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Meteosat Third Generation: Was kann das neue bildgebende FCI Instrument?

Das FCI liefert seit Herbst letzten Jahres regelmäßig Daten und bietet im Vergleich zu seinem Vorgänger, dem Meteosat Second Generation, eine signifikante Verbesserung: Die Auflösung beträgt nun 1 Kilometer statt 3 Kilometer am Äquator. Zudem werden Daten alle 10 Minuten erfasst, anstatt alle 15 Minuten, was eine nahezu kontinuierliche Überwachung der gesamten Erdscheibe ermöglicht. Zukünftig ist ein 2,5-minütiger Scan mit einer Auflösung von 0,5 Kilometer für zwei Kanäle über Europa geplant, was insbesondere für die Flugmeteorologie und die Gewittervorhersage von großer Bedeutung ist.
Neben der verbesserten Auflösung bietet das FCI auch eine erweiterte Anzahl an Spektralkanälen. Mit 16 Kanälen anstelle von 12 können nun detailliertere Informationen über die Wolkenmikrophysik und den Zustand der Atmosphäre gesammelt werden. Um diese Daten anschaulich zu visualisieren, kommen unter anderem RGB-Bilder zum Einsatz. Hierbei werden den verschiedenen Spektralkanälen oder deren Differenzen die Farben Rot, Grün und Blau zugeordnet, um ein umfassendes Farbbild zu erstellen.
GeoColor-RGB-Tag:
Ein Beispiel ist das GeoColor-RGB-Tag, bei dem der visuelle 0,6 µm-Kanal rot, der 0,5 µm-Kanal grün und der 0,4 µm-Kanal blau dargestellt wird. Dies erzeugt ein natürliches Bild, das der menschlichen Wahrnehmung sehr nahekommt. In den Bildern sind Wolken und Schnee weiß, Land grün und Wasser blau zu erkennen. Eine dicke Wolkendecke über Deutschland zeigt nur wenige Lücken. 

Meteosat Third Generation Was kann das neue bildgebende FCI Instrument teil 1

GeoColorRGB Samstag 15.02. gegen 12:00 Uhr 

Wolkentyp-RGB:
GeoColor-RGB hat den Nachteil, dass Schnee und Wolken kaum unterschieden werden können. Hier werden Kanäle im nahen Infrarot verwendet, um die Eigenschaften der Wolken zu analysieren. Es zeigt tiefe hochnebelartige Bewölkung über Deutschland (cyan), die jedoch stellenweise durchbrochen ist. Im Süden und Osten sind teilweise grüne Flächen zu erkennen. Dabei handelt es sich um Schnee, der in den letzten Tagen gefallen ist und sich im GeoColor-RGB kaum von den Wolken unterscheidet. In den Alpen erscheinen die Schneeflächen wegen der sehr trockenen Höhenluft gelb. Über Frankreich sind dichte Cirruswolken mit Kondensstreifen in Rot zu erkennen, die über England in gelbe Wolken übergehen, die dicke Eiswolken darstellen. Weiter nördlich folgen tiefe Wolken mit grünlicher Färbung. Dies deutet auf Mischphasenwolken aus Eis und Wasser hin. Die weißen Wolken über Osteuropa bestehen aus unterkühlten Wassertropfen. 

Meteosat Third Generation Was kann das neue bildgebende FCI Instrument teil 2

Wolkentyp-RGB Samstag 15.02. gegen 12:00 Uhr 

Wolkenphasen-RGB:
Ähnlich ist das Wolkenphasen-RGB (rot: NIR1.6, grün: NIR2.25, blau: VIS0.6). Hier sieht man dicke weiße Wolken mit kleinen weißen Wolkentropfen über Deutschland. Je mehr sie sich rosa oder violett verfärben, desto größer sind die Wolkentropfen (siehe Irland und Schottland). Eiswolken sind hellblau. Je intensiver die Blaufärbung, desto größer sind die Eiskristalle. Schnee erscheint blau und Land braun. 

Meteosat Third Generation Was kann das neue bildgebende FCI Instrument teil 3

Wolkenphase-RGB Samstag 15.02. gegen 12:00 Uhr 

GeoColor-RGB-Nacht:
Nachts verwendet das GeoColor-RGB den Infrarotkanal 10,5 µm sowie die Differenz zwischen den Kanälen 10,5 µm und 3,8 µm, um tiefe Wasserwolken und Nebel in Blau darzustellen, während hohe Eiswolken weiß erscheinen. 

Meteosat Third Generation Was kann das neue bildgebende FCI Instrument teil 4

GeoColor-RGB nachts Samstag 15.02. gegen 01:00 Uhr 

Sandwich-Satellitenbild:
Eine weitere interessante Visualisierungsmethode ist das Sandwich-Satellitenbild. Dabei wird ein hochauflösendes visuelles Bild mit einem halbtransparenten farbigen Infrarotbild kombiniert. Das Beispiel zeigt Gewitter vor der griechischen Küste. Die Farben sind die Wolkenoberkantentemperatur (je röter, desto kälter, desto höher die Wolke, desto größer das Unwetterpotenzial). Das visuelle Satellitenbild darunter vermittelt einen plastischen Eindruck der Gewitterwolken. 

Meteosat Third Generation Was kann das neue bildgebende FCI Instrument teil 5 

Sandwich-Satellitenbild Freitag 14.02. 13:00 Uhr Ionisches Meer 

Dipl.-Met. Christian Herold 

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 15.02.2025
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst 

Historisch niedrige Eisausdehnung auf den Großen Seen

Seit 1973 wird die Eisausdehnung auf den Großen Seen an der Grenze zwischen Kanada und den USA per Satellit gemessen. Durchschnittlich frieren 53 Prozent der Fläche der Großen Seen im Winter zu. Das Maximum der Eisausdehnung wird üblicherweise Ende Februar bis Anfang März erreicht. Mitte Februar lag die Eisausdehnung auf allen fünf Seen allerdings bei gerade mal 2,7 Prozent und abgesehen von einem kurzen Peak zum Ende des Monats stieg die durchschnittliche Ausdehnung auch nicht mehr nachhaltig an (siehe Abb. 1). Auf dem Eriesee gab es zu diesem Zeitpunkt sogar so gut wie gar kein Eis. Eine solch geringe Ausdehnung wurde seit Beginn der Satellitenmessungen noch nie registriert.

 

DWD Historisch niedrige Eisausdehnung auf den Grossen Seen

Den Grundstein für die Bildung von Eis auf den Großen Seen legen die Wetterlagen zu Beginn eines jeden Winters im Dezember. Die ersten Vorstöße arktischer Luftmassen nach Süden sorgen für eine nachhaltige Abkühlung des Wassers. Der Eisbildungsprozess beginnt in geschützten Buchten und entlang der Küstenlinien und setzt sich dann bei entsprechend kalter Witterung über den Winter fort. Bleiben die Kaltluftvorstöße in den frühen Wintermonaten aus, wird die Zeit knapp, bis zum Ende der Saison eine signifikant große Eisausdehnung zu erreichen. Bereits in den vergangenen Jahren wurden immer häufiger Dezember mit viel zu hohen Temperaturen beobachtet. Dieses Jahr lagen die Temperaturen im gesamten Winter signifikant über dem Durchschnitt. In der Abbildung zeigt sich eindrücklich, dass sich bis in den Januar hinein kaum Eis auf den Großen Seen gebildet hatte. Erst Mitte Januar stieß arktische Kaltluft bis in die Mitte der Vereinigten Staaten vor. Als nachhaltig konnte dieser Wintereinbruch jedoch nicht bezeichnet werden, was sich direkt in der zurückgehenden Eisausdehnung zeigte.

Insgesamt ist in den vergangenen 50 Jahren die Eisausdehnung auf den Großen Seen pro Dekade um etwa 5 Prozent zurückgegangen, im gesamten Zeitraum also um etwa 25 Prozent. Zudem ist die Periode mit Eis auf den Gewässern im Mittel fast einen Monat kürzer als noch in den 70er Jahren. Im zurückliegenden Winter 2023/2024 stand das Wetterphänomen El Niño im Verdacht, entfernt Einfluss auf die Eisausdehnung auf den Großen Seen zu haben. El Niño ist zwar ein Phänomen, das sich im äquatorialen Pazifik abspielt, die Fernwirkung ist jedoch beachtlich. Letztlich wird vermutet, dass nicht allein der El Niño die geringe Eisausdehnung verursacht hat. Auch Veränderungen anderer globaler Meeresströmungen wirken sich auf die Großwetterlagen über Nordamerika aus, welche wiederum die Klimatologie der Großen Seen beeinflussen. Im Grunde zeigen sich die steigenden Temperaturen in Verbindung mit der bis in den Herbst hinein andauernden Speicherung der sommerlichen Wärme in den Seen verantwortlich. In einem Artikel des Umweltforschungslabors der Großen Seen der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) wird der Klimawandel zwar nicht explizit erwähnt, dennoch wird darauf hingewiesen, dass der letzte starke El Niño die extrem geringe Eisausdehnung voraussichtlich „nur“ verschlimmert hat. Sowohl die ohnehin über die vergangenen Jahrzehnte gestiegenen Temperaturen – also häufiger werdenden milden Winter – als auch kürzere Perioden mit nach Süden vorstoßenden arktischen Luftmassen sind hauptverantwortlich für die geringe Eisausdehnung. Ähnlich wie in Europa ist in großen Teilen der kontinentalen USA in den Wintermonaten ein Erwärmungstrend zu beobachten. Rund um die Großen Seen (Bundesstaaten Iowa, Michigan, Minnesota, North Dakota, South Dakota and Wisconsin) ist der Trend jedoch am dramatischsten.

Dipl.-Met. Julia Tuschy
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 14.04.2024
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst