Europäisches Labor für schwere Stürme

Das Europäische Labor für Unwetterforschung ( ESSL ) ist eine wissenschaftliche Organisation, die Forschung zu schweren konvektiven Stürmen, Tornados, Starkniederschlagsereignissen und Lawinen in ganz Europa und im Mittelmeerraum betreibt . Es betreibt die viel genutzte Europäische Unwetterdatenbank (ESWD).

Das Europäische Labor für schwere Stürme entstand als informelles Netzwerk europäischer Wissenschaftler mit dem Ziel, die Forschung zu schweren konvektiven Stürmen und Extremwetterereignissen auf europäischer Ebene voranzutreiben. Es wurde 2002 von Nikolai Dotzek initiiert und erhielt 2006 den Status einer gemeinnützigen Organisation. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Das ESSL konzentriert sich auf Forschungsfragen zu konvektiven Stürmen und anderen Extremwetterphänomenen, die sich auf gesamteuropäischer Ebene effizienter behandeln lassen. ^{[ 3 ]} Es kann als europäisches Pendant zum US-amerikanischen National Severe Storms Laboratory (NSSL) betrachtet werden. Einige ESSL-Mitglieder beteiligen sich am European Storm Forecast Experiment (ESTOFEX), das täglich Vorhersagen schwerer konvektiver Stürme erstellt. Es kann als operatives Pendant zum US Storm Prediction Center (SPC) angesehen werden, ähnlich wie das ESSL das Forschungspendant zum NSSL ist. Allerdings verfügen beide europäischen Organisationen derzeit nicht über die institutionelle Unterstützung, die den US-amerikanischen Organisationen als staatlichen Einrichtungen zuteilwird. ^{[ 4 ]}

Die gesetzlichen Ziele des ESSL sind:

• um die Forschung zu schweren konvektiven Stürmen und extremen Wetterereignissen auf europäischer Ebene voranzutreiben
• Betrieb und Erweiterung der Europäischen Datenbank für extreme Wetterereignisse (ESWD) ^{[ 5 ]}
• die europäischen Konferenzen über schwere Stürme zu unterstützen oder zu organisieren

Die Europäische Datenbank für Unwetterereignisse ( ESWD ) sammelt und verifiziert Meldungen über Staub- , Sand- und Dampfteufel , Tornados , Windstoßwirbel , großen Hagel , Starkregen und Schneefall , schwere Windböen , Blitzeinschläge und Lawinen in ganz Europa und im Mittelmeerraum. Die ESWD ist die wichtigste Datenbank für solche Ereignisse in Europa. ^{[ 6 ]} Jeder kann Beobachtungen von extremen Wetterereignissen melden. Jede Meldung wird einer Qualitätskontrolle unterzogen und jedes Ereignis wird entweder als eingegangen (QC0), auf Plausibilität geprüft (QC0+), durch zuverlässige Quelle bestätigt (QC1) oder als wissenschaftliche Fallstudie (QC2) gekennzeichnet . QC0+ sind Ereignisse, die mit hoher Wahrscheinlichkeit stattgefunden haben, bei denen jedoch einige Details, wie der genaue Zeitpunkt, der genaue Ort oder die Merkmale der Meldung, unbekannt oder unsicher sind. QC1 bedeutet, dass die Ereignisse und der gemeldete Inhalt bestätigt wurden. QC2 bedeutet, dass die Ereignisse und der gemeldete Inhalt bestätigt wurden und Gegenstand einer wissenschaftlichen Fallstudie waren. Um die Richtigkeit aller in einem bestimmten Bericht enthaltenen Informationen anhand detaillierter Fallstudien auf wissenschaftlichem Niveau zu überprüfen, wurden außerordentliche Arbeiten durchgeführt. Daher ist QC2 im Vergleich zu QC1 relativ selten. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Der Europäische Wetterbeobachter ( EWOB ) ist ein Projekt ähnlich dem Mping -Projekt des NSSL. Es handelt sich um eine Datenbank mit Echtzeitberichten zu Wetter, Unwettern und deren Auswirkungen. Die Datenbank wird durch Berichte gespeist, die dem ESSL von seinen Partnern sowie über die EWOB-App übermittelt werden. Wissenschaftler nutzen die Daten, um herauszufinden, wie sie Daten von Wettersatelliten und Radargeräten optimal zur Vorhersage von Unwettern einsetzen können. Wetterbeobachtungen durch Menschen sind unerlässlich, um Zusammenhänge zwischen den Daten von Satelliten und Radargeräten und den tatsächlichen Wetterbedingungen am Boden herzustellen. ^{[ 9 ]} EWOB wurde am 15. Dezember 2015 veröffentlicht. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Wettervorhersager stehen vor dem Problem, dass Satelliten nicht erfassen können, was sich unter einer Gewitterwolke befindet, Radargeräte nicht in Bodennähe scannen und die Messungen ihrer Beobachtungsstationen weit auseinanderliegen. EWOB ermöglicht es ihnen, beispielsweise zu erkennen, dass ein Gewitter Windschäden verursacht oder dass der Regen plötzlich auf der Straße zu gefrieren beginnt. Dies sind entscheidende Informationen für die rechtzeitige Herausgabe von Wetterwarnungen.

Die Europäische Konferenz über schwere Stürme ( ECSS ) ist eine Konferenzreihe, die seit 2002 von der ESSL organisiert wird und alle zwei Jahre stattfindet. ^{[ 12 ]} Im Rahmen der ECSS werden zwei Preise angeboten:

• Der Heino-Tooming-Preis ist nach dem Meteorologen Heino Tooming († 2004) benannt und zeichnet hervorragende wissenschaftliche Arbeiten über schwere Stürme in europäischen Kooperationen aus.
• Der Nikolai-Dotzek-Preis ist nach dem Meteorologen Nikolai Dotzek benannt und würdigt herausragende wissenschaftliche Leistungen oder das Lebenswerk. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Das ESSL Testbed ist eine jährlich stattfindende Veranstaltung mit dem Ziel, die Unwettervorhersage in ganz Europa zu verbessern. ^{[ 15 ]} Wettervorhersagern steht stetig eine wachsende Anzahl von Tools als Grundlage für ihre Vorhersagen und Warnungen zur Verfügung. Diese werden jedoch aufgrund mangelnder Interaktion zwischen Entwicklern und Meteorologen nicht immer optimal genutzt. Zudem fehlt es an internationalem Austausch bewährter Verfahren zur Vorhersage extremer Wetterereignisse. Daher bringt das ESSL Testbed als permanente Einrichtung Meteorologen und Entwickler aus aller Welt zusammen: In einem quasi-operativen Umfeld mit Fokus auf Unwetter präsentieren und erläutern die Entwickler ihre Tools, die Meteorologen geben Feedback, und die Tools werden getestet. Kernaufgabe des Testbeds ist die Erstellung experimenteller Unwettervorhersagen. Das ESSL Testbed wurde vom HWT und seinem jährlichen „Frühlingsprogramm“ inspiriert, das vom Storm Prediction Center & NSSL organisiert wird . ^{[ 16 ]}

ESSL ist Teil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsnetzwerks ClimXtreme und führt das Projekt CHECC durch, das Teil des ClimXtreme-Moduls B ist.

Konvektive Gefahren wie großer Hagel, schwere Windböen, Tornados und Starkregen verursachen weltweit, in Europa und auch in Deutschland hohe wirtschaftliche Schäden sowie zahlreiche Todesfälle und Verletzungen. Es liegen nicht genügend Beobachtungen vor, um festzustellen, ob Trends bei solchen lokalen Phänomenen bestehen. Neuere Studien deuten jedoch darauf hin, dass die mit solchen Gefahren verbundenen Bedingungen in weiten Teilen Europas in den letzten Jahrzehnten häufiger aufgetreten sind. Diese Schlussfolgerungen basieren unter anderem auf Arbeiten mit additiven Regressionsmodellen für konvektive Gefahren (AR-CHaMo), die mithilfe modernster Reanalysedaten und Beobachtungen aus der Europäischen Unwetterdatenbank (ESWD) entwickelt wurden.

Das CHECC-Projekt verbessert AR-CHaMo durch die Verwendung neuerer Reanalysedatensätze mit höherer räumlicher und zeitlicher Auflösung, wie beispielsweise ERA5, COSMO-REA6 und MERRA2. Die höhere Auflösung soll die Bedingungen, die zu konvektiven Stürmen führen, besser erfassen und somit die statistischen Modelle verbessern. Weitere Verbesserungen werden durch zusätzliche Beobachtungsdaten aus Medienarchiven erwartet, die die für das Training der Modelle verwendete Datenbank für extreme Wetterereignisse erweitern. Die Robustheit der Modelle wird durch ihre Anwendung in verschiedenen Regionen, z. B. Europa und Teilen Nordamerikas, untersucht.

CHECC nutzt die Modelle, um zu untersuchen, ob sich signifikante Trends im Auftreten modellierter Naturgefahren sowohl in der Vergangenheit als auch in zukünftigen Klimaprojektionen erkennen lassen. Darüber hinaus analysiert CHECC, welcher Anteil dieser Trends auf Veränderungen der troposphärischen Strömungsmuster zurückzuführen ist, indem die Auswirkungen der festgestellten Veränderungen auf die zugrunde liegenden physikalischen Treiber konvektiver Ereignisse bewertet werden.

Abschließend wird CHECC die Verwendung von konvektionsauflösenden Reanalysedaten wie COSMO-REA2 untersuchen. Dies ist von besonderem Interesse, da Klimaprojektionen zunehmend in konvektionsauflösenden Modulauflösungen verfügbar werden. Im Rahmen dieses Studienabschnitts müssen die Prädiktorparameter aufgrund der höheren räumlichen Auflösung angepasst werden, da hierfür Proxys benötigt werden, die die konvektiven Stürme selbst und nicht deren jeweilige mesoskalige Umgebung beschreiben. ^{[ 17 ]}

Die Internationale Fujita-Skala (IF-Skala) bewertet die Intensität von Tornados und anderen Windereignissen anhand des Schweregrades der von ihnen verursachten Schäden. ^{[ 18 ]} Sie wird vom Europäischen Labor für schwere Stürme und verschiedenen anderen Organisationen, darunter dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und der Staatlichen Meteorologischen Agentur (AEMET) , verwendet . Die Skala ist analog zur Fujita- und Enhanced-Fujita -Skala konzipiert, jedoch durch die Berücksichtigung von Faktoren wie unterschiedlichen Bauvorschriften international besser anwendbar.

Im Jahr 2018 wurde der erste Entwurf der IF-Skala, Version 0.10, veröffentlicht. Diese Version basierte auf einer 12-stufigen Bewertungsskala. In den folgenden Jahren wurden Dutzende von Tornados anhand dieser Version der Skala bewertet . Besonders hervorzuheben ist der Tornado in Südmähren im Jahr 2021 , der eine Bewertung (IF4) und eine umfassende Schadensanalyse auf der IF-Skala erhielt, die von ESSL, dem Tschechischen Hydrometeorologischen Institut und vier weiteren Organisationen durchgeführt wurde. ^{[ 19 ]} Am 6. Mai 2023 wurde Version 0.99.9d veröffentlicht, die auf eine 9-stufige Bewertungsskala umgestellt wurde. ^{[ 20 ]} Ende Juli 2023 wurde die erste offizielle Version der IF-Skala veröffentlicht. ^{[ 21 ]}

Am 27. Juli 2022 startete ESSL eine Website mit experimentellen Vorhersagen von Blitz und Hagel für Europa auf Basis nachbearbeiteter Wettermodelldaten. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

Die ESSL hat zwei Hauptsitze, einen in Weßling bei München in Deutschland und den anderen in Wiener Neustadt in Österreich . Die deutsche und die österreichische Niederlassung arbeiten eng zusammen, wie in einer 2012 unterzeichneten Vereinbarung festgehalten ; die Leitungsgremien sind nahezu identisch. ^{[ 24 ]}

Institutionelle Mitglieder der Generalversammlung sind nationale Wetterdienste wie das Deutsche Wetterdienst (DWD) und die Deutsche Gesellschaft für Meteorologie (ZAMG) sowie meteorologische Forschungsinstitute wie das Forschungszentrum für Umweltveränderungen der Academia Sinica in Taiwan oder das Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) . ^{[ 13 ]} Weitere Mitglieder der Generalversammlung sind Wissenschaftler aus aller Welt, die sich mit der Erforschung extremer Wetterereignisse befassen. ^{[ 25 ]}

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