Dopplerradare werden in der Meteorologie auch zum Erkennen rotierender Wolken verwendet. Mit ihrer Funktion beschäftigt sich heute das Thema des Tages.

Heute soll der Blick zurückgehen. Nicht allzu weit, nur knapp zwei Wochen, genauer gesagt auf den 9.3.! Sie erinnern sich vielleicht, an diesem Tag fegte ein Tornado durch den bayerischen Ort Kürnach. Und anhand der aktuellen, abgesehen vom Wind recht ruhigen Wetterlage, kann man gut ein Hilfsmittel der Meteorologen bei der Erkennung von rotierenden Wolken erklären: das Dopplerradar.

Beim Radar gilt grundsätzlich, dass elektromagnetische Wellen (mit einer festen Frequenz und Wellenlänge) ausgesendet werden. Werden diese Wellen durch ein Objekt (z. B. Regentropfen, Flugzeug, Windkraftanlagen o. ä.) zurückgeworfen, fängt das Radar sie wieder auf und kann aus der Laufzeit der Welle Informationen über den Ort und die Beschaffenheit des Objekts ableiten.

Die Funktion des Dopplerradars basiert nun auf der Tatsache, dass die Frequenz des Radarstrahls verändert wird, je nachdem, ob sich ein Objekt auf den Standort des Radars zu- oder von ihm wegbewegt. Das klingt einfach - ist aber dummerweise nicht so ganz richtig. Denn entscheidend ist, dass das betrachtete Objekt eine GeschwindigkeitsKOMPONENTE zum Radarstandort hin oder eben eine vom Radarstandort weg hat. Das Stichwort lautet "Vektorzerlegung der Geschwindigkeit", und bevor die weniger Physik-Affinen hier aufhören zu lesen, soll die zugehörige Grafik ins Spiel gebracht werden.

Zu sehen ist das Bild des Dopplerradars in Prötzel, dem DWD-Radarstandort bei Berlin, von heute früh (21.03., 7:17 Uhr). Die aktuell über Deutschland liegende Kaltfront verlagert sich zwar allmählich nach Süden, die Wolken - und, sehr wichtig, die mit den Wolken mitgeführten Tropfen, die den Radarstrahl zurückwerfen - ziehen aber nach Ost-Nordost, also in Windrichtung. Die erwähnte Vektorzerlegung ist am Beispiel der dünnen Windpfeile dargestellt. Man kann erkennen, dass der Wind in den grün eingefärbten Bereichen immer eine Komponente hin zum Radarstandort hat, in den rot eingefärbten Bereichen aber eine Komponente weg vom Radarstandort (dies sind jeweils die gestrichelten Pfeile). Der Profi spricht von der "radialen Komponente" des Windes. Entlang der gelben "Nulllinie" hat der Wind genau keine(!) Komponente vom Radarstandort weg oder zum Radarstandort hin.

Diesem sehr klaren Muster am heutigen Tag steht der kleinräumige Wechsel von Rot zu Grün im kleinen Bild (mit dem roten Kreis markiert) gegenüber. Dieses stammt vom 09.03. und zeigt die Dopplerradar-Struktur des oben angesprochenen Kürnach-Tornados. Mit dem erworbenen Wissen ist klar, dass sich dort auf engem Raum die Windrichtung gravierend ändert. Das Muster könnte man salopp als "Hin-und-Weg-Muster" bezeichnen (was in dem Fall weniger geplante Urlaubsreisen, als mehr die Gefühlswelt einiger KollegInnen beschreibt). Da die Windgeschwindigkeiten obendrein sehr hoch sind, könnte man das rot-grüne Pärchen einer solchen Radarstruktur auch als "doppeltes Flottchen" bezeichnen.

Wichtig ist aber folgender Hinweis: Man sieht nicht den Tornado selbst. Tornados in Deutschland sind in der Regel zu kleinräumig, um vom Radar als separate Struktur erkannt zu werden. Es ist vielmehr die über dem Tornado rotierende Wolke, die sich mit dem deutlichen Farbwechsel zu erkennen gibt. Insofern sind die Muster im Dopplerradar ein Hinweis auf, aber kein Beweis für einen Tornado. Und: Da man den Fokus auf die Windrichtung legt, verzichtet man auf andere Radarinformationen, beispielsweise auf die Stärke der Reflektivität und damit z. B. die oft bei kräftigen Gewitterzellen erkennbaren Bogen- oder Hakenechos.

Dipl.-Met. Martin Jonas

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 21.03.2017

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