Windmessungen sind der Schlüssel zur tropischen Wettervorhersage

Neue Forschungsarbeiten aus dem IMKTRO unterstreichen die herausragende Stellung dieser schwer zu messenden Wettergröße anhand von gezielten Modellstudien

Die Wettervorhersage in den Tropen bleibt eine der großen Herausforderungen der modernen Meteorologie. Einerseits tuen sich Wettervorhersagemodellen schwer, die komplexen Wechselwirkungen der häufigen Gewitter mit großräumigen Wettersystemen darzustellen. Andererseits ist das Beobachtungssystem aufgrund des hohen Anteils an Ozeanen und eines spärlichen Stationssnetzes an Land viel weniger dicht als beispielsweise in den mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre. Erschwerend kommt hinzu, dass in den Tropen sowohl Wind als auch Temperatur gemessen werden müssen, um den Zustand der Atmosphäre genau zu beschreiben, während in den mittleren Breiten das eine weitgehend aus dem anderen abgeleitet werden kann.

Arbeiten am IMKTRO, an denen auch Partner der Universitäten München und Wien beteiligt waren, haben vor Kurzem die herausragende Bedeutung von Windinformationen für die Tropen unterstrichen. Ruckstuhl et al. (2026) verwenden einen vereinfachten tropischen Aquakanal (Beschränkung auf 30°S–30°N, kein Land, keine Ost-West-Variationen der Meeresoberflächentemperatur), um den Einfluss verschiedener meteorologischer Parameter auf die Niederschlagsvorhersage zu untersuchen. Es zeigt sich, dass bei Bereitstellung genauer Windinformationen für das Vorhersagemodell präzise Vorhersagen für ca. zwei Wochen ohne zusätzliche Informationen zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck möglich sind (siehe Abbildung).

Abbildung Messungen — Zeit- und raumgemittelte Fehler von Vorhersagen der stündlichen Niederschlagsmenge (gemessen in Continuous Ranked Probability Score, CRPS), aufgetragen gegen die Vorhersagevorlaufzeit bis zu 30 Tagen. Die Referenzvorhersage unter Berücksichtigung aller Beobachtungen (blau) wird gegen Vorhersagen nur mit Windbeobachtungen (rot), nur mit Feuchtigkeitsbeobachtungen (hellblau) und nur mit Druckbeobachtungen (grün) sowie gegen Vorhersagen mit allen Beobachtungen außer Temperatur (gelb) und Feuchtigkeit (magenta) gestellt. Die orangefarbene Linie ähnelt der roten Linie, umfasst jedoch einen reduzierten Satz von Windbeobachtungen. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse deutlich den enormen Wert von Windmessungen. Abbildung aus Ruckstuhl et al. (2026).

Die idealisierten Ergebnisse von Ruckstuhl et al. (2026) stehen im Einklang mit den jüngsten Arbeiten von Borne et al. (2023, 2025), die auf dem voll funktionsfähigen Wettervorhersagesystem des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF) basieren. Sie zeigen, dass die Daten des Satelliten Aeolus, dem ersten Wind-Lidar im Weltraum, einen überproportional großen, positiven Einfluss auf Wind- und Niederschlagsvorhersagen weltweit haben. Während der Einfluss auf den Wind bestenfalls in seiner Magnitude überrascht, ist der Einfluss auf den Niederschlag eher indirekt und am deutlichsten in den extratropischen Wintermonaten, wo die Windinformationen offenbar zu einer besseren Vorhersage von Zyklonen und deren Fronten beitragen.

„Angesichts dieser ermutigenden Ergebnisse ist es gut zu wissen, dass die Europäische Weltraumorganisation (ESA) beschlossen hat, Anfang der 2030er Jahre eine zweite Aeolus-Mission zu starten“, sagt Prof. Dr. Peter Knippertz, der an allen drei Studien beteiligt war.

Referenzen

Borne, M., Knippertz, P., Weissmann, M., Martin, A., Rennie, M., Cress, A., 2023: Einfluss der Aeolus-Windlidar-Beobachtungen auf die Darstellung der westafrikanischen Monsunzirkulation in den Vorhersagesystemen des ECMWF und des DWD. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 149(752), 933-958, https://doi.org/10.1002/qj.4442.

Borne, M., Knippertz, P., Rennie, M. und Weissmann, M., 2025: Der Einfluss der Aeolus-Beobachtungen auf Wind- und Niederschlagsvorhersagen, EGUsphere [Preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2025-5219.

Ruckstuhl, Y., T. Janjić, H. Jung, P. Knippertz und R. Redl, 2026: Zur Rolle der Datenassimilation bei der Vorhersage tropischer Niederschläge. Mon. Wea. Rev., e240129, https://doi.org/10.1175/MWR-D-24-0129.1, im Druck.