Regtherm
Ein regionales Thermikmodell

Seit 1995 betreibt die MeteoSchweiz das Thermikmodell Regtherm. Auf physikalischer Basis berechnet es den zu erwartenden Verlauf der Thermik. Als Eingangsgrössen verwendet es die topographisch nächstgelegene Ballonsondierung auf der Luvwindseite, Bodenmessungen in der Region und die Prognosen aus dem Alpinen Lokalen Wettermodell. Die detaillierte Prognose erlaubt eine genaue Flugplanung.

Ist heute eine Hammerlage? Wer mit dieser Frage die Internetseiten der MeteoSchweiz durchklickt, stösst bald auf den Ausdruck Regtherm. Dahinter öffnet sich eine Schweizerkarte mit farbigen Punkten, welche die «Potentielle Flugdistanz» anzeigen. Was das genau bedeutet, ist zwar unklar, vermutlich gibt sie Aufschluss über die zu erwartende Thermik im Sinne, je grösser, umso besser die Thermik. Ein weiterer Klick auf einen der Punkte bringt einen eher verwirrenden Zahlenhaufen zum Vorschein. Sicher interessant, denken sich viele und wechseln zur Segelflugprognose in Textform. Schade, denn dieser Berg von Zahlen birgt eine ungeahnte Fülle von Informationen über den kommenden Flugtag, die nirgends sonst erhältlich sind. Es lohnt sich deshalb, Hintergrund und Output des Thermikmodells Regtherm zu studieren.

Die Idee
Der Ausdruck Regtherm bedeutet Regionales Thermikmodell. Die Idee dazu hatte Bruno Neininger während eines Segelfluglagers der Akademischen Fluggruppe Zürich in Münster. Mit Regeln, basierend auf Erfahrung, wussten die Segelflieger die Methoden der Thermikprognose im Flachland auf das Gebirge anzuwenden. Weil eine wissenschaftliche Begründung fehlte, begann der Atmosphärenphysiker Neininger mit Wetterballonen, z.B. auch während der Delta-WM 1989 in Fiesch, den Tagesverlauf der Talatmosphäre zu untersuchen. Er konnte recht genau ermitteln, wie viel Wärme die Luft über einem Tal durch die Sonneneinstrahlung aufnimmt. Als er an einem Fliegerabend den unerwartet grossen Unterschied zur Diskussion stellte, schlug Richard Meyer, ein Vereinskollege, spontan vor, dass vielleicht das geringere Luftvolumen die Ursache sei. Der Volumeneffekt, wie dieses Phänomen in Fachkreisen bezeichnet wird, sollte doch berechenbar sein, wenn die Topographie bekannt ist. Mit dieser Erkenntnis entwarf Bruno Neininger die Urversion Alptherm, den Vorgänger von Regtherm.

Abb. 1: Übersichtskarte Regtherm (8.7.2003).
Abb. 2: Regtherm Ausdruck vom 8. Juli 2003 für das Gebiet Bellinzona/Domodossola. A Domodossola/Bellinzona Name des Regthermgebietes B Di 08.07.2003 Datum für die Vorhersage C TEMP Mailand 00z Radiosonde (Name und Startzeit), mit welcher das Regtherm-Modell initialisiert wurde D SYNOP 06z 5/6 Verwendete der Bodenmesswerte (Uhrzeit und Zahl der eingelesenen Stationsmesswerte im Verhältnis zur Gesamtzahl der vorgesehenen Stationen) E TREND 00z Modellankoppelung (00Z ist der Mitternachtslauf, 12Z ist der Mittagslauf vom Vortag, somit ein weniger aktuelles Prognosemodell) F LW «Lokalwinde», dieses Kürzel bedeutet, dass die Konvektion des Regthermgebietes mit der Konvektion von Nachbargebieten gekoppelt gerechnet wurde, d.h. Winde von einem Gebiet ins benachbarte entstehen können. 1 UTC [HH:MM] Uhrzeit in [UTC] (MESZ = UTC + 2 Stunden) 2 T [C] Temperatur in [Grad C] in Bodennähe der tiefsten Schicht des Regthermgebietes 3 TD [C] Taupunkt in [Grad C] in Bodennähe der tiefsten Schicht des Regthermgebietes 4 AUFWIND [0,5M/S] Steigwerte, abhängig von der Höhenstufe Die Steigwerte werden durch Ziffern dargestellt, welche mit 0,5 m/s zu multiplizieren sind. Jede Ziffer umfasst eine Höhenstufe à 200 m. Die Meereshöhe üNN nimmt von links nach rechts zu. An den Positionen 1 km, 2 km, 3 km und 4 km sind Doppelpunkte zur Orientierung angebracht. Die Sonderzeichen bedeuten: .. = Nullschieber, der thermische Aufwind entspricht dem Eigensinken ** = Konvektionsbewölkung an. < > = Hangwind, Ab- oder Aufwind | = Nebelbildung 5 STEIG [M/S] Mittlere Steigwerte in [m/s] Es wird über den gesamten Höhenbereich der Mischungsschicht gemittelt. 6 CUMULI [OCTAS] Menge der Cumuli in [Achteln] (entspricht der Anzahl der *) 7 BASIS [M] - TOP [M] Basishöhe und Tophöhe der Cumuli in [m üNN] Falls nur eine Zahl angegeben ist, so liegt Blauthermik vor. Der angezeigte Wert entspricht dann der Obergrenze der durchmischten Schicht. 8 CL [OCTAS] Menge der tiefen Schichtbewölkung (Sc, St, Ns) in [Achteln] CM [OCTAS] Menge der mittelhohen Schichtbewölkung (Ac, As) in [Achteln] CH [OCTAS] Menge der hohen Wolken (Ci, Cs, Cc) in [Achteln] 9 WIND [DEG/KT] Windrichtung in [Grad] und Windgeschwindigkeit in [kt] im oberen Bereich der Konvektionsschicht Die Höhe, auf die sich der Wind bezieht, ist für Tieflandgebiete bei 1000 m üNN, für Regionen im Alpenvorland und in den Voralpen bei 1750 m üNN, für Alpengebiete bei 2250 m üNN sowie für Gebiete in den Hochalpen bei 2750 m üNN angesetzt. 10 T Grad der Turbulenz im oberen Bereich der Konvektionsschicht L bedeutet leichte Turbulenzen, M weist auf eine mittlere Turbulenzgefahr hin und S warnt vor schweren Turbulenzen. 11 NS Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Niederschlag. Sobald diese Spalte nicht leer ist, besteht eine relativ grosse Wahrscheinlichkeit, dass Niederschlag auftritt. RASH bedeutet Regenschauer, RA Regen, SNSH bezeichnet Schneeschauer und SN Schneefall. 12 PFD [KM] Potentielle Flugdistanz für Standardsegelflugzeuge innert 30 Minuten in [km] 13 KUM [KM] Aufsummierte potentielle Flugdistanz in [km], woraus die Streckenflugbedingungen abgeschätzt werden.
Abb. 3: Regtherm-Ausdruck vom 8. Juli 2003 für den westlichen Jura.
Abb. 4: Regtherm-Ausdruck vom 8. Juli 2003 für das Goms.

Eingangsgrössen
Exakt bildete er die Thermik im Computer ab. Er gestaltete das Modell so, dass er sowohl den Volumeneffekt wie auch den Albedo, den Bodenwärmestrom, die Bodenfeuchtigkeit und auch die geographische Breite und Länge entsprechend der Region einstellen konnte. Die nächstgelegene Ballonsondierung auf der Luvwindseite und Topographie bildete die Basis der Berechnung. Allerdings verwendete er diese nicht direkt, sondern korrigierte den Verlauf der Temperatur und des Taupunktes entsprechend den Bodenmessungen aus der Region. Weitere wichtige Grössen wie den Bedeckungsgrad hoher, mittlerer und tiefer Wolken, Wärme- und Feuchteadvektion sowie Niederschlag und Wind entnahm er aus einem feinskaligen Wettermodell. Nicht nur die Qualität der Prognose überzeugte, mit dem Modell konnte er auch andere Phänomene erklären. Zum Beispiel kann kräftige Thermik eine Inversion sukzessive wegerodieren und schliesslich durchstossen.

Regionale Kopplung
Begeistert von der guten Thermikprognose übernahm Olivier Liechti die weitere Überprüfung und Entwicklung des Modells. Im Sommer 1995 setzte die SMA (heute MeteoSchweiz) erstmals Alptherm ein, 1998 folgte der deutsche Wetterdienst und 1999 auch der österreichische Flugwetterdienst.
Dank dem breiten Einsatz traten neue Fragen auf. Weshalb zeigte das Modell sowohl im Rheinland wie auch im Schwarzwald 2/8 Cu, wo doch im Gebirge eine stärkere Thermik zu erwarten ist? Dies brachte Olivier Liechti auf die Idee, die einzelnen Regionen entsprechend den Talwindsystemen zu koppeln. Damit kann eine Ausgleichsströmung entstehen, wenn sich in benachbarten Regionen unterschiedlich starke Thermik bildet. So wird auch das Talwindsystem und mit der Kompensationsströmung in der Höhe die Gebirgs-Vorland-Zirkulation nachgebildet. Diese Zirkulation dämpft die Aufwinde im Vorland und verstärkt sie im Gebirge. Mit der Kopplung der Regionen zeigte das Modell im Rheinland 1/8 Cu und im Schwarzwald 3/8 Cu, was der Wirklichkeit näher kam.
Aufgrund der regionalen Kopplung wurde die Gebietseinteilung gemäss der Topographie verfeinert. In Deutschland wird das Modell für 64 Gebiete, in Österreich für 15 Gebiete, in der Schweiz für 13 Gebiete, in Italien für 18 Gebiete und in Frankreich für 57 Gebiete gerechnet. Seit 2002 berechnet der deutsche Wetterdienst die Regtherm-Prognose für alle Gebiete, auch jene der Schweiz. Mit der regionalen Kopplung hat MeteoSchweiz das Modell in Regtherm umbenannt.

Internet
Zurück zur Internetseite der MeteoSchweiz. Die Karte mit der potenziellen Flugdistanz gibt Aufschluss darüber, welche Strecke aufgrund der Thermikstärke, der Basishöhe und der Dauer für ein Segelflugzeug der mittleren Klasse zu erwarten sind (www.meteoschweiz.ch/de/Beruf/Aviatik/alptherm.shtml). Als theoretische Basis dient die Sollfahrttheorie nach McCready. Die Karte gibt eine grobe Übersicht, wo gute Flugbedingungen zu erwarten sind. Aus der Textdarstellung, eine Art Pseudographik, die für jede Region abrufbar ist, wird der Thermikverlauf im Detail ersichtlich. Die private Seite von Thomas Weiss (www.thomas-weiss.ch) bietet eine farbige Darstellung des Regtherm-Outputs.
Der österreichische Flugwetterdienst (www.austrocontrol.at) bietet einen leicht verständlichen Überblick, sind doch die mittleren Steigwerte mit der Thermikgüte, die Operationshöhe mit der Thermikauslösetemperatur und -zeit und die Windprognose in drei verschiedenen Karten dargestellt. Die Prognosen aus Deutschland sind nur mit dem kostenpflichtigen Programm «pc-met» abrufbar, mit dem auch eine Fülle von weiteren Meteoinformationen erhältlich sind.

Interpretation
Die Textdarstellung des Regtherm bietet Informationen auf dichtestem Raum. Ein Beispiel soll dies illustrieren. Die Textdarstellung im Kasten enthält die Regtherm-Prognose für das Gebiet Bellinzona/Domodossola vom 8. Juli 2003. Die Spalte 8 zeigt, dass der Tag abgesehen von einigen mittelhohen und hohen Wolken klar beginnt. Im Laufe des Nachmittags werden einige hohe Wolkenfelder aufziehen. Im Bereich der thermisch aktiven Zone bläst ein mässiger Wind anfangs von 7 km/h, der bis um 13h (11h UTC) auf 20 km/h zunimmt, gemäss Spalte 9. Spalte 4 zeigt, dass auf 2000 m Höhe die erste, auswertbare Thermik um 8h30 (6h30 UTC) beginnt. Schwache bis mässige Blauthermik mit Top um 3400 m ist bis 13h zu erwarten, dann bilden sich erste Cumulus-Wolken, die rasch überentwickeln. Schliesslich sind am Nachmittag einige Schauer zu erwarten. Von 10h30 bis etwa 14h sollten die Bedingungen gut fliegbar sein.
Auch wenn keine Hammerlage vorhergesagt wird, zeigt das Thermikmodell Regtherm die Flugmöglichkeiten im Gebiet auf. Ein Vergleich der verschiedenen Regionen erlaubt so, auch den besten Flugort zu wählen. Wenn, wie Olivier Liechti bereits als Zukunftsvision angetönt hat, das Regtherm mit der aus dem feinskaligen Wettermodell prognostizierten Ballonsondierung berechnet wird, stünde die Regtherm-Thermikvorhersage bereits am Vorabend zur Verfügung.

Barbara Gassner

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