Wie der Wind weht

Die Apfelernte fällt heuer in manchen Teilen Österreichs eher mäßig aus. Schuld daran ist der Frost spät im April. Aber nicht überall sanken die Temperaturen so tief, dass die Blüten Schaden nahmen. Welche Lagen in der Hinsicht begünstigt sind, hat wesentlich mit Luftströmungen zu tun, weil diese die Wärmeverteilung beeinflussen. Forscher am Wegener Center für Klima und Globalen Wandel der Karl-Franzens-Universität Graz haben nun eine Anwendung entwickelt, die es möglich macht, Windfelder kleinräumig zu berechnen. Daraus ergibt sich ein aufschlussreiches Bild von geländeklimatologischen Effekten, die für die Landwirtschaft von großer Bedeutung sind. Die Entwicklung wurde kürzlich im Fachjournal „Weather and Forecasting“ der American Meteorological Society publiziert.

Bei ihrer Arbeit zur Windfeld-Berechnung stützten sich die Forscher auf Daten aus dem WegenerNet, einem dichten Netz von Messstationen in der südoststeirischen Region Feldbach, das vor zehn Jahren vom Wegener Center eingerichtet wurde. Neben Temperatur, Niederschlag und anderen Klimagrößen wird an einigen dieser Stationen alle fünf Minuten auch der Wind gemessen. „Unsere neue Anwendung zieht die Daten der Windstationen als Ankerpunkte heran und berechnet die Luftströmungen dazwischen, indem sie geografische Gegebenheiten, wie Berge und Täler, Art der Landbedeckung, Tageszeit, Sonneneinstrahlung, Temperatur und Luftdruck mit einbezieht“, erklärt Dissertant Christoph Schlager, MSc, Erstautor der Publikation.
Ob die berechneten Strömungsfelder mit den tatsächlichen Windverhältnissen übereinstimmen, haben die Forscher durch unabhängige Messungen vor Ort überprüft: Ihre Entwicklung hat den Test zuverlässig bestanden. Alle 30 Minuten berechnet sie nun automatisch die Windfelder im Raum Feldbach in einem Raster von jeweils 100 mal 100 Metern. Diese sind nun ergänzend im Datenportal des WegenerNet abrufbar. Für die zehn Jahre seit 2007 wurden sie ebenfalls rekonstruiert, um sie für Langzeitstudien zur Verfügung stellen zu können.
Wie sich Luftströmungen abhängig von wechselnden Wetterfaktoren verändern können, macht zum Beispiel die Windfeld-Berechnung rund um den Steinberg bei Feldbach deutlich: „Bei stabilen Bedingungen, sprich wenig vertikaler Bewegung in der Luftschicht, etwa bei einer Inversionswetterlage, umströmt der von Süden kommende Wind die Erhebung. Bei instabilen Bedingungen zieht er darüber hinweg“, berichtet Schlager.

„Die Kenntnis der Luftströmungen gemeinsam mit der Temperatur kann beispielsweise der Landwirtschaft helfen, die Flächennutzung bestmöglich angepasst an die geländeklimatologischen Bedingungen zu gestalten“, unterstreicht Univ.-Prof. Dr. Gottfried Kirchengast, Leiter des Wegener Center und Ko-Autor, die Bedeutung der Applikation. „Außerdem bietet diese sehr smarte kleinräumige Windfeld-Berechnung eine hervorragende Möglichkeit zur Evaluierung der neuesten Generation von hochauflösenden Klimamodellen, indem die Simulationen mit den Ergebnissen der Applikation verglichen werden“, ergänzt Kirchengast.

Die Arbeit ist in den Forschungsschwerpunkt Umwelt und Globaler Wandel der Universität Graz eingebettet. Das WegenerNet ist eine vom Wegener Center betriebene Forschungsinfrastruktur der Universität Graz, die aus Infrastrukturmitteln des Bundesministeriums für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft sowie vom Land Steiermark und der Stadt Graz mit unterstützt wird.

Publikation
Generation of High-Resolution Wind Fields from the WegenerNet Dense Meteorological Station Network in Southeastern Austria
Christoph Schlager, Gottfried Kirchengast, and Jürgen Fuchsberger
Weather and Forecasting, 1301-1319, 2017