Blitzforschung und Gewitter

Blitzinformationsdienste geben Informationen auf Basis von Berechnungen mit Daten von Blitzortungssystemen heraus. Die Bestimmung von Blitzströmen größer als 200 kA ist allerdings mit gewissen Unsicherheiten behaftet. Die bei der Berechnung zu Grunde gelegten Modelle bzw. Korrelationen zwischen dem gemessenen elektromagnetischen Feldmaximum und dem daraus berechneten Strommaximum müssen bei extremen Werten nicht notwendigerweise übereinstimmen. Eine Validierung dieser Zusammenhänge liegt derzeit nur bis ca. 40 kA vor und kann auch immer nur im Mittel gelingen, niemals aber für ein einzelnes Ereignis.

Es ist allerdings davon auszugehen, dass sehr hohe elektromagnetische Feldimpulse, die von mehreren Sensoren über ganz Europa verteilt gleichzeitig registriert werden, nur von einer Blitzentladung mit sehr hoher Stromamplitude herrühren können. Blitzströme größer als 300 kA sind nicht gänzlich auszuschließen, lassen sich im Einzelfall mit hoher Wahrscheinlichkeit durch die Toleranzen bei der Bestimmung der Stromamplituden aus den elektromagnetischen Felddaten erklären. Insofern ist davon auszugehen, dass ein Blitz mit einem berechnetem Scheitelwert von z. B. 564 kA ein Blitz mit weit überdurchschnittlichen Stromparametern (200 bis 300 kA) gewesen ist; der Wert von 564 kA ist aber mehr als zweifelhaft.

02.06.2023

• Einzelblitz mit größter Strecke: Am 29. April 2020 über eine horizontale Strecke von 768 km ±8 km über Teile der südlichen Vereinigten Staaten. Dies entspricht der Entfernung zwischen London und Hamburg – ein echter DX-Funken!
• Einzelblitz mit längster Dauer: Am 18. Juni 2020 mit 17,102 s ±2 ms bei einem Blitz, der sich in einem Gewitter über Uruguay und Nordargentinien kontinuierlich entwickelte.

Erkannt werden diese Blitze über Satelliten aus dem All – vom Boden aus wäre dies nicht möglich. Die neuen Rekordblitze ereigneten sich in Hotspots für mesoskalige konvektive Systeme (MCS), deren Dynamik außergewöhnliche Megablitze ermöglicht – nämlich in den Great Plains in Nordamerika und im La-Plata-Becken in Südamerika.

Bei den früheren Bewertungen, die die Dauer und das Ausmaß von Blitzen erfassten, wurden Daten verwendet, die von bodengestützten Lightning Mapping Array (LMA)-Netzwerken gesammelt wurden. Viele Blitzforscher räumten ein, dass es Obergrenzen für das Ausmaß von Blitzen gibt, die von einem bestehenden LMA beobachtet werden können. Die Identifizierung von Megablitzen jenseits dieser Extreme würde eine Blitzkartierungstechnologie mit einem größeren Beobachtungsbereich erfordern.

Jüngste Fortschritte bei der weltraumgestützten Blitzkartierung bieten die Möglichkeit, das Ausmaß und die Dauer von Blitzen kontinuierlich über große geografische Bereiche zu messen. Zu diesen neuen Instrumenten gehören die geostationären Lightning Mapper (GLMs) auf den geostationären Umweltsatelliten der R-Serie (GOES-16 und 17), die die neuen Blitzrekorde aufzeichneten, sowie ihre Gegenstücke in der Umlaufbahn in Europa (Meteosat Lightning Imager der dritten Generation (MTG)) und China (FY-4 Lightning Mapping Iager). Die weltraumgestützten Instrumente werden eine nahezu globale Erfassung der gesamten Blitze ermöglichen, also sowohl der Blitze innerhalb der Wolke, die auch Schäden in großen Anlagen durch Induktion auslösen können, als auch der Blitze zwischen Wolke und Boden, die für Personen und Gebäude auf der Erde gefährlicher sind.

"Dies sind außergewöhnliche Rekorde von einzelnen Blitzereignissen. Umweltextreme sind ein lebendiges Maß für die Macht der Natur und für den wissenschaftlichen Fortschritt bei der Beurteilung solcher Ereignisse. Es ist wahrscheinlich, dass es noch größere Extreme gibt und dass wir in der Lage sein werden, sie zu beobachten, wenn sich die Technologie zur Erkennung von Blitzen verbessert", sagte Professor Randall Cerveny, Berichterstatter für Wetter- und Klimaextreme der WMO.

Quelle: www.funkamateur.de / DL2MCD 3.2.2022

• Wissenswertes über Gewitter + Gewitterentstehung / Karl Kaiser

In der VDE Blitzschutztagung 2019 stellten Forscher der Universität der Bundeswehr Neubiberg ein neuartiges optisches Blitzortungssystem vor. Das OLDS genannte System basiert auf einer einzigen Videokamera, die in einer Achse zu einem konvexen Spiegel montiert ist. Diese Bauweise ermöglicht mit einer einzigen Kamera eine 360Grad Rundumsicht. Die Kamera ist in der Lage 60 Bilder pro Sekunde aufzunehmen. Das kurze Zeitintervall zwischen den einzelnen Bildern (16,6 ms) ermöglicht eine Differenzierung zwischen einzelnen Teilblitzen. Der eigentliche Ortungsvorgang basiert auf einer Richtungsbestimmung mit Hilfe des aufgenommen Kamerabildes und auf einer Entfernungsberechnung über die Laufzeit des Donners. Insgesamt wurden 37 Blitze mit 52 Teilblitzen (Returnstrokes) im Zeitraum vom 09. Mai bis zum 13. August 2018 vom OLDS aufgezeichnet. Die Ortungsdaten des OLDS wurden mit den Ortungsdaten des europäischen Blitzortungsnetzwerks EUCLID verglichen. Dieser Vergleich zeigte eine Detektionsrate des EUCLID-Netzwerks von 95% für Blitze und 94% für Teilblitze. Ferner zeigte sich, dass das EUCLID-Netzwerk 84% der detektierten Blitze korrekt als Erd-Blitze klassifiziert, während die verbliebenen 16% der detektierten Blitze von EUCLID fälschlicherweise als Wolke-Blitze klassifiziert wurden. Im Mittel (arithmetisch) wies ein vom OLDS erfasster Blitz 1,4 Teilblitze, mit durchschnittlich 1,2 Fußpunkten auf. Die mittlere Entfernung der Fußpunkte aller Teilblitze zum Aufstellort des OLDS betrug 5,6 km. Das OLDS konnte die Blitze mit einer Abweichung von 238 m (arithmetisches Mittel) bzw. 171 m (geometrisches Mittel), verglichen mit den EUCLID Blitzortungsdaten, lokalisieren.

In der VDE Blitzschutztagung 2019 stellten Forscher der Technischen Universität Graz ein neues System Messsystem vor, das zeitlich optisch und elektrisch Blitzentladungen direkt erfasst. Damit können Vergleiche und Bewertungen zu Blitzortungssystemen vorgenommen werden.

Im EU-Forschungsprogramm "Horizon 2020" wird das Projekt Laser Lightning Rod gefördert. Darin soll eine neue Art Blitzschutz untersucht und entwickelt werden, die eine Blitzentladung mittels hochgetaktetem Multi-Terawatt-Lasern triggern soll.

Ein VDE Experte meint dazu:

Hinsichtlich der Laser-Triggerung von Blitzen gab es immer wieder Ansätze, die bei genauerer Betrachtung allerdings nicht haltbar sind. Die Laser-Triggerung würde dann funktionieren, wenn es möglich wäre, ein leitfähiges Plasma über eine größere Distanz (von einigen hundert Metern) aufzubauen. Dem sprechen vor allem die folgenden Punkte entgegen:

1. Sobald das Plasma aufgebaut ist, wird die Luft (das Plasma) zunehmend undurchlässig gegenüber dem Laser-Licht, was ein weiteres Aufweiten des Plasmakanals verhindert.
2. Das Laser-Licht weitet sich durch Streuung und Brechung an Wassertropfen (Regen) auf, so dass die Energiedichte für die Ionisierung der Luft nicht mehr gegeben ist.
3. Abgesehen davon besteht immer die Gefahr, dass der Hochleistungslaser auf Flugzeuge in der Luft trifft und deren Piloten blendet oder schlimmstenfalls Flugzeugteile beschädigt.

Im Januar 2023 wurde vom Forscherteam ein Zwischenbericht in der Zeitschrift nature photonics veröffentlicht / siehe auch Nachricht auf Spiegel.de . Offenbar wurden bei mehreren Einsätzen des Lasers auf dem Berg Säntis (CH) in 2021 Blitze über mehrere 10 m durch den Laserstrahl "gelenkt". Die Forscher gehen in dem Bericht auch auf die Frage ein, warum bei diesem Laser die Fokussierung des sich ausbildenden Ionenkanals über eine größere Strecke möglich zu sein scheint.

Bild: Sven Scharr, CC BY 3.0

(Update 23.1.2023)

Werden dünne Drähte mit Raketen unter Gewitterwolken hoch geschossen, können künstliche Blitzentladungen ausgelöst werden. Diese Triggertechnik wird inzwischen routinemäßig für Forschungsund Testzwecke eingesetzt. Daneben gibt es Vorschläge und Versuche, Blitzentladungen gezielt durch die Anwendung von Laser-, Mikrowellen-, Flammen- oder Wasserstrahlen auszulösen. Keiner dieser Versuche hat bisher zu einem Erfolg geführt. Die Versuche, durch kleinräumige Veränderungen der Ionisierungsbedingungen an den Fangstangen (früher durch radioaktive Präparate, heute durch spezielle Elektrodenanordnungen oder Funkenerzeugung) verbesserte Schutzbedingungen zu schaffen, haben sich als wirkungslos erwiesen oder lieferten keine eindeutigen Beweise.

(25.08.2003)

Wer einen Blitz mit den Augen wahrnimmt, sieht eine einzige, helle Lichterscheinung. Mit Hilfe von speziellen Kameras haben Blitzforscher festgestellt, dass sich ein Blitz i.d.R. aus mehreren Entladungen zusammensetzt, die hintereinander im selben Blitzkanal von Wolke zu Wolke oder von Wolke zur Erde verlaufen. Sie sprechen deshalb von einem Erstblitz und Folgeblitzen.

In der englischen Sprache unterscheidet man zwischen "stroke" und "flash". Im Deutschen werden dafür häufig die Begriffe Teilblitz oder Blitzereignis - dies bezeichnet eine einzelne Entladung - und Blitz als die Gesamtheit aller Blitzereignisse, die zeitlich und örtlich zusammengehören, verwendet.

Und genau diese Definition lässt Interpretationen zu: Wann gehören "Teilblitze" zu einem einzigen "Blitz" und unter welchen Umständen bilden sie einen neuen, eigenständigen "Blitz"?

In Deutschland wurde deshalb über viele Jahre eine Statistik der Teilblitze veröffentlicht. Diese sind gut messbar, die statistische Auswertung kann leicht durchgeführt werden. Allerdings hat sie für die praktische Anwendung einige Nachteile, denn für die Planung von Blitzschutzanlagen für Gebäude, Industrieanlagen ... (oder bei der Analyse von Schäden) interessieren vor allem die (Gesamt-) Blitze, die das Gebäude oder die nahe Umgebung treffen können:

• In der Statistik werden auch Wolke-Wolke-Blitze erfasst, die normalerweise keine Schäden auf der Erde hervorrufen.
• Tritt ein Schaden auf, wird dieser durch einen Wolke-Erde-Blitz verursacht. Der Blitz kann aus mehreren Teilblitzen bestehen, oder auch aus nur einer einzigen Entladung. Während das Verhältnis Blitz zu Schaden immer 1:1 ist, variiert die Anzahl Teilblitz zu Schaden.

Deshalb wurde in anderen Ländern eine Statistik über die Anzahl der Blitze (und nicht der Teilblitze) erstellt, in der nur Wolke-Erde- und Erde-Wolke-Blitze, die sogenannten Erdblitze, gezählt werden. In Deutschland wurde diese Zählweise in 2013 übernommen und als aktualisierte Blitzdichtekarte im Beiblatt 1 der Blitzschutznorm VDE 0185-305-2 Ed.2 veröffentlicht.

Bei der Betrachtung eines längeren Zeitraums muss außerdem bedacht werden, dass die Blitzmesssysteme ständig optimiert werden. Die heutigen Sensoren sind viel genauer und messen tendenziell mehr Teilblitze als früher. Auch die Auswertungssoftware wurde optimiert.

Beim Vergleich von Zahlen der Blitzstatistik muss also beachtet werden:

• Werden Teilblitze oder Blitze gezählt?
• Sind Wolke-Wolke-Blitze enthalten?
• Sind die von einem Messsystem ermittelten Blitzzahlen über einen längeren Zeitraum überhaupt vergleichbar oder müssen Korrekturfaktoren wegen Veränderungen im Messsystem angewendet werden?

(23.08.2017)

Jeder Blitz sendet ein elektromagnetisches Feld aus, das man z. B. beim Radiohören in der Nähe von Gewittern deutlich als Störung wahrnehmen kann. Dieses Signal breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit radial aus ähnlich einer Oberflächenwelle, nachdem man einen Stein ins Wasser geworfen hat. Hochpräzise Messempfänger, die diese Signale detektieren, bilden ein Messnetzwerk. In Deutschland existiert z.B. ein von der Firma Siemens in Karlsruhe betriebenes Netzwerk, das aus dreizehn Empfängern, die über ganz Deutschland verteilt sind, besteht. Außerdem sind Netzwerke anderer europäischer Betreiber (z.B. ALDIS in Österreich) mit einer Vielzahl weiterer Empfänger angeschlossen.

Das Messprinzip

Durch die Messempfänger werden die Eintreffzeiten der angesprochenen Signale sowie weitere Signalparameter auf das genaueste registriert. Um eine sehr exakte Bestimmung der Eintreffzeiten zu gewährleisten, werden die Systemuhren der Messempfänger durch das Zeitsignal des GPS-Satellitensystems (Global Positioning System) synchronisiert.

Alle Daten der Messempfänger laufen über ein Datennetz zu einem zentralen Rechenzentrum. Dort wird aus der Differenz der Eintreffzeiten der Einschlagort bis auf wenige hundert Meter genau berechnet. Darüber hinaus kann aus dem gemessenen Signalverlauf auf die Stromstärke und die Polarität des Blitzes geschlossen werden. Auf diese Weise werden 95% bis 99% aller Blitzentladungen detektiert.

Alle so erfassten Blitzereignisse werden in einer Datenbank gespeichert und stehen für Anfragen oder Analysen zur Verfügung.

EUCLID - das europäische Ortungsnetz

In den letzten Jahren wurden nach und nach einzelne nationale Ortungssysteme in Europa zu einem großen Ortungssystem EUCLID zusammengeschaltet, in dem ca. 100 Sensoren in 14 Ländern Europas die Ortungsdaten parallel an zwei Zentralrechner liefern. Ermöglicht wurde die Realisierung dieses permanenten internationalen Datenaustauschs durch die heute vergleichsweise kostengünstigen Internetverbindungen. Einer der beiden Zentralrechner wird von ALDIS in Österreich betrieben, der zweite identische steht in Karlsruhe bei der Siemens AG. Die beiden redundanten Zentralen garantieren höchste Verfügbarkeit des Ortungssystems.

Die zu verarbeitende Datenmenge ist enorm: Beim Durchzug einer europaweiten Gewitterfront am 15. Juli 2001 wurden beispielsweise innerhalb von 24 Stunden an die 250.000 Einzelentladungen in Europa registriert.

(19.06.2003)

Der ABB hatte vor einigen Jahren einen Fotowettbewerb mit Preis ausgelobt für ein Foto mit Kugelblitz. Ausser verwackelten Straßenlaternen und einigen vorsätzlichen Fälschungen ist dabei nichts herausgekommen.

Auch auf den Fotos von Prof. Berger am Monte San Salvatore konnte kein Kugelblitz entdeckt werden. Berger hatte 8 Leica mit Rundumsicht installiert, die die ganze Nacht über Jahrzehnte Aufnahmen machten.

Das Thema Kugelblitz ist in Fachkreisen sehr umstritten. Es gibt durchaus bedeutende und seriöse Wissenschaftler, wie z.B. Prof. Uman in Florida, die an die Existenz von Kugelblitzen glauben. Aber auch diese haben keine schlüssige, physikalische Erklärung für das Phänomen.

Auf der anderen Seite glauben viele Wissenschaftler, dass es sich um eine optische Täuschung, hervorgerufen durch eine starke Überstrahlung des Auges bei einem Blitz, handelt. Das Auge (bzw. das Gehirn) versucht dann immer auf diese Erscheinung hinzusehen, wobei aber natürlich die Einbrennung in der Netzhaut mitwandert. So erklärt man sich das langsame Wandern des "Kugelblitzes" im Raum. Das Verschwinden des Kugelblitzes durch Türen usw. ist dann die Folge des Abklingens der Netzhautüberstrahlung.

(21.09.2004)

Frage: Ein Blitz hat Spannungen von etwa 20 Millionen Volt. Dabei müsste kurzzeitig eine elektrische Leistung von ca. 400 Milliarden Watt erreicht werden. Die dabei umgesetzte elektrische Energie von ca. 2800 kWh würde ca. 700 Euro kosten - und das bei einem einzigen Blitz! Warum nutzt keiner diese kostenlose Energie vom Himmel?

Die Annahmen stimmen in einem entscheidenden Detail nicht. Gehen wir von einem "mittleren Blitz" aus:

• Spannung Wolke-Erde U = 100 Mio V
• Blitzstrom-Scheitelwert Imax = 30 Tsd A
• Dauer des Blitzstromes (Rückenhalbwertzeit) TD = 100 µs

Dann ergibt sich die elektrische Leistung zu P = U * Imax = 3 * 10^12 W, also 3000 Mrd Watt.

Allerdings ist die elektrische Energie W = P * TD nur 300 * 10^6 J, also 300 Mio Joule oder umgerechnet 83,3 kWh.

Geht man von einem Energiepreis von ca. 5 Cent pro kWh aus (Verkaufspreis bei Kraftwerken), so ist der ökonomische Wert eines typischen Blitzes ca. 4 Euro! Und dafür muss ihn auch noch einfangen. Das ist technisch und wirtschaftlich nicht realisierbar.

Übrigens: Für ganz Deutschland entspricht die Energie aller Blitze (etwa 1 Mio Blitze pro Jahr) damit ca. 4 Mio €/Jahr.

(16.10.2017)

Mit jedem Grad der globalen Erwärmung steigt die Anzahl der Blitze im Mittel um zwölf Prozent. Diese Aussage treffen Forscher von der Universität Berkeley (Kalifornien, USA) im Fachjournal Science.

Für das Gebiet der Vereinigten Staaten haben die Experten die Voraussetzungen für Gewitter im Zuge des Klimawandels untersucht. Die wesentlichen Faktoren Niederschlagsrate und Energie, um Luft aufsteigen zu lassen, würden sich so verändern, dass die Gewitterbildung unterstützt würde. Dies zeige auch die Wetteraufzeichnung der letzten Jahre.

Zur Bestätigung dieser These wurden elf globale Klimamodelle mit den Vorhersagewerten gefüttert und die Gewitterbildung und die Anzahl der Erdblitze berechnet. Für das Gebiet der USA wurde eine Zunahme um 12 Prozent (plus/minus fünf Prozent) pro Grad globaler Erwärmung der Luft bestimmt. Diese Methode könne auch auf andere Gebiete der Welt angewendet werden, um die Entwicklung der dortigen Blitzhäufigkeit abzuschätzen.

Auf Rückfrage des VDE informiert der Deutsche Wetterdienst (DWD), dass der Zusammenhang zwischen der zukünftig mehr verfügbaren konvektiven Energie (CAPE) und einer Zunahme der Blitzaktivität im Prinzip auch für Mitteleuropa gilt: Für das mitteleuropäische Klima sind ähnliche Voraussetzungen wie in den USA gegeben, da die relative große Wassermasse des Atlantiks zu einem großen Teil das Klima in Mitteleuropa bestimmt. In einer wärmeren Atmosphäre wird mehr Energie vorhanden sein, so dass dieser Effekt bei einem wärmeren Klima deutlicher zu Tage treten und sich eventuell auch verstärken kann.
Für Deutschland sind solche Untersuchungen bisher noch nicht durchgeführt worden.

Quelle: DWD, Hanauer Anzeiger 18.11.2014

(10.12.2014)

Der nordrhein-westfälische Landkreis Wesel ist Deutschlands Blitz-Hauptstadt 2016. Der Blitz-Informationsdienst von Siemens (BLIDS) registrierte dort im vergangenen Jahr 4,1 Blitzeinschläge pro Quadratkilometer. Auf Platz zwei und drei befanden sich die bayerische Stadt Aschaffenburg und der nordrhein-westfälische Landkreis Borken mit jeweils rund 3,8. Die geringste Blitzdichte verzeichneten Flensburg und Frankfurt an der Oder mit jeweils 0,2 sowie Fürth in Bayern mit rund 0,3. Insgesamt ging die Zahl der Blitzeinschläge auf 431.644 zurück. Dies ist deutlich weniger als 2015, als noch rund 550.000 Einschläge ermittelt wurden. Das ist der niedrigste Stand an Blitzeinschlägen seit 1999.

„Im Jahr 2016 gab es in Deutschland auffallend wenige Blitzeinschläge“, sagte Stephan Thern, Leiter des Blitz-Informationsdienstes von Siemens. „Hauptgrund ist, dass im normalerweise blitzreichen August sehr wenige Gewitter zu verzeichnen waren. Mit dem Landkreis Wesel – einer eigentlich blitzarmen Region – haben wir dabei erneut einen Überraschungssieger: Dies lag an wenigen, dafür aber sehr heftigen Gewittern im Mai und Juni, bei denen ein Großteil der Blitze im Landkreis eingeschlagen sind.“

Nicht weniger überraschend ist, dass Hamburg mit rund 1,7 Blitzeinschlägen pro Quadratkilometer den ersten Platz unter den Bundesländern belegt. Grund waren auch hier wenige, dafür umso intensivere Gewitter.

Im Langzeitvergleich von 1999 bis 2016 liegen weiterhin die bayerischen Landkreise Garmisch-Partenkirchen mit 4,2 und Berchtesgadener Land mit 3,8 Blitzeinschlägen pro Quadratkilometer vorne. Tendenziell gibt es in den südlichen Bundesländern wie Bayern und Baden-Württemberg besonders viele Blitzeinschläge, während in Schleswig-Holstein eher wenige zu verzeichnen sind. Das hängt von den jeweiligen Temperaturen und der Großwetterlage ab.

Quelle: Siemens AG, Presseinformation PR2017070329CODE

(13.07.2017)

30 Grad unter Null in 5000 Metern Höhe und eine fünf Grad warme Nordsee am Boden – das reicht für ein heftiges Wintergewitter. Selten sei das nicht, urteilen die Meteorologen beim Deutschen Wetterdienst über diese „labile Lage“.

Gestern zog sehr kalte Polarluft von Norden über die im Vergleich warme Nordsee heran. So bildeten sich Quellwolken. Das Gewitter sei aber kaum über den Deich gekommen, so die Experten. In Bremen fuhr gerade noch ein einziger Blitz darnieder. Ein "richtiges" Gewitter wurde im Emsland aufgezeichnet.

Wintergewitter gehen häufig mit starken Schnee- oder Graupelschauern einher. Dabei blitze es bei Wintergewittern deutlich weniger als im Sommer.

(10.12.2010)

Auf der Erde treten eine Vielzahl von Gewittern gleichzeitig auf mit einer Blitztätigkeit von ca. 100 pro sec.. Der Blitzkanal stellt eine riesige Sendeantenne dar, über die der Impulsstrom der Blitz-Hauptentladungen ein breitbandiges Frequenzspektrum elektrischer Wellen abstrahlt, die Sferics. Signalanteile lassen sich bis hin zu einigen 100 MHz und hinab bis in den tiefen ELF-Bereich nachweisen. Für die Ausbreitung über größere Entfernungen ist aber maßgeblich der VLF-Frequenzbereich um 10 kHz beteiligt. Für Blitzortungssysteme, die diese elektromagnetischen Signale registrieren und eine Quellortbestimmung vornehmen sowie für Empfangssysteme die durch Sfericsregistrierung Rückschlüsse auf das Wettergeschen zulassen sind natürlich nur Sferics aus einem beschränktem Umkreis von Interesse. Zur besseren Unterscheidung werden die am Empfangsort registrierbaren Sferics in die Gruppen geophysikalische- und Wettersferics eingeteilt.

Geophysikalische Sferics

Durch Brechung an den unteren Ionosphärenschichtungen sowie dem Erdboden erfolgt eine verlustarme hohlleiterähnliche Ausbreitung der natürlichen Radiosignale. Dabei kann es zu Einfach- und Mehrfachreflexionen kommen, wobei die Sferics-Signalform eine entsprechende Prägung erfährt. Die mit einem geeigneten Empfänger aufgenommenen Signale äußern sich schallgewandelt durch ein ununterbrochenes Knistern und Krachen. Oft gesellen sich merkwürdige Zirp- und Pfeiflaute dazu. Bei den extrem langen zurückgelegten Wegstrecken kommt es zu deutlichen Dispersionserscheinungen. Darunter versteht man eine frequenzmäßige Auffächerung des Signals durch unterschiedliche Signallaufzeiten. Tiefe Frequenzen benötigen mehr Zeit um die gleiche Strecke zu bewältigen. Dabei prägen die minimalen Laufzeitunterschiede dem Signalspektrum markante Formen ein. Ein typisches Beispiel ist das sogenannte Tweeks-Signal, welches sich durch einen "Haken" im 1 bis 2 kHz-Bereich des Spektrogramms auszeichnet. Akkustisch äußert sich dieses durch ein kurzes "Zirp".

Die elektromagnetische Aussendung eines Blitzes kann sich aber auch in besonderen Fällen entlang den geomagnetischen Feldlinien außerhalb der Ionosphäre, entlang sogenannter Ducts, ausbreiten. Diese Ducts verbinden die nördliche und südliche Hemisphäre auf elipsenförmigen, bis zu mehreren Erdradien in den Weltraum hineinreichenden Magnetfeld-Bahnen. Durch die dabei auftretende Verringerung der Ausbreitungsgeschwindigkeiten in Kombination mit den extrem langen zurückgelegten Strecken kommt es zu sehr ausgeprägten Dispersionserscheinungen, die sich akkustisch wahrgenommen, durch Pfeifen äußern.

Diese sogenannten Whistler treten in unterschiedlichen Erscheinungsformen teilweise auch mit großer Echoanzahl auf. Darunter versteht man ein mehrmaliges Hin- und Herlaufen zwischen dem Quellort, z. B. auf der Nordhalbkugel und dem Brechungsort (Konjugationspunkt) auf der Südhalbkugel. Die Formen der Signalspektren ermöglichen dabei eine Zuordnung, ob das Signal beispielsweise einem Blitz der Südhalbkugel entstammt und nach einmaligen Durchlauf auf der Nordhalbkugel registriert wird (one-hop-whistler) oder ob das Signal einem Blitz aus dem weiteren Umkreis des Empfangsortes stammt und nach Hinlauf zum Konjugationspunkt von diesem wieder zum Empfangsort zurückgeleitet wird (two-hop-whistler). Theoretisch ist es also möglich, einen Blitz zu sehen und danach das von diesem Blitz ausgesendete elektromagnetische Signal nach dessen Rückkehr vom Konjugationspunkt auf der Südhalbkugel als Whistler wahrzunehmen. Das kann sowohl durch Aufzeichnung als auch durch Schallwandlung akkustisch geschehen.
Anmerkung: Auch durch Korpuskularstrahlung, ausgelöst durch Sonnenerruptionen, kann es zu einer Initialisierung von Whistlersignalen kommen.

Wettersferics

Sfericssignale die einen Rückschluss auf das Wettergeschehen in naher und weiterer Umgebung zulassen, können als Wettersferics bezeichnet werden. Darunter sind nicht nur solche Signale zu verstehen, die den Hauptentladungen der Blitze entstammen, sondern auch solche, die beispielsweise im Vorfeld eines Blitzes innerhalb der Wolken entstehen. Auch die elektromagnetischen Aussendungen der sogenannten Ruckstufen und Vorentladungen zählen zu dieser Gruppe. Neben extremen Pegelunterschieden weisen die genannten Wettersferics auch eine breitere relevante Frequenzbelegung auf. Letztere Tatsache bietet eine zusätzliche Möglichkeit zur Zuordnung. Rückschlüsse zum Wettergeschehen lassen sich aus der Sfericsform und -frequenz , der Amplitudenhöhe und der Folgefrequenz schließen. Die Impulsform gestattet auch in vielen Fällen eine Selektierung der Blitztypen, feststellbar ist auch die Zahl der Folgeblitze.

Sfericsempfangsanlage

Mit einer geeigneten Empfangsanlage lassen sich die beiden Gruppen der Sfericssignale empfangen, registrieren und aufzeichnen. Die Empfangsanlage SEA 3 des Verfassers ist so konzipiert, dass sich sowohl extrem schwache geophysikalische Sfericssignale als auch die äusserst starken Blitzsignale aufzeichnen und registrieren lassen. Dazu stehen eine Anzahl magnetischer und elektrischer Empfangsantennen zur Verfügung. Neben einer mehrkanaligen, richtungsunabhängigen Dauerregistrierung der Wettersferics mit Datenloggern lassen sich sporadische Signal-Aufzeichnungen durchführen. Auch eine schmal- oder breitbandige amplitudenselektionsorientierte Logger-Registrierung ist durchführbar. Dazu können die unterschiedlichen Antennen mit den zugehörigen Antennenanpassverstärkern verschiedenen Verstärkerkanälen mit einer entsprechenden Signalpegelanpassung zugeordnet werden. Für die reale Signalaufzeichnung kann z. B. das Programm Audition von Adobe verwendet werden. Damit ist beispielsweise die Aufzeichnung eines vorbeiziehenden Gewitters möglich. Als Ergebnis bietet sich einmal eine Gesamtschau bei der sich mit einem Blick die Änderungen von Folgefrequenz und Amplitudenhöhe wahrnehmen lassen - die bildschirmfüllende Gesamtschau lässt sich aber auch soweit auflösen, dass man jeden Blitzimpuls detailliert betrachten kann.

Der Empfang der unterschiedlichen Sfericssignalen ist aber auch in "abgespeckter" Form mit einfacheren Mitteln möglich, wie es im Buch Sfericsempfang Band 1 aufgezeigt wird.

(04.10.2005)

Seit einigen Jahren unterstützt der Arbeitskreis Amateurfunk und Telekommunikation in der Schule (AATiS) e.V. Jugendliche bei der Erforschung des Wetters. Der gemeinnütziger Verein hat dazu für Lehrer, Jugendleiter, Ausbilder in der Industrie und weitere Interessenten sowie Schüler und Jugendliche eine Bausatzreihe (WxNET) entwickelt, mit denen Wetterdaten aufgenommen und analysiert werden können. Besonderes Highlight ist die Kopplung der so erstellten Wetterstationen über Funk und Internet zu einem Netzwerk.

Aufbauend auf dem WxNET können individuelle Sensoren genutzt werden, wie z.B. Sensoren zur Beobachtung des Erdmagnetfeldes, Blitzsensoren usw. In Verbindung mit VLF-Empfängern können geophysikalische Effekte untersucht werden, die auch für den Amateurfunk interessant sind: Hieraus lassen sich Aussagen über Ausbreitungsbedingungen für Funkwellen ableiten, Kaltfronten durch Sferics beobachten u.a.m. - eine Fundgrube für Beobachtungsaufgaben im Rahmen des Wettbewerbes Jugend forscht!

Einige Beispiele:

Mit Blitzsensoren in Verbindung mit Sfericsempfängern können Korrelationsmessungen zwischen der Whistler- und Blitzhäufigkeit erfolgen.Mit dem Magnetometer und dem Sfericsempfänger können Abhängigkeiten der Whistlerhäu-figkeit von magnetischen Unregelmäßigkeiten der Sonne überprüft werden. Mit speziellen magnetischen Antennen und Sfericsempfänger können Blitze analysiert werden. Sfericsempfänger kombiniert mit entsprechender Auswerteelektronik können Schlecht-(Wetterfronten) anzeigen. Sfericsempfänger kombiniert mit entspr. Auswerteelektronik können für statistische Zwecke (Untersuchung der Zunahme von Gewitter- bzw. Blitzhäufigkeit) zur Langzeitmessung eingesetzt werden.

(15.10.2004)

Blitzschutztechnik kann auch heute in den Mittelpunkt rücken und als innovativ gelten. Das Beweist die Vergabe des Hermes Award, der von der Deutschen Messe AG in diesem Jahr zum neunten Mal vergeben wurde, an Phoenix Contact.

Als Innovation gilt das Blitzstromüberwachungssystem, das mit wenigen Komponenten einen Blitzeinschlag in ein Objekt registriert und auswertet. Die Daten können bei Blitzeinschlag online übertragen werden.

Eine Anwendung wird bei Windkraftanlagen gesehen: Mit der Messung der Anzahl und der Intensität der Blitzeinschläge in den Rotorblättern einer Windkraftanlage kann der Betreiber bedarfsgerechte Wartungen durchführen. So lässt sich per Fernwartung feststellen, ob und welche Rotorblätter beschädigt wurden und wann die nächste Wartung sinnvoll ist. Dies ist insbesondere bei der aufwendigen und kostenintensiven Wartung von Offshore-Plattformen ein entscheidender Vorteil und sichert die Verfügbarkeit der Anlagen.

„Mit dem Einsatz dieses neuen Systems kann die dezentrale Energieerzeugung sicherer gemacht werden.“, so Dr. Martin Wetter, Geschäftsbereichsleiter Überspannungsschutz. Er nahm die Auszeichnung von Bundesforschungsministerin Anette Schavan während der Eröffnungsfeier der Hannover Messe im Beisein von Bundeskanzlerin Angela Merkel und dem chinesischen Ministerpräsidenten Wen Jiabao entgegen.

(07.05.2012)

Die zahlenmäßige Erhöhung der registrierten Blitze hat zunächst zwei Ursachen:

Im Laufe der Jahre wurde die Messtechnik verfeinert, wodurch mehr Blitze registriert wurden.
In den vergangenen Jahren konnten die Blitzeinschläge im Randgebiet Deutschland dank Kooperationen mit Blitzortungssystemen in benachbarten Ländern wesentlich genauer registriert werden als vorher.

Vor allem der zweite Grund hat eine erhebliche Steigerung der Blitzzahlen gebracht: Aufgrund der fehlenden Messmöglichkeiten gab es eine geringere Messeffizienz von einigen 10 km vor der deutschen Grenze, in der beispielsweise im Süden Deutschlands die Blitze nicht gezählt wurden. Diese Tatsache war bekannt und wurde unserseits bei der Interpretation der Ergebnisse immer erwähnt.

Die Blitzzahlen bis ca. 1999 sind damit nicht vergleichbar mit denen nachfolgender Jahre.

Zu berücksichtigen ist ferner, dass die in einer dpa-Grafik vom Sommer 2005 genannten Blitzzahlen auf einem viereckigen Ausschnitt basieren, d.h. auch Werte außerhalb Deutschlands werden mitgezählt.

Im übrigen sehen Wetterexperten bei Betrachtung unserer Blitzzahlen der letzten Jahre keine Steigerung der Blitzhäufigkeit. Das Blitzgeschehen liegt durchaus im statistischen Mittel und weist auf keine erhöhte Blitzhäufigkeit hin.

(27.07.2005)

Die dritte Kinderuniversität startet am 25. Januar 2006 in Fulda. Kinder-Akademie Fulda und Fachhoschule Fulda haben nach dem großen Anklang, den das Projekt in 2004 und 2005 gefunden hat, erneut ein Vorlesungsprogramm aufgelegt.

Die Veranstaltungen für Jungen und Mädchen im Alter von 8 bis 12 Jahren finden mittwochs von 16 bis 17 Uhr statt; Kosten 1,50 Euro je Vorlesungsstunde.

Die Themen sind vielfältig und reichen von der Physik bis zur Theologie:

Prof. Bernd Cuno vom Fachbereich Elektro- und Informationstechnik der Fuldaer FH erklärt, wie Gewitter entstehen und warum sie gefährlich sind. Zum Einsatz kommen dabei auch Informationsschriften des VDE/ABB.Der Vorstandsvorsitzende der Sparkasse Fulda beantwortet die Frage: Warum gibt es Geld?Ein Theologe geht der Frage nach, ob Gott ein Haus baut.Ein Lebensmittel-Wissenschaftler erklärt, wie man min einem Stohhalm Wasser zum Kochen bringt.Stadtbaurätin Cornelia Zuschke erläutert, warum zum Bauen Pläne notwendig sind.

(09.01.2006)

Manche dachten, eine Bombe vor der Haustür wäre explodiert. So laut war das Grollen. Andere dachten, die grellen Blitze zuckten direkt durch die Schlafzimmer. Schon wieder riss ein Donner-Wetter gestern um vier Uhr morgens Tausende Hamburger aus dem Schlaf. Der Deutsche Wetterdienst zählte etwa 450 Blitze beim vielleicht lautesten Gewitter dieses Jahres. Warum war es so laut und heftig?

"Die Lautstärke hängt mit dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft zusammen", sagt Diplom-Meteorologe Günther Fleischhauer vom Deutschen Wetterdienst. "Am Morgen war die Luft sehr feucht. Feuchtigkeit leitet die Schallwellen besser weiter." 130 Dezibel kann ein Donnerschlag erreichen. Zum Vergleich: Verkehrslärm ist 80 Dezibel laut. Wenn ein Düsenjäger die Schallmauer durchbricht, erreicht er 130 Dezibel. Fleischhauer: "Früh morgens erscheint es besonders laut, weil es kaum Nebengeräusche gibt."

Schuld an dem unruhigen Morgen war eine Kaltfront des Tiefs "Angelika" zwischen Schottland und Island. Diese Kaltfront zog zwischen vier und acht Uhr mit einzelnen Gewitterzellen und mit bis zu 200 Blitzen in der Stunde über Hamburg hinweg. 15 Liter Regen fielen pro Quadratmeter auf die Stadt. Den Höhepunkt erreichte das Gewitter um fünf Uhr.

Und wie entsteht so ein Gewitter?

Die Nacht war mit 16 Grad relativ warm. Diese warme Luft traf auf kalte Luft und erzeugte die oft ambossförmigen Quellwolken. Die Verwirbelung der Aufwinde laden Wassertropfen und Eisteilchen in der Wolke elektrisch auf. Die Folge sind Entladungen in Form heftiger Blitze mit einer Stromstärke von mehreren 100 000 Volt und einer Temperatur von bis zu 30 000 Grad. Um herauszufinden, wie nah das Gewitter ist, gilt die Regel: Die Sekunden zwischen Blitz und Donner zählen und durch drei teilen (der Schall legt etwa 330 Meter pro Sekunde zurück).

Egal, wie weit Blitz und Donner entfernt sind - die Furcht bleibt. "Wir haben seit dem letzten Unwetter immer mehr Anrufer, die Angst vor einem Blitzeinschlag haben", sagt Eberhard von Fintel von der Hamburger Feuerkasse. Grund für die Sorge ist der Blitzeinschlag in den Dachstuhl eines Hauses am Schwanenwik (Uhlenhorst) vor drei Wochen. Von Fintel gibt Entwarnung: "Dass ein Haus in Brand gesetzt wird, passiert selten." Zwar würden Gebäude häufig von Blitzen getroffen, "aber meistens splittert nur Holz ab, Leitungen werden aus dem Putz gerissen, oder die Elektrik geht kaputt." Bei einem von 100 Einschlägen komme es zu einem Brand.

(Hamburger Abendblatt 07.02.2004)

Der Franzose Th. F. Dalibart ließ auf Anregung der königlichen Akademie der Wissenschaften in Paris 1752 auf hügeligem Gelände in Marly-la-Ville eine 12 m hohe Eisenstange mit vergoldeter Spitze errichten, die gegen Erde durch Weinflaschen und Seidenschnüre isoliert war. Am 12. Mai 1752 gelang es Dalibarts unerschrockenem Gehilfen Coiffier während eines vorbeiziehenden Gewitters elektrische Funken von nahezu 4 cm Länge aus der Eisenstange herauszuziehen.

(18.07.2003)