Schweizer Wetterdrohnen sollen Tornado- und Gewitterprognosen in den USA verbessern

• Der US-Wetterdienst NOAA bezieht erstmals vertikale Atmosphärenprofile, die mit in St. Gallen entwickelten und gefertigten Meteodrones von Meteomatics erhoben werden.
• Die Drohnen schließen eine Messlücke in der unteren Atmosphäre und sorgen für einen besseren Schutz der Bevölkerung vor den Folgen von Gewittern und Tornados.
• Auch für die Schweiz bietet die Technologie grosses Potenzial für präzisere Unwetterwarnungen, Solarstrom- und Bewölkungsprognosen sowie mehr Sicherheit im Strassen- und Flugverkehr.

Seit Ende Juli kommt Schweizer Technologie in Oklahoma zum Einsatz, um die dortige Bevölkerung besser vor den Auswirkungen von Tornados und Gewittern zu schützen. Der Wetterdienstleister Meteomatics mit Hauptsitz in St. Gallen hat dafür autonome Wetterdrohnen entwickelt, die von den bodennahen Luftschichten bis in Höhen von 6.000 Metern vertikale Profile von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Wind erfassen.

Genau in dieser unteren Atmosphäre beeinflussen Temperatur, Wind und insbesondere die Luftfeuchtigkeit entscheidend, wo und wann sich etwa Gewitter und Stürme entwickeln. Gleichzeitig bestehen gerade in diesen Luftschichten bisher Messlücken: Bodenstationen erfassen vor allem die Verhältnisse nahe der Erdoberfläche. Satelliten liefern zwar wichtige flächendeckende Beobachtungen, können hochaufgelöste vertikale Profile von Temperatur, Feuchtigkeit und Wind in der atmosphärischen Grenzschicht jedoch nur eingeschränkt erfassen.

Diese Lücke schließt der US-Bundesstaat Oklahoma jetzt durch vertikale Atmosphärenprofile, die mit Drohnen von Meteomatics durch die Oklahoma State University erhoben werden. Die Daten fliessen über das National Mesonet Program in die Wetterbeobachtung des US-Wetterdienstes NOAA ein. Das sogenannte Oklahoma 3D Mesonet erweitert das dichte Netz bodengebundener Messstationen um die vertikale Dimension. Die Meteodrones starten von einer automatisierten Meteobase, erfassen die Atmosphäre entlang einer kontrollierten Flugbahn und kehren anschliessend zur Station zurück. So entstehen deutlich häufiger aktuelle Messprofile als mit klassischen Wetterballons, die in den USA üblicherweise nur zweimal täglich gestartet werden.

In Oklahoma ist der Einsatz der Drohnen besonders wichtig: Der Bundesstaat gehört zu den Regionen der USA, in denen regelmässig schwere Gewitter und Tornados auftreten. «Tornados bilden sich in den untersten wenigen Tausend Fuss der Atmosphäre. Die Drohnen liefern dort genau jene zusätzlichen Beobachtungen, die Wettermodelle für kurzfristige und lokale Prognosen benötigen», erklärt Brad Guay, Leiter Government & Defense Solutions bei Meteomatics. «Je mehr Daten wir haben, desto besser können Wettermodelle werden und desto früher lassen sich Warnungen vor Tornados, Hurricanes oder Winterstürmen ausgeben», so Guay.

Potenzial auch für die Schweiz

Starkregen, Hochwasser und Murgänge haben auch in der Schweiz in den vergangenen Sommern erhebliche Schäden angerichtet. Laut MeteoSchweiz war der Sommer 2024 der sechstwärmste seit Messbeginn. Die schweizweiten Schäden durch Hochwasser, Murgänge, Rutschungen und Sturzprozesse beliefen sich laut Zahlen der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) 2024 auf rund 905 Millionen Franken – der höchste Wert seit 2005 und der fünfthöchste Wert seit Beginn der Datenauswertung 1972. Auch dieses Jahr kam es aufgrund von heftigen Gewittern im Juni und Juli bereits zu Sturzfluten im Raum Zürich und zwischen Winterthur und Frauenfeld.

Regelmässige vertikale Messungen könnten auch hierzulande das bestehende Beobachtungsnetz gezielt ergänzen. Die komplexe Topografie mit Alpen, Tälern und Seen sowie das dicht besiedelte Mittelland führen zu ausgeprägten kleinräumigen Unterschieden bei Temperatur, Feuchtigkeit und Wind. Gerade für die Vorhersage lokaler Gewitter, von Starkregen, Nebel und tiefer Bewölkung sind aktuelle Profile aus der unteren Atmosphäre besonders wertvoll.

«Unsere Meteodrones ergänzen die Wettervorhersage mit bislang nicht verfügbaren Daten und helfen so, Länder und Regionen besser vorzubereiten und zu schützen. Genau dafür wurden sie entwickelt», sagt Dr. Martin Fengler, Gründer und CEO von Meteomatics. «Unser Ziel ist es, vertikale Messungen der Atmosphäre künftig ähnlich regelmässig verfügbar zu machen wie Messungen von Bodenstationen. Auch in der Schweiz kann eine gezielte Erweiterung der meteorologischen Infrastruktur einen wichtigen Beitrag leisten – zu präziseren Unwetterwarnungen, einer sicheren Energieversorgung und einem zuverlässigeren Verkehr.»

Der Nutzen reicht weit über Gewitterwarnungen hinaus. Präzisere Feuchte- und Temperaturprofile verbessern Bewölkungs- und Solarstromprognosen und erleichtern Netzbetreibern damit die Integration schwankender Photovoltaikleistung. Im Strassen- und Flugverkehr können bessere Prognosen zur Entstehung und Auflösung von Nebel, tiefen Wolken und Vereisung die Planung erleichtern und die Sicherheit erhöhen. Die zusätzlichen Daten unterstützen ausserdem die Landwirtschaft, den Katastrophenschutz und weitere wetterabhängige Bereiche.

Die USA schaffen mit dem Oklahoma 3D Mesonet nun die Grundlage für eine neue Generation der Wetterbeobachtung. Für die Schweiz zeigt das Projekt, welches Potenzial in einer Technologie steckt, die in St. Gallen entwickelt und gefertigt wird: Lokale Wetterrisiken werden dort messbar, wo klassische Beobachtungssysteme bislang an Grenzen stossen.