Wetter und Amateurfunk

Nichts ist bei Wetterbeschreibungen und Wetterprognosen wichtiger als die Angabe von Temperaturen. Deren Werte nehmen stets eine Favoritenstellung unter den meteorologischen Maßeinheiten ein. Zu Recht, denn sie haben schließlich den größten Einfluss auf das Wettergeschehen. Sie sind verantwortlich für Druckunterschiede und somit für unsere zahlreichen Windsysteme, die sich vertikal und horizontal täglich auf unserem Planeten ereignen.

Über die Luftfeuchtigkeit, also den in der Luft ständig vorhandenen unsichtbaren Wasserdampf, hört man meist wenig. Zu Unrecht, denn dieser ist schließlich für unsere Niederschläge in fester oder flüssiger Form verantwortlich. Während wir Menschen Temperaturen gefühlsmäßig recht gut beurteilen können, haben wir kein direktes Sinnesorgan für die in der Luft vorhandene Feuchte. Erst wenn unser Körperschweiß bei Anstrengungen in höheren Temperaturen nicht mehr rechtzeitig verdunstet, die Abkühlung unserer Haut also problematisch wird, sprechen wir von Schwüle.

Hinzu kommt, dass die Luftfeuchtigkeit nicht so einfach angegeben werden kann wie eine Temperatur. 20 Grad Celsius zum Beispiel ist für uns eine recht verständliche Angabe. Damit können wir erfahrungsgemäß etwas anfangen. Aber was bedeutet zum Beispiel 60 % Luftfeuchte? 60 % wovon? Was sind denn die 100 %? Warum nimmt man nicht eindeutigere Maße, etwa eine Skala von 1 bis 12 (wie bei den Windstärken)? 1 gleich rappeltrocken, 6 gleich normale Feuchte und 12 gleich superfeucht, feuchter geht´ s nicht mehr.

Nun, das liegt daran, dass man Temperaturangaben und auch die Windstärken linear angeben kann. Die Luftfeuchtigkeit hingegen hängt sehr stark von der jeweiligen Temperatur ab, ist somit exponentiell. Die erwähnten 100 % Luftfeuchte sind je nach Temperatur sehr unterschiedlich. 100 % bei Null Grad bedeutet, dass nur etwa 5 Gramm Wasser in einem Kubikmeter Luft "hinein passen". Bei 20 Grad sind es aber bereits über dreimal so viel, ca. 17 Gramm, und bei 30 Grad sage und schreibe etwa 30 Gramm Wasser, also sechsmal soviel wie bei Null Grad.

Jene temperaturabhängigen 100 % bezeichnet man als die jeweilige "Sättigungsfeuchte" bei einer bestimmten Temperatur. Die jeweilige Bezugstemperatur heißt auch "Taupunkt". Dieser Name ist gut gewählt, denn steigt die Feuchtigkeit über 100 %, wird der vormals unsichtbare Wasserdampf als Tau oder in Form von Wolkentröpfchen ausgeschieden. Eine sinnvolle Aussage über die Luftfeuchte kann man also nur machen, wenn man diese relativiert, und zwar auf die Sättigungsfeuchte bei einer bestimmten Temperatur. Wir sprechen ja bekanntlich von "relativer Luftfeuchtigkeit in Prozent".

Nun, wie kommt die jeweilige Angabe in Prozent zustande? Nehmen wir als Beispiel eine Temperatur von 20 Grad. Wenn in der Luft dann je m³ 10 Gramm Wasserdampf enthalten sind, beträgt die relative Feuchte 59%. Klar, denn bei 20 Grad kann die Luft maximal nur ca. 17 Gramm Wasserdampf aufnehmen. Und 10 geteilt durch 17 sind ca. 59% (0,59). Es geht also stets um die Relation von absoluter Feuchte zur höchstmöglichen, der Sättigungsfeuchte.

Haben Sie sich nicht schon einmal gefragt, warum es im Winter bei sehr kühlen Temperaturen keine extremen Regengüsse gibt wie sooft im Sommer? Die Luft kann einfach bei niedrigen Temperaturen nicht so viel Wasserdampf enthalten wie im Sommer. Somit kann sie auch nicht so viel davon in gleichen Zeitintervallen ausscheiden. Zum Ausgleich muss es dann länger regnen oder schneien. Die gleiche Menge Niederschlag kann im warmen Sommer bei einem einzigen kurzen Gewitterguss vom Himmel prasseln. Jeglicher Platzregen bleibt also weiterhin für die warme Jahreszeit reserviert.

Die Luftfeuchtigkeit kann man recht einfach mit Haarhygrometern bestimmen. Als Messelement dient ein Bündel staub - und fettfreier Haare, vorzugsweise Frauenhaare. Infolge der hygroskopischen Eigenschaften des Frauenhaares nimmt die Haarlänge zu, wenn die Luftfeuchte wächst. Bei der Feuchtigkeitsmessung muss die Sonnenstrahlung ebenso wie bei der Temperaturmessung vom Hygrometer ferngehalten und dieses gut belüftet werden.

Besonders sichere Werte der Messung der relativen Luftfeuchtigkeit liefert das Psychrometer. Es besteht aus zwei Thermometern. Das sog. "trockene" Thermometer zeigt die aktuelle Lufttemperatur an. Das "feuchte" Thermometer ist von einem Wattebausch umhüllt, den der Beobachter vor der Messung mit Wasser anfeuchtet. Durch die Verdunstung des Wassers im Wattebausch wird dem Messkörper des feuchten Thermometers Wärme entzogen. Je tiefer die Temperatur am feuchten Thermometer unter dem zur gleichen Messzeit ermittelten Wert am trockenen Thermometer sinkt, je größer also die sog. "psychrometrische Differenz" ist, umso trockener ist die Luft, weil dann mehr Wasser verdunstet und dem feuchten Thermometer entsprechend mehr Wärme entzogen wird. Beide Thermometer werden durch einen künstlichen Luftstrom ventiliert, um den Messfehler möglichst gering zu halten. Mit diesen beiden abgelesenen Temperaturen lassen sich die relative Luftfeuchtigkeit und der Dampfdruck aus einer Psychrometertabelle oder entsprechenden Diagrammen ablesen.

Der Temperaturunterschied zwischen trockenem und feuchtem Thermometer ist also ein Maß für die relative Luftfeuchte. Je kleiner die Differenz, desto feuchter ist die Luft. Die daraus zu ermittelnden Werte der relativen Feuchtigkeit, der Taupunkttemperatur und des Sättigungsdampfdrucks muss man aus diversen Tabellen der sog. "Psychrometertafel" ablesen.

Für uns Normalverbraucher genügt jedoch ein einfaches Haarhygrometer. Man sollte es hin und wieder eichen. Das geht recht einfach: Man wickelt das Gerät in ein feuchtes Tuch und stellt den Zeiger nach etwa einer halben Stunde auf 95%. In den modernen Wetterstationen gibt es schon längst elektronische Messungen, die von einem Fühler per Funk zur Station im Innenraum übertragen werden. Nach meinen Erfahrungen sind diese oftmals ungenauer als die Werte von herkömmlichen Hygrometern. Vor allem in relativ feuchter Luft zeigen die modernen Geräte oft bis zu 10% zu wenig an Feuchtigkeit an.

Welch ein tolles Wetter! Dieses fantastische Himmelsblau! Der blaue Himmel ist das Ergebnis des Zusammenwirkens von Sonnenschein und Atmosphäre. Ohne Atmosphäre hätten wir einen dunklen Taghimmel und könnten neben der Sonne auch die Sterne sehen. Die Astronauten, die unseren atmosphärelosen Mond betreten haben, konnten davon berichten. Die Sonnenstrahlen auf der Erde werden an den Molekülen der Luft und an den in der Lufthülle vorhandenen Staubpartikeln und Wassertröpfchen nach allen Richtungen hin gestreut. Und wie kommt es zum Farbton blau? Wenn unsere Augen von allen Farben des Spektrums getroffen werden, sehen wir ? (weiß). In der Atmosphäre werden an den Molekülen, Partikeln und Tropfen bevorzugt die kurzwelligen, blauen Strahlen zerstreut. Es ist somit der blaue Anteil des Sonnenlichts, der in der Atmosphäre auf diese Weise viel stärker zur Geltung kommt als das rote, gelbe oder grüne Licht.

Auch für die wechselnde Kraft der Blautönung gibt es eine ebenso einfache Erklärung: die die Atmosphäre trübenden Elemente sind die Staubteilchen und die Wassertröpfchen. Je mehr sie in der Luft vorhanden sind, umso blasser wird das Blau. Der Himmel erscheint dann auch bei trockenem, schönem Wetter manchmal sogar mehr weiß und grau als blau. Umgekehrt verstärkt das Fehlen von Staubteilchen und Wassertropfen die Blaufärbung, was man besonders oft im Hochgebirge beobachten kann.

Die Luft weht links herum in das Zentrum eines Tiefdruckgebietes hinein. Nun muss sie schließlich irgendwo hin. In den Boden kann sie nicht, also bleibt nur der Ausweg in die Höhe. Oberhalb des Tiefs beginnt die Luft in etwa 6 km Höhe wieder auseinander zu fließen, um die bodennahe Konvergenz auszugleichen. Solange Konvergenz am Boden und Divergenz in der Höhe gleich sind, wird sich der Luftdruck am Boden nicht ändern. Durch das Aufsteigen der Luft bilden sich Wolken und bei entsprechender Stärke gibt es Niederschlag.

In einem Hoch sinkt die Luft im Uhrzeigersinn. Das Gewinde der Schraube bewegt sich rechts herum nach unten. In einem Tief steigt die Luft entgegen dem Uhrzeigersinn. Das Gewinde der "Schraube" bewegt sich nach oben. Mit Kenntnis dieser einfachen Regel können Sie die Strömungsverhältnisse in Hoch und Tief nie mehr vergessen.

Die Entwicklung des globalen Klimas hängt von weitaus mehr Faktoren ab als allgemein bekannt ist. Am vorletzten Sonntag wies ich darauf hin, dass seit Beginn der Industrialisierung die Menge von Gasen in unserer Atmosphäre, die den Treibhauseffekt verstärken, um 40% seit 1750 - und damit auch die globale mittlere Temperatur um 0,6 bis 1 Grad - unter Einwirkung des Menschen zugenommen hat. Auffallend ist, dass die 10 wärmsten Jahre des 20. Jahrhunderts aus seinen letzten 17 Jahren stammen (1998, 1997, 1995, 1990, 1991, 1994, 1983, 1988, 1987, 1996). Wir treiben also ein gewagtes Spiel mit dem globalen Klima, das wir mit Sicherheit nicht gewinnen werden, wenn wir so weitermachen.

Das globale Klima hat sich aber immer schon durch "natürliche" Ursachen (ohne Eingriff des Menschen) mehr oder weniger stark verändert. So wissen wir z.B. inzwischen recht genau, wie sich das Klima in den letzten 1000 Jahren verhalten hat. Trotz leicht voneinander abweichender Ergebnisse der Klimaforscher stimmen ihre Aussagen in wesentlichen Punkten überein. Die Sonne, aber auch die Erde selbst, muss man nämlich mit globalen Temperaturschwankungen in Verbindung bringen.

Die "Solarkonstante", also der Betrag der Sonnenenergie, die an der Obergrenze der Atmosphäre ankommt (1370 W / m²) schwankt um 3% wegen der unterschiedlichen Entfernung der Erde während ihres Umlaufs um die Sonne. Doch strahlt auch die Sonne bei weitem nicht so gleichmäßig, wie man noch bis ins 16. Jahrhundert hinein annahm. Denken wir an die "Sonnenflecken" und ihren ca. 11jährigen Zyklus, dem noch weitere Perioden überlagert sind und die zu extremen Fleckenmaxima und Fleckenminima führen können. So sind bedeutsame Zusammenhänge zwischen dem Klima der letzten Jahrhunderte und der Anzahl der Sonnenflecken belegt. Die so genannte "Kleine Eiszeit" fand in einem Stadium der Sonne statt, als diese viele Jahrzehnte lang ohne Flecken war.

Die Bahn der Erde um die Sonne unterliegt einem Zyklus, bei dem diese zwischen einer Ellipse und (fast) einem Kreis schwankt. Dies vollzieht sich allerdings in dem großen Zeitraum von 100 000 Jahren. Je größer die Exzentrizität, umso größer ist der Unterschied der eintreffenden Sonnenstrahlung zwischen dem sonnenfernsten und sonnennächsten Punkt. Zurzeit ist die Exzentrizität gering.

Der zweite Zyklus entsteht bei der Rotation der Erde um ihre Achse wie ein taumelnder Kreisel, "Präzession" genannt. Jene Periode dauert etwa 23 000 Jahre. In ca. 11 000 Jahren wird unsere Erde der Sonne wieder im Juli am nächsten sein, wenn auf der Nordhalbkugel Sommer ist. Dadurch werden die Gegensätze zwischen Sommer und Winter zunehmen, da die Nordhalbkugel die größeren Landmassen besitzt. (Zurzeit ist die Erde der Sonne im Januar am nächsten.)

Der 3. Zyklus von ca. 41 000 Jahren wird durch die Änderung des Neigungswinkels der Erdachse gegenüber der Ekliptik, also der Erdbahn um die Sonne, hervorgerufen. Zurzeit beträgt jener Winkel 23,5°. Er schwankt zwischen 22° und 24,5°. Je kleiner der Winkel, umso geringer gestalten sich die jahreszeitlichen Schwankungen in mittleren und höheren Breiten.

Was ich hier angeführt habe, ist die Grundannahme der "Melankovitch- Theorie". Milutin Melankovitch, ein serbischer Mathematiker, hat diese Theorie um 1930 entwickelt. Danach wird durch die geschilderten Änderungen des Laufes der Erde um die Sonne das globale Klima beeinflusst. Ablagerungen in den Ozeanen und Untersuchungen von Eisbohrkernen haben eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Eisausbreitung und der Melankovitch- Theorie ergeben. Jedoch kann der Verlauf der verschiedenen Eiszeiten auf unserem Planeten damit nicht vollständig erklärt werden. Hierbei könnten z.B. auch gewaltige Vulkanausbrüche und Meteoriteneinschläge ursächlich mitgewirkt haben.

Welch dramatische Auswirkungen ein großer Vulkanausbruch auf das Wetter haben kann, zeigt das Jahr 1816, als in Teilen Nordamerikas und in Westeuropa der Sommer "ausfiel". Im Juni gab es Schneestürme, und Fröste traten noch im Juli und August auf. Ursache: Zwischen 1810 und 1815 stieg die Vulkanaktivität weltweit an und erreichte im April 1815 mit der Explosion des Vulkans "Tambora" im heutigen Indonesien ein Maximum. Aber Vorsicht! Ganz eindeutig ist der Zusammenhang zwischen dem Wetter von 1816 und der Eruption ein Jahr davor nicht, da es in jener Zeit kaum Wetteraufzeichnungen gab. Ziemlich sicher ist jedoch: Vulkangase können den Treibhauseffekt verstärken. Bedeutsamer ist aber wohl der Abkühlungseffekt durch die weltweite Trübung der höheren Atmosphärenschichten durch Vulkanrauch und Vulkanasche- Wolken.

Aus wettermäßig aktuellem Anlass heute noch ein kleiner Nachschlag zu diesem Thema. Am vergangenen Sonntag bemerkte ich, dass jene Kälterückfälle im Mai nichts Ungewöhnliches darstellen und dass sie in früheren Zeiten fast in jedem Jahr nachgewiesen wurden. In unserer Zeit ist die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens auf etwa 60% herabgesunken. Wenn die Eisheiligen ausbleiben, beschwert sich natürlich niemand, und wenn sie dann so markant wie in diesem Monat auftreten - erst recht nach dem langen kalten Winter dieses Jahres - sind wir auf sie überhaupt nicht gut zu sprechen. Wir sind diese lang anhaltende kalte Witterung einfach leid, zumal diese überhaupt schwer einzuordnen ist in den Erwärmungstrend des angekündigten Klimawandels. Nun wird die Durchschnittstemperatur des Mai sogar um satte fünf Grad unterschritten. Droht vielleicht doch eher eine neue Eiszeit?

Ich bleibe bei meinem Nein. Die Kälteperiode Mitte Mai bleibt ein typisches Wetterphänomen, das - wie gesagt - in früheren Jahrhunderten sogar regelmäßig stattfand. Heute bleiben jedoch derartige Kälterückfälle in zwei von fünf Jahren aus. Die Eisheiligen der hinter uns liegenden Woche sind markante Zeugnisse einer historischen, aber schon recht genauen Wetterbeobachtung: So enden die Eisheiligen in Norddeutschland am 13. Mai, im Süden unserer Republik aber erst am 14. oder 15. Mai. Der Grund: Die oftmals aus der Arktis stammende Luft braucht mindestens einen Tag, um von der Küste zu den Alpen zu gelangen.

Pankratius, 12. Mai: Um das Jahr 303 kam der verwaiste Sohn eines reichen Römers mit seinem Onkel nach Rom und unterstützte der Legende nach mit seinem Erbe die verfolgten Christen. Der 14-jährige wurde erwischt, vor Kaiser Diokletian gebracht und öffentlich enthauptet. Der Heilige gilt als Schutzpatron der Kommunionkinder sowie gegen Krämpfe und Kopfschmerzen.

Servatius, 13.Mai: Er war der erste Bischof von Tongern in den heutigen Niederlanden. Nach unterschiedlichen Legenden wurde er am 13. Mai 384 mit einem Holzschuh erschlagen. Sein Grab befindet sich in Maastricht an der Straße nach Köln. Er war im Übrigen noch entfernt verwandt mit Jesus. Marias Mutter Anna hatte nämlich eine Schwester namens Esmeria, deren Tochter Elisabeth die Mutter von Johannes dem Täufer war - somit die Großtante von Servatius.

Bonifatius, 14. Mai: Es handelt sich nicht um den berühmten Heidenapostel der Deutschen, sondern um einen jungen Römer, der eigentlich gar kein Christ war. Er suchte in Tarsus (Türkei) nach den Reliquien christlicher Märtyrer. Unter dem Druck der Christenverfolgung bekehrte er sich und fiel ihr im Jahre 306 selbst zum Opfer.

Sophie, 15. Mai: Sie gilt nur in Süddeutschland als Eisheilige. Man weiß nur wenig über sie. Auch sie soll während der Christenverfolgungen durch Kaiser Diokletian den Märtyrertod erlitten haben. Reliquien der Heiligen werden sowohl in Rom als auch im Elsass verehrt. Nach ihr ist das Sophienkraut benannt, auch als Besenrauke bekannt.

Bei den Datumsangaben der Eisheiligentage muss berücksichtigt werden, dass Papst Gregor XIII. den gregorianischen Kalender zwar schon 1582 einführte, dass er jedoch in den nichtkatholischen Gebieten Nord- und Mitteleuropas erst zwischen 1700 und 1752 flächendeckend auf die neue Zeitrechnung umgestellt wurde. Bei dieser Umstellung wurde z. B. in England der September 1752 um 11 Tage verkürzt (auf den 2. September folgte unmittelbar der 14.). Da die Eisheiligen, wie alle anderen Heiligen, im Kalender unverändert stehen geblieben sind, finden sie nach altem Kalender also eigentlich erst 11-12 Tage später statt, also vom 23. Mai bis 27. Mai. Diese Überlegung trifft natürlich nur zu, wenn die Regel vor Einführung der Kalenderreform aufgestellt wurde. Tatsächlich sind wetterstatistisch die Tage mit häufiger N/NO-Wetterlage, die Kaltluft bringt, vom 21. Mai bis 23. Mai, also 9 Tage später. Das lässt auf eine Entstehung der Wetterregel 2-3 Jahrhunderte vor der Kalenderreform schließen.

Seit Beginn der Industrialisierung in der Mitte des 18. Jahrhunderts ist eine stetige Zunahme der "treibhauseffekt- relevanten Spurengase" zu beobachten. Allein die Kohlendioxid- Konzentration stieg von 2,8 Hundertstel Volumenprozent im Jahre 1750 auf 3,7 Hundertstel Volumenprozent heute und liegt damit 40% über dem damaligen Wert. Eine ähnliche Zunahme der Konzentration ist auch bei anderen Spurengasen zu verzeichnen. Es liegt also nahe, dass es auf der Erde wärmer werden muss. Tatsächlich konnte man nachweisen, dass etwa 0,6 bis 1 Grad der beobachteten Erderwärmung mit Sicherheit auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist. Damit bewegt uns die Frage sehr, wie es wohl mit den klimarelevanten Spurengasen künftig weitergehen wird. Da man diesbezüglich keine verlässlichen Prognosen erstellen kann, verwendet man verschiedene Denkmodelle, so genannte "Szenarien". Diese enthalten Annahmen über den zukünftigen sozioökonomischen Wandel. Dazu gehören die Entwicklung der Weltbevölkerung, ihr Lebensstandard und ihre Technologien und damit ihr Energiebedarf und insbesondere auch der Einsatz von alternativen Energien.

Inzwischen hat sich der IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) auf vier "Markerszenarien" geeinigt. Das zu ihnen gehörende Szenario A1B zum Beispiel beschreibt eine künftige Welt mit raschem Wirtschaftswachstum, einer Trendumkehr in der Weltbevölkerungszahl, schneller Einführung neuer und effizienter Technologien, einem Ausgleich regionaler Unterschiede in Lebensstandard und Einkommen und ausgeglichener Nutzung aller Energieträger. Ein solches Szenario kann man dann zur Steuerung eines Klimamodells benutzen und damit das Klima unter den Bedingungen des betreffenden Szenariums berechnen. Ein Klimamodell ist - sehr vereinfacht ausgedrückt - ein System von physikalischen, teilweise auch chemischen und biologischen Gleichungen, mit dessen Hilfe man die klimatischen Vorgänge an den Maschepunkten eines über die Erde gespannten imaginären Gitters berechnen kann. So kommt man zu Aussagen über die künftige Entwicklung von Temperaturen, Niederschlägen, Schneegrenzen, Gletschern und die Höhe des Meeresspiegels. Die Berechnungen deuten zum Beispiel auch darauf hin, dass künftig extreme Wettererscheinungen häufiger auftreten könnten.

Zum Schluss möchte ich deshalb an ein solches Extremwetter hier in Deutschland und Europa erinnern, und zwar an den Hitzesommer 2003. Damals begann bereits der Frühsommer mit Wärmerekorden. So lag die Mitteltemperatur des Junis mit 19,1 Grad vier Grad über dem Normalwert. Es war der wärmste Juni seit dem Jahre 1901. Das heiße, sonnige und zu trockene Wetter setzte sich im Juli und August fort. Das Thermometer kletterte im Raume Nürnberg am 8. August auf 40 Grad C. Im Oberrheingebiet wurde 54 Tage mit über 30 Grad registriert und 84 Sommertage mit über 25 Grad. Die Niederschläge erreichten landesweit nur 30% der langjährigen Mittelwerte.

Jene Hitzewelle 2003 wütete in fast ganz Europa, am extremsten in Südfrankreich. Frankreich hatte 14 000 Hitzeopfer zu beklagen. In Portugal wurden durch Brände 40% des Waldbestandes vernichtet. Die Donau führte so wenig Wasser, dass Schiffe zum Vorschein kamen, die im 2. Weltkrieg versenkt worden waren. Damals wurden uns weitere derartige Hitzesommer prophezeit, die jedoch bislang ausblieben. Vielleicht war diese extreme Witterung ja doch nur ein Einzelfall, ein sog. Ausreißer, also noch kein Hinweis auf eine bevorstehende Klimaänderung in Deutschland.

Als wir über die fehlenden Kondensstreifen anlässlich des Flugverbots und die damit verbundenen Auswirkungen auf unser Wetter diskutierten, wies ich darauf hin, dass bereits eine kleine Änderung in der Ausgangslage der Wetterbedingungen, wie zum Beispiel die sich bisweilen zu Wolken auswachsenden Kondensstreifen von Flugzeugen, zu großräumigen Änderungen einer vorhergesagten Wetterlage führen können. Man kennt jenes Phänomen unter dem Begriff "Schmetterlingseffekt", der 1963 von dem Meteorologen Edward Lorenz geprägt wurde. Der stellte nämlich fest, dass in einer damals noch sehr einfachen Wettersimulation das Geschehen einen völlig anderen Verlauf nahm, wenn man die Ausgangsbedingungen auch nur ein winziges Bisschen veränderte. Um eine möglichst extrem kleine Veränderung im realen Wettergeschehen zu benennen, wählte er den Flügelschlag einer Möwe als Beispiel. Das war die Geburtsstunde der so genannten "Chaostheorie". Später bürgerte sich dann der Schmetterling als Vergleich ein, vielleicht auch deshalb, weil die mathematische Struktur, die dieses Chaos beschreibt, ein so genannter Attraktor, entfernt an einen Schmetterling erinnert.

Inzwischen sind die Wettersimulationen erheblich komplexer, aber dass das Wetter ein chaotisches System ist, bestätigt sich immer wieder. In Simulationen und Prognosen gehen wir immer nur von einzelnen Daten an endlich vielen Punkten auf der Erde aus - und mit denen ist das Wetter nicht mehr als rund fünf Tage im Voraus zu bestimmen. Die kleinste Abweichung beim Ausgangszustand potenziert sich, je weiter man in die Zukunft rechnet, was eine große Auswirkung auf das Vorhersageergebnis hat.

Die Vorgänge beim Wetter laufen bekanntlich nach physikalischen Gesetzen ab. Nur deshalb ist es überhaupt möglich, Wetterentwicklungen vorherzusagen. Das Wetter unterliegt jedoch dem Gesetz der Strömungen. Turbulenzen darin werden zu einem Stück unberechenbarer Natur. Sie entwickeln sich wie gesagt "chaotisch". Somit sind bis heute Wetterprognosen über vier Tage hinaus noch immer relativ unsicher, da jede Ausgangswetterlage in ihrem Anfangszustand datenmäßig nicht genau genug bekannt ist, also angefüllt ist mit sog. "sensi-tiven Bereichen", in denen kleinste Veränderungen zu völlig anderen Endresultaten führen können. Und das Vertrackte bei Chaoseffekten ist, dass man für eine Verdopplung der Vorhersagezeit nicht die doppelte Anzahl von Vorhersagepunkten benötigt, sondern ein Vielfaches davon.

Die chaotische Entwicklung bei Wetterphänomenen ist zwar bis heute unumstritten, doch auch die Turbulenz weist - soviel wurde inzwischen erkannt - Gesetzmäßigkeiten auf, die sie dem Chaos verdankt. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die so unregelmäßig erscheinenden Wirbel einer turbulenten Strömung dennoch bestimmte Formen überraschend deutlich bevorzugen und dass man ihre Eigenschaften durch geeignete Mittelwerte kennzeichnen kann. Gerade die chaotischen Bahnen sind es, auf deren Mittelwerte Verlass ist.

Es sind also immer die Anfangszustände, die den Verlauf einer chaotischen Entwicklung bestimmen, die - zum Glück - in ihrer weiteren Entwicklung dennoch zu recht verlässlichen Mittelwerten führen. Aber diese helfen bei einer Wetterprognose für mehrere Tage wenig. Hier will man ja wissen, wie sich das Wetter an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit entwickelt. Um dies genau vorher zu sagen, müsste man den Anfangszustand der Atmosphäre vor der Prognose so genau kennen, dass die weitere Entwicklung nach drei Tagen nicht mehr aus dem Ruder läuft. Denn der noch so kleinste nicht berücksichtigte Parameter im Anfangszustand kann eine Computervorhersage zu ganz anderen Ergebnissen führen.

Man sollte den Schmetterlingseffekt allerdings nicht allzu wörtlich nehmen und eher als eine Metapher begreifen. Bei den Auswirkungen der Kondensstreifen, die bei den Anfangsparametern einer Wetterprognose wohl nicht berücksichtigt werden können, bin ich mir da nicht so sicher, weil diese mit Sicherheit größere wettermäßige Effektivität besitzen, wenn sie sich zu Wolkenformationen auswachsen. Jedoch könnte wohl kein Meteorologe eine Kausalkette angeben, wie sich dieser Effekt so vergrößert, dass er tatsächlich einen Sturm auslöst- noch dazu mehrere tausend Kilometer entfernt. So wird wohl jeder Kondensstreifen mehr vom Wetter beeinflusst als das Wetter von einem Kondensstreifen.

Hat dies Auswirkungen auf unser Wetter? Ja, vor allem bei klarem Himmel. Die Kondensstreifen hindern als künstlich generierte Wolken tagsüber die Sonne daran, ihre volle Strahlungskraft zum Boden durchzusetzen. Bei klarem Himmel wird es somit etwas wärmer. In der klaren Nacht ist es umgekehrt: Die fehlenden Kondensstreifen sorgen dafür, dass der Erdboden seine Wärme ungehindert abstrahlen kann. Es wird somit nachts etwas kälter als bei vorhandenen Kondensstreifen.

Bei der Diskussion um den vom Menschen mit verursachten Klimawandel kommt meines Erachtens der weltweit zunehmende Flugverkehr stets zu kurz. Ich will jetzt gar nicht auf die immensen Mengen von CO² in den Abgasen eingehen, die in wenigen Tagen durch die Jetstreams um den gesamten Globus verfrachtet werden. Bleiben wir bei den erwähnten Kondensstreifen. Diese können sich ausweiten und zu regelrechten Wolken werden und das Sonnenlicht abschwächen, denn Kondensstreifen sind ja im Prinzip Wolken. Sie gleichen in ihrer Struktur den Zirruswolken, die sich in Höhen zwischen 6 und 10 Kilometern bilden. Dort oben herrschen Temperaturen um minus 40 Grad, so dass der Wasserdampf in den Abgasen von Düsenflugzeugen unmittelbar zu Eiskristallen gefriert. Die dazu nötigen Kondensationskeime liefert der Jet in Gestalt von feinen Russpartikeln gleich mit.

Dadurch wird ein Flugzeug für uns erst sichtbar, das sonst nur ein winziger Punkt am Himmel wäre. Normalerweise lösen sich Kondensstreifen schnell wieder auf - ihre Lebensdauer beträgt meist nicht mehr als ein paar Minuten. Wenn allerdings die Luft in dieser Höhe mit Feuchtigkeit schon fast gesättigt ist, bleiben die Kondensstreifen länger bestehen. Sie gehen in die Breite und sind als feine Schlieren am Himmel sichtbar. Langlebige Streifen sind also ein Zeichen für hohe Luftfeuchtigkeit und damit in gewisser Weise auch ein Zeichen für eine bevorstehende Wetterverschlechterung.

Die Wasserdampfmenge, die ein Flugzeug ausstößt, ist allerdings gering im Vergleich zu dem, was eine normale Wolke an Wasser enthält. Trotzdem können die Flugzeugabgase zur Wolkenbildung beitragen. Die Partikel, die aus dem Triebwerk strömen, können nämlich auch den schon vorhandenen Wasserdampf zum Kondensieren bringen. So kann aus einem schmalen Kondensstreifen eine regelrechte Wolke entstehen, die eine recht große Fläche überstreicht. Inzwischen ist längst nachgewiesen worden, dass es in den großen Flugkorridoren tatsächlich einen höheren Grad an Bewölkung gibt. Der Mensch verändert somit gebietsweise die Strahlungsbilanz der Sonne durch den Flugverkehr, was Auswirkungen auf Wettererscheinungen haben kann. Manchmal nimmt das Wettergeschehen nämlich einen ganz anderen Verlauf, wenn die Ausgangsbedingungen nur ein bisschen verändert werden. Wenn dies nach der "Chaostheorie" bereits durch den Flügelschlag einer Möwe oder sogar vielleicht bereits durch den eines Schmetterlings bewirkt werden kann, dann doch wohl erst recht durch einen sich zur Wolke auswachsenden Kondensstreifen.

Das Thermometer besteht aus einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Glaszylinder. In der Flüssigkeit schwimmen oder schweben mehrere kugelförmige Glaskörper. Die Flüssigkeit des Glaszylinders reagiert auf Änderungen der Temperatur mit Änderung der Dichte. Steigt die Temperatur, verringert sich die Dichte der Flüssigkeit. Somit nimmt der Auftrieb der Glaskörper ab. Schwebende Glaskörper sinken herab, schwimmende Glaskörper beginnen zu schweben. Ein Glaskörper schwebt, wenn sein Gewicht genau so groß ist wie das der durch ihn verdrängten Flüssigkeitsmenge. Die Gewichte der Glaskörper sind auf die temperaturabhängigen Dichteänderungen der Flüssigkeit so abgestimmt, dass jeweils die untere der oben schwimmenden Glaskugeln die aktuelle Temperatur anzeigt. Die Herstellung dieses Instrumentes ist äußerst aufwendig. Jede Glaskugel wird genau kalibriert. Die Gewichtsdifferenz von Kugel zu Kugel beträgt normalerweise etwa 1 bis 2 tausendstel Gramm.

Nochmals: Die Temperatur wird von jener Kugel abgelesen, die von der oben schwimmenden Gruppe die unterste ist. Wenn sich zum Beispiel drei Glaskörper, 28 ºC (obere Kugel), 26 ºC (mittlere) und 24 ºC (untere Kugel) oben befinden, ist es 24 ºC warm. Würde aber die Kugel mit z.B. 24 ºC zwischen der oberen und unteren Gruppe berührungslos schweben, wären es etwa 25 ºC. Würde die Kugel mit 26 ºC schweben, wären es etwa 27 ºC, usw. Die Temperaturangaben - so meine langjährige Erfahrungen mit einem XL* Galileo Thermometer - sind äußerst präzise und können sich mit jedem herkömmlichen Qualitäts- Thermometer messen. Es kann auch vorkommen, dass Kugeln sich untereinander verhängen und nicht aufsteigen oder (seltener) absteigen können. In diesem Fall muss das Thermometer nur etwas mit den Fingern angeklopft werden.

Die Zusammensetzung der Flüssigkeit wird in der Regel nicht bekannt gegeben, besteht aber im Allgemeinen aus verschiedenen Ölen, also Kohlenwasserstoffen. Sie ist weder giftig noch aggressiv. Wenn ein solches Thermometer zerbricht, reinigen Sie sofort die betreffenden Stellen mit Wasser, da sonst Flecken zurück bleiben können. Falls die Flüssigkeit mit der Haut in Kontakt kommt, spülen Sie diese einfach mit Wasser und Seife ab. Die Flüssigkeit innerhalb einer Glaskugel kann gefärbtes Wasser sein oder Alkohol enthalten.