Projekt Seeingvorhersage zum Mitmachen

Hallo Forum,

eigentlich gehört das Thema Seeing ja zu "Wetter" und "Atmosphäre". Ich platziere es dennoch hier unter "Planeten", denn ich brauche euch, als Beobachter und als "Seeing-Reporter".

Der Hintergrund:

Bei der Planetentagung in Bonn habe ich Michael Theusner kennengelernt. Der Name dürfte dem ein oder anderen Planetenfotografen noch bekannt sein, er hat u.a. die Stackingsoftware Avi-Stack und eine Polarlichtvorhersage entwickelt. Michael ist aber auch gelernter Meteorologe und er ist Amateurastronom seit seiner Kindheit. Wir kamen ins Gespräch und waren uns schnell einig, dass es z.Z. keine belastbare Seeingvorhersage gibt. Natürlich kennt jeder hier die Vorhersagen von Meteoblue. Nur, die stimmen oft nicht, oft nicht mal ansatzweise. Warum?

Die Leute von Meteoblue haben ein eigenes Wettermodell zugrunde gelegt und berechnen daraufhin das Seeing. Es existiert aber eigentlich gar kein anerkanntes Wettermodell, das das Seeing beschreibt. Man ist also auf Ideen und Vermutungen angewiesen. Es gibt keinen Abgleich mit der Wirklichkeit. Das soll nun anders werden.

Das Problem:

Seeing entsteht durch Luftverwirbelungen. Diese können in hohen Luftschichten entstehen, aber eben auch in sehr niedrigen. Gerade diese niedrigen Luftschichten lassen sich in Bezug auf das Seeing aber nur sehr schwer abbilden und sie scheinen nicht unerheblich für das lokale Seeing zu sein. Die Datenlage dazu ist aber eigentlich recht gut. Die Auflösung der Windkarten vom Deutschen Wetterdienst beträgt 200 Meter und reicht runter bis 10 m über Grund. Es wird sogar die Bebauung berücksichtigt oder Wälder, die die Luftmassen bremsen. Es fehlt also eigentlich nur ein geeigneter Algorithmus.

Die Idee:

Statt nur zu vermuten, wollen wir messen! Hat man genügend Messdaten zur Verfügung, so kann man Korrelationen zwischen den Windkarten und dem realen Seeing vor Ort erkennen und so eine Wahrscheinlichkeit für bestimmte Seeing-Bedingungen angeben.

Die Messpunkte:

Jetzt kommt ihr ins Spiel. Die Messpunkte könntet ihr sein. Werdet zum "Seeing-Reporter". Beschreibt, wie das Seeing bei euch war. Michael hat dazu eine Website geschaffen, in der die Daten gesammelt und analysiert werden können. Ihr könnt euch dort anmelden und "Seeing-Berichte" abgeben. Die Seite ist sehr überschaubar und funktioniert auch auf dem Smartphone. Einen "Bericht" zu verfassen, dauert keine 20 Sekunden und man kann den quasi "just in time" vor Ort erstellen.

Die Daten:

Die Qualität der Daten ist natürlich von entscheidender Bedeutung. Ihr könnt in einer Skala von 7 Stufen eurer Seeing einordnen. Es handelt sich um eine rein subjektive Skala. War dein Seeing vor Ort eher durchschnittlich? Oder besser oder schlechter?

Ihr werdet gebeten, wenn möglich und sinnvoll, mehrere Berichte pro Beobachtungsnacht abzugeben. Gerade eine Änderung bei den Seeing-Bedingungen kann gut auf eine Änderung im Wettergeschehen zurückgeführt werden. Michael lädt jetzt schon jeden Tag 3 GB an Daten (nicht Bilder) vom DWD herunter, um eure Beobachtungen mit dem lokalen Wetter abzugleichen. Das Projekt läuft schon seit zwei Wochen und es funktioniert.

Die Werte:

Wir brauchen eure subjektiven, lokalen Beobachtungen. Richtet euch dabei nicht nach irgendwelchen bekannten Skalen. Auch, wenn ihr z.B. über ein warmes Hausdach hinweg beobachtet, und das Seeing ist schlecht, dann ist das ein Wert, der wichtig ist, selbst, wenn ihr die Ursache kennt. Lediglich Luftverwirbelungen, die direkt mit dem Teleskop zu tun haben, sollten nicht übermittelt werden.(Z.B., wenn ihr die Schmidtplatte geföhnt habt, oder das Teleskop noch nicht ausgekühlt ist, oder wenn ihr zufällig daneben Würstchen grillt).

Unter Kommentare/Besonderheiten könnt ihr ins Detail gehen. Auch das ist wichtig. Hier gehören Beschreibungen hinein wie: hochfrequentes Seeing, zappelig aber teilweise sehr scharf, ruhig aber unscharf, Sterne flackern bis zum Zenit, Wellen laufen durchs Bild, kontrastarm aber scharf, Bodennebel, minimale Windbewegung am Boden, leichter Wind, Zirren, Haloerscheinungen usw. Hat man keine besondere Idee, kann der Bereich frei bleiben. Andere Wetterdaten wie Temperatur, Luftfeuchte etc. brauchen wir nicht.

Die Dauer:

Das wird ein längerfristiges Projekt und die Dauer hängt stark von der Datenqualität und den zu findenden Korrelationen ab. Wir rechnen mindestens mit 1/2 Jahr an Datenerhebung, vermutlich wird es aber eher ein ganzes Jahr dauern, um alle jahreszeitlichen Einflüsse mit einbinden zu können.

Der Ausblick:

Eine Seeingvorhersage, die tatsächlich in groben Zügen das vorhersagt, was wir am Himmel sehen werden, deutschlandweit und in angrenzenden Ländern, für Planetenfotografen, aber auch für Deep-Sky-Fotografen - nicht mehr und nicht weniger. Und ihr könntet stolz sein, dazu beigetragen zu haben. Irgendwo werdet ihr dann sicher auch in einem Impressum auftauchen.

Oder geht sogar doch noch ein bisschen mehr?

Im Hintergrund laufen weitere Überlegungen und Experimente. Wem der Begriff "Phosim" etwas sagt, der möge sich bitte melden. Phosim ist eine Profisoftware zur Simulation von Ablenkungen der Photonen in der Erdatmosphäre. Schwere Kost, aber hier im Forum gibt es ja Experten.

Wie werdet ihr nun Seeing-Reporter?

Schreibt mir eine Mail an: ralf@burkart-kreuels.de. Ich lege ein Nutzerkonto an. Eure Mailadresse ist eure Nutzer-ID. Ihr bekommt die Zugangsdaten und ein Passwort über eure angegebene Mailadresse.

Möge das Projekt erfolgreich sein,

viele Grüße

Ralf

Hallo Klaus,

Michael hat von diesen Daten gesprochen. Sie alleine bilden aber nicht unsere realen Seeingbedingungen wieder. Ich glaube aber, dass sie in einer zukünftigen Vorhersage tatsächlich eine Rolle spielen werden. Tendenziell vermuten wir, dass die unteren Luftschichten eine überproportionale Bedeutung für unsere Vorhersagen haben werden.

Hallo Mike,

diese 10er-Skala, 7/10 etc., hat keine irgendwie definierte Grundlage. Es ist eine rein subjektive Abschätzung des Einzelnen. Man kann diese leicht mit der Pickering-Skala verwechseln, weil diese auch 10 Stufen enthält. Diese sind für einen 5" Refraktor relativ klar definiert. Wir haben uns gerade deshalb für 7 Stufen entschieden, weil es eben keine Entsprechung irgendwo gibt.
Und bitte richtig verstehen, der Zweck ist keine Seeingmessung mit anschließender Dokumentation etc. z.Z. suchen wir nur nach Korrelationen zum Wettergeschehen, da reicht im Grunde sogar eine 4er-Skala.

Viele Grüße

ralf

Hallo Mike,

was ich meinte ist, dass das Seeing messbar in der Regel als FWHM-Wert oder besser noch DIM-Wert angegeben wird. Das wäre aus meiner Sicht fundiert. Zwischen "poor" und "very poor" zu unterscheiden, ist da eben sehr relativ. Als ein Freund zu Besuch kam, sagte er, das wäre bei mir mindestens eine 9/10. Bei mir war es aber nur Durchschnitt, weil ich i.d.R. bessere Rahmenbedingungen habe.

Für uns Planetenfilmer ist aber auch FWHM oder DIM nicht aussagekräftig, weil dort über 10 s gemittelt wird. Da hat der ein oder andere schon einen ganzen Film fertig. Anders ausgedrückt, diese 10er-Skala suggeriert eine Präzision, die es gar nicht gibt.

Wie gesagt, für die Datenerhebung ist das sowieso nicht wichtig, und wie das später dargestellt wird, das wissen wir z.Z. noch gar nicht.

Noch ein anderer Punkt, nun an alle gerichtet.

Wir benötigen relativ viel Cloud Speicherplatz. 3 bis 4 TB. Weiß jemand, wie oder wo das preiswert zu realisieren ist?

Viele Grüße

ralf

Hallo CHnuschti,

also ich mache das so (bei Planeten), und, ist das Seeing schlecht, dann packe ich wieder ein. (oder mache Deep-Sky mit kleiner Brennweite) Alleine die Tatsache, dass Meteoblue bekannt ist und eben doch alle Leute mal draufgucken, zeigt doch, dass es einen Wunsch nach einer brauchbaren Seeingvorhersage gibt. Wenn mir eine verlässliche Prognose sagt, "heute wird es vermutlich gut", dann betreibe ich den Aufwand mit Aufbau und Auskühlung usw. gerne und freue mich auf die Ergebnisse. Erst recht Leute, die sich erst ins Auto setzen müssen.

Und nicht vergessen, wir machen das auch als Hobby.

Gruß

ralf

Hallo Peter,

würden wir die Pickering-Skala verwenden, so kämen für uns höchstens 3 oder 4 Stufen in Betracht, zu schlecht wären hierzulande die Bedingungen. Der Beobachter müsste dann einen Stern mit Beugungsringen oder Speckles beurteilen. Diese Werte wären dann aber nicht mal miteinander vergleichbar, denn hier spielt die unterschiedliche Öffnung ja eine große Rolle.

Unsere Aufgabe ich ja auch eine ganz andere.

Das Ziel ist es, Korrelationen mit Wettersituationen zu erkennen, nicht Seeing zu beurteilen.

Eigentlich wollten wir zunächst sogar nur 3 Kategorien haben: gut, mittel, schlecht, dann sind noch die Extreme dazu gekommen.

Ein Beispiel:

Fragestellung: inwieweit hat der Jetstream einen Einfluss auf das Seeing. Wir zeichnen also die Geschwindigkeiten des Jetstreams auf und vergleichen die Ergebnisse mit euren Berichten. Es zeigt sich (als Beispiel), dass es zwar eine Korrelation gibt, diese aber schwach ist. Hier brauchen wir keine 10-Punkte-Skala. Stärker hingegen wäre (auch nur als Beispiel) eine Korrelation mit den Geschwindigkeiten der unteren Luftschichten.

In einem zukünftigen Modell würde dann zum Beispiel 30/70 gewichtet und genau das wäre der Wert, der für uns wichtig wäre.

In Wahrheit ist das alles natürlich noch viel komplizierter und ich verstehe das selber auch gar nicht mehr. Wir laden z.Z. 64 Luftschichten herunter und die Auswertung am Ende wird vermutlich sogar maschinell (KI) geschehen.

Ich selber bin ja nur so eine Art Sprachrohr, aber Michael ist auch in Kontakt mit einer amerikanischen Uni und Profiastronomen. Mit deren Hilfe (wenn alles klappt) wollen wir dann das Seeing in der Vorhersage sogar visualisieren.

Viele Grüße

ralf

Hallo Joachim,

das sind viele interessante Aspekte. Ich selber kann dir kaum differenziert darauf antworten, gebe die Infos aber weiter.

Ich weiß, dass bei der Planung die Erhebung der Daten über die Fläche wichtig war, dass wir also möglichst ein "Netz" brauchten, um Wetterereignisse zu korrelieren. Lokale Gegebenheiten werden im DWD Wettermodell schon berücksichtigt. Die Auflösung beträgt 200 m.

Inwieweit die Software (und deren Macher) PHOSIM beitragen kann, kann ich noch nicht genau sagen. Ganz theoretisch könnte das Prog. direkt aus den Wetterdaten eine PSF generieren. Aber auch Phosim braucht einen funktionierenden Algorithmus.

Vielen Dank und viele Grüße

ralf

Hallo Andreas,

das Projekt wird ja sehr lange laufen, von daher ist es fast nie zu spät.

Nein, bisher ist das noch nicht angedacht. FWHM-Werte sind leider auch nur begrenzt brauchbar, da sie zu grob sind. In der Planetenfotografie geht es ja in den Sub-Bogensekunden-Bereich. Wenn hier die Bedingungen gut sind, dann dürfte das auch für die Deep-Sky-ler gelten, umgekehrt, das weiß ich aus eigener Erfahrung, ist das oft nicht der Fall ist.

VG ralf

Hallo Jochen,

wir sind davon ausgegangen, dass die Leute immer mit denselben Teleskopen das Seeing beurteilen. Es sollte eine relative Qualität angegeben werden, das subjektive Empfinden der Luftunruhe vor Ort. Deshalb brauchen wir auch keine Bogensekunden oder FWHM-Werte. Relativ deshalb, weil wir nur nach einer Korrelation mit versch. Luftschichtbewegungen suchen. Das ist sozusagen Grundlagenforschung.

Viele Grüße

ralf

Hallo Jörg, hallo Anjo,

wie genau die Daten am Ende in ein Modell einfließen, kann ich nicht sagen. Ich bin quasi nur der "Pressesprecher".

Über den Bug werde ich Michael noch mal berichten, kriegsentscheidend ist das aber nicht.

Die hier gewonnenen - also von euch bereitgestellten - Daten, dienen lediglich dazu, ein Modell zu verifizieren. Sie dienen zum Test und ggf. zur Verfeinerung des Modells. Sie werden nicht veröffentlicht und wären für sich genommen auch sinnlos. Dass manche Leute mit 2 versch. Teleskopen beobachten, haben wir nicht explizit beachtet. Hier gibt es aber die Möglichkeit unter "Bemerkungen" das anzugeben.

Die grundlegende Idee stammt daher, dass die Vorhersagen vom Meteoblue nicht stimmen. Die Trefferquote ich so hoch wie der Hahn auf dem Mist, um es mal etwas provokant auszudrücken. Das Modell, das dort zugrunde liegt, misst beispielsweise dem Jetstream eine sehr hohe Bedeutung zu, den bodennahen Luftschichten aber sehr wenig. Hier glauben wir, ein besseres Modell schaffen zu können. Aber das muss eben überprüft werden durch eure Daten. Gebt ihr also z.B. an, das Seeing betrug 2", dann hilft das wenig. Gebt ihr aber an, das Seeing war für meine Verhältnisse hier vor Ort ganz gut, dann wäre das ein wichtiger Datenpunkt, der mit dem durchschnittlichen Wetter vor Ort verglichen werden kann, die Daten existieren ja bereits.

Wir beobachten z.Z. a) speziell die Geschwindigkeit der unteren Luftschichten, b) Trajektoren, c) speziell Scherwinde, d) die Grenzschicht zum Jetstream, e) vertikale Luftbewegungen, und noch einiges mehr, das ich nicht so ganz verstehe. Es gibt auch Kontakt zu einer Wissenschaftsgruppe in Amerika.

Das Projekt läuft nun schon seit einem Jahr, es gibt etwa 300 qualifizierte Beobachtungen. Inwieweit man damit rechnen kann, weiß ich nicht, mehr wäre sicher besser und die Planetensaison hat ja gerade erst begonnen. Man kann also durchaus noch einsteigen und mitmachen. Dabei wäre wirklich eine Kontinuität wünschenswert, Einzelwerte bringen erst einmal recht wenig. (s.o.)

Unser Traum ist es, dass wir bald eine echte und einigermaßen brauchbare Seesingvorhersage treffen können. Diese wird dann in irgendeiner Form als Karte abrufbar sein und man kann einigermaßen verlässlich sehen, ob es sich lohnt aufzubauen oder doch lieber ins Bett geht.

Viele Grüße

ralf