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Wie wird man Meteorologe?

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Die Ausbildung zum Meteorologen besteht entweder aus einem Meteorologiestudium an einer Universität oder man wählt den Weg des dualen Studiums zum FH-Diplommeteorologen an der Hochschule des Bundes. Im Folgenden wird allerdings das Universitätsstudium zum Bachelor bzw. Master of Science beschrieben.

Dieses Studium umfasst verschiedene naturwissenschaftliche Themen und Fächer. Wie viele andere Bachelorstudiengänge besteht auch das Bachelor-Meteorologiestudium aus einem Grundstudium und einem Hauptstudium. Im Grundstudium, welches in der Regel die ersten 3 Semester umfasst, werden die notwendigen mathematischen und physikalischen Grundlagen vermittelt. Zu den physikalischen Grundlagen gehören die Experimentalphysik, die Theoretische Physik und das physikalische Grundpraktikum. Die physikalische Grundausbildung ist vonnöten, da die Meteorologie nichts anderes ist, als die Physik der Atmosphäre.

Nachdem das Grundstudium erfolgreich absolviert wurde, geht es über in das Hauptstudium. Im Hauptstudium werden zunehmend konkrete meteorologische Themen behandelt. Bestandteile sind unter anderem eine kurze Einführung in die Meteorologie und die Klimatologie, sowie Veranstaltungen zur theoretischen, synoptischen und angewandten Meteorologie. Weitere Bestandteile sind die Statistik, die Numerik und die Fernerkundung. Neben den Pflichtmodulen, die jeder Student im Laufe des Studiums belegen muss, gibt es in der Regel die Möglichkeit, sich durch verschiedene Wahlmodule einen eigenen Schwerpunkt zu setzen. Das Angebot orientiert sich dabei häufig an den Forschungsschwerpunkten der jeweiligen Universität.

An einigen Universitäten wird nicht das reine Meteorologiestudium angeboten, sondern ein übergeordnetes Studium, wie die Physik des Erdsystems. In diesem Studiengang gibt es zusätzliche Themenangebote oder es besteht die Möglichkeit im Studienverlauf den Schwerpunkt auf die Meteorologie zu setzen. Weitere Unterschiede zwischen den verschiedenen Standorten liegen, wie bereits erwähnt, in den jeweiligen Forschungsschwerpunkten. Die einen beschäftigen sich zum Beispiel mit den verschiedenen Prozessen in Wolken, die anderen konzentrieren sich auf klimatische Veränderungen in der Arktis oder Antarktis, wieder andere mit Modellierungen oder Fernerkundung. Standorte mit dem Schwerpunkt Wettervorhersage sind leider sehr selten geworden und als Student sollte man auch eine gewisse Leidenschaft für diesen spannenden Themenbereich mitbringen. Bei der Wahl eines geeigneten Studienstandortes können diese Schwerpunkte eine Rolle spielen. Besonders wenn die Forschung von Interesse als Berufsweg ist, bietet es sich an, nach interessanten Themengebieten und Arbeitsgruppen zu schauen. Um einen Einblick in das Berufsleben zu bekommen, muss an einigen Universitäten ein Pflichtpraktikum durchgeführt werden. Auch beim DWD ist solch ein Praktikum in vielen verschiedenen Bereichen, wie z.B. in der Vorhersage- und Beratungszentrale oder bei Klima und Umwelt möglich.

Viele Meteorologen absolvieren im Anschluss an das Bachelorstudium einen Master, um sich noch weiter zu vertiefen und eine größere Wahl an Berufsmöglichkeiten zu erhalten. Welche Möglichkeiten ihnen dann bevorstehen, wurde im gestrigen Thema des Tages  aufgeführt.

In Deutschland wird in den folgenden Städten ein Hauptstudiengang in Meteorologie (min. Bachelor) angeboten: Berlin, Bonn, Frankfurt am Main, Hamburg, Hannover, Karlsruhe, Kiel, Köln, Leipzig, Mainz, München. Aber auch in Basel, Bern, Innsbruck, Wageningen, Wien und Zürich ist ein deutschsprachiger Meteorologie-Bachelor möglich. Viele der Universitäten bieten ebenfalls einen Masterstudiengang an, sodass die komplette Ausbildung an einem Standort möglich ist.

Dipl.-Met. Marcel Schmid in Zusammenarbeit mit der Praktikantin Maren Schäfers
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 09.03.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Was macht man eigentlich als Meteorologe?

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Eines vorweg, Meteorologe kann sich jeder nennen, denn es ist kein geschützter Begriff. Allerdings wird der Beruf des Meteorologen in einem umfangreichen Studium oder in einer FH-Ausbildung erlernt. Dabei sind vor allem die Mathematik und die Physik ein grundlegender Baustein des Studiums, denn die Meteorologie ist nichts anderes als die Physik der Atmosphäre. Vom FH-Diplom bis zum Doktortitel oder Professor kann also die ganze Bandbreite an wissenschaftlichem Wissenserwerb genutzt werden. Mitnichten sitzen Studenten in den Vorlesungen nur da, beobachten die Wolken und machen daraus eine Wettervorhersage. Dies ist sicherlich ein Teilbereich der Meteorologie, doch das Studium oder die Ausbildung ist viel komplexer. Dadurch gibt es durchaus auch einige Studienabbrecher nach kurzer Zeit. Aufgrund des komplexen Studiums, das im morgigen Thema des Tages umfangreicher vorgestellt wird, ergeben sich nach vollendetem Abschluss einige verschiedene Einsatzmöglichkeiten im Berufsleben.

Ein Bereich ist sicherlich der in der Öffentlichkeit als klassisch angesehene Weg vor die Kamera. Diesen Weg schlägt allerdings nur ein Bruchteil der Absolventen ein, oftmals sind die Moderatoren im TV und Radio sogar keine Meteorologen mit meteorologischem Hauptstudium. Einige Studenten bleiben nach Erwerb des Bachelors oder Masters noch an der Uni und promovieren, schlagen damit eine eher wissenschaftliche Laufbahn ein. Im wissenschaftlichen Bereich arbeitet mit Sicherheit ein großer Anteil an Meteorologen. Oftmals vertiefen sie sich in Projektarbeiten im Bereich der Klimatologie, der Modellierung, der Hydrologie, der Stadtplanung oder im Agrarbereich. Ein weiterer Arbeitsbereich ist in der Wind- und Solarenergie angesiedelt, um beispielsweise Berechnungen und Prognosen zu erstellen, wo es sich lohnen könnte einen Windpark oder eine Solaranlage zu errichten. Auch in der Versicherungsbranche finden sich Meteorologen, sowohl bei Rückversicherern, als auch bei Firmen, die zum Beispiel Niederschlags-, Wind- oder Hagelgutachten erstellen. Selbst bei großen Energiefirmen sitzen Meteorologen, denn Strom wird an der Börse gehandelt, und da ist es natürlich von großem Vorteil zu wissen, wie viel Strom durch Wind- und Solarenergie eingespeist werden kann. Auch in der Wettervorhersage für Autorennen oder andere Events werden Meteorologen benötigt.

Und dann ist da natürlich noch der Meteorologe, der bei einem privaten Wetterdienst oder, wie der Verfasser dieses Textes, beim Deutschen Wetterdienst arbeitet. Hier ist das Aufgabengebiet ebenfalls breit gefächert, konzentriert sich aber in der Vorhersage- und Beratungszentrale des DWD auf das Wetter- und Warnmanagement, einige Projektarbeiten sowie Lehraufgaben. Des Weiteren ist die Flugmeteorologie ebenfalls noch ein wichtiger Themenbereich.

Durch das angesprochene umfangreiche Mathematik- und Physikstudium ergeben sich also sehr viele unterschiedliche Arbeitsfelder für Meteorologen. Daher denken Sie beim Smalltalk übers Wetter mit unbekannten Personen stets daran, dass Ihnen vielleicht ein Meteorologe mit wissenschaftlichem Abschluss gegenübersteht.

 

Dipl.-Met. Marcel Schmid
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 08.03.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Energieinput von oben

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Ein maßgeblicher Faktor der Strahlungsbilanz in unserem Klimasystem Erde-Atmosphäre ist die sogenannte Globalstrahlung. Unter dieser versteht man die gesamte an der Erdoberfläche auf einer horizontalen Ebene empfangene Solarstrahlung. Die Globalstrahlung setzt sich dabei aus der direkten Strahlung (d.h. jene Strahlung, die Schatten werfen kann) und der gestreuten (diffusen) Sonnenstrahlung aus der Himmelshalbkugel zusammen. Die extraterrestrische Strahlung (d.h. die auf die Atmosphäre auftreffende Strahlung) wird nämlich beim Passieren der Erdatmosphäre verändert und erfährt beispielsweise eine Abschwächung (Extinktion) durch die Streuung/Reflexion an Luftmolekülen, Wolken, Wasser- und Staubteilchen. Zudem erfolgt auch eine Absorption durch Wasserdampf und atmosphärische Spurengase, diese soll an dieser Stelle aber nicht weiter behandelt werden. Als Faustregel gilt, dass bei Sonnenhöhen von mehr als 50° und wolkenlosem Himmel die Globalstrahlung zu ca. 75 % aus direkter Sonnenstrahlung besteht, bei einem deutlich tieferen Sonnenstand (ca. 10°) nur noch zu 33 %. D.h. bei tieferen Sonnenständen überwiegt die diffuse Himmelsstrahlung gegenüber der direkten Strahlung deutlich.

DWD Energieinput von oben

Die Globalstrahlung kann mit einem sogenannten Pyranometer  sehr gut gemessen werden. Dieses besteht aus für die kurzwellige Strahlung durchlässigen und auch als Witterungsschutz dienenden Halbkugeln und hintereinander geschalteten Thermoelementen (geschwärzte Thermosäule) als Sensor. Die geschwärzten Empfangsflächen der aktiven Lötstellen der Thermoelemente absorbieren die einfallende Strahlung und erwärmen sich gegenüber den passiven Lötstellen innerhalb des Geräts. Die auftretenden Temperaturdifferenzen erzeugen Thermospannungen, die ein Maß für die empfangene Bestrahlungsstärke sind. Mit einer entsprechenden Abschattung (Schattenring) kann mit diesem Gerät auch die diffuse Strahlung bestimmt. Auf jeden Fall ist eine sogenannte Horizontfreiheit, d.h. kein Horizonteinschränkung durch Bäume, Gebäude oder Bergrücken erforderlich.

DWD Energieinput von oben 1

Aufgrund der starken Abhängigkeit der Globalstrahlung vom Sonnenstand besteht in unseren Breiten ein immenser Jahresgang. So liegt die mittlere Monatssumme für Deutschland im Zeitraum 1991 bis 2020 für den Monat Dezember beispielsweise unter 20 kWh/m², bei höchstem Sonnenstand in den Sommermonaten Juni und Juli bei über 160 kWh/m² . Außerdem ist in der Abbildung anhand des „Box-Plots“ auch das 25 % und 75 % bzw. das 10 und 90 % Perzentil (d.h. die wahrscheinlichste Schwankungsbreite bzw. der fast maximale Erwartungswert) ersichtlich (Erklärung in der unteren Legende beachten). Für das aktuelle Jahr 2023 lag die Monatssumme im Juni beispielsweise bei sehr hohen 199 kWh/m² und damit deutlich über dem normalerweise erwarteten Wertebereich. Auch im kürzlich abgelaufenen September ist dieser Effekt aufgetreten: die Monatssumme von 124 kWh/m² liegt deutlich oberhalb des Mittelwerts, der bei etwas unter 100 kWh/m² zu finden ist. Diese deutlichen Ausreißer führen nun dazu, dass die mittlere Jahressumme der Globalstrahlung von 1086 kWh/m² (1991 bis 2020) dieses Jahr wahrscheinlich schon im Oktober übertroffen wird. Den absoluten Spitzenrang nimmt im Bezugszeitraum seit 1983 das vergangene Jahr 2022 mit einer Jahressumme von 1227 kWh/m² ein.

Generell ist festzustellen, dass es seit 1983 einen eindeutigen positiven Trend der Jahressummen der Globalstrahlung gibt . Legt man einen linearen Trend in die Datenpunkte ergibt sich eine Steigerung von etwa 3,6 kWh/m² pro Jahr. Das bedeutet, dass in 10 Jahren im Deutschlandmittel 36 kWh/m² hinzugekommen sind. Sehr schön ersichtlich sind auch die zwei „Ausreißer“ in den vergangenen Jahren sowie das Jahr 2003.

DWD Energieinput von oben 2

Außerdem unterliegt die Globalstrahlung in Deutschland aufgrund der Geographie und der Geometrie der einfallenden Strahlung einer regionalen Differenzierung. In den Mittelwerten der Jahressummen im Zeitraum von 1991 bis 2020 gibt es im Süden der Bundesrepublik deutlich höhere Werte als im Norden und Nordwesten Deutschlands. Die höchsten Werte der Globalstrahlung werden etwa in einem Streifen vom Bodensee über das Alpenvorland bis zum Inn und der Salzach sowie am Oberrhein und am Neckar erreicht. Im Vergleich zu den geringeren Werten im Norden (knapp über 1000 kWh/m²) werden im Süden fasst 200 kWh/m² im Jahr mehr erreicht.

Die erwähnten Abbildungen sind unter zu finden.

Mag.rer.nat Florian Bilgeri
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 16.10.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst