v1.0 (englisch:) Eins, zwei, drei. (Sprecherin:) Start frei für die Erkundung eines altbekannten Phänomens. (englisch:) Perfekt. Mit einer Tragflächendrohne, mit Schwärmen von Quadrokoptern, mit neuer und mit bewährter Technik spüren Forschende den Geheimnissen des Windes nach. Denn der ist, trotz seiner Allgegenwart, noch immer ziemlich unberechenbar. Das Versuchsfeld des Meteorologischen Observatoriums Lindenberg. Hier treffen sich Windforschende aus ganz Deutschland, um neue Messmethoden zu entwickeln. Warum erforsche ich Wind? Es ist tatsächlich ein erstaunlich wenig verstandenes Phänomen. Man erforscht den natürlich schon sehr lange, es gibt schon sehr lange Messstationen. Aber es gibt immer noch viele Phänomene, die man nicht komplett durchdrungen hat. Anders als die anderen Elemente ist Wind, egal ob steife Brise oder tosender Tornado, unsichtbar. Was wir sehen und hören, ist stets nur seine Wirkung. Und die kann katastrophal sein. (Dramatische Musik) Die ungefähre Zugbahn eines Sturmtiefs lässt sich berechnen. Aber wo genau es welche Auswirkungen haben wird, bleibt im Detail unvorhersehbar. Dafür ist das Windgeschehen zu komplex. Mehr Daten darüber erhoffen die Windforschenden sich von mobilen Messsystemen. Ihre neuesten Entwicklungen erproben sie jedes Jahr auf dem Versuchsfeld des Observatoriums. Dann ... wir stecken alle an, ja? - Ja, passt. Forschende des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt wollen zum Beispiel herausfinden, ob und wie gut sie mit Racing-Drohnen Wind messen können. (Piepen) Okay, Drohnen sind entsichert. (Surren) Dafür brauchen sie zunächst aussagekräftige Referenzwerte. Und die liefert ihnen die stationäre Technik des Observatoriums. An dem Turm, der hier steht, sind sehr viele weitere Instrumente, die sehr etabliert sind und von denen man weiß, wie gut sie messen. Wenn wir mit unseren Drohnen nebendran fliegen, können wir vergleichen, wie gut unsere Messungen mit den etablierten Instrumenten übereinstimmen. Dr. Frank Beyrich vom Lindenberger Observatorium stellt seinen Forschungsgästen neben den Daten vom Turm auch die anderer Messgeräte zur Verfügung. Zum Beispiel die der Wind-LIDARE. "LIDAR" steht für "Light Detection And Ranging". Es werden also Laserstrahlen benutzt, die in die Atmosphäre geschickt werden. Die werden dort an Aerosolteilchen, etwa Staubteilchen, gestreut. Ein Teil dieses Lichtes kommt wieder zurück und wird dann hier wieder aufgefangen von dem Teleskop. Mit dem Schnelldrehenden wollen wir versuchen, den raschen Änderungen des Windes, den sogenannten Böen, also der Böigkeit des Windes, auf die Spur zu kommen. Mit dem Langsamdrehenden wollen wir im Prinzip der räumlichen Struktur des Windes auf die Spur kommen. Mit dem wollen wir einfach nur die vertikale Komponente des Windes mit hoher zeitlicher Auflösung messen. Das größte der stationären Windmessgeräte des Observatoriums steht ein paar Kilometer weit weg, mitten im Wald. (Getragene Musik) Wir stehen jetzt hier an der Seite eines Radar-Wind-Profilers, also ein Radargerät. Elektromagnetische Strahlung wird benutzt, um auch wieder das Windprofil zu messen. Das ist also hochenergetische Strahlung. Deswegen auch die Schilder hier von wegen Herzschrittmacher. Die können einen Herzschrittmacher beeinträchtigen. In Deutschland gibt es nur vier Anlagen dieser Größenordnung. (Ruhige Musik) Radar-Wind-Profiler nutzen sogenannte Störungen in der Atmosphäre, also Turbulenzen, Wolken, Dichte- und Temperaturunterschiede, um Wind zu messen. Dazu senden sie ein Signal mit einer bestimmten Frequenz in den Himmel. Anhand der von Wolken oder Turbulenzen reflektierten Signale können Computer errechnen, in welcher Höhe, in welche Richtung und wie schnell die Winde wehen. Um diese dreidimensionalen Messungen zu ermöglichen, sendet der Radar-Wind-Profiler seine Strahlung in verschiedenen Winkeln aus. So kann er die horizontale und die vertikale Bewegung der Luftmassen erfassen. Natürlich nur an seinem Standort. Immer wichtiger werden heute aber mobile Messmethoden, die örtlich flexibel einsetzbar sind. Nicht nur für die Forschung. Unser Projekt ist auch in Bezug zur Windenergie zu sehen. Das heißt, unser Ziel mit diesen Drohnen ist es auch, kurzfristig in Windparks zu fliegen, um die Ausbreitung von Wind vor und hinter einer Windanlage zu messen. Mit ihren Drohnen wollen die Forschenden vor allem kleinräumige Windphänomene messen. Die Manöver des Schwarms werden zentral per Computer gesteuert. Einmal in der Luft, folgt jede Drohne einem ausgeklügelten Flugplan. Die Drohne versucht, an einem Punkt stehenzubleiben, positionsgestützt über GPS. Und die Bewegung, die sie braucht, um den Wind auszugleichen, der ja versucht, sie wegzudrücken, das messen wir. Und das ist unser Maß für die Windgeschwindigkeit und auch für die Windrichtung. Deutlich höher und länger ist die Tragflächendrohne unterwegs. Wie die Quadrokopter liefert sie Daten, die stationäre Messgeräte nicht erfassen. Das Flugzeug hat den Vorteil, dass es wirklich in der Luftmasse mitfliegt. Das nennt sich In-situ-Messung. Und das ist eben der größte prinzipielle Unterschied. Der Nachteil ist, man muss das Flugzeug rausschicken, man muss es starten und landen. Mit der Landung endet die Versuchsphase, die einen gewissen Abenteuerfaktor hat. Nun folgt die eher trockene Auswertung der Ergebnisse. Klar ist schon jetzt: Die mobile Windmessung hat noch Luft nach oben. Unser Ziel ist es, dreidimensional den Wind zu messen. Für die vertikale Windbewegung ist es noch komplizierter. Da müssen wir dann auch die Kraft der Rotoren miteinbeziehen. Es ist schon eine Herausforderung, die aktuell bei uns untersucht wird, wie gut wir mit den Drohnenmessungen sind. Die Hoffnung: Bald funktioniert die mobile Windmessung so gut, dass sie eine neue Dimension von Daten liefert und so den Wind berechenbarer macht.