Hagelvorhersage – eine schwierige Aufgabe

Hagelstürme stellen eine besondere Herausforderung für die Wettervorhersage dar. Sie entstehen aus komplexen Prozessen und treten meist sehr kleinräumig auf – oft erstreckt sich ein Hagelereignis nur über wenige Kilometer. Das macht die Hagelvorhersage besonders schwierig. Solche Ereignisse frühzeitig zu erkennen und rechtzeitig zu warnen, ist hier die Kernaufgabe. Selbst die möglichst präzise Einschätzung der aktuellen Wetterentwicklung in Echtzeit (sog. Nowcasting) – stößt bei Hagel an Grenzen.

Hagelvorhersage – eine Frage der Rechenmodelle

Computermodelle, die Hagelereignisse vorhersagen sollen, müssten eigentlich Prozesse abbilden, die von der mikroskaligen Hagelbildung in Gewitterwolken bis hin zu großräumigen Wetterdynamiken wie Frontensystemen reichen. Weil eine derart detaillierte Berechnung für die Hagelvorhersage technisch kaum umsetzbar ist, müssen in den Modellen notwendige Vereinfachungen vorgenommen werden. So konzentrieren sich Wetter- und Klimamodelle darauf, atmosphärische Bedingungen zu identifizieren, unter denen Hagel wahrscheinlich wird – etwa starke Windscherung oder hohe Luftfeuchtigkeit. Die direkte Modellierung der Bildung von Hagelkörnern ist dagegen zu rechenintensiv.

Stürme in Echtzeit aus Wetterdaten erkennen

Im Idealfall würden Wettermodelle kontinuierlich mit aktuellen Beobachtungsdaten gefüttert, wie das zum Beispiel bei Regen, Windgeschwindigkeit oder Windrichtung durch Satelliten und Wetterstationen gut funktioniert. Bei der Hagelvorhersage ist das schwieriger: Satelliten können Hagelkörner in der Wolke nicht direkt erfassen, sondern erkennen nur Niederschlag, aber nicht, ob es sich dabei um Regen, Hagel oder Schnee handelt.

Radarwellen können Hagelkörner erkennen

Einen besseren Einblick für die Hagelvorhersage liefern moderne Radarsysteme. Durch den Einsatz polarisierter Radarwellen kann etwa die Form des Niederschlags detektiert und so zwischen fallenden Regentropfen (diese sind eher horizontal abgeplattet) und Hagelkörnern (eher rund bis hochkant oval) unterschieden werden. Neueste Radarsysteme verwenden eine Dual-Polarisation, bei der das Signal horizontal und vertikal polarisierte Radarwellen aussendet und empfängt, was eine noch genauere Charakterisierung des Niederschlags ermöglicht.

Hagelpads zeichnen Einschläge auf

Objektive Messungen am Boden ermöglichen sogenannte Hagelpads – spezielle Messgeräte, die den Einschlag von Hagelkörnern aufzeichnen. Diese Pads bestehen typischerweise aus normierten Styropor- oder Schaumstoffplatten mit einer Einfassung aus Aluminiumfolie und zeichnen den Einschlag von Hagelkörnern auf. Sie liefern präzise Daten u.a. zur Hagelgröße und -Masse und Anzahl der Hagelkörner pro Flächeneinheit.

Hagelpads lassen sich aber nur punktuell einsetzen, was ein Manko ist, da Hagelstürme lokale Ereignisse sind mit einer zum Teil erheblichen räumlichen Variabilität. Ihre Verwendung schwank von Land zu Land, die Schweiz verfügt z.B. über ein wesentlich dichteres Messnetz zur Hagelvorhersage aus diesen Pads als Deutschland, vor allem in besonders hagelgefährdeten Regionen.

Meldung von aktuellen Wetterbeobachtungen

Neben Radar- und Satellitendaten sind aktuelle Wettermeldungen aus der Bevölkerung eine weitere wichtige Informationsquelle für die Hagelvorhersage. Hier können Wetterbeobachtungen in Echtzeit gemeldet werden:

• Unwetterportal des Deutschen Wetterdienstes
• SKYWARN

Subjektive Meldungen helfen trotzdem

Solche Meldungen liefern wertvolle Hinweise über tatsächlich auftretenden Hagelschlag, sind aber naturgemäß subjektiv, vor allem wenn es um die Größe der Hagelkörner geht. Außerdem kommen sie oft mit stärkerer Verzögerung im Vergleich zu instrumentellen Wetterdaten.

Entwicklungen der Hagelvorhersage

In den vergangenen Jahrzehnten wurden enorme Fortschritte bei der Vorhersage und Beobachtung von Hagelunwettern erzielt. Zum einen haben sich die Wettervorhersagemodelle dank gesteigerter Rechenleistung deutlich verbessert. Zum anderen sind sie heute in der Lage, das tatsächliche Auftreten von Hagel immer zuverlässiger vorherzusagen.

Modelle lernen kontinuierlich dazu

Die Modelle der Hagelvorhersage „lernen“ dabei kontinuierlich, indem sie mit realen Wetterdaten abgeglichen werden. Dieser Lerneffekt wird zusätzlich durch modernste Radartechnologie unterstützt, die Hagelereignisse immer präziser erkennen kann. Ein so extremes Hagelunwetter wie jenes, das 1984 München traf, würde heute mit hoher Wahrscheinlichkeit frühzeitig erkannt und durch eine Wetterwarnung angekündigt – im Gegensatz zu damals, als eine entsprechende Warnung ausblieb.

Es besteht weiterhin Forschungsbedarf

Dennoch besteht weiterhin erheblicher Forschungsbedarf zu Hagelvorhersagen. So werden die Prognosen noch verlässlicher und lassen sie etwa in konkrete Warnungen für die Bevölkerung umsetzen – idealerweise mit Informationen zur erwarteten Größe der Hagelkörner.

Warnapps

Wichtig für die zeitnahe Warnung der Bevölkerung vor Gewitter mit Hagelschlag sind Warnsysteme: