Diese Hagelunwetter-Bibliothek könnte die Vorhersage und das Handeln in mehreren Bereichen revolutionieren.

Forscher aus den Vereinigten Staaten und Australien haben eine Hagelbibliothek zusammengestellt, um die Genauigkeit der Hagelsturmsimulation zu verbessern, was zu genaueren und detaillierteren Wettervorhersagen führen könnte.

Erste Prämisse: Was sind Hagelstürme?

Hagelstürme, ein seltenes Phänomen, bilden sich unter ganz bestimmten meteorologischen Bedingungen. Damit sie sich bilden können, muss die Luft sehr warm und feucht sein, sodass große Wasserdampfmassen in große Höhen zwischen 15 und 25 km aufsteigen können, wo die Temperatur -80 °C erreichen kann.

In diesen Wolken, die Cumulonimbus genannt werden, führenstarke Auf- und Abwinde mit Geschwindigkeiten zwischen 50 und 100 km/h dazu, dass Wassertröpfchen aufeinanderprallen und sich in Eissteine verwandeln. Dieser Prozess wird durch die Intensität der warmen Luft beeinflusst, die die Eiskristalle immer wieder nach oben drücken kann, so dass sie immer größer werden, bis schließlich das Gewicht des Hagels die Aufwinde überwindet und sie auf den Boden fallen, wobei sie oft erhebliche Schäden verursachen.

Die Untersuchung von Hagelstürmen hat eine lange Geschichte, die bis zu Aristoteles zurückreicht, der im 4. Jahrhundert v. Chr. in seinem Werk "Meteorologie" über die verheerenden Auswirkungen dieses Phänomens schrieb.

Von Aristoteles bis zur Einrichtung von Hagelbibliotheken

Trotz der wichtigen Beiträge von Aristoteleszur Erforschung von Hagelstürmen gibt es noch viel zu tun: So wird bei der konventionellen wissenschaftlichen Hagelmodellierung zwar häufig davon ausgegangen, dass alle Hagelkörner kugelförmig sind, was die Berechnungen vereinfacht, doch kann dies zu ungenauen Vorhersagen führen, da die Hagelkörner in Wirklichkeit eine große Vielfalt an Formen aufweisen.

In einer neuen Forschungsarbeit, die im Journal of the Atmospheric Sciencesveröffentlicht wurde , untersuchten Soderholm und seine Mitarbeiter die Bedeutung der Erstellung einer Referenzbibliothek natürlicher, nicht kugelförmiger Hagelformen, die die Ergebnisse von Hagelsturm-Modellen verändern könnten.

Laut der für die Studie verantwortlichen Wissenschaftlerin Yuzhu Lin, Doktorandin an der Pennsylvania State University in den USA, waren die beobachteten Unterschiede signifikant.

"Modelle mit natürlicheren Hagelkörnern haben gezeigt, dass die Hagelkörner unterschiedliche Flugbahnen durch das Gewitter hatten, unterschiedlich stark wuchsen und an unterschiedlichen Orten niedergingen", sagt Lin.

Fortschritte bei der Hagelmodellierung: Nutzen und praktische Anwendungen

Dieser neue Modellierungsansatz zeigte auch Unterschiede in der Geschwindigkeit und der Auswirkung des Hagels beim Auftreffen auf den Boden auf, Merkmale, die in früheren Simulationen nie berücksichtigt wurden, was diese Forschung zu einer Innovation in der Meteorologie macht.

Derzeit wird diese Art der Modellierung ausschließlich von Wissenschaftlern verwendet, die Stürme untersuchen. Soderholm betont jedoch, dass das ultimative Ziel darin besteht, die Größe des Hagels und den Ort, an dem er fallen wird, in Echtzeit vorhersagen zu können.

Darüber hinaus könnten genauere Vorhersagen für verschiedene Branchen wie Versicherungen, Landwirtschaft und Solarenergieexploration, die alle empfindlich auf Hagelfälle reagieren, von großem Nutzen sein.

Versicherer könnten diese Informationen beispielsweise nutzen, um das Risiko besser einzuschätzen und angemessenere Versicherungsprämien festzulegen, während Landwirte und Betreiber von Solarfarmen vorbeugende Maßnahmen zum Schutz von Ernten, Ausrüstung und Infrastruktur ergreifen könnten .

Der Prozess der Erstellung dieser Hagelbibliothek begann mit der Sammlung von Proben während mehrerer Unwetter, die dann sorgfältig digitalisiert und analysiert wurden. Schwarze Farbmarkierungen auf dem Hagel halfen bei der Bewertung der dreidimensionalen Formen. Nach der Digitalisierung wurden die Hagelkörner in zwei Hälften geteilt, um die inneren Strukturen ihrer Entstehung in den Wolken sichtbar zu machen.

Letztlich stellt diese Forschung einen wichtigen Schritt zum Verständnis und zur Vorhersage von Hagelstürmen dar, der sich positiv auf die öffentliche Sicherheit auswirken kann.

Quellenhinweis:

Lin, Y., Kumjian, M. R., Soderholm, J., & Giammanco, I. (2024). Modeling non-spherical hailstones. Journal of the Atmospheric Sciences (no prelo). https://doi.org/10.1175/JAS-D-23-0231.1