Aktuelle Studie zur Wirksamkeit der Hageleinsätze durch die Steirische Hagelabwehrgenossenschaft
Aufgrund der Beschaffenheit des Geländes ist die Gewitter- und Hagelwahrscheinlichkeit im Gebiet Ost- und Weststeiermark überregional betrachtet sehr hoch. Die GeoSphere Austria, damals ZAMG Austria, hat eine Hagelgefährdungskarte Österreich gemäß Meldungen 1971 bis 2011 erstellt, siehe Abbildung unten. Das Einsatzgebiet der Steirischen Hagelabwehr ist „Hagel-Hotspot“ von ganz Europa.
Karte v. Vera Meyer, Otto Svabik, Lukas Tüchler, Gernot Zenkl
Dazu kommt der unumstrittene Trend des Klimas. Anhand der statistischen Auswertung ist deutlich ersichtlich, wie sich die Temperaturabweichungen zum Mittel (Referenz 1760 – 1990) in den 2000er Jahren verändert haben. Damit einher gehen die Intensität der Gewitter und die Wahrscheinlichkeit von Schadhagel.
Ein Gewitter entsteht durch starke Aufwinde in einer labilen Atmosphäre, wenn warme, feuchte Luft aufsteigt und sich in höheren Schichten der Troposphäre abkühlt. Dabei kondensiert der Wasserdampf zu Wolkentröpfchen, wodurch mächtige Cumulonimbus-Wolken entstehen. Dieser Kondensationsprozess setzt latente Wärme frei, die den Aufstieg weiter verstärkt.
In den oberen Wolkenschichten gefrieren die Wassertröpfchen zu Eiskristallen. Durch turbulente Luftbewegungen und Zusammenstöße trennen sich elektrische Ladungen – positive Ladungen sammeln sich im oberen Teil der Wolke, negative im unteren. Wird die elektrische Spannung zu groß, entlädt sich die Ladung in Form eines Blitzes, begleitet vom typischen Donner, der durch die plötzliche Erhitzung und Expansion der Luft entsteht.
Gleichzeitig entwickeln sich starke Abwinde, die oft heftigen Regen, Hagel oder Sturmböen mit sich bringen. Sobald die Energiezufuhr nachlässt und kühlere Luftmassen dominieren, verliert das Gewitter an Intensität und löst sich schließlich auf.
Die ideale Position der Hagelflugzeuge ist an der Böenfront unterhalb der Wolkenbasis außerhalb des Niederschlages. Die Wahrscheinlichkeit, dass Kondensationskeime vom Aufwind zur idealen Position – wo die Kondensation stattfindet – gebracht werden, ist am höchsten, wenn die Hagelflugzeuge so hoch wie möglich unterwegs sind. Der Einsatzleiter und Meteorologe der Steirischen Hagelabwehr Dr. Satyanarayana Tani dirigiert die Flugzeuge so effizient und effektiv wie möglich.
Um die Wirkung von Konsensationskeimen aus Silberiodid zur Minimierung von Schadhagel zu gewährleisten, kommt die Expertise von Dr. Satyanarayana Tani ins Spiel. Die Einsätze der Steirischen Hagelabwehr Genossenschaft werden vom Meteorologen der Technischen Universität Graz geleitet.
Die Qualität der Arbeit von Hagelfliegern hängt sehr davon ab, dass sie zur richtigen Zeit am richtigen Ort sind, denn das Zeitfenster der Wirkung von Konensationskeimen ist begrenzt.
Dr. Tani erkennt die Situation und schickt die Flieger rechtzeitig ins Einsatzgebiet.
Einsatzleitung in Feldkirchen bei Graz.
Um die Arbeit der Steirischen Hagelabwehr immer effizienter, sicherer und kostengünstiger zu gestalten, sind Hagelflugzeuge mittlerweile fliegende Wetterstationen. Einige Parameter sowie Positionen und Höhen der Flugzeuge werden in Echtzeit während der Flüge an die TU übertragen und aufgezeichnet. Die Daten werden ständig mit den Ergebnissen abgeglichen und ausgewertet, wonach sich wiederum Weiterentwicklungen orientieren.
Dank des modernen, eigenen Wetterradars auf der Reicherhöhe verfügt die Einsatzleitung über einen präzisen Überblick der Wettersituation im Einsatzgebiet und kann detaillierte Vertikalschnitte der Gewittertürme erstellen. Zudem hat die TU Graz ein System entwickelt, das Radarbilder in nahezu Echtzeit direkt ins Cockpit der Piloten überträgt.
Ansicht des Wetterradars im Cockpit der Hagelflieger. Daraus sind die Intensität und Position der Niederschläge sowie die eigene Position und die Position der anderen Hagelflugzeuge ersichtlich.
Einleitung Kondensationskeime spielen eine entscheidende Rolle in der Wolkenbildung und beeinflussen somit Wetterphänomene wie Niederschlag, Gewitter und Hagel. Die gezielte Nutzung dieser Keime wird in der Wettermodifikation, beispielsweise durch die Hagelabwehr, eingesetzt, um extreme Wetterereignisse zu mildern.
Physikalische Grundlagen In der Atmosphäre befinden sich Wasserdampfmoleküle, die unter bestimmten Bedingungen kondensieren und Wolkentropfen oder Eiskristalle bilden. Damit diese Kondensation erfolgen kann, sind sogenannte Kondensationskeime notwendig. Diese winzigen Partikel – bestehend aus Staub, Aerosolen oder künstlich eingebrachten Substanzen wie Silberiodid – bieten eine Oberfläche, an der sich Wasserdampf anlagern kann.
Einfluss auf die Wolkenbildung Ohne ausreichend Kondensationskeime würde die Luft weit unter den Taupunkt abkühlen, bevor sich Tröpfchen oder Eiskristalle bilden. Durch das Vorhandensein von Kondensationskeimen setzt die Tropfenbildung bereits bei höheren Temperaturen ein, was die Entstehung von Wolken begünstigt. Besonders effektiv sind hygroskopische Keime, die Wasser stark anziehen und somit eine rasche Tropfenbildung fördern.
Anwendung in der Hagelabwehr In der Hagelprävention werden Kondensationskeime gezielt eingesetzt, um die Mikrostruktur von Gewitterwolken zu beeinflussen. Durch das Einbringen von Silberiodid oder anderen Substanzen in eine sich entwickelnde Gewitterwolke kann die Anzahl der Eiskeime erhöht werden.
Wasserdampf in der Atmosphäre benötigt Feststoffpartikel oder Aerosole als Kondensationskeime. Sind nur wenige Keime vorhanden, entstehen große Eiskristalle, die sich zu schadhaften Hagelkörnern entwickeln können.
Dadurch bilden sich viele kleine Eiskristalle anstelle weniger großer Hagelkörner. Diese kleinen Partikel schmelzen beim Fallen oft vollständig und kommen als Regen am Boden an, wodurch das Schadenspotenzial von Hagel verringert wird.
Fazit Die gezielte Steuerung von Kondensationskeimen ist eine bewährte Methode, um extreme Wetterereignisse zu beeinflussen. In der Hagelabwehr kann durch die gezielte Erhöhung der Keimdichte das Wachstum großer Hagelkörner gehemmt und so das Risiko von Schäden reduziert werden. Die Steirische Hagelabwehr nutzt dieses Prinzip, um Schadhagel so gut wie möglich zu verhindern.
Das Expertenteam bei der Partikelmessung, darunter Dipl.-Ing. Helmut Krasa, BSc, und DI Dr. Erwin Zinser, Professor em.
DI Dr. Erwin Zinser, Professor em., Dipl.-Ing. Helmut Paulitsch, BSc MSc Robert Galovic
Das gemeinsame Forschungsprojekt der Steirischen Hagelabwehrgenossenschaft mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) liefert derzeit wichtige neue Einblicke in die Wirkung moderner Hagelabwehrsysteme. Die bisherigen Ergebnisse zeigen klar, wie sich die heutigen, hochoptimierten Partikelgeneratoren in der Atmosphäre verhalten und welchen Einfluss sie auf die Mikroprozesse in der Aufwindzone haben.
Die Generatoren der Steirischen Hagelabwehrgenossenschaft erzeugen ein Vielfaches der Partikelmenge früherer Systeme und stoßen damit auch auf internationales Interesse. Erste wissenschaftliche Auswertungen bestätigen, dass diese hohe Partikeldichte – kombiniert mit dem gezielten Einsatz in größeren Flughöhen und kälteren Luftschichten – eine deutlich höhere Wirksamkeit ermöglicht.
Das aktuelle Projekt liefert nicht nur theoretische Erkenntnisse, sondern auch detaillierte Messdaten aus kontrollierten Laborversuchen. Das gezeigte Bild stammt aus der Auswertesoftware des KIT, in der Partikelkonzentrationen, Temperaturverläufe und Prozessparameter in Echtzeit analysiert werden. Diese Daten sind entscheidend, um zu verstehen, wie effizient Silberiodid unter verschiedenen Bedingungen wirkt und wie sich die extrem hohe Partikelmenge moderner Generatoren tatsächlich verhält.
Im Forschungsprojekt des KIT, einem international anerkannten Institut für Atmosphären- und Klimaforschung, werden diese Prozesse – von der Tropfenbildung bis zur Dynamik in Gewittertürmen – umfassend untersucht. Die laufenden Ergebnisse schaffen Transparenz darüber, wie die eingesetzte Technologie wirkt, und liefern wichtige Grundlagen für eine weitere Optimierung der Hagelabwehr.
Bilder: Die Abbildungen zeigen die KIT-Software mit Echtzeitdaten eines laufenden Laborversuchs.
Kühlturm und das Wissenschafts-Team aus Karlsruhe unter der Leitung von Dr. Alexei Kiselev
