Windgeschwindigkeit

Die Windgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit der Luft gegenüber dem Boden. Sie ist eine gerichtete Größe, definiert als Vektor mit einer waagerechten und einer senkrechten Komponente. Dieser wird jedoch in der Praxis meist auf die horizontale Komponente beschränkt und durch bestimmte Geschwindigkeitsintervalle in eine Windstärke kategorisiert.

Messung der Windgeschwindigkeit

Windgeschwindigkeit misst man hauptsächlich mit einem Anemometer (Windmesser), typischerweise einem Schalenkreuz- oder Flügelrad-Anemometer, das sich im Wind dreht und die Geschwindigkeit mechanisch erfasst. Moderne Geräte nutzen auch Ultraschall oder Laser (LiDAR) für präzise Messungen. Die Messung erfolgt oft in Metern pro Sekunde (m/s), Kilometern pro Stunde (km/h) oder Knoten (kn), und moderne Wetterstationen können diese Daten digital ausgeben.

Arten von Windmessgeräten

Schalenkreuz-Anemometer: Der Klassiker mit drei oder vier Schalen, die vom Wind gedreht werden; die Drehgeschwindigkeit korreliert mit der Windgeschwindigkeit.
Flügelrad-Anemometer: Ähnlich dem Schalenkreuz, aber mit einem Propeller-ähnlichen Flügelrad.
Ultraschall-Anemometer: Messen die Laufzeit von Schallwellen zwischen Sensoren, die durch den Wind beeinflusst wird.
Thermische Anemometer: Beheizen einen Sensor und messen, wie stark die Luft ihn abkühlt.
LiDAR/SODAR: Laser- oder Schallwellen-Systeme, die Windprofile in verschiedenen Höhen erfassen.

Messung der Windgeschwindigkeit mit weltraumgestützen Methoden

Windgeschwindigkeit lässt sich mit mehreren Fernerkundungsverfahren messen, die unterschiedliche Wellenlängenbereiche und Plattformen nutzen. Zu den wichtigsten Methoden zählen Scatterometer, Mikrowellenradiometer, Lidar, GNSS-Reflektometrie und die Ableitung von Bewegungsvektoren aus Satellitenbildern. Diese Systeme liefern globale, kontinuierliche und oft wetterunabhängige Winddaten, die für Wettervorhersage, Klimaforschung und Katastrophenmanagement unverzichtbar sind, insbesondere über Ozeanen und Gebieten mit dünnem Messnetz.

Hauptmethoden und physikalische Prinzipien

Scatterometer (Radar)	Funktionsweise: Sendet Mikrowellenpulse zur Meeresoberfläche und misst die Rückstreuung, die von der Rauigkeit (und damit vom Wind) abhängt. Beispielmissionen: ASCAT (MetOp), QuikSCAT, CFOSAT Vorteile: Globale Abdeckung, wetterunabhängig, hohe Genauigkeit für Ozeanwinde
Mikrowellenradiometer	Funktionsweise: Misst die natürliche Mikrowellenemission der Meeresoberfläche, die durch Wind beeinflusst wird Beispielmissionen: WindSat, SMOS, AMSR2 Vorteile: Allwetterfähigkeit, globale Abdeckung, auch bei Bewölkung einsetzbar
Lidar (Doppler-Wind-Lidar)	Funktionsweise: Sendet Laserimpulse in die Atmosphäre und misst die Dopplerverschiebung des rückgestreuten Lichts von Aerosolen/Molekülen. Beispielmission: ESA Aeolus (ALADIN) Vorteile: Direkte Messung vertikaler Windprofile, einzigartig für globale Höhenprofile
Atmospheric Motion Vectors (AMVs)	Funktionsweise: Verfolgt die Bewegung von Wolken oder Wasserdampfstrukturen in aufeinanderfolgenden Satellitenbildern. Beispielmissionen: Meteosat, GOES, Himawari Vorteile: Hohe zeitliche Auflösung, besonders für obere Atmosphärenschichten
GNSS-Reflektometrie	Funktionsweise: Nutzt reflektierte GPS/GNSS-Signale von der Meeresoberfläche, deren Eigenschaften durch Wind beeinflusst werden. Beispielmissionen: CYGNSS, MuSat2 Vorteile: Hohe Wiederholrate, besonders für tropische Stürme geeignet

Weitere Informationen:

How Satellites See the Winds Inside Tropical Storms (ESA)
Satellite Remote Sensing of Surface Winds, Waves, and Currents: Where are we Now? (SPRINGER NATURE Link)
Measuring Wind (ESA)
Windmessung (Fraunhofer IWES)