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AGNES bestimmt Ihre Position und das Wetter

Mit dem permanenten Messnetz AGNES kann man Positionsbestimmungen mit Zentimetergenauigkeit durchführen. Aber dass AGNES auch verwendet wird, um Wettervorhersagen zu machen, ist bisher vielen unbekannt.

01.02.2021 | DKW

Wettersatellit
©aapsky - stock.adobe.com

AGNES, das automatische GNSS-Netz (Global Navigation Satellite System) der Schweiz, besteht aus Navigationssatelliten-Empfangsstationen an 30 verschiedenen Standorten. Diese Stationen zeichnen alle verfügbaren Signale zu den derzeit operationellen GNSS-Navigationssystemen GPS (USA), Glonass (Russland), Galileo (EU) und BeiDou (China) auf.

Das AGNES-Netz ist zur zentralen Infrastruktur für die Vermessung in der Schweiz geworden. Die hohen absoluten Genauigkeiten ermöglichten auch die Einführung des neuen Koordinatenreferenzsystems LV95, auf welchem seit drei Jahren alle Geobasisdaten der Schweiz beruhen. Jede und jeder von uns kann auch ohne das AGNES-Netz mit dem Smartphone seinen Standort bestimmen, dann aber nur auf wenige Meter genau.

AGNES und der Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre

Kommen wir auf die weniger bekannte Funktion von AGNES zu sprechen: Dank dem AGNES-Netz und dessen Datenauswertung kann man auch Informationen zum Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre gewinnen. Das ist möglich, weil die Signale auf dem Weg vom Empfänger zum Satelliten in den unteren fünf Kilometern der Atmosphäre von dem darin befindlichen Wasserdampf abgebremst werden. So kann man aus der Laufzeitverzögerung indirekt auf den Wasserdampfgehalt schliessen und daraus Informationen zum Wettergeschehen gewinnen. 

Prinzip der GNSS-Meteorologie
Prinzip der GNSS-Meteorologie

Zusammenarbeit über die Grenzen

Neben dem Messnetz betreibt swisstopo auch ein Auswertezentrum (PNAC), welches die Daten der Schweiz und circa 160 europäischer Stationen auswertet. Diese Auswertung geschieht jede Stunde und liefert die Resultate mit einer Zeitverzögerung von etwa 30 Minuten. Die Ergebnisse werden sowohl dem Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz, als auch anderen europäischen Meteoinstitutionen zur Verfügung gestellt.

Diese Zusammenarbeit von zwei Bundesämtern kann man auch in anderen Ländern Europas beobachten. Der Datenaustausch von GNSS-Resultaten zugunsten der Wettervorhersagen hat sich in den letzten 20 Jahren stark weiterentwickelt. Derzeit werten 15 Rechenzentren die Daten von insgesamt 3'500 GNSS-Stationen aus. Zu den Nutzern zählen die Meteo-Organisationen, welche die Resultate für ihre Wettervorhersagen verwenden. In einigen Ländern gehen diese Daten bereits direkt in die numerischen Wettermodelle ein. MeteoSchweiz verwendet die Resultate aus den AGNES-Auswertungen, um Vergleiche mit ihren eigenen Wetterprognosen zu ziehen.
Verglichen werden die Resultate beispielsweise auch in Payerne, wo zweimal täglich ein Wetterballon mit meteorologischen Instrumenten startet. Aber auch an anderen Standorten betreiben MeteoSchweiz und swisstopo gemeinsam eine Messstation.

Übersichtskarte Europa mit Standortpunkten der Messstationen
GNSS-Stationen in den Auswertungen von swisstopo

Wettervorhersagen und Klimawandel

Seit einigen Jahren erforscht man ein weiteres Einsatzgebiet für AGNES: die Entwicklung des Klimawandels. AGNES kann nicht nur für die kurzfristige Wettervorhersage verwendet werden, sondern auch, um den Klimawandel zu beschreiben. Aus den Zeitreihen der Stationskoordinaten, die mittlerweile mehr als 20 Jahre umfassen, können Aussagen über tektonische Bewegungen der Oberfläche der Schweiz gemacht werden. Auf diese Weise versucht man auch, aus der Veränderung des Wasserdampfgehaltes in der Atmosphäre Aussagen über den Klimawandel abzuleiten.

Wer weiss, wozu swisstopo dank den AGNES-Daten in Zukunft einen Beitrag leisten wird.

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