Thema des Tages

Himmelsspektakel im November

In diesem Monat können wir wieder einen der berühmtesten Meteorströme beobachten: Die Leoniden treten jährlich im November in Erscheinung. Sie sind aber nicht das einzige „Himmelshighlight“ im November.

Zu bestimmten Zeiten des Jahres kann es – sofern Mondphase und Bewölkungsverhältnisse am Nachthimmel mitspielen – besonders romantisch werden. Denn dann kann man verstärkt Sternschnuppen am Himmel beobachten. Dies passiert genau dann, wenn die Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne einen sogenannten Meteorstrom (wird auch als Meteorschauer bezeichnet) durchquert. Diesen kann man sich als Teilchenwolke vorstellen, die aus den Auflösungsprodukten von Kometen oder seltener Asteroiden besteht und sich aus Staub, Eis und Gesteinsresten zusammensetzt. Passiert die Erde nun auf ihrer Umlaufbahn eine solche Teilchenwolke, können die meist sehr kleinen Teilchen von nur wenigen Millimetern in die Erdatmosphäre eintreten. Durch die hohe Geschwindigkeit beim Eintritt wird die Luft in der Umgebung durch Reibung auf mehrere Tausend Grad Celsius erhitzt. Aufgrund dieser starken Hitzeentwicklung verdampft das Teilchen und die umgebenden Luftmoleküle werden ionisiert. Dies erzeugt den allseits bekannten hellen Leuchtstreifen am Himmel, den wir als Sternschnuppe kennen.

In diesem Monat tritt einer der bekanntesten Sternschnuppenschauer, die sogenannten ?Leoniden?, am Himmel in Erscheinung, sofern dichte Wolken oder ein heller Mond keinen Strich durch die Rechnung machen. Seinen Namen erhält der Meteorstrom von dem Sternbild, in denen sich der „Radiant“, also der Punkt, aus dem die Sternschnuppen scheinbar austreten, befindet. Dieser Ursprung befindet sich im Falle der Leoniden für den Beobachter auf der Erde im Sternbild Löwe
(lateinisch ?Leo?). Der Komet, dessen abgelöste Partikel als Sternschnuppenschauer dabei auf die Erde niederprasseln, nennt sich 55P/Tempel-Tuttle.

Die Aktivität eines Meteorschauers wird in der Regel mithilfe der Kennzahl ZHR (zenithal hourly rate, engl.) beschrieben. Sie gibt die Anzahl der Sternschnuppen an, die an einem sehr dunklen, wolkenfreien Himmel zu beobachten wären, wenn der Punkt, in dem der Meteorschauer seinen Anfang zu nehmen scheint („Radiant“), über dem Beobachter im Zenit steht.

Der Aktivitätszeitraum der Leoniden startete bereits am 6. November und wird am 30. November enden. Die besten Chancen, eine
Sternschnuppe zu sichten, besteht in der Nacht zum Montag, dem 18. November gegen Mitternacht. Dabei ist mit einer ZHR von etwa 15 bis 20 zu rechnen. Aber auch in der Nacht zum Dienstag, dem 19., sollten einige Sternschnuppen am Nachthimmel unterwegs sein. Den Berechnungen von Mikhail Maslov, einem Forscher der Novosibirsk State Technical University, zufolge, könnte eine erste Zunahme der Sternschnuppen bereits schon am Samstag, dem 16. gegen 3 Uhr (MEZ) erfolgen und dabei sogar eine ZHR von bis zu 25 erreichen.

Damit ist die Anzahl der Sternschnuppen pro Stunde allerdings vergleichsweise gering. Denn bekannt wurden die Leoniden bereits im Mittelalter, als sie wesentlich aktiver waren. Damals erregten sie großes Aufsehen, als sie einige der stärksten, jemals beobachteten Sternschnuppenregen hervorbrachten. Entsprechend galt der November als der Sternschnuppenmonat schlechthin. Inzwischen weist der Strom meist jedoch nur noch ein schwaches Maximum auf. Lediglich alle 33 Jahre, wenn der Komet Tempel-Tuttle das Innere unseres Sonnensystems durchquert, kann die Zahl der Sternschnuppen kurzzeitig auf mehrere Tausend pro Stunde ansteigen. Im November 1833 sollen sogar bis zu 200.000 pro Stunde zu beobachten gewesen sein. Berechnungen zufolge soll eine ZHR von über 1000 erst wieder im Jahr 2094 erreicht werden.

Es gibt jedoch eine schlechte Nachricht für alle Fans dieser faszinierenden Himmelserscheinungen. Denn der Mond wird über weite Teile des Leoniden-Zeitraums sehr hell am Himmel stehen. Heute nimmt der Mond zunächst noch zu bis er schließlich am morgigen Dienstag, dem 12. November als volle Scheibe am Himmel erstrahlt. Zum Maximum der Leoniden in der Nacht zum 18. nimmt der Mond wieder ab, die Sichel sollte jedoch noch zu etwa 80% sichtbar sein, was die Beobachtung der Sternschnuppen erschweren wird. Darüber hinaus müssen aber natürlich auch die Bewölkungsverhältnisse mitspielen.

Die Leoniden sind jedoch nicht der letzte Meteorstrom in diesem Jahr. Im Dezember wird mit Spannung der nächste Sternschnuppenregen in Form der ?Geminiden? erwartet. Wer vom Nachthimmel nicht genug bekommt, kann in den Nächten im November übrigens auch einige Planeten unseres Sonnensystems erspähen. Kleines Highlight für Eingefleischte: Am heutigen Montag (11. November) zieht Merkur als kleiner schwarzer Punkt vor der Sonnenscheibe vorüber. Der Merkurtransit ist in der Theorie von Mitteleuropa aus gut zu beobachten. Bereits am frühen Nachmittag gegen 13:35 Uhr wird Merkur den „Rand“ der Sonne berühren und wird im Laufe des Nachmittags als kleiner schwarzer Punkt über die Sonnenscheibe hinwegziehen. Allerdings können heute dichte Wolken oder Hochnebel häufig die Sicht auf die Sonne versperren. Beste Chancen auf freie Sicht hat man am Nachmittag wahrscheinlich im Osten. Dort sollten sich nur wenige Wolken am Himmel befinden. Für die Beobachtung des Ereignisses braucht man jedoch ein Teleskop mit sicherem Sonnenfilter oder Projektionsschirm. Oder sie schauen einfach in einer der Sternwarten vorbei, die speziell für dieses Ereignis öffnen werden.

MSc.-Met. Sebastian Schappert
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 11.11.2019

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Thema des Tages

Der erste Schnee der Saison…

Zum ersten Mal in dieser Saison schneit es nun auch unterhalb von 1000 m. Wo man mit Schnee rechnen darf, dazu mehr im heutigen Thema des Tages.

Zugegeben, der Titel dieses Textes ist eigentlich nicht so ganz richtig, denn in dieser Saison hat es bereits geschneit. Tatort waren zwar „nur“ die Alpen und dort die Höhen oberhalb 1000 m, aber Schnee ist Schnee, auch wenn seine Lebenszeit meist doch sehr übersichtlich war. Auf der Zugspitze haben sich selbst in den Sommermonaten hin und wieder nasse Schneeflocken in den Regen hinein geschmuggelt – auf knapp 3000 m Höhe darf es das aber auch ruhig.

Genauso darf es im November natürlich auch mal etwas weiter runter schneien – wie am heutigen Freitag sowie am Samstag vornehmlich im Süden „geplant“. Schließlich ist es ja selbst im Oktober keine Seltenheit, wenn man oberhalb von 600 m morgens mal eine weiße Überraschung erlebt.

Verantwortlich für den Schnee oder sagen wir lieber für die Niederschläge (denn die meisten von uns werden diese in flüssiger Form erleben) heute und morgen sind ein Tief über dem Golf von Genua sowie ein weiteres über dem Süden Bayerns. Letztgenanntes zieht heute langsam nordostwärts und erreicht morgen die Ostsee. Es hat sehr feuchte Luft im Gepäck, die grob gesagt in der Südosthälfte Deutschlands für zumeist Regen, zum Teil aber eben auch für Schnee sorgt.

Letzteres ist heute vom Schwarzwald und der Schwäbischen Alb bis ins Allgäu und zur Zugspitze oberhalb von 800 m der Fall. Je nach Intensität des Niederschlags lassen sich die Flocken in diesem Bereich aber dann auch bis auf 600, vielleicht sogar 500 m hinab sehen. Denn mit dem Niederschlag wird zum einen auch kältere Luft aus der Höhe mit nach unten „gerissen“, zum anderen wird der Luft durch das Schmelzen des Schnees Energie entzogen, wodurch die Temperatur innerhalb des Niederschlaggebiets sinkt. Damit steigt natürlich die Chance, dass der Schnee auch in etwas tieferen Lagen am Boden ankommt.

Ankommen ist das eine, Liegenbleiben das andere und das wird unterhalb von 800 bis 1000 m dann doch eher ein aussichtsloses Unterfangen. Darüber können dagegen bis Samstagvormittag
vorübergehend durchaus bis zu 5 cm, in Staulagen vielleicht sogar 10 cm zusammenkommen. Ähnliche Mengen sind ab der kommenden Nacht bis Samstagmittag auch am restlichen Alpenrand oberhalb von etwa 800 bis 1000 m drin. Über ein bisschen „Weiß“ vom Himmel darf man sich dort aber auch in etwas tiefer gelegenen Regionen freuen – zumindest wer mag. Doch nicht nur dort, auch in den Hochlagen der östlichen und zentralen Mittelgebirge wird dann die ein oder andere nasse Schneeflocke mit von der Partie sein, ehe die Niederschläge im Laufe des Samstags von Südwesten her langsam abklingen.

Als kleines „Schneebömbchen“ dürfte sich das Tief allerdings im inneralpinen Bereich oberhalb von rund 2000 m erweisen. Vom Tessin und der Ostschweiz bis nach Osttirol sind dort bis kommende Nacht durchaus 20 bis lokal 50 cm Neuschnee drin. Die Pistenbetreiber wird’s freuen.

Dipl.-Met. Tobias Reinartz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 08.11.2019

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Thema des Tages

Erneuerbare Energie aus Kälte des Weltraums

Wissenschaftler haben ein überraschend simples Gerät vorgestellt, das bei Nacht durch sog. „Strahlungskühlung“ Strom erzeugen kann ? wenn auch nur in geringen Mengen. Es könnte z.B. in Gegenden eingesetzt werden, in denen Stromanschlüsse Mangelware sind.

Fossile Brennstoffe wie Kohle oder Erdöl gehen langsam aber sicher zu Neige. Nicht nur deshalb wird die Bedeutung erneuerbarer
Energiequellen immer präsenter. Sonnen- und Windenergie, Erdwärme, Wasserkraft oder Biomasse sind klimafreundlich und nahezu unbegrenzt vorhanden ? dennoch gibt es einen wesentlichen Nachteil: Die gewonnene elektrische Energie wird nicht immer zu dem Zeitpunkt benötigt, in dem sie entsteht. Umgekehrt steht sie nicht zuverlässig dann zur Verfügung, wenn sie gebraucht wird.

Photovoltaikanlagen liefern z.B. nur tagsüber Strom, wenn die Sonne scheint. Genau dann brauchen die Menschen jedoch wenig Strom für Heizung und Beleuchtung. Es gibt zwar Möglichkeiten, die Energie zu speichern, diese sind jedoch sehr kostenintensiv und teilweise auch noch nicht vollständig ausgereift. „Könnte man nicht trotzdem irgendwie auch nachts Strom erzeugen, wenn die Solarzellen nicht funktionieren?“ ? drängt sich da dem einen oder der anderen technisch Interessierten als Frage auf; und auch Wissenschaftler der
Universitäten California und Stanford trieb diese Idee um. Nun zeigten sie, dass es geht und präsentierten vor wenigen Wochen ihre innovative Methode.

Das Prinzip dabei ist ziemlich einfach und beruht auf der sog. ?Strahlungskühlung? des Himmels, die vermutlich jedem Autofahrer bekannt ist: Wenn das Auto nachts unter freiem Himmel steht, kann sich manchmal Eis auf der Windschutzscheibe bilden ? auch wenn die Lufttemperatur über dem Gefrierpunkt liegt. Der Grund liegt im Temperaturunterschied zwischen Windschutzscheibe und
Umgebungstemperatur, der in klaren Nächten besonders hoch ist: Die Windschutzscheibe ist die „warme Seite“ und gibt einen Teil seiner Wärme über Strahlung in den Weltraum (die „kalte Seite“) ab. Dadurch sinkt die Temperatur der Scheibe unter 0°C und die Luftfeuchtigkeit friert an der Oberfläche.

Die Forscher um Aaswath Raman von der University of California in Los Angeles haben nun einen Aufbau entwickelt, der nach genau diesem Prinzip funktioniert: Das Kernstück des Stromerzeugers ist ein handelsüblicher thermoelektrischer Generator, ein sogenanntes Peltier-Element. Es erzeugt eine elektrische Spannung, wenn die eine Seite wärmer ist als die andere. (Kurzer Exkurs: Bislang hätten Entwickler meist versucht, diese Temperaturdifferenz mit Hilfe einer Wärmequelle zu erzeugen, so die Forscher. Beispielsweise wird bei einigen Systemen die sonst ungenutzte Abwärme eines Ofens dazu eingesetzt, ein wenig Strom zu generieren.) Raman und Kollegen kamen nun jedoch auf die Idee, eine „Kältequelle“ einzusetzen. Ihr Gerät trägt an der Oberseite eine mit schwarzer Farbe bestrichene Aluminiumplatte (siehe Abbildung), die sich im Verlauf der Nacht immer weiter unter die Umgebungstemperatur abkühlt, weil ein Teil der Eigenwärme als Infrarotstrahlung ins All abgegeben wird. Die Unterseite des Geräts hingegen ist mit Aluminiumrippen versehen, die die Umgebungswärme aufnehmen. Dadurch entsteht ein Temperaturgefälle im Innern des Generators.

Durchgeführt wurden die Tests auf einem Hausdach der Stanford University letzten Dezember. Dabei erzeugte ihr schuhkartongroßes Testobjekt eine Leistung von
bis zu 25 mW/m2 ? wahrlich nicht viel, aber genug, um eine einzelne LED zum Leuchten zu bringen. Die Forscher sind sich jedoch sicher, dass die Technologie mit besseren Komponenten eine etwa 20-fach höhere Leistung liefern könnte – vor allem in heißen, trockenen Klimazonen, in denen die Strahlungskühlung am stärksten ist. Damit könnte ein kleiner Aufbau auf dem Dach eines Hauses über Nacht genug Strom liefern, um ein Smartphone aufzuladen oder einen Raum mit LED-Lampen zu beleuchten.

Das Interessante dabei ist vor allem auch das einfache System, das nur aus handelsüblichen Teilen besteht, die alle zusammen weniger als 30 US-Dollar kosten (- was vermutlich manch versierten Tüftler zum Nachbasteln anregt).
Der Ansatz könnte in eine kostengünstige Technologie überführt werden, die schließlich von mehr als einer Milliarde Menschen auf der ganzen Welt genutzt werden könnte, die laut der Internationalen Energieagentur keinen zuverlässigen Zugang zu Strom haben. Auch wenn die Leistungsabgabe immer deutlich niedriger sein wird als bei Solargeräten, kann das Konzept als eigenständige Technologie genutzt werden oder in Kombination mit Solarenergie zur Stromerzeugung bei Tag und Nacht eingesetzt werden.

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 07.11.2019

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Ganz schön windig auf dem Indik!

In den vergangenen Tagen trieben gleich zwei Zyklone über dem Indischen Ozean ihr Unwesen. Zyklon? Hurrikan? Taifun? Was war da nochmal der Unterschied?

Herbstzeit ist Wirbelsturmzeit! Doch während es über dem Atlantik momentan ziemlich ruhig ist, steppt über dem Indischen Ozean, genauer gesagt über dem Arabischen Meer, der Bär. Nachdem dort letzte Woche Super Zyklon KYARR wirbelte, entwickelte sich mit MAHA bereits der nächste Zyklon.

Ein Zyklon ist aus meteorologischer Sicht dasselbe Phänomen wie ein Hurrikan oder ein Taifun, nämlich ein tropischer Wirbelsturm. Die Bezeichnung ergibt sich grob gesagt aus der Region, in der er auftritt. Denn während ein tropischer Wirbelsturm über dem Atlantik und dem Nordostpazifik Hurrikan genannt wird, heißt er über dem Nordwestpazifik Taifun und über dem Indischen Ozean und dem Südwestpazifik Zyklon.
Geht man etwas ins Detail, wird ein tropischer Wirbelsturm über dem Atlantik und Ostpazifik erst dann Hurrikan genannt, wenn er Windgeschwindigkeiten von mindestens 119 km/h vorweisen kann und zwar nicht als Böe, sondern als 1-minütiges Geschwindigkeitsmittel. Die weitere Kategorisierung erfolgt dann über die fünfstufige
Saffir-Simpson-Skala. Bringt es ein Hurrikan der Kategorie 1 „nur“ auf 119 bis 153 km/h, schafft es ein Kategorie-5-Hurrikan auf über 251 km/h – wohlgemerkt im 1-Minuten-Mittel.

Über dem Indischen Ozean wird die Einteilung der Zyklone dagegen etwas anders gehandhabt, auch wenn dabei ebenfalls die mit ihnen verbundenen Windgeschwindigkeiten entscheidend sind. Während im Allgemeinen unter einem Zyklon ein tropischer Wirbelsturm verstanden wird, der wie ein Hurrikan oder Taifun mindestens Orkanstärke erreicht hat, verwendet das RSMC Neu-Delhi (Meteorologisches Zentrum für tropische Zyklone über dem Nordindik) diesen Begriff nicht. Es spricht dagegen bereits ab 62 km/h von einem zyklonischen Sturm, ab 89 km/h von einem schweren zyklonischen Sturm und ab 118 km/h von einem sehr schweren zyklonischen Sturm. Letzterer würde also Kategorie 1 der Saffir-Simspon-Skala entsprechen, allerdings handelt es sich bei diesen Geschwindigkeiten nun nicht um 1-, sondern um 3-Minuten-Mittel. Das kann schon ein ganz schöner Unterschied sein. Die höchste Bezeichnung, die das RSMC Neu-Delhi vergibt, ist die des Super zyklonischen Sturms, wofür so ein Sturm stolze 222 km/h oder mehr vorweisen muss.

222 km/h? Kein Problem für KYARR! Unglaubliche 240 km/h hatte der Zyklon letzte Woche im Gepäck, wohlgemerkt als Mittelwind über drei Minuten (Böen bis 265 km/h). Daher wurde er vom RSMC folgerichtig als Super Zyklon eingestuft. Diese „Ernennung“ blieb MAHA dagegen verwehrt, am vergangenen Montag schaffte es der Sturm aber zumindest kurzzeitig in den Bereich eines extrem schweren Zyklons (rund 170 km/h). Für mehr reichte es aber nicht, ganz im Gegenteil. MAHA geht nämlich nun mehr und mehr die Luft aus – zum Glück! Denn der Sturm, der zunächst in nordwestlicher Richtung unterwegs war, hat seinen Kurs geändert und zieht nun ostwärts Richtung Nordwestindien. Auch wenn ihm bis dahin aller Voraussicht nach der Titel „Zyklon“ entzogen sein dürfte und der Wind kein großes Thema mehr ist, muss in den betroffenen Regionen dennoch mit zum Teil heftigen Regenfällen gerechnet werden.

Nach MAHA ist dann aber aktuell kein weiterer Zyklon über dem Arabischen Meer unterwegs. Anders sieht es über dem Golf von Bengalen aus: Dort hat sich ein Tief entwickelt, das nordwärts Richtung Nordostindien und Bangladesch zieht und sich dabei nach aktuellen Prognosen zu einem sehr schweren zyklonischen Sturm mit
Windgeschwindigkeiten von etwa 120 km/h mausern soll.

Dipl.-Met. Tobias Reinartz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 06.11.2019

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Léon-Philippe Teisserenc de Bort – Entdecker der Stratosphäre

Die Stratosphäre wurde mit Hilfe von Wetterballonen nachgewiesen, einer der Entdecker ist Léon-Philippe Teisserenc de Bort (1855-1913).

Am 5. November 1855, also heute vor 164 Jahren, wurde Léon-Philippe Teisserenc de Bort in Paris geboren. Der französische Meteorologe befasste sich, ähnlich wie sein deutscher Kollege Richard Aßmann (1845-1918), u.a. mit der Erforschung der Erdatmosphäre mit Hilfe unbemannter Wetterballone. Dabei konnten die beiden im Jahre 1902 relativ zeitgleich die Existenz der Stratosphäre nachweisen.

Die Erdatmosphäre wird anhand des Temperaturverlaufes in fünf Schichten unterteilt. Vom Erdboden ausgehend sind dies die
Troposphäre, die Stratosphäre, die Mesosphäre, die Thermosphäre und die Exosphäre (siehe Abbildung unter www.dwd.de/tagesthema). In der untersten Atmosphärenschicht, der Troposphäre, nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe ab. Sie reicht vom Erdboden bis in eine Höhe von etwa 7 km an den Polen bis 17 km in den Tropen. Die Stratosphäre ist vom Erdboden aus gesehen die zweite Atmosphärenschicht, dort nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe immer deutlicher zu.
Verantwortlich für die starke Temperaturzunahme innerhalb der Stratosphäre von etwa -60 Grad Celsius bei 11 km Höhe auf Werte um 0 Grad Celsius in etwa 50 km Höhe ist die Ozonschicht. Ein Großteil der für das Leben auf der Erde sehr gefährlichen solaren UV-Strahlung wird durch das Ozon absorbiert und in Wärme umgewandelt.

Teisserenc de Bort und Aßmann konnten den typischen Temperaturverlauf in der Atmosphäre mit Hilfe der Wetterballone belegen. Von Teisserenc de Bort stammen auch die Bezeichnungen Troposphäre und Stratosphäre. Allerdings ging Teisserenc de Bort davon aus, dass es nur diese zwei Atmosphärenschichten gibt. Die weiteren Schichten blieben zu dieser Zeit aufgrund der Reichweite der verwendeten Messmethode
(Wetterballone/Radiosonden) noch unentdeckt.

Dipl.-Met. Sabine Krüger
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 05.11.2019

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