwischen Blitzraten und anderen physikalischen Eigenschaften des konvektiven Systems, b) Blitze sind die einzige Datenquelle, welche kontinuierlich erfaßbar ist. Damit eignen sie sich ausgezeichnet zur Verwendung in Nowcasting - Bereich, c) bevorzugte Gebiete der Entstehung, der Zugbahn und der Auflösung von Gewittern können aus einem klimatologischen Satz von Blitzdaten abgeleitet werden. Die Untersuchung von orographisch induzierten Niederschlag unter Einbeziehung hochreichender Konvektion ist eines der primären wissenschaftlichen Ziele vom Mesoscale Alpine Programme (MAP). Dieser Projektantrag bezieht sich auf diese Fragestellung. Die Blitzdaten werden herangezogen a) zur Untersuchung der Korrelation zwischen Blitzdaten und anderen mikrophysikalischen Eigenschaften einer Gewitterwolke, b) zur Überprüfung der Verwendbarkeit von Blitzdaten für den Nowcasting-Bereich solcher Ereignisse und c) um einen möglichen Zusammenhang zwischen Blitzdaten und Orographie, orographisch beeinflußten Niederschlag und Föhn zu finden. Die Ziele a) - c) wurden bereits über flachen Terrain und den tropischen Ozeanen untersucht. Die gemeinsame internationale Bemühung die mikrophysikalischen, dynamischen und thermodynamischen Eigenschaften von konvektiven Systemen mit hochentwickelten Meßsystemen zu untersuchen, wird zu einem tiefergehenden Verständnis der Prozesse auch im alpinen Gelände führen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß die meisten Studien dieser Art in Mitteleuropa unter der Tatsache litten, daß die Blitzortungssysteme für nationale Zwecke entwickelt wurden. Es kann als weiteres Projektziel angeführt werden, daß für eine sogenannte Special Observing Period (SOP) im Rahmen des MAP Projektes, die in den einzelnen Ländern des Alpenraumes bereits vorhandenen Ortungssensoren zu einem großräumigen Ortungssystem, das den gesamten Alpenraum abdeckt, zusammengeschlossen werden. Eine direkte Zusammenführung der einzelnen nationalen Daten ist nicht möglich, da einerseits verschiedene Technologien bei den Sensoren verwendet werden und andererseits gerade der Alpenraum von den keinem der existierenden Systeme annähernd überdeckt wird.

Das Hauptziel des abgeschlossenen Projektes war aus wissenschaftlicher Sicht die detaillierte Untersuchung von Blitzdaten im alpinen Raum. Um dieses Ziel erreichen zu können, war es notwendig, die nationalen Netze vorhandener Blitzsensoren zu einem alpinweiten Netz zusammenzuschließen. Dies stellte das technische Projektziel dar. Im einzelnen waren die Projektziele folgende: a. Technische Implementierung des alpinen Blitzkomposits für die MAP-SOP von 7. September bis 15. November 1999 (Mesoscale Alpine Programme-Special Observing Period) b. Statistische Auswertung der Blitzdaten c. Nutzung der Blitzdaten für Kürzestfristprognosen (2-3 Stunden) d. Spezielle Gewitterzugbahnen und ihre Verbindung zur Orographie Der zeitliche Verlauf der Blitzdichten über den Tag zeigt eine ausgeprägte Variabilität. Das erwartete Maximum der Blitzaktivität am Nachmittag ist deutlich ausgeprägt, variiert allerdings von Monat zu Monat. Aus der mittleren Kurve lässt sich das Maximum auf 1500 UTC (+100 für LT) festlegen. Im Gegensatz dazu ist das Minimum nicht ausgeprägt. Man findet eine konstante Blitzaktivität von rund 30 bis 40 Blitze in 10 min im Untersuchungsgebiet. Diese Hintergrundaktivität konnte auf Frontgewitter zurückgeführt werden. Ein anderer Aspekt der Projektarbeit untersuchte die Verbindung konvektiver Systeme zur Orographie. Ein am Institut entwickelter Trackingalgorithmus wurde verwendet, um die Zugbahnen von Gewitterzellen bis hin zu konvektiven Systemen zu untersuchen. Der Einfluss der Orographie zeigte sich deutlich. Während Einzelzellen sich eher in ihrer Zugrichtung von der Höhenströmung leiten lassen, zeigen die Zugbahnen der Zellkomplexe eine starke Bindung an die Orographie. Andere Faktoren, welche untersucht wurden, waren die Verstärkung der Gewitteraktivität durch Orographie oder zum Beispiel die statistische Untersuchung der Stromstärke und Polarität der Blitze. Im folgenden wird noch kurz auf die Verwendung von Blitzdaten für die Kürzestfristprognose eingegangen. Zu diesem Zweck wurde der Algorithmus COTREC, welcher ursprünglich für Radardaten entwickelt wurde, verwendet. Nach erfolgter Filterung der Blitzdichten wurde eine Prognose von 20, 40 und 60 Minuten mittels COTREC durchgeführt. Die anschließende Verifikation zeigte deutlich, dass eine sinnvolle Prognose von Gewitterzellen nur bis zu einem Zeitraum von 20 min möglich ist, bei Zellkomplexen bis 60 min. Die hier gefundenen limits für die Prognose könnten durch die Kenntnis des Verhaltens von Gewittersystemen im orographisch gegliederten Bereich verbessert werden. Dazu müsste eine Klimatologie von Gewitterzugbahnen berechnet werden, um die aktuelle Prognose mit dieser Klimatologie zu verbessern. Dies scheint eine vielversprechende Anwendung der im Rahmen dieses Projektes entwickelten Module zu sein.