Wie ein Satellit ein Feuer erkennt

Die Flammensymbole auf der ersten Karte sind keine Symbolik, sondern gemessene Werte. Dahinter steckt die sogenannte Feuerstrahlungsleistung (Fire Radiative Power, FRP). Ausgewertet wird dafür der Kanal bei 3,8 Mikrometern, also das mittlere Infrarot. Ein Feuer strahlt dort wegen seiner hohen Temperatur um ein Vielfaches stärker als der umgebende Boden – schon ein Brand von wenigen Hektar hebt sich in einem zwei Kilometer großen Bildpunkt deutlich ab.

Aus dem Kontrast zwischen 3,8 und 10,5 Mikrometern errechnet der Algorithmus die abgestrahlte Feuerleistung in Megawatt. Daraus lässt sich wiederum abschätzen, wie viel Rauch ein Brand freisetzt. Genau dieser Wert fließt über das europäische Feuerbeobachtungssystem GFAS in die Aerosolprognose von CAMS ein – also in jene Berechnung, die den Karten weiter unten zugrunde liegt.

Mehr als 320.000 Menschen mussten ihre Häuser verlassen

In Südwestfrankreich und in Zentralspanien brennt es seit Tagen. Rund um Bordeaux sind mehr als 220.000 Menschen evakuiert worden, das Feuer im Département Gironde hat etwa 42.000 Hektar erfasst. Spanien hat für den Großraum Madrid und die Provinz Ávila den nationalen Notstand ausgerufen, dort mussten rund 100.000 Menschen ihre Häuser verlassen. Mehrere europäische Staaten haben Löschflugzeuge und Einsatzkräfte entsandt.

Am Samstag hat sich über der Gironde eine Pyrocumulonimbus-Wolke gebildet. Solche Wolken entstehen, wenn die Hitze eines Großbrandes so stark ist, dass die aufsteigende Luft eine eigene Gewitterwolke ausbildet. Über der Gironde kam es zu Blitzentladungen; einer davon hat ein weiteres Feuer ausgelöst.

Mehrere Brandregionen, zwei Wege nach Mitteleuropa

Der Rauch hat Mitteleuropa auf zwei getrennten Wegen erreicht, was auch erklärt, warum Österreich später betroffen war als Luxemburg oder Westdeutschland.

Am Samstag zog die Fahne aus Südwestfrankreich über Frankreich hinweg nach Nordosten und weiter nach Deutschland. Über Österreich lag die optische Dicke zu diesem Zeitpunkt bei rund 0,03 und damit im Bereich eines klaren Himmels.

Der Rauch aus Zentral- und Südwestspanien nahm den südlicheren Weg über das westliche Mittelmeer und über Italien. Er hat Österreich in der Nacht auf Sonntag erreicht. Die Werte stiegen auf rund 0,10, am Sonntagvormittag lagen sie über Österreich zwischen 0,06 und 0,18. Auf den Karten lässt sich das Band durchgehend von der Iberischen Halbinsel bis in den Alpenraum verfolgen.

Am Satellitenbild ist der Rauch nur über dem Meer zu erkennen

Auf dem Echtfarbbild des Satelliten Sentinel-3 vom Sonntagvormittag ist der Rauchschleier über dem Golfe du Lion und Richtung Korsika deutlich zu sehen. Über Land bleibt er nahezu unsichtbar, weil sich ein dünner Schleier vor einem hellen und unruhigen Untergrund kaum abhebt. Über der dunklen Wasserfläche des Mittelmeers ist der Kontrast dagegen groß genug.

Auf Echtfarbbildern lässt sich ein dünner Schleier mit freiem Auge nur schwer von hoher Eisbewölkung unterscheiden. Wir haben das Satellitenbild deshalb mit den Modelldaten des Rauchfelds für dieselbe Stunde verglichen. Beide zeigen das Band an derselben Stelle und in derselben Ausrichtung; der Zeitversatz zwischen den Aufnahmen beträgt zwei Minuten.

Der Rauch liegt über der Luft, die wir atmen

Die optische Dicke misst die Trübung der gesamten Luftsäule vom Boden bis in große Höhen. Sie sagt nichts darüber aus, in welcher Höhe sich die Partikel befinden. Genau darauf kommt es aber an.

Optische Dicke (550 nm)	Was man am Himmel sieht
unter 0,05	klarer Himmel, nichts erkennbar
0,05 bis 0,15	milchiger Schleier
0,15 bis 0,3	deutlich getrübt, gelblicher Horizont
über 0,3	Sonne nur noch matt erkennbar

Die optische Dicke ist ein reines Verhältnismaß und hat keine Einheit – die Angabe „550 nm“ bezeichnet nicht den Wert, sondern die Wellenlänge des Lichts, mit der gemessen wird, also grünes Licht im sichtbaren Bereich. Die Werte über Österreich lagen am Sonntagvormittag zwischen 0,06 und 0,18 und damit im Bereich eines milchigen bis deutlich getrübten Himmels.

Weit transportierter Waldbrandrauch liegt fast immer in Schichten zwischen etwa 2000 und 6000 Metern Seehöhe. Er befindet sich damit oberhalb der bodennahen Luftschicht, in der wir uns aufhalten, und die beiden Schichten mischen sich nur langsam. Der luxemburgische Wetterdienst hat die Höhe des Rauchs über Luxemburg mit 4000 bis 6000 Metern angegeben. Für Österreich deuten die Modelldaten auf eine ähnliche Schichtung hin.

Sichtbar ist der Rauch trotzdem – und zwar aus demselben Grund, aus dem der Himmel blau ist. Die feinen Partikel streuen kurzwelliges Licht stärker als langwelliges. Steht die Sonne tief, legt ihr Licht einen besonders langen Weg durch diese Schicht zurück. Der Blauanteil wird herausgestreut, übrig bleiben Gelb, Orange und Rot. Deshalb waren die Sonnenuntergänge am Wochenende auffällig, und deshalb erschien auch der Mond in der Nacht auf Sonntag gelblich.

An den österreichischen Luftgütemessstellen wurden bisher keine gesundheitsschädlichen Werte registriert. Eine relevante Belastung der Atemluft besteht derzeit nicht.

Warum die Bilder aus New York und Chicago nicht mit unserer Lage vergleichbar sind

Am 16. und 17. Juli hat Rauch aus kanadischen Waldbränden New York und Chicago eingehüllt. Chicago hat die Strände gesperrt, in New York wurden an Bibliotheken und Bahnhöfen Gratismasken verteilt, und die Behörden riefen dazu auf, möglichst wenig Zeit im Freien zu verbringen. Toronto meldete zeitweise die schlechteste Luftqualität weltweit.

Es liegt nahe, die Entfernung als Erklärung heranzuziehen, doch dieser Ansatz greift zu kurz. Die kanadischen Brandgebiete liegen ebenfalls rund tausend Kilometer und mehr von New York entfernt, ähnlich weit wie die Gironde von Österreich. Dass Aerosolpartikel über solche Strecken bis zum Boden gelangen können, wissen wir in Österreich ohnehin: Saharastaub legt regelmäßig mehr als zweitausend Kilometer zurück und sorgt hierzulande mehrmals pro Jahr für erhöhte Feinstaubwerte.

Der entscheidende Unterschied ist die Menge. In der Provinz Ontario sind mindestens 1,9 Millionen Hektar verbrannt. Das Feuer in der Gironde hat rund 42.000 Hektar erfasst. Die in Nordamerika freigesetzte Rauchmenge liegt um ein Vielfaches über jener der aktuellen europäischen Brände.

Dazu kommt der Weg, den die Luft nimmt. In Nordamerika hat eine Tiefdruckzirkulation den Rauch in tiefen Schichten nach Süden geführt – also in genau jene Luftschichten, die die Menschen einatmen. Nach Mitteleuropa strömt die Luft hingegen aus Südwesten über die Pyrenäen, das Zentralmassiv und den Alpenbogen und wird auf diesem Weg gehoben. Der Rauch bleibt in der Höhe.

Kann die Rauchbelastung über Österreich zunehmen?

Ja, das ist möglich, und es hängt weniger von der Größe der Feuer ab als von drei anderen Faktoren.

Der wichtigste ist die Strömung. Es braucht eine Höhenströmung, die von der Iberischen Halbinsel und Südwestfrankreich in den Alpenraum führt. Genau eine solche Lage baut sich in den kommenden Tagen auf, weil die heiße Luft der bevorstehenden Hitzewelle aus demselben Raum zu uns geführt wird. Solange die Brände andauern, sind weitere Schübe wahrscheinlich.

Eine große Rolle spielt die Höhe, in die der Rauch eingebracht wird, und hier liegt ein Zusammenhang, der auf den ersten Blick überrascht. Eine Pyrocumulonimbus-Wolke wie jene über der Gironde schleudert Rauch bis in die obere Troposphäre. Dort weht der Wind stärker, es fällt kein Niederschlag, der die Partikel auswaschen könnte, und die Fahne verdünnt sich langsamer. Je heftiger ein Feuer brennt, desto höher steigt sein Rauch, desto mehr davon erreicht uns, und desto weiter ist er von der Atemluft entfernt. Ein besonders eindrucksvoller Himmel bedeutet also nicht, dass die Luft am Boden schlechter geworden ist.

Entscheidend ist schließlich auch der Weg dazwischen. Zieht ein Niederschlagsgebiet zwischen der Brandregion und den Alpen durch, wäscht es einen großen Teil der Partikel aus. Bei einer stabilen Hochdrucklage, wie sie sich für die kommende Woche abzeichnet, fehlt dieser Reinigungsmechanismus.

Steigt damit auch die Belastung am Boden? Ausschließen lässt sich das nicht. Unter einer kräftigen Hochdrucklage sinkt Luft großräumig ab, und an heißen Nachmittagen reicht die Durchmischung vom Boden aus mehrere Kilometer hoch. Auf diesem Weg kann ein Teil der Rauchschicht bis in die Atemluft gelangen, genau so wie es beim Saharastaub geschieht. Sollten sich die Brände in Spanien und Frankreich weiter ausdehnen, sind messbar erhöhte Feinstaubwerte in Österreich möglich. Zustände wie in Chicago halten wir wegen der deutlich geringeren Rauchmenge für unwahrscheinlich. Wir beobachten die Entwicklung laufend und aktualisieren diesen Beitrag, sollte sich die Lage ändern.

Mit der Luft aus Südwesten kommt auch die große Hitze

Die Luft, die den Rauch nach Österreich geführt hat, bringt in den kommenden Tagen auch die heißesten Tage seit Ende Juni. Am Freitag, dem 31. Juli, erwarten wir in Österreich Höchstwerte zwischen 30 und knapp 40 Grad.

Der derzeit wahrscheinlichste Höchstwert für Österreich liegt über 39 Grad und unter 40 Grad, die Schwankungsbreite beträgt etwa ein Grad nach oben und nach unten. Die Spanne reicht damit von 38 bis 41 Grad. In Niederösterreich ist es nicht ganz ausgeschlossen, dass das Thermometer über 40 Grad steigt. Damit rückt auch der österreichische Allzeitrekord von 40,5 Grad in Reichweite, aufgestellt im August 2013 in Bad Deutsch-Altenburg.

In Kärnten und Osttirol wird der Freitag voraussichtlich der bisher heißeste Tag des Jahres. Wir erwarten Höchstwerte um 37 Grad, örtlich sind auch 38 Grad möglich. Der bisher höchste Wert des Jahres in Kärnten und Osttirol stammt aus Ferlach mit 36,6 Grad von Ende Juni, österreichweit am wärmsten war es in diesem Jahr bisher in Bad Deutsch-Altenburg mit 40,1 Grad ebenfalls Ende Juni. Der Kärntner Allzeitrekord liegt bei 39,9 Grad, gemessen im August 2013 in Dellach im Drautal.

Auch in Osttirol wird es deutlich wärmer als 30 Grad. Auf den Karten fällt der Raum Lienz allerdings kühler aus, als er tatsächlich zu erwarten ist: Das Modell rechnet dort genau zu jener Zeit, in der im Nordosten Österreichs die höchsten Werte erreicht werden, ein Gewitter. Die dargestellte Temperatur liegt deshalb niedriger, als es der übrigen Umgebung entspricht.

Quellen