Kunstprojekt «BREATHE»: Eine Reise zur Herkunft unserer Atemluft

Die atmosphärischen Windfelder, die zur Berechnung der Trajektorien benötigt werden, basieren auf numerischen Wettervorhersagemodellen (NWP). Diese Modelle, die auch die Grundlage für die täglichen Wettervorhersagen bilden, simulieren den aktuellen Zustand der Atmosphäre und ihre Entwicklung in der Zeit. Sie basieren auf physikalischen Gesetzen, welche die Bewegung und Thermodynamik der Atmosphäre beschreiben. Die Simulationen sind sehr rechenintensiv und können nur von einem Hochleistungsrechner ausgeführt werden.

Neben den Windfeldern, die die Grundlage für die Trajektorienberechnung bilden, werden viele weitere meteorologische Felder simuliert, wie zum Beispiel Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wolken sowie Regen und Schnee. Für «BREATHE» werden globale NWP-Simulationen verwendet, die täglich vom weltweit führenden Wettervorhersagezentrum, dem European Centre for Mid-Range Weather Forecasts (ECMWF), bereitgestellt werden.

Möchte man nun, wie bei «BREATHE» den Weg eines Luftpaketes über die vergangenen 30 Tage berechnen, muss man wissen, wie sich der Wind (seine Richtung und Geschwindigkeit) mit der Höhe, von einem Ort zum anderen und auch zeitlich über den gesamten 30-tägigen Zeitraum verändert, d.h. die Winddaten müssen für die gesamte Atmosphäre während dieser 30 Tage bekannt sein. Das ist eine grosse Herausforderung, wenn man sich vorstellt, wie variabel (räumlich und zeitlich) der Wind selbst in einer kleinen Region sein kann.

Mit Trajektorien werden in der Forschung zum Beispiel Hitzewellen untersucht oder Tiefdruckgebiete. Auf kleineren Skalen ist der Alpenföhn ein Beispiel für die Arbeit mit Trajektorien. Weitere Themenfelder sind die Quantifizierung des Schadstofftransports in die Stratosphäre oder des Ozontransports an die Erdoberfläche, der Transport von Vulkanaschewolken, Saharastaub oder die Untersuchung von Feuchtequellen, die zu einem Starkniederschlagsereignis beitragen.