Trajektorien

Die Schäden im japanischen Kernkraftwerk Fukushima und die
Verteilung der radioaktiven Stoffe sind derzeit ein Topthema.
In dem Zusammenhang werden in den median z. B. Windfelder,
Konzentrationsverteilungen und Trajektorien in dargestellt.

Was sind denn nun Trajektorien und wie berechnet man sie?
Trajektorien sind die Bahnkurven von einzelnen Luftteilchen in
horizontaler und vertikaler Richtung.
Es gibt Vorwärtstrajektorien. Sie berechnen, wie sich ein
Luftteilchen in der Zukunft verhält, also in welche Richtung es
vom Ort wegzieht.
Dagegen berechnen die Rückwärtstrajektorien, wo das
Luftteilchen herkommt.

Wie funktioniert das?
Man setzt das Luftteilchen in ein Wettervorhersagemodell ein
und verfolgt dessen Bahn in der Horizontalen und der
Vertikalen. Mit Hilfe der Trajektorie kann man herauslesen, zu
welchem Zeitpunkt sich das Luftteilchen an welchem Ort befindet.
Man kann sich dabei die Bahn eines Ballons vorstellen, der
ziemlich genau der Luftströmung folgt. Verfolgt man die
Flugbahn vom Weltall aus und zeichnet sie auf einer Landkarte
ein, so hat man die Trajektorie des Ballons in der Horizontalen.
Sagt man seine Flugbahn vom Startpunkt aus voraus, dann erhält
man die Vorwärtstrajektorie.
Am Landepunkt kann man aufgrund der Windlage den Startpunkt
bestimmen und erhält damit die Rückwärtstrajektorie.

Diese Aufzeichnungen gelten aber nur genau für ein
Luftteilchen, dass in der Sekunde startet oder seinen Endpunkt
erreicht, in der die Modellrechnung beginnt, bzw. endet.
Man müsste also jede Sekunde eine neue Trajektorie berechnen,
was natürlich illusorisch ist.
Wenn sich aber insbesondere am Startpunkt der Trajektorie die
Wetterlage und damit der Wind deutlich ändert, muss man die
Trajektorien neu berechnen. So kann sich beim Durchzug einer
Wetterfront der Wind in ganz kurzer Zeit um 90° ändern und die
Luftteilchen ziehen statt auf den Pazifik auf das japanische
Festland.

Für Europa wesentlich interessanter sind die
Rückwärtstrajektorien, aus denen wir den Ursprung der Luftmasse
feststellen können. Am nächsten Wochenende kommt in etwa 1500m
Höhe die Luft aus Amerika. Läge dort derzeit eine radioaktive
Wolke (was natürlich niemand weiß), würden besonders
empfindliche Meßgeräte am nächsten Sonntag eine geringfügig
erhöhte Radiaoaktivität registrieren.

Wer sich allerdings mit Wettervorhersagemodellen auskennt,
weiß, dass dies nur ein ganz diskreter Hinweis auf eine solche
Möglichkeit ist, die im Laufe der Woche erst verifiziert werden
müsste.

Dipl.-Met. Christoph Hartmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale

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