Windmessungen bisher erstaunlich schlecht, NASA-Wind-Laser soll lösen

Ein neues Lasersystem der NASA erstellt hochauflösende, drei­dimensionale Winddaten und schließt damit die erstaunlich großen Lücken bei der Erfassung von Winden in der Athmosphäre - ein großer Schritt für präzisere Wetter- und Sturmvorhersagen.

Windmessung 2.0: NASA's Laser-Technologie

Trotz moderner Satellitentechnik ist der Wind in großen Teilen der Atmosphäre bislang nur lückenhaft erfasst. Aktuelle Messungen stammen vor allem von Linienflugzeugen, die während ihrer Flüge Winddaten erfassen, sowie von etwa 1300 global verteilten Wetterballon-Stationen, die maximal zweimal täglich starten. Über große Meeresflächen, Gebirge oder abgelegene Regionen fehlen so kontinuierliche und verlässliche Windbeobachtungen. Auch Satelliten liefern nur indirekte Werte, etwa durch das Nachverfolgen von Wolken oder Wasserdampf - doch bei wolkenlosem Himmel bricht diese Methode weg. Das NASA-System Aerosol Wind Profiler (AWP) soll diese Lücke schließen.

Technisch basiert AWP laut der aktuellen Mitteilung auf einem Doppler-Lidar-Prinzip: Das Gerät sendet pro Sekunde 200 Laserimpulse aus, die in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen durch spezielle Öffnungen unter dem Flugzeug ausgestrahlt werden. Diese Lichtpulse treffen auf Aerosolpartikel in der Luft - etwa Staub, Rauch oder Meersalz - und werden durch deren Bewegung leicht in der Wellenlänge verschoben.


Die Analyse dieser Dopplerverschiebung erlaubt es, die Windgeschwindigkeit und -richtung in mehreren Höhen gleichzeitig zu berechnen. Es entstehen dreidimensionale Windvektoren, die ein detailliertes Bild atmosphärischer Strömungen liefern. AWP erfasst diese Daten über eine breite vertikale Spanne - und das in Echtzeit.

Kontinuierliche Windprofile

Im Oktober 2024 war das Instrument auf einem NASA-Gulfstream-III-Flugzeug entlang der US-Ostküste und über den Großen Seen im Einsatz. Dabei wurde es erstmals mit zwei weiteren Systemen kombiniert: dem HALO-Lidar zur Messung von Wasserdampf und der NOAA-Technik mit Dropsonden. Gemeinsam lieferten sie umfassende Atmosphärendaten - darunter auch während eines Fluges durch einen Hurrikan.
Schon im Einsatz ... ... über den USA "Das Aerosol Wind Profiler kann Windgeschwindigkeit und -richtung messen - und zwar nicht nur an einem einzelnen Punkt. Stattdessen messen wir Winde gleichzeitig auf verschiedenen Höhen in der Atmosphäre mit extrem hoher Detailgenauigkeit", erklärt AWP-Projektleiter Kris Bedka vom NASA Langley Research Center. Die Technologie ist Teil des NOAA Joint Venture Programms, das gezielt neue Methoden für bessere Wetterprognosen testet.


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