Meteorologie

Dieser Text beschreibt Meteorologie.

Die Meteorologie ist ein Teilgebiet der Physik. Sie wird in vielen Universitäten als Teil der Geowissenschaften verstanden. Das heutige Verständnis der Meteorologie ist allerdings eher "Physik von Atmosphären". Es steht ausdrücklich die Mehrzahl hier, weil man auch an Raumklimata, extraterrestrischen Atmosphären oder Atmosphären längst vergangener Zeiten interessiert ist. Viele Methoden, Herangehensweisen und Ideen, die in der Meteorologie zu dem Einsatz kommen, sind auch auf Gebiete anwendbar, die ca. am Rande mit Meteorologie zu tun haben (beispielsweise dem Strömungsverhalten von Flammen -> Verfahrenstechnik).

Die Meteorologie ist abgesehen von der Wetterbeobachtung eine relativ junge Wissenschaft und hat daher einen außerordentlich interdisziplinären Anspruch, das heißt dass sie sehr viele verschiedene Wissenschaften in sich vereinen kann.

Die Wissenschaften, die von der Meteorologie berührt werden, beziehungsweise die Fachgebiete, die in der Meteorologie zu dem Einsatz kommen, sind (Aufzählung unvollständig):

• Physik (Hydrodynamik, Thermodynamik, Optik, Elektrodynamik, Quantenmechanik)
• Chemie (Ozonchemie, Stickstoffchemie)
• Agrarwissenschaft (Niederschlagsprognosen)
• Biologie (Climate Impact, Einfluss von Bewuchs auf Wetter/Klima)
• Geowissenschaften (Klimavariabilität )
• Medizin (Humanbiometeorologie , Arbeitsmedizin, Belastungsfaktoren)
• Mathematik, (Numerik, partielle Differentialgleichungen, Operatortheorie , Lineare Algebra)
• Informatik (Programmiersprachen, Algorithmik, Behandlung großer Datenmengen, Just-in-Time Verfahren, Präsentation)
• Jura/Wirtschaftswissenschaften (Energiehandel , Emissionshandel, internationale Abkommen)

Die Meteorologie selbst lässt sich nach verschiedenen Richtungen unterteilen. Dies sind bspw. Meso- und Mikrometeorologie, Theroretische Meteorologie (Universität München), Wolkenphysik , Synoptik mit Wettervorhersage (kurz- und mittelfristig, DWD in Offenbach, ECMWF in Reading UK), Ozeanographie (National Institute of Oceanpgraphy, Indien), Glaziologie (Meteorologisches Institut an der Uni Innsbruck), Satellitenmeteorologie (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), extraterresstrische Meteorologie (Marsatmosphäre Projekt MAOAM am Max Planck Institut für Aeronomie), Klimatologie (DKRZ Hamburg), Hydrologie.

Die Zusammenstellung ist nicht vollständig, weil die Gebiete so vielfältig sind. Insbesondere beschäftigt sich die Meteorologie NICHT ca. mit der Troposphäre, das wäre auch gar nicht sinnvoll, weil wir heute wissen, dass die Atmosphäre ein komplexes Gesamtsystem darstellt. Atmosphärische Forschung wird heutzutage bis zu 150 km hinauf betrieben. Dabei werden alle Sphären behandelt (Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre etc).

Meteorologen sind auch in der Industrie tätig. Beispielsweise überall dort wo man mit Strömungen zu tun hat (Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau).

Eines der wichtigsten Hilfsmittel für Meteorologen sind heutzutage Satelliten. Damit lassen sich globale Zusammenhänge ermitteln. Um mit Satellitendaten arbeiten zu können, ist es notwending weit reichende Kenntnisse in der Datenverarbeitung zu haben. Satellitendaten können als Grundlage für die Klimatologie genutzt werden. Stets häufiger werden solche Daten jedoch benutzt, um Erkenntisse über Regionen zu erhalten, die keiner anderen Messmethode zugänglich sind. Ein Beispiel sind hier Niederschlagsschätzungen oder Windgeschwindigkeitsbestimmungen aus Satellitendaten über den Ozeanen. Dort hat man kein enges Messnetz zur Verfügung. Daten stammen hier bspw. aus Schiffs- oder Bojenmessungen. Kenntnisse über die Verhältnisse hier können jedoch zu einer Verbesserung der Gesamtvorhersagen von Niederschlag an Küsten führen. Dies ist bspw. für die vom Monsun betroffenen Länder wie Indien eine wichtige Information.

Die Gewinnung von physikalichen Größen aus Messungen in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums (Infrarot, Mikrowelle, Radar, Ultraviolett, sichtbar etc.) ist eine Herausforderung, die ca. mit großem technischen Aufwand, viel Informatik-Know-how sowie durch Einsatz von Modellen gelingt.

Modelle sind sehr wichtig, weil Meteorologen in der Regel kein Labor haben, in denen sie Messungen durchführen können. Ausnahmen sind bspw. die Klimakammer AIDA des Forschungszentrums Karlsruhe und die Klimakammer am Forschungszentrum Jülich. In den 20er Jahren des 19. Jahrhunderts hat der Mathematiker Lewis Fry Richardson Methoden entwickelt mit Hilfe derer die enorme Komplexität mathematischer meteorologischer Modelle angegangen werden kann. Diese sind heute noch häufig die Grundlage meteorologischer Simulationen auf Supercomputern.

Es lassen sich verschiedene Arten von Atmosphärenmodellen grob unterscheiden: Strahlungstransfermodelle (bspw. KOPRA), Chemietransportmodelle (bspw. ECHAM) und dynamische Modelle. Der Trend geht jedoch zu integrierten Modellen oder "Weltmodellen", die die gesamte Natur nachzeichnen (SIBERIA 2).

Das Design der Modelle ist ebenso eine Herausforderung, wie die inhaltliche Gestaltung. Ca. Modelle, die die Natur möglichst adäquat beschreiben, sind in der Forschung sinnvoll einsetzbar. Da solche Modelle wegen der Komplexität des modellierten Systems leicht ganze Rechenzentren beschäftigen können, ist die effiziente Algorithmik ein wichtiger Punkt bei der Entwicklung der Modelle, um die Rechenzeit und somit die Kosten überschaubar zu halten.

Die Meteorologie ist eine moderne und wichtige Wissenschaft, die sich in dem weitesten Sinne mit allen Aspekten der Umwelt beschäftigt. Sie kann viele Impulse in andere Bereiche erteilen und ist in ihren Anwendungsgebieten enorm breit.

Siehe auch: Ablation, Aeronomie , Altweibersommer, Azorenhoch, Islandtief , Globale Erwärmung, Klima, Wetter, Wettervorhersage, Fata Morgana, El Niño, Mistral, Windstärke, Eistag, Frosttag, Warmfront, Kaltfront, Okklusion==Meteorologische Grundgrößen==

• Temperatur
• Luftfeuchtigkeit
• Luftdruck
• Windrichtung
• Windstärke
• Niederschlagsart
• Niederschlagsmenge
• Taupunkt
• Bewölkung