Im Rahmen der Messkampagne Swabian MOSES der Helmholtz-Forschungszentren und baden-württembergischen Universitäten, führte die Arbeitsgruppe Atmosphärische Risiken mobile Messungen mit den Schwarmsonden Windsond durch. Swabian MOSES ist eine hydro-meteorologische Messkampagne, welche zwischen Mai und September 2021 im Neckartal und auf der Schwäbischen Alb im Südwesten Deutschlands durchgeführt wurde. Sie konzentrierte sich auf zwei hydro-meteorologische Extreme, die nicht nur für das Untersuchungsgebiet von großer Relevanz sind: Lokalskalige konvektive Zellen (Gewitter), die mit Starkregen und Hagel verbunden sind, und großräumige Hitzewellen sowie die damit verbundenen Dürren. MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) ist ein neuartiges Beobachtungssystem der Helmholtz-Gemeinschaft, das von den Helmholtz-Zentren im Forschungsbereich "Erde und Umwelt" entwickelt und als themenübergreifende Aktivität im Programm Changing Earth - Sustaining our Future 2021-2027 etabliert wurde.

Das vertikale Temperatur und Feuchteprofil der Atmosphäre ist entscheidend für die Entstehung und Intensität von Gewitterereignissen. Darüber hinaus bestimmt das 3D-Windfeld (insbesondere im Aufwindbereich einer Gewitterwolke) über die Schwere des Niederschlags in Form von Regen oder Hagel. Mit Hilfe der kleinen (Kaffeebecher-großen) und leichten (12 g) Schwarmsonden Winsond von Sparv Embedded (https://windsond.com) können Vertikalprofile von Lufttemperatur, -feuchte, -druck und dem 3D-Windfeld im mobilen Einsatz in der Nähe und direkt in einer Gewitterwolke gemessen werden. Die Sonden übertragen alle 4 s die gemessenen Parameter über Funk an die mobile Bodenstation. Eine Echtzeitkarte zeigt kontinuierlich die Position aller Sonden an. Die Schwarmsonde ist ein neuartiges Messinstrument, das bis zu einer Stunde lang mehrere Messreihen in einem definierten Luftvolumen liefert. Dabei können bis zu 17 ballongetragene Sonden gleichzeitig und vor oder in unmittelbarer Nähe einer Gewitterwolke gestartet werden. Die Sonden steigen bis zu einer benutzerdefinierten Höhe auf und folgen dann der Strömung in der Gewitterwolke auf sogenannten Lagrange‘schen Bahnen.

Die einzelnen Sonden können im weiteren Verlauf entweder per Fernbefehl oder ab einer zuvor definierten Höhe von den Ballonen getrennt werden und so zu Boden fallen. Aufgrund ihres geringen Gewichts ist die Fallgeschwindigkeit und damit der Impuls beim Aufprall auf den Boden gering, so dass die Sonden mehrfach verwendet werden können (sofern sie wiedergefunden werden).

Weiteres Material:
Poster "Gewitter mit Schwarmsonden jagen" zum Tag der offenen Tür in Nürtingen (31. Juli 2021) & Rottenburg (1. August 2021).

Abb.: Schwarmsondeneinsatz am 29.06.2021 bei Rottenburg am Necker (Hirschau).