Wolken in der dritten Dimension
Neue Möglichkeiten ausloten
Dabei ging es ihm weniger darum, für die Meteorologie brauchbare Prognosewerkzeuge zu schaffen, als die Möglichkeiten auszuloten, Wetter «relativ simpel und verständlich darzustellen», wie er betont. Der Wert für die Wissenschaft sei, dass die 3D-Grafiken etwas sichtbar machen, was auf 2D-Grafiken nicht sichtbar sei, um dadurch einen Überblick gewinnen zu können.
Mithilfe der 3D-Visualisierung lassen sich mehr Wolken klassifizieren als mit herkömmlichen 2D-Darstellungen.
Quelle: Rimensberger et al / ETHZ
So zeigen Rimensbergers Visualisierungen, wie sich Wolken über Deutschland formieren und über die Zeit verändern, mit Aufwinden in die Höhe getragen und schliesslich von Winden in der Troposphäre mehr als 10 Kilometer über den Boden verfrachtet werden. In unterschiedlichen Farben dargestellt werden Wolkenzonen, die einen identischen Wasser- oder Eisgehalt haben.
Weiter analysierte der Informatikstudent auch Luftströmungen. Die Linien stellen die Pfade von Luftpaketen dar und deren Farben zeigen an, wie stark sich ein Luftpaket um seine eigene Achse dreht. Die Länge der Linien gibt Aufschluss über den zurückgelegten Weg und visualisiert damit die Strömungsgeschwindigkeit. Aufsteigende Wolken erzeugen Turbulenzen, die stärkere Verwirbelungen hervorrufen oder deren Flugbahn verändern. Beides ist an den berechneten Pfadlinien ablesbar.
Den Simulationen der Wolkenentwicklung überlagerte Rimensberger zudem die Flugbahnen von startenden Passagierflugzeugen. «Ich wollte herausfinden, ob und wie Gewitterzonen den Flugverkehr beeinflussen», sagt er.
Die Flugbahnen der in Frankfurt startenden Maschinen verlaufen allerdings quer durch die simulierten Gewitterzellen hindurch. Lediglich ein in München startender Flieger weicht einer Regenzelle über Regensburg ein wenig aus. Der Computerforscher folgert daraus, dass die Gewitter zu wenig heftig waren, um eine Verlagerung des Flugverkehrs zu notwendig zu machen, oder zu wenig Messdaten vorhanden waren.
Mithilfe der 3D-Visualisierung lassen sich mehr Wolken klassifizieren als mit herkömmlichen 2D-Darstellungen. Die neuen Visualisierungen erleichtern die Klassifizierung von Wolkenformationen, weil Wolken «sichtbar» werden, die weder Satelliten von oben noch ein Beobachter vom Boden aus sehen können. Ein Vergleich mit der heute üblichen 2D-Kategorisierung zeigte, dass die neuen Algorithmen auch übereinander angeordnete Wolkenstrukturen erkennen können.
