Derzeit findet in den Great Plains der USA die Feldmesskampagne ICECHIP (In-situ Collaborative Experiment for the Collection of Hail In the Plains) statt – die erste umfassende wissenschaftliche Kampagne seit über 40 Jahren, die sich ausschließlich der Erforschung von Hagel widmet (Witze, 2025). Sechs Wochen lang verfolgen und analysieren Dutzende Forscherinnen und Forscher gezielt hagelproduzierende Gewittersysteme. Die Mehrheit stammt aus den USA, doch auch internationale Teams aus Kanada, Australien, China, der Schweiz und aus Deutschland sind beteiligt. Die wichtigsten Ziele der Kampagne sind die Verbesserung der Detektion und Größenbestimmung von Hagel mittels Radar sowie deren Vorhersage, die Analyse des Aufbaus der Hagelkörner in Abhängigkeit von den vorherrschenden Umgebungsbedingungen sowie die Bereitstellung verlässlicher Referenzdaten für die Materialforschung (hagelresistenten Bauen), um die Widerstandsfähigkeit gegenüber den Auswirkungen von Hagel zu erhöhen.

Aktuelle Methoden zur Hagelvorhersage stoßen insbesondere bei großem Hagel an ihre Grenzen. Es ist bislang schwierig, aus radargestützten Beobachtungen auf die Hagelgröße zu schließen. Darüber hinaus fehlen Beobachtungen über die Form und die Dichte des Hagels und deren Veränderung entlang eines Hagelzugs, die aber für die Auswirkungen hoch relevant sind. ICECHIP will genau diese Lücken schließen: Mit moderner Messtechnik und numerischer Modellierung soll ein Meilenstein in der Hagelforschung erreicht werden. Zum Einsatz kommen mobile Radarsysteme, unbemannte Fluggeräte, Ballonsonden, Laserscanner, hochauflösende Kameras sowie klassische Messverfahren zur Erfassung atmosphärischer Bedingungen und der Hagelgröße am Boden. Über einen Zeitraum von sechs Wochen werden mobile Messteams mit über 40 Fahrzeugen in Great Plains operieren, um ein breites Spektrum an Hagelstürmen zu erfassen.

Die Arbeitsgruppe „Atmosphärische Risiken“ beteiligt sich im Rahmen von ICECHIP mit gezielten Messungen zur Untersuchung der Aufwindstrukturen und Hageltrajektorien innerhalb von Gewittersystemen. Zum Einsatz kommen dabei sogenannte Hagelsonden, die mit Ballonen in die Aufwindzonen der Gewitter eingebracht werden. Daraus lässt sich sowohl die Stärke des Aufwinds als auch potentielle Trajektorien von Hagelkörnern bestimmen (Soderholm et al., 2025). Ergänzend dazu erfolgen Drohnenflüge über die am Boden liegenden Hagelkörner (Soderholm et al., 2020). Ziel der Messungen ist es, die physikalischen Prozesse der Hagelentstehung sowie die Verteilung von Hagel am Boden besser zu verstehen, um darauf aufbauend die Vorhersage von Hagelvorhersagen auf kurzen Zeitskalen (sog. Nowcasting) zu erhöhen und potenzielle Schäden durch Hagelschlag zu verringern bzw. präziser abschätzen zu können. Die Untersuchungen sind in das übergeordnete DFG-Forschungsprojekt LIFT (Understanding Large Hail and Trajectories) am IMKTRO eingebettet.

Referenzen:

Soderholm, J. S., Kumjian, M. R., McCarthy, N., Maldonado, P., Wang, M. (2020): Quantifying hail size distributions from the sky – application of drone aerial photogrammetry, Atmos. Meas. Tech., 13, 747–754, doi:10.5194/amt-13-747-2020.

Soderholm, J. S., Kumjian, M. R., Brook, J. P., Peterson, A., Protat, A., Brimelow, J., Trömel, S., Kunz, M. (2025): Measuring hail-like trajectories and growth with the Hailsonde. Bull. Bull. Am. Meterol. Soc. (in review).

Witze, A. (2025): Why do hailstones get so big? Scientists are chasing storms to find answers. Nature News, doi:10.1038/d41586-025-01618-7.

[Arbeitsgruppe: Atmosphärische Risiken]
Autoren: Susanna Mohr, Elias Hühn, Jannick Fischer, Michael Kunz (Mai 2025)

Animation eines Einsatzes während der IOP1. Dargestellt sind das Radarsignal in dBZ sowie die Positionen und Bewegungen der beteiligten Einsatzteams. Zusätzlich eingezeichnet ist die Trajektorie der eingesetzten Hagelsonden: Zunächst verläuft ihre Bewegung deckungsgleich mit der der beiden mobilen Bodenteams (rot markiert), bevor der anschließende Aufstieg der Sonden in das Gewittersystem visualisiert wird.