Realtime-Tracking und Nowcasting von Gewittern (rTNT)
Blitze treten häufig in scharf abgegrenzten Bereichen auf. Dadurch können sie leicht zu Gewitterzellen zusammengefasst werden, die dann als geografisches Polygon dargestellt werden. Durch die Definition einer Gewitterzelle können wiederum die Merkmale des Gewitters bestimmt werden. Zu den diesbezüglich wichtigsten Parametern zählen die Größe der Gewitterzelle, die Anzahl der Wolkeblitze bzw. Wolke-Boden-Blitze, die Dichte und Anzahl von Blitzeinschlägen sowie die durchschnittliche Höhe der Wolkeblitze.
Der rTNT-Algorithmus von nowcast berechnet Gewitterzellen in Echtzeit. Mit jedem neuen Blitz wird die Kalkulation hinsichtlich aller Parameter aktualisiert, die auch jeweils in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus ermittelt rTNT die Intensität des Gewitters und das Hagelrisiko.
Wenn eine neue Gewitterzelle für einige Minuten verfolgt wird, ergeben sich daraus weitere Parameter wie die Geschwindigkeit des Sturms sowie die Richtung und Entwicklung des Gewitters. Diese Informationen bilden die Basis für das Nowcasting. Die Dauer des Nowcastings hängt von der Intensität und Tendenz des Gewitters ab.
Zusätzlich identifiziert rTNT die Zentren der Gewitterzellen, die zu besonders gefährlichen Wetterphänomenen führen. Diese Bereiche werden als Subzellen gekennzeichnet. Hinsichtlich ihrer Berechnung spielen die Anzahl und Höhe der Wolkeblitze eine besonders entscheidende Rolle, wenn es um die Erkennung sogenannter „Blitzsprünge“ geht. In Gebieten mit besonders starken Konvektionsströmungen, d.h. besonders starkem Aufwind, wird eine erhöhte Blitzaktivität registriert, die sich mit zunehmender Gewitterintensität in immer größere Höhen ausbreitet. Anhand der Informationen über Höhe und Anzahl der Wolkeblitze kann die Intensität der Konvektionsströme und damit die Stärke des Gewitters indirekt bestimmt werden.
nowcast’s Cell-Tracking und Nowcasting basieren ausschließlich auf präzise gemessenen Blitzdaten.
Warum Cell-Tracking und Nowcasting?
Die Vorhersage von Wetterereignissen stellt enorme Anforderungen an die Meteorologie. Mit aufwändigen Berechnungsmodellen werden Wetteraktivitäten rund um den Globus erfasst und antizipiert. Größere meteorologische Muster können für bestimmte Regionen auch über längere Zeiträume vorhergesagt werden. Die exakte Position eines lokalen Gewitters lässt sich hingegen auch mit ausgereiften Modellen kaum berechnen.
Blitze treten in meteorologisch aktiven Bereichen eines Gewitters auf. Solche Gebiete kennzeichnen sich sehr oft auch durch Hagel, Starkregen und Windböen. Daher sind diese Zonen besonders gefährlich und bergen ein enormes Schadenpotenzial. Mit anderen Messmethoden wie Radar und Satelliten lassen sie sich nicht genau erfassen. Um diese Bereiche und ihre Entwicklung als Nowcasting zu markieren und zu projizieren, hat nowcast das Cell-Tracking entwickelt.
Im Gegensatz zu modellbasierten Prognosen werden Cell-Tracking und Nowcasting mit Hilfe von Echtzeitdaten berechnet. Dadurch werden die aktuellsten Wetterdaten, die zum Zeitpunkt des Auftretens gemessen wurden, in die Berechnung einbezogen und ermöglichen äußerst präzise Vorhersagen in zeitlicher und geografischer Hinsicht.
Mit dem Cell-Tracking kann der Weg einer Gewitterzelle systematisch verfolgt und kontinuierlich analysiert werden. Das resultierende Nowcasting generiert dann in Echtzeit präzise Warnungen für zuvor definierte Alarmbereiche. Konkret bedeutet das, dass ein bis zwei Stunden vor Erreichen einer definierten Alarmregion durch die Gewitterzelle, die genaue Ankunftszeit, Dauer und Abzugszeit des Gewitters berechnet werden kann. Der Empfänger der Unwetterwarnung hat somit die Möglichkeit, rechtzeitig geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um etwaige Schäden und Risiken zu minimieren.
Zusätzlich zu den chronologischen und geografischen Werten berechnet der Algorithmus die Stärke des Gewitters und erzeugt gegebenenfalls auch Unwetterwarnungen in Bezug auf Hagel, Starkregen und Windböen für bestimmte Bereiche innerhalb der Gewitterzelle. Abhängig von der Sensitivität des Alarmbereichs kann damit auch eine individuell auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnittene Warnung generiert werden.
So funktioniert Real-time Tracking & Nowcasting
Was zunächst trivial erscheinen mag – die Erkennung und Verfolgung von Gewitterzellen – kann in der Praxis nur mit Hilfe eines ausgeklügelten Algorithmus bewerkstelligt werden. Dieser basiert auf dem Umstand, dass Gewitterzellen im Gegensatz zu Wolken nicht durch physische Ausdehnung definiert werden, sondern durch die Anzahl der Blitze, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums in einem bestimmten Bereich auftreten. Im Verlauf eines Gewitters können sich diese Zellen auch teilen oder miteinander verschmelzen. Durch die geschickte Kombination der verschiedenen von LINET gemessenen Blitzparameter hat nowcast einen Algorithmus entwickelt, der die meteorologisch sinnvolle Darstellung von Blitzzellen ermöglicht und eine zuverlässige Basis für das Nowcasting von Blitzzellen bietet. Da LINET ein außergewöhnlich empfindliches und schnelles System mit einem extrem hohen Messwirkungsgrad ist, kann eine Blitzzelle selbst bei geringer Gewitteraktivität zuverlässig berechnet werden.
Blitze treten häufig in scharf abgegrenzten Bereichen auf. Dadurch können sie leicht zu Gewitterzellen zusammengefasst werden, die dann als geografisches Polygon dargestellt werden. Durch die Definition einer Gewitterzelle können wiederum die Merkmale des Gewitters bestimmt werden. Zu den diesbezüglich wichtigsten Parametern zählen die Größe der Gewitterzelle, die Anzahl der Wolkeblitze bzw. Wolke-Boden-Blitze, die Dichte und Anzahl von Blitzeinschlägen sowie die durchschnittliche Höhe der Wolkeblitze.
Der rTNT-Algorithmus von nowcast berechnet Gewitterzellen in Echtzeit. Mit jedem neuen Blitz wird die Kalkulation hinsichtlich aller Parameter aktualisiert, die auch jeweils in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus ermittelt rTNT die Intensität des Gewitters und das Hagelrisiko.
Wenn eine neue Gewitterzelle für einige Minuten verfolgt wird, ergeben sich daraus weitere Parameter wie die Geschwindigkeit des Sturms sowie die Richtung und Entwicklung des Gewitters. Diese Informationen bilden die Basis für das Nowcasting. Die Dauer des Nowcastings hängt von der Intensität und Tendenz des Gewitters ab.
Zusätzlich identifiziert rTNT die Zentren der Gewitterzellen, die zu besonders gefährlichen Wetterphänomenen führen. Diese Bereiche werden als Subzellen gekennzeichnet. Hinsichtlich ihrer Berechnung spielen die Anzahl und Höhe der Wolkeblitze eine besonders entscheidende Rolle, wenn es um die Erkennung sogenannter „Blitzsprünge“ geht. In Gebieten mit besonders starken Konvektionsströmungen, d.h. besonders starkem Aufwind, wird eine erhöhte Blitzaktivität registriert, die sich mit zunehmender Gewitterintensität in immer größere Höhen ausbreitet. Anhand der Informationen über Höhe und Anzahl der Wolkeblitze kann die Intensität der Konvektionsströme und damit die Stärke des Gewitters indirekt bestimmt werden.
nowcast’s Cell-Tracking und Nowcasting basieren ausschließlich auf gemessenen Blitzdaten.
In Bezug auf definierte Alarmbereiche berechnet der Algorithmus den Beginn, die Dauer und das Ende des Gewitters im betroffenen Gebiet sowie einen minutengenauen Countdown. Sobald Nowcasting einen definierten Alarmbereich überschreitet, sendet das System eine Warnung an den Benutzer. Diese Warnung wird per E-Mail, SMS oder über ein akustisches oder optisches Signal gesendet.
Die Gewitterzellen sowie das Nowcasting werden in der Webanwendung LINET view visualisiert und dem Benutzer über LINET data in numerischer Form zur Verfügung gestellt.
Die Features von rTNT auf einen Blick
Vorteile
