Titelbild: 
Das Meteorologische Observatorium auf dem Telegrafenberg (Foto: H. Fiedler). Der Telegrafenberg war bereits vor mehr als 100 Jahren ein Wissenschaftspark. Erweitert um zahlreiche Bauten, vor allem den Großen Refraktor (1899), den Einsteinturm (1924), den Neubauten des GeoForschungsZentrums (1997) und der Außenstelle des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (1999) verabschiedet sich das Meteorologische Observatorium aus dieser traditionsreichen Umgebung. Die Zahlen in Klammer bedeuten das Jahr der jeweiligen Einweihung.
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Grußwort des Vorsitzenden der DMG

Werner Wehry, Berlin

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In dieser Ausgabe der Mitteilungen wir der Schwerpunkt "Alpine Meteorologie", zum Beispiel mit einer Reihe von Beiträgen zu Observatorien (i.A. in den Alpen) fortgesetzt.
 
 

Ausgelöst durch spezielle Empfehlungen anlässlich der beiden ersten internationalen Meteorologenkongresse 1873 in Wien und 1879 in Rom und auf Initiative des damaligen Chefs des Meteorologischen Büros der Schweizerischen Naturforschenden Gesellschaft, Dr. h.c. Robert Billwiller sen., wurde am 1. September 1882 auf dem Säntis mit regelmäßigen meteorologischen Beobachtungen begonnen. Vorgängig fanden 1879 je eine Begehung dieses 2500 Meter hohen Ostschweizer Voralpengipfels statt: Prof. Julius Hann aus Wien sowie die bekannten Hamburger Meteorologen Prof. Koeppen und Dr. Sprung bestätigten aus internationaler Expertensicht die Eignung des Säntis als meteorologisches Bergobservatorium.

          Da der kurzfristig gewählte Standort im bestehenden Berggasthaus 40 Meter unterhalb des Berggipfels nicht befriedigte, wurde im Sommer 1883 auf einem zu diesem Zweck auf dem Gipfel neu errichteten Windmesserhäuschen ein spezieller Windmesser aus England (ein Anemograph Beckley, s. Abbildung [Anm: Wenn Sie auf das Bild klicken koennen Sie eine vergrößerte Version betrachten]) aufgebaut. Der Windmesser befindet sich auf dem Boden dreier Kantone: Appenzell Innerroden, Appenzell Ausserroden und St. Gallen.
          Es folgte dank eines 1886 eingegangenen namhaften Legates an die Meteorologische Zentralanstalt (damalige MZA) der Bau eines eigenen Bergobservatoriums unmittelbar unter dem höchsten Punkt des Säntis. Bereits am 3. Oktober 1887 konnte das Observatorium bezogen werden. Es diente in der Folge der Meteorologie während mehr als 80 Jahren.
          Drei markante Daten sind aus der 118-jährigen Geschichte der Wetterstation Säntis besonders zu erwähnen: Die Ermordung des Beobachterehepaars Haas-Räss am 21. Februar 1922, die Eröffnung der Säntisschwebebahn am 31. Juli 1935, welche der winterlichen Abgeschiedenheit der Wetterbeobachter und dem Beruf der Säntisträger ein Ende setzte, sowie die Ende 1969 erfolgte Ablösung des letzten vollamtlichen Säntisbeobachterehepaares Utzinger durch nebenamtliches Personal der PTT-Betriebe. Dieser Wechsel bedeutete zugleich den Beginn der Periode der Automatisierung der SYNOP-Station Säntis, wobei bis heute die Augenbeobachtungen (03, 06, 09, 12, 15, 18 UTC) beibehalten wurden.
          Zehn vollamtliche Säntisbeobachter, mehrheitlich mit ihren Ehegattinnen, haben von 1882 bis 1969 ihre anspruchsvolle Aufgabe immer wieder auch unter schwierigsten Wetterbedingungen wahrgenommen. Kennzeichnend waren wochenlange Einsamkeit mit zeitweise fehlendem Nahrungsmittelnachschub im Winter (bis 1935), stundenlange Enteisungsaktionen vor allem am Windmesser, ermüdendes Schneeschaufeln, Reparieren von Instrumenten, aber auch Momente des Selbstbewusstseins in verantwortungsvoller Funktion mit internationaler Ausstrahlung sowie Erhabenheit inmitten der Bergwelt mit einer bei klarem Wetter prachtvollen Aussicht.
          Wie bei jeder exponierten Bergstation war es seit Beobachtungsbeginn das Ziel, trotz der störenden Witterungseinflüsse (starke Einstrahlung/Konvektion, Sturm, Schnee und Eis) möglichst korrekte Messungen und Beobachtungen durchzufahren. Diesen Anforderungen kann auch heute noch eine moderne automatische Wetterstation nicht immer genügen.
          Der Säntis weist mit seinem Gipfel auf 2500 Metern über Meer wegen des in dieser Höhe noch erheblichen Feuchtigkeitsgehalts der Luft besonders extreme Vereisungsbedingungen auf. Er eignet sich deshalb bis heute als Teststation für neue, robuste Messinstrumente unter extremen Wetterbedingungen. Als erster Ausländer testete hier Prof. Assmann sein damals neu erfundenes Aspirations-Psychrometer.
           Bedingt einerseits durch die zahlreichen Schwierigkeiten bei der Sicherstellung korrekter Messungen auf einer exportierten Bergstation, andererseits durch den zunehmenden Ansturm der Touristen mit totalem Gipfelanspruch sowie auch infolge baulicher Änderungen fanden im Laufe der Jahre für alle Messgrößen zahlreiche Änderungen der Aufstellung statt. Vom Anfangsstandort 1882 im Berggasthaus erfolgte schon 1887 der Wechsel in das neu gebaute Bergobservatorium auf dem Gipfel. Dort mussten im Laufe der anschließenden fast 90 Jahre zahlreiche bessere Instrumentenstandorte vor allem für Temperatur und Feuchtigkeit, für Niederschlag und für die Sonnenscheindauer gesucht werden. 1975 bis 1977 wurden schrittweise die meisten Instrumente auf die Dachterrasse des westlich des Gipfels erstellten PTT-Gebäudes verschoben. Von dort sind sie Anfangs Januar 1999 wieder auf den Gipfel zurückgekehrt.
          Im Laufe der letzten Jahrzehnte erhielten die Bergobservatorien eine zusätzliche Wichtigkeit im globalen und regionalen Monitoring der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre. Diese Aufgabe wird in der Schweiz an der etwa 1000 Meter höher gelegenen Forschungsstation Jungfraujoch wahrgenommen, welche gleichzeitig auch die Funktion einer synoptischen Wetterstation hat. Dank der für die kurzfristige, regionale Wettervorhersage wichtigen freien Lage des Säntis in den Voralpen der Ostschweiz und mit - für Bergstationen - einer der längsten Klimareihen der Welt wird der Säntis auch in den kommenden Jahren seine besondere Bedeutung beibehalten.

Thomas Gutermann, Zürich 
t.gutermann@bluewin.ch

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Die meteorologischen Aufzeichnungen und Forschungen auf dem Sonnblickobservatorium reichen bis zum Jahr 1886 zurück, die älteste und höchstgelegene dauerbetriebene meteorologische Station der Welt. Für die Umweltforschung und die Grundlagen der klimatischen Änderungen in der Atmosphäre bietet der Sonnblick seit  mehr als zehn Jahren eine einzigartige Messplattform. Unabhängig  von lokalen Verunreinigungen können auf dem Sonnblick die Hintergrundbedingungen der Atmosphäre und deren Veränderungen studiert werden. Deshalb nützen Forscherteams aus mehr als acht Ländern seit Jahren die wissenschaftlichen Einrichtungen und Laboratorien auf dem Gipfel (Foto: Landespressebüro Salzburg [Anm: Wenn Sie auf das Bild klicken erhalten Sie eine vergrößerte Darstellung von rund 170kB Fileumfang]). Nachfolgend werden einige wissenschaftliche Projekte vorgestellt:

Bacterial Life in Clouds

Ansprechpartner: B. Sattler, Inst. Limnologie Uni Innsbruck, H. Puxbaum, TU Wien, Inst. für analytische Chemie, R. Psenner, Inst. f. Limnologie Uni Innsbruck.
Bakterien besiedeln die extremsten Lebensräume unseres Planeten - dass sich Mikroorganismen jedoch auch in Wolkentröpfchen der Atmosphäre reproduzieren und durch einen aktiven Metabolisums charakterisiert werden können, beweist dieses Gemeinschaftsprojekt der TU Wien mit der Universität Innsbruck. Diese Pilotstudie am Sonnblick stützt sich auf chemische sowie mikrobiologische Untersuchungen der Wolkentröpfchen und der Bakterien, welche auch als cloud condensation nuclei fungieren können. In weiterer Folge sollen diese Keime molekularbiologisch untersucht werden, um eine grobe Klassifizierung durchführen zu können. Bei einem für das kommende Jahr geplanten Projekt sollen die bisherigen mikrobiologischen Befunde be-stätigt werden, um eventuelle Zufälligkeiten auszuschließen. Notwendig sind dazu eine größere Menge an Wolkenwassertröpfchen, die Bestimmung der gesamten Wolkenwassermenge und eine genaue Interpretation der meteorologischen Geschichte der Wolkentröpfchen, deren Aufenthaltsdauer bei verschiedenen Temperaturen in verschiedenen Höhen der einzelnen Wolken. Die Auswirkungen der Bakterien auf Hydroxylradikale wird ebenso Thema dieser Untersuchung.

CO2-Gasstoffwechsel von Flechten

Ansprechpersonen: R. Türk, R. Reiter, Institut für Pflanzenphysiologie, Uni Salzburg.
Die photosynthetische Produktivität von Flechten und deren beeinflussende Faktoren sollen im Umfeld des Sonnblickobservatorium gemessen werden. In diesem Areal können Flechten bis zu 60 % der Bodenvegetation bilden und sind deshalb ein wichtiger Bestandteil der alpin/nivalen Vegetation. Obwohl es umfangreiche Untersuchungen über die Photosynthese und Kohlenstoffbilanz von Flechten in anderen kalten und extremen Lebensräumen gibt, wie beispielsweise in der Arktis und der Antarktis, existieren nur wenige Studien im alpinen Lebensraum.
Konkret sollen folgende Fragen vorrangig beantwortet werden:

• Welche Parameter bestimmen die Tagesgänge des CO2-Gaswechsels von verschiedenen Flechtenarten in der nivalen Stufe?
• Wie sieht das CO2-Aufnahmemuster von Flechten unter der Schneedecke aus?
• Gibt es saisonale Schwankungen im Chlorophyllgehalt?
• Unter welchen Bedingungen sind die Flechten in der nivalen Stufe photosynthetisch aktiv?
• Gibt es saisonale Änderungen des photosynthetischen Musters der Flechten?
• Wie ist die Kohlenstoffbilanz von Flechten unter den klimatischen Bedingungen der nivalen Höhenstufe?

Ansprechpartner : W. Kutschera, VERA, C. Brenninkmeijer, MPI Mainz
Dem Kohlenstoffmonoxid mit dem "lebendigen" Kohlenstoff gelten diese Untersuchungen, die in ein weltweites Netz einbezogen sind (MPI Mainz). Es werden nicht nur Luftproben untersucht, sondern eine an diese Erkenntnisse anknüpfende Kampagne beschäftigt sich mit den CO-Flüssen im Schnee (MPI Mainz). 
 

ENVINET

Ansprechpartner: H. Puxbaum, TU Wien, Inst. für analytische Chemie, M. Staudinger, ZAMG.
Seit Frühjahr 2000 ist das Sonnblickobservatorium Teil des EU- Projektes ENVINET. Ziel des EU- Projektes (Human Resources) ist es, den Austausch zwischen den Betreibern von Forschungseinrichtungen zu fördern und gemeinsam Forschungsschwerpunkte für die nächsten Jahre festzulegen. Dabei sollen sämtliche vergleichbaren Projekte erfasst und die Ergeb-nisse allen Projektgruppen zugänglich gemacht werden. Teilnehmer sind mehrere Large Scale Facilities in Skandinavien, auf den britischen Inseln und in den Alpen,  wie ALOMAR Observatory (Norwegen), Abisko Scientific Research Station (Schweden), Bergen Marine Food Chain Research Infrastructure - LSF (Norwegen), Dunstaffnage Marine Laboratory (UK), Lautaret Alpine Field Station (Frankreich), Ny-Alesund (Spitzbergen), Mace Head Field Station (Irland), Jungfraujoch, Kiruna (Schweden), Kristineberg Marine Research Station (Schweden), Sodankyla Observatory Zackenberg (Grönland). 
 

Gammaspektroskopie

Ansprechpartner: E. Henrich, BMLFUW, W. Ringer, Bundesamt für Agrarbiologie.
Der am Sonnblick eingesetzte High-Volume-Sampler sammelt 24 Stunden Aerosolteilchen in einem Größenbereich zwischen 5 und 10 µm. Die beprobten Filter werden danach mit einem sehr speziellen Detektor auf alle strahlenden Nuklide hin untersucht. Mit diesen Daten lassen sich Luftmassen leicht identifizieren. Letzthin aufgetretene Probleme mit dem HighVol Sampler wurden behoben, der  Detektor am Sonnblick ist seit September wieder einsatzfähig, ein routinemäßiger Einsatz des etektors ist für die kommenden Monate geplant, ev. wird auch die Simulation eines Katastrophenszenarios durchgeführt.
 

GAW und GAW-DACH 

Ansprechpartner: A. Kaiser, ZAMG.
GAW (Global Atmosphere Watch) ist ein Programm der WMO zur Messung von meteorologischen und luftchemischen Parametern an "Hintergrundstationen" (d.h. unbeeinflusst von lokalen Quellen) als "Frühwarn- und Vorhersagesystem für globale Veränderungen in der Atmosphäre" (z.B. Klimaänderungen, Änderungen in der Ozonschicht). Als österreichischer Beitrag zu GAW werden am Sonnblick luftchemische Messungen vom Umweltbundesamt, Messungen der Ozonschichtdicke und UVb-Monitoring von der Universität für Bodenkultur, Messungen der Niederschlagschemie von der TU Wien sowie die - seit 1886 laufenden - meteorologischen Messungen von der ZAMG durchgeführt. Auch an Hochgebirgsstationen führen Transporte aus der verschmutzten Grundschicht zu Episoden, die sich vom sonstigen "Hintergrund" z.T. markant unterscheiden. In Zusammenarbeit mit Deutschland und der Schweiz ("DACH-Kooperation") wurden "Filterfunktionen" entwickelt, um solche Transporte zu den hochalpinen Stationen Zugspitze, Jungfraujoch und Sonnblick sowie zum Meteorologischen Observatorium Hohenpeißenberg zu erkennen. Künftig sollen die so gefilterten Daten zum Studium eventueller Trends in der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre über dem Alpenraum verwendet werden.
 

Gletscher-Monitoring Sonnblickgebiet

Ansprechpartner: R. Böhm, W. Schöner, ZAMG Abt. Klima.
Gletscherveränderungen (Länge, Fläche, Volumen, Masse) gehören zu den wenigen direkt sichtbaren Klimazeigern und sind für die Klimaforschung von besonderem Interesse. Gerade die kleineren Gletscher der Ostalpen reagieren auf Klimaschwankungen besonders sensibel. Die Überwachung  dreier Gletscher im Bereich des Sonnblick-Observatoriums erfolgt im Rahmen eines weltweiten Monitoringprogrammes.
 

Klimatographie Sonnblick

Ansprechpartner: I. Auer, W. Schöner, ZAMG Abt. Klima
Als Grundlage für meteorologische - und atmosphärenchemische Untersuchungen wird im Rahmen dieses Projektes eine klimatologische Beschreibung des Sonnblicks (bezogen auf die WMO Normalperiode 1961-90) erarbeitet. Neben der Berechnung detaillierter Statistiken für alle Klimaparameter steht ein Vergleich der Stationswerte mit den Bedingungen der freien Atmosphäre sowie eine flächenmäßige Modellierung ausgewählter Klimaparameter für ein großräumigeres Gebiet um den Sonnblick im Mittelpunkt des Interesses. Die international einzigartigen Klimazeitreihen des Sonnblicks, die bis ins Jahr 1886 zurück reichen, werden in eingehend geprüfter und homogenisierter Form zur Beschreibung langfristiger hochalpiner Klimaschwankungen verwendet. 
 

Luftschadstoffe

Ansprechpartner: R. Baumann, Umweltbundesamt Wien, M. Mandl, ZAMG.
Die klassischen Luftschadstoffe, wie Ozon (O3), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NO, NO2 und NOx) und Kohlendioxid (CO2), werden seit den späten 80er Jahren am Sonnblick gemessen. Die Messstation kann als klassische Hintergrundmessstelle angesehen werden. Aus den Trends der Messkomponenten solcher Stationen (GAW, Global Atmosphere Watch) lassen sich Aussagen über globale Veränderungen ableiten. 
 

CRANOX

Etwa acht Monate nach der Übergabe des gesamten Systems hat das CRANOX (Nox Messungen) Anfang September seinen, wenn auch noch eingeschränkten Betrieb aufgenommen. 
Kohlendioxid (CO2)
Das neue Messgerät URAS 14 mit der entsprechenden Umschalteinheit (für die WMO-GAW-gerechte Kalibration, entwickelt von Franz Rokop, UBA Wien) wurde Ende Mai 2000 am Sonnblick aufgebaut. Dieses Messgerät kommt  auf Grund seiner Arbeitsweise ohne zusätzliche Lufttrocknung aus. 
 

Kohlenmonoxid (CO)

Ansprechpartner: P. Biebl, ASLR, Abt.16, M. Mandl, ZAMG.
Aufgrund eines Ansuchens des Sonnblick-Beirates im Frühjahr 2000 stellte die Salzburger Landesregierung kurzfristig ein CO- Messgerät zur Verfügung, das probeweise in Betrieb genommen wurde. Mit der MAUS-Datensoftware wäre es möglich, das CO ebenfalls aufzuzeichnen. Nötig wären lediglich eine weitere Schnittstellenkarte für den Rechner und die entsprechenden MAUS-Treiber. Ein Prüfgas in entsprechender Konzentration (etwa 600ppb) wurde von der Salzburger Landesregierung besorgt. Nach dem Klären der Datenspeicherungssoftware ist das Gerät sehr kurzfristig operationell einsetzbar.
 

Lawinenmeldungen

Ansprechpartner: Amt der Salzburger Landesregierung, Ref. 0/913, http://www.land-sbg.gv.at/lawinen/
Die tägliche Messung der lawinenrelevanten Schneeparameter wird seit dem Jahr 1967 am Sonnblick durchgeführt. Die Messungen erlauben eine Beurteilung der Stabilität der Schneedecke, des Neuschnees, der Schneeverfrachtungen und der Abgangsbereitschaft von Lawinen im Gebiet rund um den Sonnblick. Diese Daten werden während der Wintersaison (November bis Mai) täglich an den Lawinenwarndienst übermittelt. Zudem bilden diese Daten auch eine wichtige Datengrundlage für die Projekte Gletschermonitoring Sonnblickgletscher und Niederschlagschemie.
 

Meteorologie 

Ansprechpartner: M. Staudinger, ZAMG, K. Zimmermann, ZAMG, Abteilung Technik.
Die Messung der meteorologischen Parameter erfolgte von 1886 bis zum Jahr 1986 in der Wetterhütte an der Nordseite des alten Steinturms und an der Spitze dieses Turm. Nach dem Neubau des Observatorium wurde ein Teil der Messungen auf die Messplattform verlagert, die Referenzmessungen an der Nordhütte wurden weiter beibehalten. Seit Dezember 1995 wird die Wind-, Temperatur- und Feuchtemessung auf einem 20m hohen Mast vorgenommen. Folgende Komponenten werden stundenweise (bzw. 10-minutenweise) registriert: Windrichtung  und -geschwindigkeit, Temperatur (2 Standpunkte), Feuchte (2 Standpunkte, 1xTaupunkt), Globalstrahlung, Himmelsstrahlung, Luftdruck, Sonnenscheindauer, Niederschlag (2 Standpunkte), Bodentemperatur 10cm, 30cm und 50cm Tiefe. Da die Windmessung derzeit durch Vereisungen oft gestört wird, sind die Rohdatensätze nicht unkritisch zu übernehmen. Ein weiteres Problem stellen derzeit noch mikromklimatische Erscheinungen in der Umgebung der Nordhütte und am Masten dar.
 

Niederschlagschemie 

Ansprechpartner: P. Biebl, ASLR, Abt.16, H. Puxbaum, TU Wien, Inst. analytische Chemie.
Die Zusammensetzung des Niederschlages lässt auch eine Aussage über die "Verschmutzung" der Atmosphäre zu. Der Niederschlag wird täglich mit einem WADOS (wet and dry only sampler) be
 probt. Die Technische Universität Wien analysiert den Niederschlag auf Ionen (Kationen und Anionen), organische Säuren und Blei hin. 
 

Ortsdosisleistung Gammastrahlung 

Ansprechpartner: E. Henrich, BMLFUW.
Aus der kontinuierlichen Auf-zeich-nung der Ortsdosisleistung der Gammastrahlung im Rahmen eines Strahlenüberwachungsnetzes können Fernverfrachtungen genau erkannt werden. Bergstationen sind erste Warnstellen bei Fernverfrachtungen, wenn Tallagen von Radionukleiden noch nicht erreicht worden sind. 
 

Ozonschichtdicke und UVB - Monitoring 

Ansprechpartner: H. Kromp-Kolb, BOKU Wien, Inst. für Meteorologie und Physik
Die Ozonschichtdicke, die wissenschaftliche Maßeinheit des "Ozonloches", wird seit 1993 am Sonnblick gemessen und mit den Langzeitmessreihen von Arosa verglichen. Für die Bestimmung des stratosphärischen Ozons wird ein weltweit eingesetztes Gerät, das Brewer-Spektrophotometer, verwendet. Die Messung der Intensität der ultravioletten Strahlung wird mit zwei verschiedenen Systemen durchgeführt: spektral aufgelöst (Bentham-Spektrophotometer) und mittels eines Biomonitors, der in das österreichweite UVB-Messnetz des BMLFUW integriert ist. Sowohl die am Hohen Sonnblick gemessenen Werte der Ozonschichtdicke als auch die täglich an den verschiedenen Messstellen ermittelten UV-Strahlungsintensitäten werden im ORF-Teletext und im Internet veröffentlicht (ORF -Teletext Seite 644, Internet)
 

Schneechemie

Ansprechpartner: W. Schöner, ZAMG Abt. Klima, H. Puxbaum, TU Wien, Inst. für analytische Chemie.
Zum Zeitpunkt der maximalen Schneeakkumulation werden jedes Jahr Schneeproben der gesamten Winterschneedecke (Periode Oktober bis Mai des Folgejahres) genommen. Aus der Analyse der Proben lässt sich die chemische Zusammensetzung des sonst schwer messbaren hochalpinen Winterniederschlages bestimmen. Die Messreihen aus dem Sonnblickgebiet sind weltweit gesehen die längsten dieser Art.
 

STACCATO

Ansprechpartner: A. STOHL, Lehrstuhl Forstmeteorol, TU München.
STACCATO (Influence of Stratosphere-Troposphere Exchange in a Changing Climate on Atmospheric Transport and Oxidation Capacity) beschäftigt sich mit dem Austausch zwischen Troposphäre und Stratosphäre in den mittleren Breiten. Stratosphären-Troposphären-Austausch ist deshalb wichtig, weil durch diesen Spurenstoffe zwischen Troposphäre und Stratosphäre hin- und hertransportiert werden. Am Sonnblick, neben anderen Bergstationen, werden für STACCATO wertvolle Messdaten zur Überprüfung der ebenfalls eingesetzten Modelle gewonnen. Neben den meteorologischen Standardmessungen werden dazu vor allem speziell im Rahmen von STACCATO erhobene Radionuklidmessungen (7Be, 10Be) durchgeführt. 
 

Tritiumgehalt der Atmosphäre

Ansprechpartner: R. Tesch, arsenal research, Wien.
Die durchgeführten Untersuchungen haben das Ziel, an einer "Reinluftstation" den Tritiumgehalt der Atmosphäre - in Form von Wasserdampf (HTO) und Wasserstoff (HT) - zu bestimmen und die ermittelten Werte (Wochenmittelwerte) mit solchen aus einem dicht besiedelten Gebiet (Wien) zu vergleichen. Zusätzlich wird ein Referenzhintergrund in Hinblick auf den Nachweis und die Identifizierung der Quelle einer möglichen Tritium-freisetzung aufgenommen. An der Erweiterung des Netzwerkes um zusätzliche hochalpine Messstationen wird bereits gearbeitet.
 

VOC - Messungen

Ansprechpartner: Werner Lindinger, Inst. f. Ionenphysik, Uni Innsbruck.
Mit der Eigenentwicklung eines PTR (Protonen Transfer Reaktions)-Massenspektrometer ist die Messung von VOC (flüchtige organische Komponenten) im ppt- und Sekundenbereich möglich. Bei den bisher am Sonnblick stattgefundenen Messungen konnten sehr interessante Episoden beobachtet werden. VOC-Quellen waren dabei Verkehrsemissionen im bayrischen Raum und durch Frost aufbrechende Zellstrukturen der Vegetation im Spätherbst beim ersten stärkeren großflächigen Frost. Für die Auswertung und Interpretation konnte P.J. Crutzen (MPI-Mainz) als Coautor gewonnen werden.
 

Wolkenchemie 

Ansprechpartner: A. Kasper-Giebl, TU Wien, Inst. für analytische Chemie.
Die tatsächliche chemische Zusammensetzung der Wolken an sich ist das Arbeitsziel dieser Forschergruppe. Die Anzahl der Wolkenkondensationskeime (CCN) werden ebenso in Kampagnen untersucht wie das Wolkenwasser. Aus diesem Projekt ging das "Bacterial Life in Clouds" Projekt der Uni Innsbruck hervor.

M. Staudinger, ZAMG, Wien

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Die Rolle meteorologischer Observatorien unterliegt einem ständigen Wandel. In der Frühphase bestand die hauptsächliche Aufgabe darin, nationale meteorologische Beobachtungsnetze zu organisieren, selbst möglichst umfassend und kontinuierlich meteorologische Beobachtungen durchzuführen und als Referenzstation zu dienen. Die meteorologischen Netze werden heutzutage anderweitig betreut, die Weiterführung und wissenschaftliche Betreuung der Messreihen ist und bleibt aber eine der vordringlichsten Aufgaben von Observatorien. In diesem Sinne wächst der Stellenwert der Observatorien wie der alter Weine mit zunehmendem Alter. Die langjährigen homogenen Messungen und Beobachtungen sind nicht nur zur Untersuchung regionaler Klimavariationen und Klimaänderungen von großem Nutzen. Sie sind auch zum Aufbau einer komplexen Klimatologie anstatt der konventionellen Mittelwertklimatologie unentbehrlich.
          Neben dieser Grundaufgabe waren und sind meteorologische Observatorien spezifische Forschungseinrichtungen mit entwickelter Infrastruktur, die auf ausgewählten Teilgebieten, basierend auf ihrem eigenen Profil, wissenschaftlich arbeiten. Interessanterweise fehlt in Definitionen von Fachlexika dieser Aspekt vollständig. Während Huschke (1959) Observatorien nur als "a building or location devoted to the observation of meteorological, geophysical, or astronomical phenomena" definiert, führt Keil (1950) wenigstens noch aus, "dass die Beobachtungen den ganzen Tag über mit möglichst zahlreichen Instrumenten (von möglichst vielen Wetterelementen) und von hauptamtlichen Beobachtern angestellt werden." Dabei hatte W. v. Bezold (1892) bereits in seinem Bericht über die Reorganisation des Königlich-Preußischen Meteorologischen Instituts konstatiert: "Die Aufgaben des Observatoriums zerfallen wesentlich in zwei Gruppen, in laufende Arbeiten, wie sie im größeren oder geringerem Umfang und mit mehr oder weniger vollkommenen Instrumenten an allen ähnlichen Anstalten ausgeführt werden, und in feinere wissenschaftliche Untersuchungen, wie sie aus eigener Initiative der leitenden Beamten entspringend, besonders neu zu stellende oder noch nicht hinreichend erforschte Probleme zu lösen und so die Wissenschaft zu fördern geeignet sind...." Und er schreibt weiter: "Neben (den) laufenden Arbeiten... hat das Observatorium... noch andere Aufgaben zu lösen, die, dem Gebiete der freien wissenschaftlichen Forschungen angehörend, erst die Stellung voll begründen, die es unter den ähnlichen Anstalten des Erdballs einzunehmen hat." In neueren Fachlexika (z.B. HMSO, 1991; WMO, 1992; Geer, I. W., 1996) taucht das Stichwort Observatorium sogar überhaupt nicht mehr auf! Haben sich die Observatorien überlebt und sind sie somit zukünftig überflüssig? Die Schließung zahlreicher Observatorien in der Vergangenheit und das bevorstehende Ende des traditionsreichen Meteorologischen Observatoriums Potsdam, "eines Musterinstituts ersten Ranges, das kaum anderswo seinesgleichen finden dürfte" (Aßmann 1909), "eines der besten Observatorien der Welt" (Papanin 1981), eines "weltberühmten Meteorologi-schen Observatoriums" (Fjodorov 1986) scheint diese Frage zu bejahen, obwohl andererorts bereits der unwiederbringliche Verlust mit Bedauern zur Kenntnis genommen wird (J. E. Harries, Imperial College London, u.a. vormalig Präsident der Internationalen Strahlungskommission der IAMAS,  persönliche Mitteilung, August 2000).
           Auf der anderen Seite erfordert die Umweltüberwachung und die frühzeitige Erkennung von Umweltveränderungen sowie die Validierung von Satellitenmessungen mit modernsten Geräten und Mitteln ausgerüstete Bodenstationen, wie sie im Rahmen umfangreicher internationaler Programme, z.B. des World Climate Research Programmes (WCRP), gefordert werden. Diese Forderungen übersteigen teilweise die Möglichkeiten und Kompetenz einer einzelnen Institution, so dass sie nur im Zusammenspiel mehrerer Partner bewältigt werden können. Als Beispiel sei hier nur das Baseline Surface Radiation Network (BSRN) Program angeführt, das 1988 mit dem Ziel initiiert wurde, Langzeittrends der bodennahen Strahlungsflüsse mit hoher Genauigkeit festzustellen und die aus Satellitendaten abgeleiteten Strahlungsflüsse zu validieren. Der geforderte Messumfang ist, soweit er über das Grundprogramm hinausgeht, beträchtlich (siehe Tabelle, Mc Arthur 1998). Während Validierungsprogramme gegebenenfalls nur Kampagnen erfordern, sind Langzeittrends nur durch langjährige Messungen über Jahrzehnte hinaus realisierbar. Observatorien haben per se mit ihrer gewachsenen profunden Infrastruktur und ihrem erfahrenen Personal beste Voraussetzungen für die Erfüllung von Aufgaben in diesen internationalen Überwachungsprogrammen. Mehr noch, die Stationen, die im Rahmen dieser Programme gegründet werden und dort Stations, Sites oder Facilities genannt werden, sind moderne Observatorien im eigentlichen Sinn!
 

           Es ist also nur der bewährte Name, wer weiß aus welchen Gründen, verschwunden. Das Meteorologische Observatorium Potsdam, ausgezeichnet durch seine Randlage am Ballungszentrum Berlin mit rundum freien Horizont und seit Gründung 1893 in unmittelbarer Nachbarschaft zu verwandten geowissenschaftlichen Instituten (siehe Abbildung), mit weltweit z.T. einmaligen kontinuierlichen langjährigen Messungen wie Erdbodentemperatur bis 12 m Tiefe, visuellen Wolkenbeobachtungen in zweistündigem Abstand, einer Trübungsmessreihe seit 1907 und Strahlungsmessungen seit 1937, hat buchstäblich seit Bestehen bis heute international beachtliche Leistungen erbracht, die in den obigen Zitaten insgesamt sowie in weiteren Zitaten zu speziellen Leistungen gewürdigt worden sind. Eine ausführliche Darstellung der Geschichte des Observatoriums wurde anlässlich des 100-jährigen Jubiläums von Körber (1993) gegeben, so dass hier darauf verzichtet werden kann. Kürzere Darstellungen finden sich in Spänkuch (1993a, b; 1994; 1995). Auch in den letzten zehn Jahren wurden beachtliche wissenschaftliche Leistungen erbracht, die in den Jahresberichten der Meteorologischen Observatorien, herausgegeben von Forschung und Entwicklung des DWD, nachlesbar sind. So wurde z.B. eine Messstation zur passiven indirekten Sondierung der unteren Atmosphäre aufgebaut mit quasikontinuierlichem Monitoring der thermodynamischen Struktur der lokalen planetaren Grenzschicht. 
           Hier soll in diesem Zusammenhang nur noch angemerkt werden, dass das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. (PIK) das Meteorologische Observatorium Potsdam wegen seiner langen, kontinuierlichen und homogenisierten Messreihen als Musterstation betrachtet - welche Parallele zu Aßmann's Zitat - an der alle weiteren Beobachtungsreihen gemessen werden. Die Potsdamer Messreihe weist in der Tat trotz teilweise ungünstiger Umstände in Folge mangelnder personeller Besetzung während des ersten Weltkriegs und Kriegshandlungen in unmittelbarer Nähe des Observatoriums im Mai 1945 dank des persönlichen Einsatzes von R. Süring, des "grand old man" (Taba 1989) und langjährigen Direktors des Hauses, nur geringfügige Lücken auf. Die Messreihe verdankt ihre Qualität Generationen von fleißigen und zuverlässigen Beobachtern.
Die Schließung des Hauses Ende dieses Jahres ist angesichts der internationalen Entwicklung, der Leistung und Tradition des Hauses und des besonderen Standorts ein großer, leider nicht gutzumachender Fehler. Vielleicht trug die fehlerhafte bzw. fehlende Definition eines Observatoriums zur Urteilsfindung bei. Die entscheidende Frage lautete nämlich: "Brauchen wir so viele Observatorien?" Und sie hätte lauten müssen: "Brauchen wir noch die Forschung auf diesem oder jenem speziellen Gebiet?" Natürlich waren letztendlich die Knappheit finanzieller Mittel ausschlaggebend. Aber das Observatorium hatte zwei Weltkriege, Weltwirtschaftskrise und real existierenden Sozialismus überstanden, Zeiten, in denen die finanziellen Mittel fürwahr knapper waren. Es bleibt festzustellen, dass nie zuvor, trotz wesentlich knapperer Mittel, die Existenz des Observatoriums in Frage stand. Das ursprünglich für die Background-Atmosphäre definierte Global Atmospheric Watch (GAW) Programm wurde auf dem 13. Kongress der World Meteorological Organization im Mai 1999 um das GAW Urban Research Meteorological Environment Project (GURME) erweitert, um die Wechselwirkung zwischen urbaner Luftverschmutzung und dem Weltklima zu untersuchen. Die meisten Menschen leben in Städten, so dass diese Erweiterung nur ein konsequenter und vorhersehbarer Schritt war. Das Meteorologische Observatorium Potsdam hätte in diesem Programm eine gewichtige Rolle spielen können. 

Literatur

Aßmann, R., 1909: Professor Dr. Adolf Sprung . Das Wetter 26, 25-27.
von Bezold, W., 1892: Bericht über die Reorganisation des Königlich-Preußischen Meteorologischen Instituts. Berlin, Preuß. Meteorol. Inst., Februar 1892, 1-12.
Fjodorov, J. K., 1986: Aus meinen Polartagebüchern. Brockhaus- Verlag Leipzig und Verlag Progress Moskau, S. 124.
Geer, I. W., (ed.), 1996: Glossary of Weather and Climate, American Meteorological Society.
HMSO, 1991: Meteorological Glossary, London.
Körber, H.-G., 1993: Die Geschichte des Meteorologischen Observatoriums Potsdam, 
Geschichte der Meteorologie in Deutschland, Band 2, DWD Offenbach, 129 S.
McArthur, L.J.B., 1998: Baseline Surface Radiation Network-Operations manual (version 1.0), WMO/TD - No. 879, February 1998. 
Papanin, I., 1981: Eis und Flamme. Dietz-Verlag Berlin, S. 125.
Spänkuch, D., 1993a: The Potsdam Meteorological Observatory celebrates its centenary. WMO Bulletin 42, 247-250.
Spänkuch, D., 1993b: 100 Jahre Meteorologisches Observatorium Potsdam. Promet 22, Heft 1/2, 57-62.
--- 1994: 100 Jahre Meteorologisches Observatorium Potsdam - ein Rückblick auf Tradition und Geschichte. Mitteilungen DMG Heft 4/94, 6-11.
--- 1995: Nachtrag zu 100 Jahre Meteorologisches Observatorium Potsdam. Promet 24, Heft 1/3, 80-82.
Taba, H., 1989: The Bulletin Interviews: Dr. J. P. Kuettner, WMO Bulletin 38, Heft 4, 267-280.
WMO, 1992: International Meteorological Vocabulary, WMO-No. 182.

Dietrich Spänkuch, Met. Obs. Potsdam

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Die wissenschaftliche Beschäftigung mit Gletschern in den Alpen weist eine lange Tradition auf. Bereits während der sog. "Kleinen Eiszeit", also etwa zwischen 1400 und 1850, waren die Bewohner der Alpen nicht nur von den Eismassen beeindruckt, sondern empfanden sie auch als eine reale Bedrohung, verursacht durch mehrfaches Gletscherwachstum in Folge der kühlen, feuchten Sommer dieser Epoche. So kam es, dass neben Bergsteigern und Malern auch bald Wissenschaftler, allen voran Kartografen wie z.B. Peter Anich und  Blasius Hueber in ihrem Atlas von Tyrol (1974) die Größe und Lage der vergletscherten Gebiete zu erfassen suchten. Wenn auch diese frühen, Gletschergebiete ausweisenden Karten noch sehr einfach waren, so lieferten sie dennoch eine Vorstellung von der Ausdehnung der Eisflächen. Sebastian Finsterwalder (1897) von der Technischen Hochschule München war der erste, der mit seiner fotogrammetrisch aufgenommenen Karte des Vernagt- und Guslarferners von 1889 die Gletschervermessung auf eine wissenschaftliche Basis stellte. Mit dieser hochgenauen Gesamtaufnahme der beiden Gletscher im Maßstab 1:10000 lieferte er nicht nur die methodische Grundlage für die weitere Entwicklung der Gletschervermessung sondern initiierte darüber hinaus die langjährige Forschung am Vernagtferner. 
           Die geodätische Methode basiert auf der mittleren Höhenänderung der Gletscheroberfläche, abgeleitet aus dem Vergleich von Kartierungen des Gletschers in mehrjährigem Abstand. Sie liefert die längste, zugleich aber auch zeitlich am geringsten aufgelöste Datenreihe zur Beschreibung des Gletscherverhaltens. Nach der Aufnahme von 1889  wurden weitere Vermessungen in den Jahren 1912 und 1938 durchgeführt, 1969 entstand die letzte terrestrisch-fotogrammetrisch erstellte Karte. Seit 1979 bilden aus Luftbildern abgeleitete Orthofotokarten den Standard. Insgesamt ergab sich für den Zeitraum seit 1845 ein - trotz episodischer Wachstumsphasen um 1900, 1920 und 1965-80 - Flächen- bzw. Dickenverlust des Vernagtferners bis heute von rund 30% (Fläche) bzw. 50% (Volumen) (Moser et al., 1986).
          Die Arbeiten der Kommission für Glaziologie (KfG) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften am Vernagtferner begannen  1964 mit der jährlichen Bestimmung der Massenbilanz nach der direkten glaziologischen Methode. Diese die Jahresbeträge von Akkumulation und Ablation erfassende Methode (Hoinkes, 1970) führt schon deutlich näher an die tatsächlichen Wirkungsmechanismen heran. Doch erst der Bau der Pegelstation Vernagtbach im Sommer 1973 mit der Registrierung von Stundenmittelwerten hydrologischer (Escher-Vetter und Reinwarth, 1994) und meteorologischer Parameter (von 1974  bis 1984 nur im Sommer, ab Herbst 1984 praktisch ganzjährig) ermöglichte die Anwendung der das Gletscherverhalten quasi "online" wiedergebenden hydrologisch-meteorologischen Methode, welche die Eisvorratsänderung aus der hydrologischen Bilanz von Niederschlag und Abfluss ermittelt und vor allem eine detaillierte Analyse der Schmelzwasserproduktions- und Abflussvorgänge beinhaltet. Mit diesen drei parallel angewandten Methoden ist der Vernagtferner einer der ganz wenigen Gletscher, der vertiefte Einblicke in die Zusammenhänge zwischen Gletscher und Klima ermöglicht und damit beiträgt, diese Kenntnisse modellmäßig auf andere Gletscher zu übertragen.
          Kurz zu den geografisch-topografischen Gegebenheiten des Vernagtgebietes (Flächen- und Höhenangaben auf der Basis von 1996): Der Vernagtferner liegt im Rofental am Ende des Ötztals in Tirol und erstreckt sich über ein Höhenintervall zwischen 2747 m NN und 3630 m NN. Mit einer Fläche von 9,088 km² gehört er zu den großen Gletschern der Ostalpen. Die auf  2635 m NN gelegene Pegelstation erfasst den Gesamtabfluss des 11,44 km² großen, zu rund 80% vergletscherten Einzugsgebiets. Die Registrierungen dieser Basisstation werden ergänzt durch eine weitere Klimastation auf 3070 m NN, zusätzliche Niederschlagsaufzeichnungen sowie durch tägliche Fotografien vom größeren Teil der Gletscheroberfläche zur Dokumentation des Ausaperungszustandes bzw. der Neuschneebedeckung. 
 

Abb. 1: Summenkurve der spezifischen Nettomassenbilanz [mm w.e.] des Vernagtferners von 1964/65 bis 1998/99 [Anm.: Wenn Sie auf das Bild klicken bekommen Sie eine vergrößerte Darstellung]

          Die 35-jährige Massenbilanzreihe, deren Summenkurve in Abb. 1 dargestellt ist (Reinwarth und Escher-Vetter, 1999), weist zwei deutlich unterschiedliche Abschnitte auf. Während im Zeitraum von 1964/65 bis 1979/80 Massengewinne überwiegen und zu einer Zunahme der Gletschermasse von fast 2000 mm w.e. (water equivalent) als spezifischem Wert führen, genügen die sich anschließenden fünf  negativen Bilanzen, um diesen Zuwachs aufzuzehren. Seit 1985/86 führt eine Folge von z.T. stark negativen Massenbilanzen (mit -1079 mm w.e. im Jahr 1990/91 als Maximum) zu einem Gesamtverlust von - 8085 mm w.e., bezogen auf das Anfangsjahr 1964/65. Mit diesen Verlusten liefert der Vernagtferner die quantitativen Angaben für die Gesamttendenz im Verhalten der meisten Alpengletscher, die ebenfalls in den späten sechziger und  frühen siebziger Jahren Massengewinne verzeichneten, welche in den achtziger Jahren aufgezehrt wurden. Dagegen sind die konkreten Zahlen  selbst für benachbarte Gletscher deutlich verschieden, was vor allem auf die topografischen Merkmale, speziell die unterschiedliche Flächen-Höhenverteilung zurückzuführen ist. So liegen die Massenverluste für den Hintereisferner, einen rund fünf Kilometer entfernten Talgletscher für den Vergleichszeitraum bei -14085 mm w.e., für den zwischen Hintereis- und Vernagtferner gelegenen Kesselwandferner dagegen nur  bei -440 mm w.e..
          Diese starken Massenverluste haben mehrere Konsequenzen. Zum einen schrumpft die Gletscherfläche insgesamt, speziell durch das Abschmelzen der unteren Zungenbereiche, des Weiteren verkleinert sich vor allem der Bereich mit Firnrücklagen auf dem Gletscher. Am Ende eines ausgeglichenen Haushaltsjahres, wie sie in den sechziger und siebziger Jahren des öfteren auftraten, waren noch 2/3 der Vernagtfernerfläche mit Firn- und Schneerücklagen bedeckt, die in den obersten Gletscherbereichen Gesamtmächtigkeiten von bis zu 30 m aufwiesen. Diese Rücklagen mit ihrer im Vergleich zum dunkleren Eis höheren Albedo schützten den Gletscher vor zu großer Strahlungsabsorption, die bei Alpengletschern bis zu 70% der Gesamtschmelze verursacht. Durch eine Serie von negativen Bilanzen wird dagegen ein positiver Rückkopplungsprozess ausgelöst, da sich die Gleichgewichtslinie - als Trennlinie zwischen Akkumulations- und Ablationsgebiet - in höhere Gletscherbereiche verlagert und damit immer größere Gletscherareale aper, d.h. schneefrei werden. Beim Vernagtferner ist derzeit nur noch ca. 10% des Gesamtgebiets am Ende des Haushaltsjahres mit einer 10-20 m mächtigen Firnauflage bedeckt, wobei die nur leicht negative Bilanz des Jahres  98/99 von - 108 mm w.e. hier einen kleinen Zuwachs in Höhenbereichen über 3100 m NN erbrachte.
          Die schrumpfende Firnauflage beeinflusst nicht nur die Schmelzwasserproduktion, sondern auch die Gletscherhydrologie. Das an der Firnoberfläche produzierte Schmelzwasser muss erst durch den wasserdurchlässigen Firnkörper sickern, bevor es auf das Eis trifft, auf dem es dann  abfließt. Dieser Perkolationsprozess verzögert den Abfluss deutlich, und  die Abflussspitzenwerte werden erheblich gedämpft. So lagen die maximalen Abflussstundenmittelwerte, die an der Pegel-station Vernagtbach registriert wurden, bis zum Jahr 1992 noch unter 10 m³/s. Das Anwachsen des aperen Eisgebiets in den neunziger Jahren erhöhte diesen Wert um mehr als 50%, in Ausnahme- (und damit Katastrophenfällen) lagen die Spitzenabflüsse bei 20 m³/s. So floss am 4. August 1998 das Wasser des Vernagtbachs um und durch die Station, was zu einer ernsthaften Gefährdung der Anlage führte. Erst durch eine grundlegende Sanierung im Frühsommer 2000 wurde die Station auch auf in Zukunft nicht auszuschließende hohe Wasserführungen vorbereitet. In Abb. 2 sind die Jahressummen des Abflusses seit 1974  dargestellt. Der Trend zu immer höheren Werten ist trotz beträchtlicher Schwankungen klar zu erkennen. So erreicht die Jahressumme für das Jahr 2000 fast den doppelten Betrag von 1974.
 

Abb.  2: Jahressummen des Abflusses [mm a-1] an der Pegelstation Vernagtbach, bezogen auf die Größe des Einzugsgebietes (11.44 km²) [Anm.: Wenn Sie auf das Bild klicken erhalten Sie eine vergrößerte Darstellung]

           Zum Abschluss soll noch kurz auf die Ursachen dieser Entwicklung eingegangen werden. Zwei Einflussfaktoren wurden bereits erwähnt, das sind die Flächen-Höhen-Verteilung des Gletschers und die Strahlungsabsorption. Letztere wird entscheidend beeinflusst von Art und Häufigkeit des Niederschlags im Sommer. So sind die Jahre mit positiver Massenbilanz in aller Regel weniger durch eine reichliche Schneerücklage aus dem Winter verursacht, sondern viel mehr durch häufige Schneefälle im Sommer, die immer wieder zu einer Albedoerhöhung führen und damit die Abschmelzung zeitweilig reduzieren. Der Aggregatzustand des Niederschlags hängt jedoch in erster Linie von der Temperatur ab. Abb.3a und 3b zeigen die Entwicklung der Monatsmittel der Lufttemperatur für die Monate Juli und August 1974-2000. Vor allem im Juli fällt die deutliche Erhöhung zwischen den Werten der siebziger Jahre und den beiden nachfolgenden Jahrzehnten auf. Nicht ganz so stark ausgeprägt findet sie sich im August wieder. Die Analyse der täglichen Gletscherfotografien ergab nun, dass der Niederschlag, der während der sechziger Jahre oberhalb von 3000 m NN praktisch ausschließlich als Schnee fiel, im Juli 94, 95 und 99 und im August 91, 92, 94, 96 und 99 im gesamten Höhenbereich ausregnete. Es war vor allem diese Entwicklung, die den starken Gletscherschwund begünstigte, aber eben nicht durch den Temperaturanstieg an sich, sondern auf dem "Umweg" über die Niederschlagsart. Dagegen spielen Verdunstungsvorgänge keine dominierende Rolle bei der Ablation auf  den Alpengletschern, im Gegensatz zu den tropischen oder den zentralasiatischen Gletschergebieten.
 
 

Abb.  3: Monatsmittelwerte der Lufttemperatur [°C] der Jahre 1974 bis 2000 an der Pegelstation Vernagtbach (2640 m NN.) a) im Juli b) im August [Anm.: Wenn Sie auf die Abbildung klicken erhalten Sie eine vergrößerte Darstellung]

           Die geodätischen, meteorologischen und hydrologischen Daten des Vernagtgebietes bilden die Grundlage für das Schmelzwasserproduktions- und Abflussmodell PEV, das mit einem Energiebilanzansatz auf einem Gitterraster von 100 m Maschenweite alle Komponenten im Stundenschritt bestimmt. Dieses Modell ist ausführlich dokumentiert bei Escher-Vetter (2000). 
           Diese kurze Übersicht kann natürlich nicht alle Bereiche der Vernagtforschung erläutern. Neben den Standardmessprogrammen wären - vor allem aus meteorologischer Sicht - die experimentellen und theoretischen Einzeluntersuchungen zur Mikrometeorologie der eisnahen Luftschicht zu erwähnen, wie z.B. Luziver (Luftbewegung und Zirkulation am Vernagtferner)  im Jahr 1983 (Weber, 1987) oder kürzlich HyMEX98 und Hy-MEX2000 (Hydrologisch-meteorologisches Experiment 1998 und 2000), bei denen die Feinstruktur des Wärmeüberganges an der Eisoberfläche mit Profil-, Turbulenz- und Fesselsondenregistrierungen analysiert wurde. Hinzu kommen viele hydrologische Untersuchungen, zunächst im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 81, Teilprojekt "Abfluss in und von Gletschern", von 1974 bis 1986 (Moser et al., 1986), sowie ebenfalls in dem DFG-geförderten HyMEX-Programm, das insbesondere die Veränderung der Gletscherhydrologie nach den oben beschriebenen starken Massenverlusten zum Schwerpunkt hat. 
          Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass  das Vernagtprojekt  wegen seiner Interdisziplinarität und seinem Beitrag zur Grundlagenforschung als typisches Akademienprogramm anzusehen ist und als ein Beispiel für moderne naturwissenschaftliche, umweltrelevante Forschung mit langem Atem gelten kann.

Literatur: 
Anich, P. und B. Hueber, 1774: Atlas Tyrolensis.
Escher-Vetter, H., 2000: Modelling meltwater production with a distributed energy balance method and runoff using a linear reservoir approach - results from Vernagtferner, Oetztal Alps, for the ablation seasons 1992 to 1995. Zeitschr. f. Gletscherkd. und Glazialgeol., im Druck.
Escher-Vetter, H. und O. Reinwarth, 1994: Two decades of run-off measurements (1974 to 1993) at the Pegelstation Vernagtbach/Oetztal Alps. Zeitschr. f. Gletscherkd. und Glazialgeol., 30:53 - 98.
Finsterwalder, S., 1897: Der Vernagtferner. Wiss. Ergänzungsh. z. Zeitschr.  Deutsch. u. Österr. Alpenverein, 1: 5-96.
Hoinkes, H., 1970: Methoden und Möglichkeiten von Massenhaushaltsstudien auf Gletschern. Zeitschr. f. Gletscherkd. und Glazialgeol., 6:37 - 90 .
Moser, H., H. Escher-Vetter, H. Oerter, O. Reinwarth und D. Zunke, 1986: Abfluss in und von Gletschern. GSF-Bericht 41/86, Teil I (408 S.) und II (147 S.)
Reinwarth, O. und H. Escher-Vetter, 1999: Mass Balance of Vernagtferner, Austria. Geografiska Annaler,  81 A, 4, 743 - 751.
Weber,  M., 1987: Vertikalsondierungen der eisnahen Luftschicht am Vernagt-ferner (Luziver 1983). Arbeiten aus den Abtl. d. Meteorol.Inst. d. Univ. München. Hrsg. N. Beier. Münchner Universitätsschriften, Fak. f. Physik. Wissen-schaftliche Mitteil. Nr. 56, 68-72.
Web-Page: http://www.glaziologie.de

Heidi Escher-Vetter
Komm.f.Glaziologie
Bayer.Akad.d.Wissenschaften
Marstallplatz 8
80539 Müenchen
Tel: 089 23031 195
Fax: 089 23031 10
 

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Übersicht

Während 10 Wochen, vom 7. September bis zum 15. November 1999, wurde das Wetter im Alpenraum im Rahmen des Feldexperimentes des Mesoscale Alpine Programme (MAP) besonders genau beobachtet. In drei Zielgebieten war eine Vielzahl von zusätzlichen Beobachtungsinstrumenten aufgebaut um Starkniederschläge und Föhn zu vermessen: In der weiteren Umgebung des Lago Maggiore, im Rheintal und im Gebiet des Brennerpasses (siehe Abbildung 1). Im Hauptquartier in Innsbruck wurden mit Unterstützung der Projekt- und Koordinationszentren in Milano und Bad Ragaz die  Messeinsätze festgelegt und koordiniert.
 

Abb. 1: Alpenbogen mit den Zielgebieten für die interessierenden Phänomene: für Starkniederschläge die Region Lago Maggiore, für die verschiedenen Aspekte des Föhns das Rheintal und der Brennenpass. Diese Gebiete wurden aufgrund von klimatologischen Analysen ausgesucht. [Anm.: Wenn Sie auf die Karte klicken können Sie eine vergrößerte Version betrachten]

          Acht verschiedene wissenschaftliche Fragestellungen wurden während dieser 10 Wochen unter günstigen Wetterbedingungen untersucht, und das mit grossem Erfolg! Das Wetter liess sich tatsächlich in die Karten schauen: Die Anzahl der eingetretenen Ereignisse übertraf für 7 der 8 zu untersuchenden Phänomene die klimatologische Erwartung. So gab es im Rheintal 13 Föhntage gegenüber durchschnittlich 11 Tagen. Auf der Alpensüdseite traten an 12 Tagen starke Niederschläge auf; zu erwarten gewesen wären nur 7. Insgesamt konnten 41 der insge
 samt 70 Tage des Feldexperimentes als Intensivmesstage für einen einmaligen Datensatz genutzt werden!
          Die Beobachtung der Wetterabläufe im Alpenraum auf der Mesoskala, d.h. mit einer räumlichen Auflösung von wenigen Kilometern, stellte die grosse Herausforderung an das Experiment dar. Die Umsetzung war nur möglich durch Zusammenführung der Daten aller operationell betriebenen Beobachtungsnetze unter Kooperation einer grossen Anzahl von Institutionen, Aufbau zusätzlicher, teilweise moderner und aufwändiger Beobachtungssysteme in den drei Zielgebieten und durch den Einsatz von Forschungsflugzeugen, die in-situ-Beobachtung der Wettersysteme erlaubten.
          Neben den üblichen 2`800 Wetterballonen wurden 4000 zusätzliche gestartet, 480 Flugstunden eingesetzt, 1`000 Stunden Beobachtungen mit Radars und Lidars durchgeführt und während 410 Stunden Satellitenbilder vom Alpenraum im Fünfminutentakt aufgenommen, um nur die augenfälligsten Instrumente zu nennen.
           In Innsbruck wurde eigens für MAP ein Prognosezentrum eingerichtet. Dieses wurde von den Wetterdiensten der Alpenländer mit den aktuellsten Beobachtungen und Modellvorhersagen beliefert. Das internationale Team von Prognostikerinnen und Prognostikern aus allen Alpenländern, aus Kanada und den USA verfügte dadurch über eine nie dagewesene Fülle von Unterlagen, um die wissenschaftlichen Missionen optimal zu unterstützen. Erstmals in einem operationellen Umfeld wurde in einem gemeinsamen Projekt des kanadischen Wetterdienstes, der ETH Zürich und der Meteo-Schweiz am Hochleistungsrechenzentrum CSCS in der Nähe von Lugano ein hochauflösendes numerisches Vorhersagemodell mit 3 km Maschenweite betrieben. Die Resultate aus diesem Versuch sind zukunftsweisend und sehr ermutigend.

Erste Erkenntnisse in Bezug auf die Starkniederschläge

Die diesjährigen Oktoberunwetter auf der Alpensüdseite bestätigen die Relevanz der MAP Ziele in trauriger Weise. Am 14. Oktober verursachte langanhaltender, intensiver Regen eine Erdrutschkatastrophe mitten im Walliserdorf Gondo, was über ein Dutzend Menschenleben einforderte und grossen Sachschaden verursachte. Die Regensummen übertrafen um 30 Prozent diejenigen, die im Herbst 1993 bei einer analogen Wetterlage im gleichen Gebiet die 
vielzitierte und -studierte Katastrophe in Brig bewirkt hat. Der Lago Maggiore trat bei 570mm Niederschlag in einer knappen Woche über die Ufer und erreichte den höchsten Stand seit 1868.
          Der Einfluss der Alpen auf die atmosphärische Strömung und auf das Niederschlagsgeschehen manifestiert sich auf verschiedenen räumlichen Skalen in charakteristischer Weise. Schon in den Vorstudien zur MAP-Feldphase wurde auf der synoptischen Skala eine starke Korrelation gefunden zwischen schmalen, sich in meridionaler Richtung ausdehnenden Trögen in der Höhe -- in MAP als PV streamer beschrieben -- über Westeuropa und Niederschlagsereignissen auf der Alpensüdseite. Solche synoptischen Lagen führen häufig zur Entwicklung von aktiven und wetterbestimmenden Tiefdruckgebieten im Mittelmeerraum und im Lee der Alpen. Dieses dynamische Muster ist bei jeder der zahlreichen Herbsthochwasserkatastrophen in den Neunzigerjahren erkennbar. Das Forschungsflugzeug Falcon des deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt hat mit Hilfe eines Differenziallidars vertikale Schnitte durch einige solche PV streamers ausgemessen (siehe Abbildung 2).
 

Abb 2: Das Forschungsflugzeug Falcon vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt wurde wegen seiner grossen Flughöhe eingesetzt, um mit dem Differentialabsorptionslidar DIAL dynamische Störungen am Tropopausenniveau zu beobachten. Mit dem DIAL lässt sich der Übergang von der sehr trockenen Stratosphäre in die feuchtere Troposphäre gut bestimmen.

          Auf der Skala des Alpenbogens hat man einen Mechanismus vorgeschlagen zur Erklärung der häufig beobachteten Konzentration des Niederschlags im Gebiet des Lago Maggiores, also im westlichen Teil der Alpensüdseite. Die Erklärung basiert auf der Tatsache, dass ein Luftstrom unter gewissen Bedingungen auf die beim Niederschlag freigesetzte latente Wärme angewiesen ist, um über ein Gebirge strömen zu können. Ist jedoch nicht genügend Feuchtigkeit vorhanden, wird die Strömung gezwungen, sich einen Weg um das Gebirge zu suchen. In der Tat zeigt ein numerisches Experiment, in dem die Alpen idealisiert werden durch eine gerade, in West-Ost-Richtung ausgerichtete Barriere, für uniform gesättigte Südanströmung eine entsprechende uniforme 
Niederschlagsverteilung auf der strömungszugewandeten Seite. Wählt man hingegen eine Strömung, die im westlichen von der Front geprägten Teil gesättigt, im östlichen Teil jedoch ungesättigt ist, so sieht die Situation anders aus. Im Westen fliesst die Strömung über die Alpen und erzeugt Niederschlag, während im Osten die Luft, zur Umströmung gezwungen, die in der Poebene in solchen Situationen häufig beobachtete Ostwindkomponente in den untersten rund 1-2 km induziert und die Konvergenz im westlichen Hebungsgebiet verstärkt. Die Niederschlagsverteilung ist nun stark asymmetrisch und weist ein relativ scharfes Maximum im Westen auf.
          Auf der Talskala schliesslich hat man in einem grossangelegten Radarexperiment im Raum des Lago Maggiores beobachtet, dass sich durch Evaporationsabkühlung eine rund 1km mächtige Talabwärtsströmung gegen die warmfeuchte grossräumige Strömung auf das Gebirge einstellt. Diese Luft fliesst in die Ebene aus und bildet gewissermassen eine Kaltfront, über die die warmfeuchte Luft aufsteigen muss. Inwieweit dieses Phänomen den Niederschlag verstärkt oder gar initiiert oder das Geschehen dem Gebirge vorlagern kann, ist Gegenstand weiterer Erforschungen. Ebenfalls hat man beobachtet, dass nebeneinander in dasselbe System eingelagerte Zellen sich sehr schnell verlagern oder fast stationär sein können. Dies führt zu einer gänzlich verschiedenen lokalen Akkumulationsrate des Regens und somit zu einer anderen hydrologischen Bedeutung.
          Die Verbesserung der numerischen Wettervorhersage (NWV) -- eine wichtige Grundlage für den Prognostiker -- setzt voraus, dass diese Prozesse auf allen Skalen richtig beschrieben und abgebildet werden. Die insbesondere im MAP- Radarexperiment gesammelten Beobachtungsdaten weisen eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung auf und bilden eine wichtige Basis für die Validierung der NWV-Modelle. 

"Dry MAP"

Die "trockenen" Fragestellungen von MAP befassen sich zur Hauptsache mit Föhn und mit dem sogenannten gap-flow. Während für die Untersuchung des gap-flows -- auf Deutsch oft auch Düsenwind genannt -- der Brennerpass ausgewählt wurde, studierte man den Föhn im Dreiländereck Deutschland-Österreich-Schweiz, d.h., im unteren Rheintal und in Vorarlberg. Im Vordergrund standen hier vor allem drei Fragen:
1. Welches sind die Mechanismen, die den Kaltluftsee in den nordalpinen Tälern entfernen?
2. Wie beeinflussen Winde aus den Seitentälern die Föhnströmung?
3. Was sind die Voraussetzungen für ein flow-splitting im Raum Sargans?

Daneben ging es auch darum, lokale Phänomene in den verschiedenen kleineren Tälern zu untersuchen.
           Für die Dokumentation der Föhnfälle wurde im Raum Chur-Bodensee und Vorarlberg ein Beobachtungsnetz aufgestellt, welches neben über 30 Bodenstationen (wobei hier die operationellen Stationen eingeschlossen sind) an 22 Standorten sogenannte spezielle Beobachtungssysteme aufgestellt wurden. Dazu zählten 7 Radiosondenstationen, 1 Fesselballon, 2 Windprofiler, 2 Lidar, 4 Sodar, 3 Mikrobarographenstationen, 2 Szintillationsanemometer, 6 Zeitrafferkameras, sowie die meteorologisch instrumentierte Pfänderbahn. Zwei instrumentierte Autos sowie Flugzeuge ergänzten dieses Netz.
           Etwa ein Dutzend Forschungsgruppen aus Deutschland, Österreich, Frankreich und der Schweiz waren -- je nach Fragestellung und Aufgabe - permanent oder nur während Föhnfällen im Einsatz. Fünf der sieben Radiosondenstationen wurden vom militärischen Wetterdienst der Schweiz betrieben; Aufstiege erfolgten kontinuierlich im 6-Stunden-Rhythmus, während meteorologisch interessanter Phasen im 3-Stunden-Rhythmus. Spektakuläre Daten lieferte ein instrumentierter Motorsegler, der bei Föhnlagen sogenannte Delphinflüge durchführte, d.h. wellenförmige Flüge, bei denen er wiederholt aus der Föhnströmung in den Kaltluftsee abtauchte. Mit Schwebeballonen (constant volume balloons) wurden bei Föhnlagen  transalpine Trajektorien vermessen, wobei die längste rund 400 km lang war.
          Die Aktivitäten der verschiedenen Gruppen wurden vom sogenannten Coordination Center in Bad Ragaz koordiniert; dort wurden auch die Daten gesammelt und in die MAP Datenbank eingespeist. Ein Teil der Daten wurde direkt dem Operationszentrum in Innsbruck weitergeleitet, bzw. auf dem GTS verbreitet. Windprofilerdaten waren in Echtzeit auf dem Internet verfügbar.
Das Experiment war ein grosser Erfolg. Dazu  trug nicht nur die hohe Zuverlässigkeit des Beobachtungsnetzes bei, sondern vor allem auch die Tatsache, dass es während der Beobachtungsperiode nicht weniger als zwölf Föhnfälle gab, also mehr als in irgend einem der vorigen zehn Jahre während der selben Periode.
           Man hat nun eine objektive Definition für Talföhn (wenn der Föhn bis zum Talgrund durchbricht) und Passföhn (wenn er nicht durchbricht) eingeführt, die auf den Daten von Stationen beruht, die von MeteoSchweiz (ehemals SMA)  betrieben werden. Verschiedene Föhnfälle sind zum Teil bereits ausgewertet worden, und es liegen erste Ergebnisse vor.

• Es wurde quantitativ nachgewiesen, dass die Ozonkonzentration ein recht zuverlässiger Tracer für Föhnluft ist.
• Die Entfernung des Kaltluftsees erfolgt nicht monoton von Süden nach Norden, sondern es bleiben oft isolierte "Kaltluftlachen" liegen. Die Auswertung des aus den Delphinflügen berechneten Wärmeflusses deutet darauf hin, dass der primäre Mechanismus für die Entfernung der Kaltluft das statische Verdrängen ist und erst in zweiter Linie eine Erosion an der Grenzfläche Föhn - Kaltluft.

Abb.3: Standorte von "speziellen" Beobachtungssystemen. Der Blick geht vom Allgäu Richtung Süden. Zusätzlich waren in diesem Gebiet rund 30 Bodenstationen aufgestellt. Das flow-splitting wurde im Bereich Sargans (Ziffer 7) untersucht. [Anm.: Wenn Sie auf das bild klicken bekommen Sie eine Version in höherer Auflösung]

Grundsätzlich gilt, wie nicht anders zu erwarten war, dass Prozesse umso komplizierter werden, je detaillierter die Beobachtungen sind. So hat sich gezeigt, dass die gegenseitige Beeinflussung und Überlagerung der Strömungen aus verschiedenen Seitentälern das generelle Strömungsfeld recht kompliziert machen. Interessant ist auch die Feststellung, dass die Föhnströmung in kleineren Seitentälern oft früher einsetzt als im Haupttal. Einfache physikalische Modelle dürften kaum in der Lage sein, die komplexen Strömungsverhältnisse adäquat zu beschreiben. Hingegen zeigt sich, dass das in MAP eingesetzte, hochauflösende Modell MC2 bestimmte Eigenheiten der Strömung überraschend gut wiedergibt.
          Der gap-flow wurde im Bereich des Brennerpasses, der den niedrigsten Übergang im gesamten Alpenbogen repräsentiert, von einem internationalen, von Innsbruck aus koordinierten Wissenschaftler-Konsortium, untersucht. Die grosse Föhnhäufigkeit im Wipptal - während MAP-SOP war zu mehr als 50 Prozent der gesamten Zeit im Passbereich Südwind - ist dadurch zu erklären, dass neben dem hochreichenden (klassischen) Föhn mit starkem Süd- oder Südwestwind im Alpenkammniveau sehr häufig der sog. seichte Föhn als gap flow durch den tiefen Einschnitt in der Alpenbarriere weht. Dabei kann in mittleren und höheren Schichten der Troposphäre Windstille oder häufig West- ja sogar Nordwestwind vorherrschen.
Die Fragestellungen beim gap flow Projekt waren vor allem:
1. Welche Rolle spielt das Längsprofil über einen Pass im Vergleich zur Variation des Querprofils (Talverengung)?
2. Welche Rolle spielt die Strömung in den Schichten oberhalb des Alpenhauptkammes?
3. Lässt sich der gap flow mittels der hydraulischen Theorie (bzw. Flachwassergleichungen) hinreichend genau beschreiben?

Wie im Rheintal wurde das Wipptal, welches sich gleichnamig sowohl südlich wie nördlich des Brennerpasses erstreckt, mit einer Vielzahl von Messinstrumenten bestückt. Neben 35 automatischen Bodenstationen, 3 Radiosonden und einem SODAR wurde im nördlichen Wipptal ein Scanning Lidar aufgestellt, das Volumendaten der gap-flow-Strömung im Tal vermessen konnte. Während mehrerer Föhnfälle wurden zudem Flüge mit meteorologischen Forschungsflugzeugen durchgeführt, wobei auf zahlreichen Höhenniveaus Längs- und Querprofile geflogen wurden. Besonders spektakulär waren die Tiefflüge, wobei bis zu einer Höhe von 300 m über dem engen, kurvigen Talgrund intensive Turbulenzen von den Piloten fliegerische Höchstleistungen abverlangten. Zusammen mit zahlreichen, aus den Flugzeugen abgeworfenen Dropsonden liegt nun erstmals in der Geschichte ein nahezu "Talvolumen-füllendes" Datenmaterial zur Untersuchung der Detailstruktur des gap flows im Wipptal vor. 
          Erste Ergebnisse zeigen, dass tatsächlich die wesentlichen Merkmale dieses Phänomens mit Hilfe der hydraulischen Theorie beschrieben werden können. Dies bedeutet zugleich, dass lediglich eine schwache Koppelung zwischen den Strömungen im Tal und derjenigen über dem Kammniveau vorliegt.
           Weiters wurde eine unerwartet deutliche Querstruktur der Strömung im Tal während der gap flows beobachtet, die das komplexe Erscheinungsbild des Innsbrucker Föhns zu erklären vermag.
Numerische Simulationen mit Modellen unterschiedlicher Komplexität, aber hinreichender räumlicher Auflösung haben bereits ermutigende Ergebnisse im Vergleich mit den Messdaten geliefert. Bei einem zukünftigen Einsatz von operationellen, sehr hoch auflösenden Prognosemodellen kann somit eine wesentliche Verbesserung der lokalen Windvorhersage in Föhntälern erwartet werden.

Mesoscale Alpine Programme
MAP Programme Office
c/o MeteoSwiss
CH-8044 Zurich
http://www.map.ethz.ch
Andrea Rossa (ros@sma.ch)
Reinhold Steinacker (reinhold.steinacker@univie.ac.at)
Hans Richner (richner@atmos.umnw.ethz.ch)

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• Aber wie es so oft ist: Mit neuen Antworten kommen auch neue Fragen, etwa: Welche dreidimensionale Form und welche Bedeutung für den Föhn hat die Föhninversion? Und wie funktioniert die Ankoppelung der großteils kanalisierten Föhnströmung unter Kammniveau mit der Strömung über der Inversion?
• Welche Rolle spielt die blockierende bodennahe Kaltluft im Luv?
• Wie wirkt die Kombination aus horizontalen und vertikalen Verengungen/Erweiterungen der Orographie in den Föhntälern?
• Und bei welchen Bedingungen kommt es wo zum Wellenbrechen?
• Sind diese Phänomene (speziell die seichte Föhnströmung) mit der hydraulischen Theorie zu beschreiben? Lassen sie sich mit numerischen Modellen simulieren?

Dieses Foto entstand während eines Föhnfluges am 28.2.2000 mit der Falcon 20 E5 der DLR Oberpfaffenhofen. Am Weg nach Süden entlang des Wipptales queren wir gerade das Gschnitztal in einer Höhe von 7200m NN, Blickrichtung SW. Unter der stark ausgeprägten Inversion zwischen 2700 und 3000m NN (Wolkenobergrenze) herrscht eine kanalisierte Südströmung vor. Deutlich sichtbar sind die herabstürzenden Wolken"äste" entlang des Alpenhauptkammes. Darüber weht ein Südwestwind mit 15 m/s. Interessant sind neben dem prototypischen Staucharakter auch das leichte Ansteigen der Wolkenschicht gegen die Stubaier Alpen und der relativ offene Vinschgau. © Johannes Vergeiner [Anm.: Wenn Sie auf das Bild klicken erhalten Sie eine vergrößerte Version]

          Klimatologisch gesehen war der Herbst 1999 ein sehr günstiger Zeitraum für dieses Feldmessprogramm. In den 70 Tagen der SOP wurden immerhin 29 Tage mit Föhn im Wipptal beobachtet, zusammengesetzt aus 15 Föhnperioden. Die Zahl der Föhntage in Innsbruck im selben Zeitraum lag bei 16 und somit deutlich über dem langjährigen Mittel 1906 - 1995 von 11 Föhntagen für dieselbe Periode.
          Gefunden wurde neben einigen hochinteressanten Einzelfällen - wie dem Zusammenbrechen des Föhns durch eine intensive Kaltfront (density current) oder einem Sandwichföhn (Nordströmung in den untersten 300m ü. G., darüber Föhn bis Kammniveau, darüber wieder Nordströmung !!) - eine Vielzahl von typischen Föhnfällen in unterschiedlicher Stärke und mit unterschiedlicher Anströmung und Schichtung. Die Klassifizierung der gesammelten Föhnfälle mit
dem Ziel, bessere Prognosemöglichkeiten zu schaffen, sind derzeit im Gange. 

Die vorläufigen Erkenntnisse: 

• Am Ausgang des Wipptals etwa 10km südlich der Nordkette in 500 - 1500m ü. G. bildet sich bei Föhn oft eine durchmischte Schicht mit ausgeprägtem Windminimum, die ein Anzeichen für bevorzugtes Wellenbrechen in dieser Region ist.
• Die Föhninversion sinkt zwischen Sterzing und Innsbruck typischerweise um einige 100m ab und wird dabei "aufgefächert".
• Die südlich des Alpenhauptkammes lagernde bodennahe Kaltluft stellt - ebenso wie ein topographisches Hindernis -  eine untere Begrenzung für die Föhnströmung dar.

Johannes Vergeiner
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Innsbruck

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Seit Beginn der 90er Jahre stehen für Deutschland Daten von Blitzortungssystemen zur Verfügung. Aus diesen Daten lässt sich die räumliche und zeitliche Verteilung der Gewitter ableiten. Um dem Hörbarkeits-Kriterium nahezukommen, wurde ein Tag als Gewittertag definiert, wenn in ~20km Entfernung ein Blitz erfasst wurde. Die resultierende geographische Verteilung ist in Abb. 1 dargestellt.
 

Abb. 1: Mittlere jährliche Zahl der Tage mit Gewittern. [Anm.: Wenn Sie auf das Bild klicken können Sie eine vergrößerte Version betrachten]

          Die jährliche Zahl der Gewittertage bewegt sich zwischen 22 Tagen im nördlichen Teil des Gebietes und über 30 Tagen im Süden. Beim Vergleich mit den durch Beobachter ermittelten Gewittertagen zeigt sich eine gute Übereinstimmung in der geographischen Verteilung der Maxima und Minima. Daneben treten deutliche Abweichungen auf, die zum einen durch Einschränkungen der Hörbarkeit an den Beobachtungsstationen und zum anderen durch die begrenzte Erfassungseffizienz des Blitzortungssystems bedingt sind.
          Die Analyse der Blitzortungsdaten ermöglicht es auch, die Zugbahnen einzelner Gewitter zu ermitteln. Es zeigt sich, dass Gewitter mit einer Lebensdauer von über 5 Stunden an etwa der Hälfte aller Gewittertage auftreten und somit ein häufiges Phänomen in Süddeutschland sind. Die mittlere Zuggeschwindigkeit liegt bei 50 km/h, die häufigste Zugrichtung ist von SW nach NO.

Ulli Finke
Institut für Meteorologie und Klimatologie
Universität Hannover

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Wie bereits im Heft 2/2000 der Mitteilungen berichtet, gibt es auf verschiedenen Ebenen Aktivitäten zur Meteorologie in der Schulausbildung. Über eine sehr erfreuliche Entwicklung gilt es von der geplanten COST-Aktion zur Harmonisierung der Meteorologischen Schulausbildung in Europa zu berichten. Zur Vorgeschichte: Basierend auf einem Entwurf von Herrn Wehry aus dem Jahre 1998, erfolgte das Einreichen eines Aktionsvorschlags beim Technical Committee (TC) on Meteorology von COST. Im Herbst 1999 bescheinigte das TC diesem Vorschlag Entwicklungspotenzial. Nachfolgend fanden im März 2000 in Wien sowie im August 2000 in Berlin Expertentreffen zur Abrundung des Vorschlags statt. Bei seinem Treffen im Oktober 2000 fand dieser beim TC Zustimmung und wurde dem COST Committee of Senior Officials (CSO) zur Annahme empfohlen.
          Was bedeutet das? Wie vieles im internationalen Geschäft ist bei einer solchen Aktion langer Atem notwendig. Vorausgesetzt, das CSO stimmt ebenfalls zu, dann müssen sich mindestens ein halbes Dutzend Länder bereit finden, Experten zur Mitarbeit zu delegieren. Erfahrungsgemäß dauert dies einige Monate, so dass es im Sommer 2001 losgehen kann. Arbeitsgruppen werden gebildet, die "daheim" und bei Workshops im Laufe der folgenden drei Jahre die Aktion zu einem Erfolg bringen sollen. Am Ende entsteht ein Curriculum, das den nationalen Schulbehörden als Grundstock meteorologischer Schulausbildung vorgestellt wird. Als DMG- und EMS-Sekretär werde ich in die Entwicklung eingebunden sein und Sie auch zukünftig über deren Werden informieren.

Arne Spekat
Sekretär DMG
Inst. f. Meteorologie
Carl-Heinrich-Becker-Weg 6-10
12165 Berlin 
dmg@bibo.met.fu-berlin.de

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Wer meteorologische Nachwuchspflege betreibt, muss nicht nur die heranwachsenden Talente ansprechen - es gilt auch, Lehrer zu motivieren, damit in den Schulen entsprechende Förderung möglich ist. Eine weitere Aktivität, über die wir im Heft 2/2000 der Mitteilungen berichteten, wird nun Wirklichkeit! Gemeinsam mit der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) wird vom 25.-29. Juni 2001 in Bad Honnef eine Sommerschule Physikalische Aspekte der Meteorologie stattfinden. Nebenbei: Ich hatte am 8.11.2000 Gelegenheit, in eindrucksvoller Weise zu erleben, wie die DPG zu Berlin einen großen Physik-Hörsaal zu einer 2 1/2-stündigen Veranstaltung für Schüler (!) mit Preisverleihung füllte. 

Nachwuchsarbeit, engagiert betrieben, ist weder trocken noch fruchtlos.
Unter der wissenschaftlichen Leitung von Prof. Vollmer und Prof. Wehry ist es gelungen, eine klangvolle Referenten-Community zu aktivieren. Zur Sommerschule werden 16 Vorträge zu Gehör gebracht. Hier die Themenliste mit Arbeitstiteln:

• Wetterkunde in der Sekundarstufe I (Heinz Muckenfuss, PH Weingarten)
• Wärmestrommesser im Physikunterricht (Werner Schneider, U Erlangen)
• Wetter und Chaos in der Schule (Volkhard Nordmeier, U Münster)
• Meteorologische Optik (Michael Vollmer, FH Brandenburg)
• LIDAR-Anwendungen in der Meteorologie (Ludger Wöste, FU Berlin)
• Das Klimasystem  (Martin Claussen, PIK Potsdam)
• Klimamodellierung und Klimaszenarien (Ulrich Cubasch, MPI Hamburg)
• Der Ozean (Stefan Rahmstorf, PIK Potsdam)
• Nachweis, Zuordnung und Bewertung von Klimaänderungssignalen (Andreas Hense, Bonn)
• Regionale Klimaentwicklungen und Extrema  (Friedrich-Wilhelm Gerstengarbe, PIK Potsdam)
• Von den Beobachtungen zu Anschauungsmodellen und zur Wettervorhersage (Werner Wehry, FU Berlin) 
• Satellitenbilder und deren Interpretation, insbesondere für Gewitter (Matthias Eckardt, FU Berlin) 
• Schwergewitter (mit Tornados) und deren Vorhersage (Nikolai Dotzek, DLR Oberpfaffenhofen) 
• Die Modellkette für die Wetter-vorhersage (Matthias Jaeneke, DWD Langen)
• Wie gut ist die Wettervorhersage (Konrad Balzer, DWD Potsdam)
• Abendvortrag von Dieter Walch, ZDF, Mainz: Wie viel Wetter verträgt der Zuschauer?

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Was viele nicht mehr geglaubt haben, wird doch wahr: Noch in diesem Jahr wird der Druckauftrag für das nächste Heft von Promet erteilt werden. Da das in dieser Ausgabe behandelte Thema derart umfangreich ist, mußten die einzelnen Beiträge auf 2 Hefte verteilt werden:
Vol. 26, Heft 3/4 Photosmog I
Vol. 27, Heft 1/2 Photosmog II

Wer erhält Promet ?

Da Promet eine Fortbildungszeitschrift des Deutschen Wetterdienstes (DWD) ist, wird sie kostenfrei verteilt an:
1. Bedienstete des DWD (Meteorologen und Wetterberater),
2. Bedienstete des Geophysikalischen Beratungsdienstes der Bundeswehr (Meteorologen und Wetterberater).
Ferner erhält folgende Personengruppe Promet ebenfalls kostenfrei vom DWD:
3. Bedienstete meteorologischer Hochschulinstitute sowie meteorologischer Forschungsinstitute, sofern ihre Bezahlung nicht über Drittmittel erfolgt.

Um es nochmals deutlich auszusprechen:  Promet erhält nicht kostenfrei vom DWD:

• ehemalige Bedienstete des DWD, des GeophysBDBw sowie von Hochschulinstituten (Rentner, Pensionäre) seit ihrem Eintritt in den Ruhestand,
• über Drittmittelverträge an Hochschulinstituten angestellte Personen.

Hein-Dieter Behr
Ollnsstraße 172,
25336 Elmshorn

Zur Promet-Informationsseite auf dem Web

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Im September 2001 findet unsere Meteorologentagung bekanntlich als Deutsch-Österreichisch-Schweizerische Tagung unter dem klangvollen Namen DACH-MT in Wien statt; die Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik begeht 2001 ihr 150-jähriges Jubiläum - Grund genug, gemeinsam zu feiern.

Inzwischen sind Koordinatoren für die einzelnen Themen benannt, Tagungsankündigungen gedruckt und Webseiten produziert worden. Ich nutze diese Gelegenheit, Sie auf die Internetseite der DACH-Tagung aufmerksam zu machen, die seit Neuestem auch Themen, Koordinatoren und Kurzbeschreibungen für Sie bereithält. An die Kollegen, die sich mit einem Beitrag auf der DACH-Tagung vorstellen wollen, sei appelliert, mit diesem nicht mehr zu zögern, wir möchten Anfang 2001, im Jänner, wie es so schön heisst, das Programm zusammenstellen. Außerdem weise ich darauf hin, dass auch Anmeldungen, die im Vorfeld der Tagung erfolgen mit einer geringeren Teilnahmegebühr honoriert werden. Sie finden die Web-seiten der DACH-Tagung unter http://www.zamg.ac.at/~DACH2001

Arne Spekat
Sekretär DMG
Inst. f. Meteorologie
Carl-Heinrich-Becker-Weg 6-10
12165 Berlin 
dmg@bibo.met.fu-berlin.de
 

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ZV Hamburg (1998-2000) 
c/o Deutscher Wetterdienst
Jenfelder Allee 70 a
22043 Hamburg
Tel.: 040/6690-1400,  Fax: -1499
reinhard.zoellner@dwd.de
Bitte beachten Sie: Die Webseiten des Zweigvereins Hamburg sind umgezogen und haben auf dem Server, der auch die DMG-Seiten bereitstellt, eine neue Heimat gefunden.
http://www.met.fu-berlin.de/dmg/dmg_home/zvhh/dmgzvhh.htm

Vorstand des ZV Hamburg

Vorsitzender
Dipl.-Phys. Andreas Kresling
c/o DWD, GF Seeschiffahrt
Jenfelder Allee 70 a, 
22043 Hamburg
Tel.: 040/6690-1850,  Fax: -1952
andreas.kresling@dwd.de

Stellvertr. Vorsitzender
Prof. Dr. Burghard Brümmer, Hamburg
Schriftführer
Dipl.-Met. Reinhard Zöllner, Hamburg
Kassenwart
Frau Dipl.-Met. Gudrun Rosenhagen, Hamburg
Stellvertr. Kassenwart
Dr. Hein Dieter Behr, Hamburg

Beisitzer
Dr. Stephan Bakan, Hamburg
Dr. Hein Dieter Behr, Hamburg
Dr. Georg Duensing, Hamburg
Prof. Dr. Dieter Etling, Hannover
Dipl.-Met. Günter Heise, Hamburg
Dr. Heiko Panskus, Hamburg
Prof. Dr. Eberhard Ruprecht, Kiel
Dr. Rainer Tiesel, Rostock
 

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Der Zweigverein Leipzig, als kleinster ZV der DMG, konnte seine Mitgliederzahl im Jahr 2000 halten. Der Stand am 15.11.00 betrug 102 Mitglieder.
          Die Aktivitäten des ZV betrafen vor allem die Weiterbildung. Es wurden in diesem Rahmen 2 Fortbildungsveranstaltungen durchgeführt:
          Am 17.5.2000 in Tharandt auf Einladung des Instituts für Hydrologie und Meteorologie der Universität Dresden (Prof. Bernhofer). Das Thema war "Landoberflächenprozesse".
          Am 14.11.2000 in Bad Blankenburg auf Einladung des Fachbereichs Landschaftsarchitektur der Fachhochschule Erfurt (Prof. Völksch). Das Thema war "Regionalklimatologie".
          Beide Veranstaltungen waren gut besucht und von lebhaften Diskussionen begleitet. Insbesondere die Veranstaltung in Bad Blankenburg war anwendungsbezogen ausgerichtet. Es entsteht der Eindruck, daß insbesondere die anwendungsorientierte Seite der Meteorologie besonderes Interesse hervorruft.
          Weiterhin beteiligt sich der ZV Leipzig traditionell am wissenschaftlichen Kolloquium des IfT und LIM Leipzig.
          Das GLOBE Projekt wird ebenfalls unterstützt, hier unter Hilfestellung auch des Leipziger Instituts für Meteorologie. Kontakte zu einigen Schulen bestehen, es werden auch konkret (Niederschlags-) Daten an drei Schulen erhoben und auch schon ausgewertet. Bei derartigen Aktivitäten ist das Engagement einzelner Lehrer allerdings unabdingbar.
          Die Mitgliederversammlung mit Wahl des neuen Vorstandes fand am 14.11.2000 statt.

  Zur Webseite des Zweigvereins Leipzig

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Regelmäßiger Austausch von Wetterdaten, verfasst von Lehrern und Schülern? Eine solche Aktivität wurde unter dem Namen MetNetEurope erstmals Anfang 1998 von der Royal Meteorological Society ins Leben gerufen. Ein Jahr später wurde, wegen des großen Zuspruchs, dieses Projekt wiederholt - fortan hieß es MetLinkInternational und fand unter Beteiligung von 26 Schulen weltweit statt. Es wurde beschlossen, dass regelmäßig im Januar und Februar eines Jahres eine neue MetLinkInternational-Phase stattfindet. Nebenbei: einen weltweit günstigen Zeitrahmen zu finden ist nicht trivial, denn irgendwo sind immer Ferien oder Prüfungen.
          Grund- und weiterführende Schulen können sich beteiligen. Lehrer und Schüler führen für mehrere Wochen zweimal täglich Wetterbeobachtungen durch, tauschen diese mit anderen Partnerschulen aus und, mit der Hilfe von Meteorologen, analysieren und interpretieren sie das vorliegende Material. Dabei soll bei den Schülern Fähigkeiten, wie das Erfassen von Wetterdaten, das Bewusstsein für regionale Wetterunterschiede und ein Verständnis für meteorologische Zusammenhänge entwickelt werden. Voraussetzung ist ferner eine Verbindung zum WWW.
          MetLinkInternational wird sich im Laufe der Jahre ausweiten. Bisher 
ist keine deutsche Schule dabei - vielleicht findet sich auf diesem Weg eine interessierte Schule. Zurzeit laufen die Vorbereitungen für die Kampagne 2001. Interessenten können sich weiter informieren, indem sie sich an die folgende Adresse wenden: 
Dr. Malcolm Walker, Royal Meteorological Society, 104 Oxford Road, Reading, Berks., RG1 7LL, U.K. 
education@royal-met-soc.org.uk - es gibt auch eine Website: http://atschool.eduweb.co.uk/radgeog/MetNetEur/MetNetEur.html

Arne Spekat
Sekretär DMG
Inst. f. Meteorologie
Carl-Heinrich-Becker-Weg 6-10
12165 Berlin 
dmg@bibo.met.fu-berlin.de

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Das Goethejahr zum Gedenken an seinen 250sten Geburtstag liegt hinter uns. Wenn ich in den Mitteilungen 1/2000 die Schilderung des Einflusses Goethes auf die Entwicklung der Meteorologie durchsehe, so ist offenbar diese für uns Meteorologen bedeutsame Bemerkung völlig untergegangen.  Dabei liegen in den DWD- und DMG-Archiven ausreichende Hinweise darauf vor (2,3,4). Ich will daher nachfolgend eine Wiederbelebung versuchen.
          Die Sammlung "Aus Goethes Gesprächen ... " (1) schildert mehrere Zusammenkünfte Goethes mit dem jungen ungarischen Sänger und Kandidaten der Theologie Feriencik in der Nähe von Weimar.  Ich zitiere:
"... Es muß an einem Sommertag gewesen sein, als Feriencik ihn einmal besuchte. Goethe sprach von der Aufführung einer Oper, die an demselben Tage in Weimar stattfinden sollte, und riet Ferien?ik auf das lebhafteste, diese Aufführung sich nicht entgehen zu lassen.
          Natürlich dachte Goethe dabei an Ferienciks musikalische Richtung und daß ihn, als Sänger, eine bemerkenswerte Aufführung einer Oper besonders interessieren müsse. Ferien?ik war auch sogleich entschlossen, nach Weimar zu gehn.  Bevor er sich aber von Goethe empfahl, trat dieser an das Fenster und sagte, nachdem er einige Zeit hinausgesehn: "Ich riet Ihnen vorhin, nach Weimar zu gehn, nun rate ich Ihnen ab: es kommt ein Gewitter."
          Feriencik bemerkte: es sei ja doch der schönste Tag, mit Sonnenschein und blauem Himmel!  Goethe blieb bei seiner Meinung, und Feriencik empfahl sich, ganz erstaunt über diese, wie ihm schien, unbegründete Prophezeiung.  Er glaubte nicht daran und blieb bei seinem Vorsatze, ging, wenn ich mich recht erinnere, mit einer ganzen Schar von Freunden, nach Weimar und wurde von einem greulichen Gewitter überfallen, dabei naß bis auf die Haut!
          Bei einem nächsten Besuche gestand Feriencik dann seinen Unglauben und wie er dafür bestraft worden sei, worüber Goethe wohl gelacht haben wird.  Er sagte unter anderem: (Hier folgt das obige Zitat)."
          Die Erzählung fällt in die Zeit, in der Goethe auch durch W. Brandes "Beiträge zur Witterungskunde" von 1820 "Eine frische Aufmunterung genoß..." (5) und bestätigt sein großes Interesse an unserem Fachgebiet. Sicher hat er nicht geahnt, dass sein Spruch fast 200 Jahre später noch aktuell ist. Wir Meteorologen in Deutschland sollten aber stolz sein auf diese Anregung unseres großen Dichters!

Literatur:

Wolfgang Herwig (Hrg.): Aus "Goethe's Gespräche...", Bd. III/1, Artemis Verlag, 1969.
L. Weickmann (sen.): Witterungslehre zu Goethes Zeit und heute. Nach einem Vortrag, gehalten im November 1942 zur 1. Leipziger Goethewoche d. Goethe-Gesellschaft. 2. Auflage, Leipzig, 1944.
L. Weickmann (jun.): Als Meteorologe im 20.Jahrhundert, S. 41, Starnberg, Jan. 1999. Bibliothek des DWD.
F. Wippermann: Ja, ja, das Wetter..., Lebenserinnerungen, Selbstverlag, 2000.
M. Börngen: "Eine frische Aufmunterung genoß ich zuletzt durch Herrn Brandes", Vortrag bei der Fortbildungsveranstaltung des ZV Leipzig und des FAGEM, November 1999, Leipzig.

Ludwig Weickmann 
Giselastr. 7
82319 Starnberg

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Globale Klimaänderungen können inzwischen anhand einer Reihe von Analysen klimatologischer Beobachtungsdaten wissenschaftlich belegt werden. Inwieweit die bereits nachgewiesenen Klimaänderungen auf menschliche Einflüsse zurückzuführen sind, ist jedoch nach wie vor Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen. Neue Forschungsergebnisse der Universität Frankfurt am Main im Auftrag des Umweltbundesamtes ergeben neue Indizien dafür, dass der Mensch das Klima maßgeblich beeinflussen kann. Die Ergebnisse wurden mit einer neuen statistischen Berechnungsmethode erhalten. Grundlage der Studie "statistische Analysen zur Früherkennung globaler und regionaler Klimaänderungen auf Grund des anthropogenen Treibhauseffektes" sind lange Beobachtungsdaten der letzten 100 bis 200 Jahre, mit verschiedenen räumlichen Skalenbereichen in Monatsauflösung der bodennahen Mittel- und Extremtemperatur, des Niederschlags, des Wasserpartialdrucks und des Luftdrucks. Es wird hier ein alternativer Ansatz zu den bekannten Klimamodellrechnungen mit ihren Unsicherheiten gesehen. Die Studie bezieht neben den Treibhausgasen alle weiteren wichtigen Einflüsse auf das Klima ein. Dazu zählen der Schwefeldioxidausstoss - als weiterer, auf menschliche Aktivitäten zurückgehender Klimafaktor -, der Vulkanismus, die Sonnenaktivität, das El-Niño-Phänomen und die Nordatlantik-Oszillation. Die empirisch-statistische Methodik ist komplex. Mit dem statistischen Modell kann bestimmt werden, welcher Klimafaktor sich am meisten in den Klimabeobachtungsdaten widerspiegelt, welcher auf Rangplatz zwei steht und so weiter. 
           Entsprechend vielfältig sind die Ergebnisse. Mit der verwendeten Methode läßt sich ein anthropogenes Treibhaussignal in den Beobachtungsdaten nachweisen, je nach Klimaparameter mit unterschiedlicher Ausprägung. Es zeigte sich weiterhin, dass bei Berücksichtigung aller potenzieller Einflussgrößen auf das Klima sowohl die erklärte Gesamtvarianz der unterschiedlichen Klimaparameter als auch der Einfluss der anthropogenen Treibhausgase in der großräumigen (globalen) Skala am größten war. Bei der global gemittelten bodennahen Lufttemperatur lassen sich fast 80 % der Gesamtvarianz durch die zuvor genannten, auf den Menschen zurückgehenden oder natürlichen Einflußgrößen erklären.  Der weitaus größte Anteil von fast 60% geht dabei offenbar auf den vom Menschen verursachten anthropogenen Treibhauseffekt zurück. Rund 20 % verteilen sich auf den anthropogenen Schwefeldioxidausstoss, den Vulkanismus, das El-Niño-Phänomen und die Sonnenaktivität, die übrigens nur mit einem Anteil von 4,2 % nachweisbar ist. Der bei dem Klimaparameter der global gemittelten Temperatur verbleibende unerklärte Rest beobachteter Variationen von rund 20 % weist weitgehend Zufallseigenschaften auf. Bei zunehmender regionaler Differenzierung und insbesondere bei der Betrachtung anderer Klimaelemente - wie Luftdruck und Niederschlag - gelingt der Nachweis des "Klimafaktors Mensch" nur zum Teil und stets in geringerem Ausmaß. 
          Die Ergebnisse relativieren die Unsicherheit von Untersuchungen des anthropogenen Anteils an Klimaänderungen. Sie verdeutlichen die Wichtigkeit einer Vorsorge zum Schutz des Klimas und unterstreichen die Bestrebungen auf politischer Ebene weltweit zur Reduzierung der sechs Treibhausgase (Kohlendioxid, Methan, Lachgas, Schwefelhexafluorid, perfluorierte Kohlenwasserstoffe und teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe)
          Eine Zusammenfassung (28 S.) bzw. ein ausführlicher Bericht (228 S.) sowie weitere Informationen zur Studie gibt es bei der Universität Frankfurt/Main, Institut für Meteorologie und Geophysik, Postfach 11 19 32, 60054 Frankfurt/Main, Tel. 069 - 798 - 23578/28578/28989, Fax - 22482, http://www.rz.uni-frankfurt.de/IMGF/meteor/klima

Quelle: UBA-Pressemitteilung 24/2000 sowie ZS UMWELT 7/8 2000

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