Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Mission impossible“ in der Meteorologie

21.10.2013
Eine neue Forschergruppe in den Geowissenschaften verfolgt ein ehrgeiziges Ziel: Die Wissenschaftler wollen beweisen, dass sie mit gemessenen Daten und physikalisch-mathematischen Modellen in Flusseinzugsgebieten die wichtigsten Prozesse des fließenden Wassers soweit erfassen können, um präzise Abflussvorhersagen zu treffen.

Die gemessenen Daten stammen von Satelliten, Regenradaren und einigen konventionellen Messungen. Sprecher der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in den nächsten drei Jahren mit über zwei Millionen Euro geförderten Forschergruppe ist der Meteorologe Prof. Dr. Clemens Simmer von der Universität Bonn.


Dreidimensionales Modell eines Flusseinzugsgebietes: Die unterschiedlichen Farben stellen die Bodenfeuchte dar: rot bedeutet trocken, grün feucht und blau nass.

Grafik: Prabhakar Shresta/Uni Bonn

Die meisten herkömmlichen Vorhersagemodelle für Flusseinzugsgebiete setzen die Menge des gefallenen Niederschlags in Form von Regen und Schnee mit den im Fluss fließenden Wassermengen in Relation. „Hierzu werden die hochkomplexen Prozesse auf möglichst wenige konzeptionelle Beziehungen reduziert und statistisch so angepasst, dass die berechneten und die in der Realität gemessenen Daten bestmöglich übereinstimmen“, sagt Sprecher Prof. Dr. Clemens Simmer vom Meteorologischen Institut der Universität Bonn.

Die Wissenschaftler der neuen Forschergruppe verfolgen weit ehrgeizigere Ziele: Sie wollen die wahren physikalischen Zusammenhänge soweit wie möglich in den Modellen reproduzieren, um den Abfluss in mehrere Tausend Quadratkilometer großen Flusseinzugsgebieten ohne statistische Anpassungen und zuverlässiger vorhersagen zu können als bisher.

Wissenschaftler wollen hoch aufgelöste Satellitendaten nutzen

Um diese Berechnungen zu ermöglichen, müssen neben dem Niederschlag im Einzugsgebiet des Flusses zum Beispiel auch die Grundwasserstände, die Bodenfeuchteverteilung sowie die Verdunstung aus dem Boden und den Pflanzen erfasst werden. „Viele Wissenschaftler halten das für eine »mission impossible«, schon weil sie nicht glauben, dass es hierfür je ausreichend gute Messungen geben wird“, sagt der Meteorologe der Universität Bonn. Die Forscher sind jedoch davon überzeugt, dass es hierzu nur einer intelligente Nutzung der bereits verfügbaren Messungen, z.B. von Satelliten, bedarf, wie es derzeit bereits bei der Wettervorhersage über die sogenannte Datenassimilation praktiziert wird.

Um den Beweis antreten zu können, dass scheinbar Unmögliches tatsächlich möglich werden kann, wollen sie den Supercomputer im Forschungszentrum Jülich ein künstliches Einzugsgebiet mit allen Details generieren lassen. Dabei hilft das High-Performance-Scientific Computing Centre für Terrestrische Systeme (HPC-TerrSys) des Geoverbunds ABC/J. In einem ersten Schritt sollen daraus übliche Beobachtungen, auch von Satelliten und Wetterradaren, simuliert werden. „Anschließend tun wir so, als würden wir die vorangegangenen Berechnungen nicht kennen und nutzen nur die virtuellen Messungen, um daraus den Abfluss im Flusseinzugsgebiet zu berechnen“, erläutert Prof. Simmer. Danach prüfen die Wissenschaftler, wie gut ihr Modell funktioniert, indem sie die Ausgangsdaten des virtuell generierten Flusseinzugsgebietes mit den Berechnungen vergleichen.

Grundlagenforschung ermöglicht viele Anwendungen

Die Ergebnisse aus der Grundlagenforschung könnten auch vielen angewandten Fragestellungen zugute kommen. „Neben dem Abfluss in einem Flusseinzugsgebiet werden dann automatisch auch Wasserstände und damit mögliche Überflutungen prognostiziert“, sagt Prof. Simmer. Auch für die Vorhersage des Wasserstands in Talsperren und die Bodenfeuchte in der Landwirtschaft sind solche Modelle von großer Bedeutung.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Forschergruppe „Data Assimilation for Improved Characterisation of Fluxes Across Compartmental Interfaces“ in den nächsten drei Jahren mit über zwei Millionen Euro. An dem Projekt sind Boden- und Geophysiker, Hydrogeologen, Umweltphysiker, Strömungsmechaniker und Meteorologen der Universitäten Augsburg, Bonn, Hamburg, Hannover und Tübingen, die European Space Agency (ESA) sowie Institute der Helmholtz-Gemeinschaft in Jülich und Leipzig beteiligt.

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Clemens Simmer
Meteorologisches Institut der Universität Bonn
Tel.: 0228/73-5181
E-Mail: csimmer@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Seltener Weizenfund in bronzezeitlicher Lunch-Box aus dem Schweizer Hochgebirge
26.07.2017 | Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte / Max Planck Institute for the Science of Human History

nachricht Grossmäuliger Fisch war nach Massenaussterben Spitzenräuber
26.07.2017 | Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie