Wetterradarbilder in Windeseile

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Mit der Beschleunigung der Messgeschwindigkeit von Wetterradaranlagen befasst sich seit 1993 die Arbeitsgruppe "Fast Scanning Systems" im Rahmen des EU-Wetterradar-Forschungsprojektes COST-75 "Advanced Weather Radar Systems". Leiter dieses österreichischen Beitrags zu COST-75 ist Dr. Walter Randeu, Professor an der Technischen Universität Graz, der auch federführend an der Entwicklung und Errichtung des Forschungswetterradars Graz/Hilmwarte beteiligt war. Die dort eingesetzten Methoden konnten ideal in das Arbeitsprogramm von COST-75 eingebracht werden.

Es ist das Verdienst der Arbeitsgruppe "Fast Scanning Systems", dass die Erstellungsdauer eines neuen Wetterradarbildes von bislang rund zehn auf nur eine Minute verkürzt werden kann. "Diese Verkürzung entspricht den Anforderungen der Anwender von Wetterradarbildern wie Flugwetterdienst, Wasserwirtschaft und Elektrizitätsversorgungsunternehmen mit Wasserkraftanlagen sowie Straßendienste und Landwirtschaft. Besonders für urbane Hydrologen und die Gefahrenwetterwarnung sind minütliche Visualisierungen von Niederschlägen eminent wichtig, da Gefahrenwettersituationen sehr kurzlebig und kleinräumig sind, d. h. bei zu seltener Erfassung leicht übersehen werden können", so Projektleiter Walter Randeu.

Unabdingbar für die beschriebene Verkürzung ist der Ersatz bisher üblicher Parabolantennen durch elektronisch trägheitslos schwenkbare Gruppenantennen. Zeit wird nicht zuletzt deshalb gespart, weil der Radarstrahl, hat er einmal ein Niederschlagsgebiet geortet, bewusst die besagte Richtung anvisieren kann und sich nicht mit leeren Rundum-Schwenks aufhalten muss.

Zur Entwicklung eines Prototyps des Wetterradars der neuen Generation wollen die österreichischen Forscher ein EUREKA-Projekt anregen. Die Algorithmen und Netzwerkkomponenten für die neuen Radargeräte könnte Österreich liefern. Die veranschlagten Kosten von 30 Millionen Schilling für die Signalverarbeitungs- und Netzwerk-Software würden durch den erwarteten Bedarf von mindestens 100 Wetterradars - mit Stückkosten von rund 20 Mio. S - allein im EU-Raum in den nächsten zehn Jahren um ein vielfaches wieder eingebracht werden, weil die einmal entwickelte Software immer wieder implementierbar ist.

Am dritten internationalen Wetterradar-Forschungsprojekt COST-75 "Advanced Weather Radar Systems" waren Forscher aus insgesamt 19 Staaten beteiligt. Daß die Arbeitsgruppe "Fast Scanning Systems" ihr Zentrum in der Steiermark hat, ist kein Zufall. Mit dem Institut für Nachrichtentechnik und Wellenausbreitung der TU Graz und mit dem Institut für Angewandte Systemtechnik von Joanneum Research hat Graz quasi das Monopol in der österreichischen Wetterradarforschung. Beiden Instituten steht "Weltraumpapst" Prof. DDr. Willibald Riedler vor. Seit nunmehr 20 Jahren befassen sich die von Prof. Randeu geleiteten Arbeitsgruppen für Radartechnik und Mikrowellenausbreitung an den beiden Instituten mit der stetigen Verbesserung von Wetterradar-Systemen. Am Anfang der Forschungstätigkeit stand der Wunsch, Wissen über die Auswirkungen von Niederschlägen auf die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zu erlangen. Damals wie heute sind Studierende an der Technischen Universität Graz über Dissertationen, Diplom- und Projektarbeiten stark in die Forschungsarbeiten eingebunden.


Wetterradaranlagen

Wetterradaranlagen messen troposphärische Niederschläge im Umkreis von rund 200 km indem elektromagnetische Wellen in scharfer Bündelung ausgesendet und die von den Niederschlagsteilchen zurückgestreuten Echosignale empfangen und ausgewertet werden. Die Erstellung eines Vollbildes dauert etwa 10 Minuten, in denen sich die Parabol-Antenne 21mal um ihre Achse dreht. Die Echos geben Auskunft darüber, wo wieviel Niederschlag stattfindet. Ein Trickfilm solcher Bilder macht die Zugrichtung und Entwicklung dieser Niederschläge sichtbar.


Die EU-Forschungsaktion COST-75 "Advanced Weather Radar Systems"

Im Jänner 1993 begann der 5-jährige Arbeitszeitraum der EU-Forschungsaktion COST-75 "Advanced Weather Radar Systems", welche sich die Überführung spezieller Wetterradargeräte, -messverfahren sowie Signalverarbeitungs- und -interpretationsmethoden vom Forschungsbereich in die praktische Verwendung durch die Wetterdienste zum Ziel gesetzt hat.

Ziele von COST-75 sind:

Reduktion der Mess-Ungenauigkeiten von ursprünglich rund 50 auf maximal 10 Prozent und bessere Unterdrückung von Störfaktoren wie z. B. Bodenechos durch die Anwendung polarimetrischer Messverfahren zur Gewinnung von mehreren unabhängigen Messwerten pro Volumszelle des abgetasteten troposphärischen Raumes,
Differenzierung des angezeigten Niederschlags in Regen, Schnee, Hagel etc. durch Doppelpolarisation,
Beschleunigung der Messung ohne Qualitätsverlust durch Einsatz neuer Technologien.
Das Zustandekommen von COST-75 geht in gewissem Maße auf die Vorarbeiten in den Vorläufer Aktionen COST-72 "Measurement of Precipitation by Radar" (1981 - 1985) und COST-73 "International Weather Radar Networking" (1986 - 1991) zurück. An diesen beiden Aktionen war Österreich ebenfalls durch die Grazer Forschungsgruppe beteiligt.

 

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