TU Graz: Dem Gewitter auf der Spur

Foto: CanStock Photo

Blitzeinschläge und Hagelschauer haben zum Teil extreme Auswirkungen. Vom Tourismus über die Energieversorger, von der Wirtschaft bis zum Flugverkehr oder der Landwirtschaft, alle sind von den Auswirkungen von Blitzen und Hagel massiv betroffen. Jedes Jahr entstehen dadurch Schäden in Millionenhöhe. An der TU Graz gehen Forscher den sommerlichen Wetterphänomenen auf den Grund.

Am Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement der TU Graz wird seit mehr als zwei Jahrzehnten Blitzforschung betrieben. Für Institutsleiter-Stellvertreter Stephan Pack und Lukas Schwalt, Dissertant am Institut, ist die Zeit von Mai bis September besonders spannend, denn in dieser gewitterintensiven Periode gewinnen sie ihre Daten für die Blitzforschung. Der Fokus ihrer Arbeit liegt in der Erfassung der Blitzaktivität im österreichischen Alpenraum, der die blitzaktivste Region in Europa ist.

In der Gewitterhochsaison ist Schwalt täglich auf Abruf, um zwischen Lienz, Salzburg, St. Pölten und Graz mit dem eigens am Institut entwickelten mobilen Blitzmesssystem auf “Blitzjagd” zu gehen. Dabei steht er in engem Kontakt mit Meteorologen der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG), um bei den vielversprechendsten Gewittern im südlichen Alpenraum rechtzeitig vor Ort zu sein und Messungen durchzuführen. Zudem wurden im Rahmen des 2015 gestarteten Projekts LiOn (Lightning Observation in the Alps) an 19 ausgewählten Standorten im Gebirge rund 300 Messserien über Wolke-Erde Entladungen aufgezeichnet.

Das mobile Blitzmesssystem besteht aus einer Plattenantenne zur Messung des elektrischen Feldes, und einer Hochgeschwindigkeitskamera, die in der Lage ist, 2000 Bilder pro Sekunde aufzunehmen. Aktuell wurde das System um eine Rahmenantenne zur Messung des magnetischen Feldes der atmosphärischen Entladungen ergänzt. Die in den Sommermonaten generierten Daten geben Aufschluss über die Charakteristika regionaler Blitzentladungen und werden am Ende der Gewittersaison detailliert ausgewertet und in Modelle zur verbesserten Vorhersage von Blitzentladungen integriert.

Hagelabwehr als Zielsetzung

Hagel entsteht, wenn Wassertröpfchen durch Aufwinde innerhalb einer Wolke in extrem kalte Bereiche vordringen, wo sich ausgehend von Kristallisationskernen Hagelkörner bilden. Gibt es in den Wolken nur wenige dieser Kerne, können die Hagelkörner schnell anwachsen und, sobald die Aufwinde sie nicht mehr tragen, als Hagel zu Boden fallen. Diesem Wetterphänomen hat sich Helmut Paulitsch vom Institut für Hochfrequenztechnik der TU Graz in seiner Forschung verschrieben und hier insbesondere der Wetterradartechnik, die eine großräumige Erfassung von Niederschlagsereignissen ermöglicht.

Paulitsch und sein Team haben das Softwarepaket WIIS, das Daten der Wetterradare visualisiert ebenso entwickelt wie das Programm HAILSYS (Hagelanalyse Software Programm), das Wetterdaten analysiert und die Einschätzung der Hagelwahrscheinlichkeit in Gewitterzellen erleichtert. Dank dieser beiden Programme ist es möglich, die Piloten der Hagelabwehr zu kritischen Gewitterzellen zu lotsen, um diese mit einer Silberjodid-Aceton-Lösung zu impfen. Diese Lösung fungiert hierbei als Kristallisationskeim und führt zu einer vermehrten Bildung von Hagelkörnern, dadurch bleiben sie kleiner und richten beim beim Aufprall weniger Schäden an. In das Analyse-Programm fließen meteorologische Daten, 2D und 3D Wetterradardaten sowie Flugzeugpositionen und landwirtschaftliche Schadensinformationen ein.

Neue Hageldaten durch Bevölkerungsbeteiligung

In den letzten Jahren ist laut Paulitsch eine Veränderung sowohl in der Häufigkeit, als auch im jahreszeitlichen Verlauf von Gewittern zu beobachten. Gewitter treten aktuell nicht nur häufiger, sondern bereits früher im Jahr auf. Bislang hatten Gewitter zwischen Juni und August Hochsaison, in diesem Jahr sind bereits im April die ersten Gewitter aufgetreten. Besonders der Mai war in Hinblick auf Hagel ein sehr intensiver Monat, bis auf wenige Tage waren die Flugzeuge der Hagelabwehr täglich im Einsatz.

Um die Analyse der Hagelereignisse zu erweitern, wurde im Frühjahr die Plattform HeDi – Hagelereignis Dateninterface – eingerichtet. Mit Hilfe der steirischen Bevölkerung sollen zusätzliche Daten zu Hagelereignissen wie Ort, Zeitpunkt, Größe der Hagelkörner sowie verursachte Schäden gesammelt werden. Auf der Homepage www.hedi.tugraz.at kann die Bevölkerung mittels Formular Informationen und Fotos zu jedem Hagelunwetter an die TU Graz melden oder mit der gleichnamigen App die Hageldaten schnell und einfach bekanntgeben. Diese Daten werden nach einer Plausibilitätsprüfung in die HAILSYS Datenbank übernommen und bei künftigen Gewitteranalysen mit einbezogen. Geplant ist, HeDi auch in anderen Regionen Österreichs einzusetzen, etwa im Burgenland oder der Wachau, um so eine breitere Datenbasis zu erlangen und diese in die Instrumente zur Hagelabwehr einfließen zu lassen.

Quelle: TU Graz