3D-Visualisierung
25.04.2018, 15:31 Uhr
Wolken in der dritten Dimension
ETH-Computergrafiker haben die Wolkenbildung und Luftströmungen in hochaufgelösten Wettersimulationen analysiert und dafür eine Wettersituation dreidimensional dargestellt.
Wolken und Flugbewegungen über Deutschland: Jets durchqueren selbst höchste Gewittertürme ohne Abweichung von ihrer Flugbahn.
(Quelle: Rimensberger et al. / ETHZ)
Visualisierungen spielen bei Untersuchungen von Wetterdaten wie Temperatur, Luftdruck oder dem Wassergehalt der Atmosphäre eine sehr grosse Rolle. Solche Daten grafisch darzustellen ist auch relativ einfach, da sie einen klaren räumlichen Bezug haben und sich daher gut auf Landkarten eintragen lassen.
Zurzeit sind in der Meteorologie zweidimensionale Darstellungen Usus, sowohl in der Forschung als auch in der Anwendung bei Wettervorhersagen. In der Regel reichen solche einfachen Visualisierungen aus. Einige Prozesse, wie etwa die vertikale Entwicklung von Wolken über die Zeit, lassen sich zweidimensional jedoch nur schlecht untersuchen.
Wolken dreidimensional visualisieren
Computergrafiker aus der Gruppe von ETH-Informatikprofessor Markus Gross haben deshalb Ansätze entwickelt, um basierend auf numerischen Wettersimulationen die Entwicklung und Dynamik von Wolken und Luftströmungen hochaufgelöst dreidimensional zu visualisieren.
Ihre Arbeit präsentierten die Forscher an zwei internationalen Fachkongressen, wo die neue 3D-Visualisierungsmethode vom Publikum gut aufgenommen worden sei, sagt Tobias Günther, Senior Scientist bei Gross. Der von Günther betreute Student Noël Rimensberger hat die Methoden als Bachelorarbeit entwickelt, ausgebaut und die Visualisierungen auf dem Computer berechnet.
Die Grundlage für Rimensbergers Visualisierungen waren Wind-, Wolken- und Regendaten, die im Rahmen eines internationalen Visualisierungswettbewerbs, dem IEEE Scientific Visualization Contest 2017, der Wissenschaft frei zur Verfügung gestellt wurden. Die zugrunde liegende Simulation bildet die Wetterlage am Abend des 26. April 2013 nach und entstand im Rahmen eines grossangelegten Meteorologie-Forschungsprojektes namens HD(CP)², an welchem sich mehr als 100 Forscher aus 19 Institutionen beteiligen.
Der Informatikstudent kombinierte bestehende Algorithmen, um die Wolkenentwicklung und die Luftströmungen zu visualisieren und wandte dabei aktuelle Methoden aus dem Forschungsfeld der wissenschaftlichen Visualisierung an.
