Wie funktioniert ein Wetterradar?

Wie das Wetterradar Regen und Schnee verfolgt

Das auch als Niederschlagsradar bezeichnete Wetterradar ist eines der wichtigsten Messgeräte des Deutschen Wetterdienstes und anderen meteorologischen Organisationen. Es zeigt den Niederschlag in Echtzeit auf einer Karte für ein ganzes Gebiet an und eignet sich hervorragend für Regen- und Schneevorhersagen.

Ein monostatisches Radar (das gebräuchlichste Wetterradar) besteht aus einem Sender, von dem eine Radiowelle ausgestrahlt wird. Diese Welle wird dann über einen Wellenleiter in die Antenne weitergeleitet. Der Duplexer ist dabei für die Weiterleitung der Welle zur Antenne beim Senden beziehungsweise für die Rückleitung des Signals von der Antenne zum Empfänger zuständig.

Wie Sie gesehen haben, gibt es nur eine Antenne auf dem Wetterradar, die zwei Funktionen hat: Erstens sendet sie die elektromagnetische Welle in die Atmosphäre aus und zweitens nimmt sie die gleiche Welle auf, die vom Ziel (Regentropfen oder Schnee, in der Fachsprache Hydrometeore) reflektiert wird. Das Radar muss sorgfältig kalibriert werden, um der Megawattleistung standzuhalten, die der Empfänger auffängt.

Wenn der Empfänger das eingehende Signal auffängt, ist es seine Aufgabe, dieses zu verarbeiten. Die Verarbeitung des Rohsignals durch das Wetterradar liefert die vom Betreiber benötigten Daten: Niederschlagskartierung und -überwachung, die Gewinnung meteorologischer oder ozeanografischer Kennzahlen, Regen- oder Schneevorhersage, usw.

Es ist das elektronische System des Wetterradars, das all dies direkt steuert und diese Daten den Nutzern anzeigt. Die Umwandlung einer Welle in verständliche Regen- und Schneevorhersageinformationen ist auf den ersten Blick nicht einfach!

Betrieb eines Wetterradars für Regen- und Schneevorhersagen

Bevor wir weitergehen und verstehen, wie das Wetterradar Niederschläge vorhersagen kann, sollten wir uns die Bedeutung eines Radars ansehen: Der Begriff ist eine Abkürzung aus dem Englischen für „Radio detection and ranging“ und bedeutet so viel wie die „Messung des Abstands und der Position eines Objektes über Funkwellen“. Es handelt sich also um das Senden und Empfangen von Wellen. Was bedeutet das genau?

Gehen wir ins Detail: Wie funktioniert eigentlich ein Wetterradar?

Anders als ein Regenmesser kann mit einem Wetterradar die in mm/h gemessene Niederschlagsmenge an Wasser weder berechnet oder prognostiziert werden. Aus der Messung der zurückgesendeten Wellen können Sie nur Abstand und Position des untersuchten Objektes (hier die Hydrometeore) ableiten.
Die Radarmessung funktioniert nach einem bekannten physikalischen Prinzip: der Reflexion elektromagnetischer Wellen an bestimmten Objekten, den Zielobjekten (in diesem Fall die Hydrometeore des Niederschlags). Im Falle des Wetterradars misst das Radar die Energie, die von einer Reihe von Regentropfen zurückgestreut wird. Auf diese Weise kann man genau bestimmen, wo sich der Niederschlag befindet und wie er sich bewegt.

Um dann die Intensität des Niederschlags zu messen, wird dies mittels der Formel für Reflektivität gemessen - doch Vorsicht, hier wird es technisch! Wer sagt denn, dass ein Wetterradar einfach zu bedienen ist?

Man könnte hierbei noch vielmehr in die Tiefe gehen, wie ein Wetterradar funktioniert, aber wir belassen es erst einmal dabei. Wenn Sie kein Meteorologe sind, werden Sie wahrscheinlich keine weiteren Informationen benötigen - und wenn doch, wissen Sie nun schon einiges mehr, wie ein Wetterradar funktioniert!

Wie werden die Wetterradardaten verwendet?

Wenn Sie eine Wetterapp auf Ihrem Smartphone installiert haben, auf Ihre Wetterstation schauen oder Sie Regen- oder Schneevorhersagen im Fernseher sehen, nutzen Sie höchstwahrscheinlich ein Wetterradar, ohne es zu wissen. Es ist sehr schwierig, Niederschläge anders als mit diesem Gerät vorherzusagen, und oft kommen die Informationen direkt vom Deutschen Wetterdienst.

Wenn Sie wissen, wann es regnet, können Sie leichter Ihre Gartenarbeit erledigen, abschätzen, wann sie draußen an der frischen Luft spazieren gehen können oder vorausplanen, was Sie heute Nachmittag anziehen sollen. Werfen Sie einfach einen Blick auf Ihre vernetzten Geräte oder eine interaktive Niederschlagskarte im Internet. Diese werden alle 15 Minuten aktualisiert und meistens mit kurzen, prägnanten Überschriften betitelt. Ein gutes Beispiel ist: „Wird es in einer Stunde regnen?“.

Die Kenntnis des Risikos für Niederschläge ist sehr nützlich und in manchen Gegenden sogar notwendig. Deshalb wird das Wetterradar auch eingesetzt, um Gewitter und andere Stürme besser zu verstehen: Ihre Analyse ist der Schlüssel zur Begrenzung von etwaigen Schäden. Dies ist auch eine der Hauptaufgaben des Deutschen Wetterdienstes.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Radargeräte die Reflektivität messen, das heißt den Anteil der vom Radar ausgesandten Welle, der von den Hydrometeoren reflektiert wird. Zur Vereinfachung dieses Funktionsprinzips kann man sich merken, dass die vom Wetterradar ausgestrahlten Wellen auf die Regentropfen treffen und zum Radar zurückgeworfen werden. Auf diese Weise werden ihre Position und die Wetterprognose ermittelt.