Nasa: Wie eine 3D-Windmessung den Wetterbericht verbessern soll
3D-Windmessungen per AWP: Blick auf den Hurrikan Helene. (Foto: Nasa/Maurice Cross)
Eigentlich werden Winde schon jetzt ausgiebig gemessen, etwa von Verkehrsflugzeugen oder Wetterballons. Auch die Auswertung von Wolken- und Wasserdampfbewegungen auf Satellitenbildern ermöglicht die Schätzung von Windbewegungen.
Nasa will detaillierte 3D-Windprofile
Aber dort, wo keine Wolken am Himmel sind und sich Wasserdampfmuster nur schwer verfolgen lassen, fehlen zuverlässige Windmessungen meist. In diese Lücke will die Nasa mit detaillierten 3D-Windprofilen stoßen – und damit noch bessere Wettervorhersagen ermöglichen.
Insbesondere bei Wetterphänomenen wie Gewittern oder Hurrikans ist es enorm wichtig, die dort entstehenden Winde genauer zu messen und so die weitere Entwicklung vorhersagen zu können. Dazu arbeitet die Nasa an einem 3D-Windmessinstrument, das auf Lidar-Technologie und den Dopplereffekt setzt.
Der Aerosol Wind Profiler (AWP) kann Windrichtung, Geschwindigkeit und die Konzentration der Aerosole extrem präzise messen, wie die Nasa mitteilt. Diese Komponenten sind entscheidend für eine genaue Wettervorhersage.
Mit Lidar-Sensoren und Dopplereffekt
AWP ist an einem Flugzeug montiert. Per Lidar-Sensor werden 200 Laserimpulse pro Sekunde ausgesendet, die von Aerosolpartikel in der Luft gestreut und reflektiert werden. Durch die Bewegung der Partikel, darunter Staub, Wolken, Meersalz und Rauch, ändert sich die Wellenlänge der Laserimpulse (Dopplereffekt).
Deren Messung erlaubt wiederum Rückschlüsse auf Richtung und Geschwindigkeit. Weil die Laserimpulse in zwei Richtungen – um 90 Grad voneinander versetzt – geschickt werden, ergibt sich ein 3D-Profil der Winde.
Messungen in verschiedenen Höhen der Atmosphäre
Zudem kann gleichzeitig in verschiedenen Höhen der Atmosphäre gemessen werden, wie Nasa-Forscher Kris Bedka erklärt. Und das extrem genau und mit hohem Detailreichtum.
Mit an Bord des Flugzeugss waren übrigens weitere Messinstrumente wie das High-Altitude Lidar Observatory (Halo) und ein Dropsondensystem, mit denen Daten zu Aerosolen und Wasserdampf sowie zur Lufttemperatur gemessen wurden.
Forschungen am Rande des Hurrikans
Dem Forschungsteam gelang es sogar, in den Hurrikan Helene zu fliegen, der im Herbst 2025 in Florida auf Land traf. Dort konnten Messungen in den äußeren Bereichen des schweren Sturms durchgeführt werden.
Künftig, so Bedka, sollen das neue AWP-Messgerät bei Satellitenmissionen zum Einsatz kommen. Denn, um 3D-Windmodelle zu verbessern, benötige man die Möglichkeit der Beobachtung vom Orbit aus, heißt es bei der Nasa.
