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Radarstandorte des DWD und ihre Exklusions- bzw. Schutzzonen

Quelle: DWD

Die Warnung der Bevölkerung vor gefährlichen Wettersituationen ist eine der Kernaufgaben des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Um diese Aufgabe frühestmöglich und ortsgenau erfüllen zu können, setzt der DWD auf modernste Radartechnik. Die Radaranlagen des DWD beantworten dabei die Frage: "Wie viel Niederschlag fällt an welchem Ort, in welcher Zeit, und in welcher Form?". Darüber hinaus helfen die Radarsysteme den Meteorologen bei der Beantwortung der Frage: "Besteht dadurch eine erhöhte Gefahr für die Sicherheit der Bevölkerung?" Das Wetterradar ist weltweit das einzige Messverfahren zur flächendeckenden und dreidimensionalen Niederschlagsmessung und unterstützt somit wesentlich optimale Wettervorhersagen und Wetterwarnungen.

Der DWD betreibt einen flächendeckenden Verbund aus 17 operationellen Wetterradaren, welcher das Gebiet der gesamten Bundesrepublik abdeckt. Aus den Daten der Einzelstandorte werden zum Beispiel Flächendarstellungen von Niederschlagsgebieten generiert, die den Meteorologen des DWD und der gesamten Bevölkerung Auskunft über die aktuelle Niederschlagsverteilung geben. Ferner betreibt der DWD ein Qualitätssicherungsradar am Meteorologischen Observatorium Hohenpeißenberg sowie vier sogenannte Windprofiler-Radarsysteme.

Funktionsprinzip der Radarmessung

Die von der rotierenden Antenne des Radars ausgesandten elektromagnetischen Wellen werden an Objekten reflektiert und wieder vom Radar erfasst. Aus den Eigenschaften der empfangenen Signale lassen sich danach verschiedene Informationen über die erfassten Objekte ableiten. Dazu gehören unter anderem die Entfernung sowie die Geschwindigkeit, mit welcher sich erfasste Objekte bewegen.

Moderne Wetterradare sind hochpräzise Messsysteme, mit denen sich auch kleinste Niederschlagsmengen in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung erfassen lassen, die aber auch die Art des Niederschlages (z.B. Regen, Schnee oder Hagel) eindeutig bestimmt werden kann. Mit der Technik der Wetterradarsysteme wird so auch den steigenden Ansprüchen an immer genauere und frühere Vorhersagen sowie Warnungen Rechnung getragen.

Neben Niederschlagsteilchen erzeugen bei einer Radarmessung alle Objekte, welche vom Radar erfasst werden Echos. Somit tragen auch nicht-meteorologische Objekte zu den Eigenschaften des reflektierten Radarsignals bei und beeinflussen dadurch die Nutzbarkeit und Qualität der Messung. Jene Echos, die nicht durch meteorologische Objekte hervorgerufen werden, bezeichnet man als Störechos. Sehr intensive Radarechos weisen auf drohende Unwetter, wie beispielsweise Starkniederschlag und Hagel, hin.

Die Möglichkeit, fehlerhafte Radarsignale erfolgreich zu filtern, ist extrem schwierig – in jedem Fall ist damit ein erheblicher Datenverlust verbunden. So sind beispielsweise Gewitterzellen in der Entwicklung nicht oder erst deutlich später zu erkennen. Die Vorwarnzeit für die Einsatzkräfte des Katastrophenschutzes wird dadurch erheblich verkürzt.

Windenergieanlagen und DWD-Radarsysteme

Windenergieanlagen (WEA) besitzen auf Grund ihrer Bauweise eine hohe reflektierende Fläche, die sich aus dem Turm und der Generatorkabine zusammensetzt. Zusätzlich verursachen die Rotorblätter durch ihre permanente Drehung eine Phasenverschiebung der reflektierten Radarwelle, wodurch eine WEA nicht als zeitlich konstantes Störecho erkannt wird. Die hohen Reflektionen durch Turm und Kabine deuten somit irrtümlich Niederschlagsregionen an, welche aufgrund ihrer hohen Intensität fälschlicherweise auf Unwetter hindeuten. Die Störsignale von WEA sind dabei räumlich und zeitlich sehr variabel.

Eine weitere Beeinträchtigung ergibt sich durch die Abschattung des Radarstrahls "hinter" einer WEA. Diesen Effekt der Signalabschwächungen haben alle erfassten Objekte gemein. In Windparks mit vielen WEA oder bei nahstehenden WEA kann dieser Effekt bis hin zur völligen Auslöschung des Signals bis in weite Entfernungen führen, was bei ungünstigen Bedingungen über die gesamte Nutzreichweite der Radarmessung (125 km Entfernung) nachweisbar ist.

Ein echter Interessenskonflikt entsteht schließlich aus den gleichartigen Anforderungen an die Standorte zur Errichtung von WEA und Wetterradaren. Windhöffige (für die Windenergie nutzbare) Flächen sind zumeist Flächen mit guter Horizontfreiheit, die jedoch gerade im Bergland selten zu finden sind. Auch im Flachland befinden sich die für den Bau weiterer WEA noch nutzbaren Flächen jedoch zunehmend häufig in unmittelbarer Nähe von Radaranlagen des DWD.

Das hohe wirtschaftliche Interesse zum weiteren Ausbau der Windenergie steht hier dem steigenden Wunsch der Gesellschaft nach immer detaillierteren und ortsgenaueren Vorhersagen und vor allem auch nach zuverlässigen Wetterwarnungen für Katastrophenschutz, Luftfahrt und Öffentlichkeit gegenüber, um frühestmögliche Vorsorgemaßnahmen zum Schutz von Leib und Leben sowie von wirtschaftlichen und privaten Gütern gewährleisten zu können.

Um die negativen Einflüsse der WEAmöglichst gering zu halten, ist im Einklang mit der UN-Weltorganisation für Meteorologie (WMO) eine Exklusionszone von 5 km Radius um seine Radarstandorte. Auch außerhalb von 5 km sind die Einflüsse von WEA noch sehr deutlich nachweisbar. Die WMO hat daher eine Richtlinie erarbeitet, nach der vor Errichtung von WEA, in einem Radius bis 20 km um die Radarsysteme, eine Einzelfallprüfung des möglichen Störeinflusses geboten ist. Diese Richtlinie wird in Abstimmung mit dem BMVI in Deutschland derzeit in einem Radius bis 15km angewandt.

Mit dem Ziel, die Energiewende und den Ausbau der Windenergie in Deutschland bestmöglich zu fördern, unterstützt das BMVI, vertreten durch den DWD, verschiedene Untersuchungen, um die Störwirkung von WEA auf die Radarsysteme des DWD besser zu verstehen und um alle Möglichkeiten zur Minimierung dieser Störwirkung auszuschöpfen. Aktuell ist der DWD hier an verschiedenen Gutachten bzw. Forschungsprojekten (z.B. WERAN) beteiligt, mit denen diese Ziele auf der Grundlage neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse untersucht werden.