Wetternews: Die unterschiedlichen Systeme zur Registrierung von Blitzen

Blitze werden oft durch die Blitzmessgeräte am Boden registriert. Eine andere Methode stellt die Messung von Blitzen durch Satelliten dar.

Diese zwei Beobachtungsmethoden verwenden unterschiedliche Techniken, nämlich elektromagnetische Wellen einerseits und sichtbares Lichtspektrum des Blitzes andererseits.

MeteoSchweiz verfügt über Angaben von Blitzen in Echtzeit. Diese werden vom französischen Unternehmen Météorage bereitgestellt. Diese Angaben sind auf der MeteoSchweiz APP und auf unserer Internetseite dargestellt. Météorage verfügt über ein Bodenmessnetz von Blitzmessgeräten. Davon ausgehend werden die Rohdaten analysiert und anschliessend MeteoSchweiz zur Verfügung gestellt. Eine Beschreibung dieser Daten ist hier zu finden.

Die Blitzbeobachtung ist für die Kurzfristprognose sehr wichtig, besonders für die Vorhersage von Gewittern und deren Warnungen (Flash-orages) und für die Luftfahrt.

Es gibt nicht nur unterschiedliche Techniken für die Blitzortung an den Bodenmessstationen, auch Satelliten können Blitze detektieren. In diesem Blog werden die unterschiedlichen Messtechniken der Blitzbeobachtung vorgestellt. Das Hauptaugenmerk wird bei den Bodenstationen auf die Messung durch elektromagnetische Wellen im Bereich von tiefen Frequenzen von 30 bis 300 kHz (Météorage) und im Bereich von sehr tiefen Frequenzen zwischen 3 und 30 kHz (Britischer Wetterdienst Met Office) gelegt. Zudem wird auf die optischen Messgeräte an Bord von Satelliten zur Blitzbeobachtung näher eingegangen.

Blitzmessung am Boden

Blitzmessgerät am Boden. (Bild: Météorage)

Für die Blitzbeobachtung am Boden bedarf es eines Messnetzes von Blitzmessgeräten. Im Fall von Météorage handelt sich dabei um ein Europäisches Messnetz. Jedes Messgerät misst durchgehend die Variationen des elektromagnetischen Feldes und ist in der Lage, die Variationen, welche durch Blitze hervorgerufen werden, als solche zu erkennen. Die Lokalisierung der Blitze ist möglich, in dem das gleiche Signal durch verschiedene Messgeräte aufgezeichnet wird. Die Kombination der Triangulationstechnik mit den unterschiedlichen Beobachtungszeiten an den Blitzmessgeräten erlaubt eine Lokalisierung der Blitze im Genauigkeitsbereich von 100 Metern bis 1 km. Ein solches Messsystem benötigt eine hohe Dichte von Blitzmessgeräten, die Distanz zwischen den einzelnen Messgeräten beläuft sich auf etwa 10 km.

Die Blitzmessgeräte müssen auf einem offenen Feld ohne Hindernisse aufgestellt werden. (Bild: Météorage)

Ein zweites, ähnliches Messnetz verwendet die sehr tiefen Frequenzen der elektromagnetischen Wellen. Dies erlaubt, auch entferntere elektromagnetische Signale zu detektieren. Dieser Messnetztyp zeichnet jene elektromagnetischen Wellen auf, welche durch die Ionosphäre (Atmosphärenschicht, welche teilweise ionisiert ist und sich oberhalb der Troposphäre, in welcher das Wetter stattfindet, befindet) sowie durch die Erdoberfläche reflektiert werden. Die elektromagnetischen Wellen breiten sich wie in einer Glasfaser aus, das heisst, die Wellen werden an der Ionosphäre und an der Erboberfläche ohne starke Dämpfung reflektiert. Auch bei diesem Messsystem sind mehrere Biltzmessgeräte nötig, um den Blitz lokalisieren zu können.

Anschliessend kann aufgrund der zeitlichen Differenz des gemessenen Signals an den verschiedenen Blitzmessgeräten mittels Algorithmen der Blitz lokalisiert werden. Diese Art von Messung wird zum Beispiel von Met Office verwendet, welche ein Messnetz von entsprechenden Blitzmessgeräten verwaltet (LEELA). Die räumliche Distanz der Blitzmessgeräte beträgt ca. 10 bis 30 km. Ein Messgerät dieses Typs ist an unserer Station in Payerne installiert, und wir verfügen über die Angaben des Messnetzes LEELA.

Europa erhält bald Angaben über Blitze aus dem All

MTG Lightning Imager beobachtet die Blitze aus dem All. (Bild: EUMETSAT)

Eine sich entwickelnde Technik für die Blitzbeobachtung ist jene der Satelliten. Die Satelliten benützen das sichtbare Licht der Blitze, um sie zu lokalisieren. Es handelt sich dabei um Kameras mit hoher zeitlicher Auflösung, die die Erde beobachten. Dank mehreren Schritten der Filterung und der Überarbeitung dieser Bilder ist es möglich, auf den Satellitenprodukten Blitze zu erkennen.

Mit den Satelliten der dritten Generation MTG  wird Europa sein erstes Instrument dieses Typs, Lightning „Imager“, besitzen. Die Daten werden ab Mitte 2024 verfügbar sein und auch MeteoSchweiz wird sie erhalten.

Für Informationen:

• Die neuen Satelliten EUMETSAT:  Für die Wetterbeobachtung beginnt ein neues Zeitalter
• EUMETSAT veröffentlicht erstes Bild des neuen Wettersatelliten
• Blitzmessung bei MeteoSchweiz

Die Beobachtung von Blitzen ist wichtig für die Vorhersage von Gewittern.

Quelle: Bundesamt für Meteorologie MeteoSchweiz / Die unterschiedlichen Systeme zur Registrierung von Blitzen – MeteoSchweiz (admin.ch)
Titelbild: Dean Gill (MeteoSchweiz)