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Wissenschaft kompakt Der dritte im Bunde - MTG-I2 Vor etwas mehr als einem Monat wurde MTG-I2, der zweite sogenannte Imager der dritten Generation von Meteosat Satelliten (MTG), in seinen Orbit gebracht. Damit ist mit zwei Imagern und einem Sounder-Satelliten die vorgesehene Konstellation aus drei sich ergänzenden MTG Satelliten vollständig. Am Abend des 27. August 2026 um 22:10 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit startete die europäische Ariane 6 Rakete vom Raumfahrtzentrum in Französisch-Guayana, an Bord der zweite sogenannte Imager Satellit MTG-I2 und damit der dritte und letzte Satellit im aktuellen MTG Satellitenverbund. Nach erfolgreichem Start der Ariane 6 Trägerrakete wurde MTG-I2 bei rund 2800 km Höhe in seine stark elliptische Transferumlaufbahn entlassen, um in den darauffolgenden Tagen mit eigenständigen Orbitalmanövern seinen geostationären Orbit bei knapp 36.000 km Höhe zu erreichen. MTG-I2 folgt damit zum einen MTG-I1, welcher bereits im Dezember 2022 in Orbit gebracht wurde und zwei Jahre später vollständigen operationellen Betrieb aufnahm, einhergehend mit einer Umbenennung von MTG-I1 zu Meteosat-12. Zum anderen erfolgte der Start von MTG-I2 etwas mehr als ein Jahr nach dem erfolgreichen MTG-S1-Launch, von dem an dieser Stelle auch berichtet wurde (link1). MTG-S1 hat vor zwei Monaten seine Inbetriebnahmephase abgeschlossen und befindet sich in seinem operationellen Orbit bei 2° Ost über dem Äquator, erste präoperationelle Datensätze sind bereits verfügbar. Mit seinem auf Interferometrie basierenden Hyperspektral-Infrarotsensor erfasst MTG-S1 vertikale Informationen über Temperatur und Feuchte sowie weitere atmosphärische Parameter und generiert so durch das Abtasten seines Blickfeldes dreidimensionale Scans der Atmosphäre. Ergänzt wird dies durch das Sentinel-4 UVN-Spektrometer, wobei UVN für Ultraviolett, sichtbares Licht (visible) und nahes Infrarot steht. Sentinel-4 liefert hochaufgelöste stündliche Messungen von wichtigen Spurengasen und Aerosolen und ermöglicht damit unter anderem eine detaillierte Beobachtung der Luftqualität und ihrer zeitlichen Entwicklung. Sowohl Meteosat-12 als auch MTG-I2 befinden sich auf einer geostationären Umlaufbahn über dem Äquator. Meteosat-12 ist dabei auf dem Nullmeridian bei 0° Länge positioniert, während MTG-I2 im operationellen Betrieb bei 9,5° östlicher Länge stationiert sein wird. Das erste der beiden zentralen Messinstrumente an Bord von Meteosat-12 und MTG-I2 ist der ?Flexible Combined Imager? (FCI), eine Art Kamera, die in 16 Spektralkanälen Aufnahmen der ihr zugewandten Erdhemisphäre macht. Der FCI tastet sein Blickfeld dabei in einem alternierenden West-Ost und Ost-West-Muster ab und erfasst so innerhalb von 10 Minuten die gesamte Erdscheibe in allen 16 Spektralkanälen ? vom sichtbaren Licht bis ins Infrarot. Aus den einzelnen Spektralkanälen sowie aus geschickten Kombinationen mehrerer Kanäle lassen sich vielfältige Informationen insbesondere über Wolken, deren Struktur, Temperatur, Höhe und Zusammensetzung ableiten. Meteosat-12 liefert diese 10-minütigen Scans (?Full Scan Disc Service ? FSDS?) bereits seit 2024. Der FCI von MTG-I2 wird komplementär dazu im sogenannten ?Rapid Scanning Service? (RSS) alle 2,5 Minuten den europäischen Raum und angrenzende Gebiete abtasten (etwa das nördliche Drittel der Animation in Abbildung 2), in manchen spektralen Kanälen auch mit einer höheren räumlichen Auflösung. Dadurch lassen sich beispielsweise Gewitterzellen in frühen Entwicklungsstadien detaillierter verfolgen und deren Lebenszyklen nahezu lückenlos aus dem Weltraum beobachten. Das zweite zentrale Messinstrument an Bord der beiden Satelliten ist der ?Lightning Imager? (LI), der mit seinen 4 Kameras quasi kontinuierlich die optischen Signale von Blitzentladungen registriert. Der FCI liefert somit Informationen über die physikalische Entwicklung der Gewitterwolke, während die vom LI gemessene Blitzaktivität Hinweise auf die Stärke und Entwicklung der darin ablaufenden Konvektion gibt. Selbstverständlich gibt es abgesehen von diesem Fokus auf das konvektive Wettergeschehen eine Vielzahl weiterer Anwendungsmöglichkeiten der umfangreichen Messungen der beiden Satelliten. Dipl.-Met. Thorsten Kaluza Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 04.10.2026 Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Wissenschaft kompakt Navier-Stokes - ein (un)lösbares Problem? Auch im 21. Jahrhundert gibt es in der Mathematik noch ungelöste Fragestellungen. Einige von ihnen sind unter dem Namen der Millennium-Probleme zusammengefasst. Eines von ihnen wurde vor kurzem gelöst. Doch was hat dieses Problem mit der Meteorologie zu tun? Die Millennium-Preis-Probleme sind sieben ungelöste, komplexe mathematische Probleme, für deren Lösung das Clay Mathematics Institute jeweils eine Million Dollar Preisgeld vergibt. Anfang September sorgte das KI-Unternehmen OpenAI mit einer Nachricht für Aufsehen. Das Unternehmen veröffentlichte einen von einem internen KI-System erzeugten Beweis, der nach eigener Darstellung das Navier-Stokes-Millennium-Problem löst. Doch warum findet dieses mathematische Problem hier überhaupt Erwähnung, obwohl es doch um Meteorologie gehen soll? Was genau sind eigentlich die Navier-Stokes-Gleichungen? Als erstes sei gesagt, ohne die Navier-Stokes-Gleichungen wäre unsere heutige Wettervorhersage nicht möglich. Sie bilden eine der zentralen mathematischen Grundlagen der modernen Meteorologie. Deshalb soll es im Folgenden darum gehen, was diese Gleichungen beschreiben, wie sie genutzt werden und warum sie überhaupt ein Millennium-Problem sind bzw. waren. Die Gleichungen gehen bereits auf das 19. Jahrhundert zurück. Sie wurden zwischen 1822 und 1845 von gleich vier Mathematikern und Physikern unabhängig voneinander formuliert: den Franzosen Claude Louis Marie Henri Navier (1785-1836), Siméon Denis Poisson (1781?1840) und Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant (1797?1886), sowie dem Iren Sir George Gabriel Stokes (1819-1903). Auch wenn sie alle als "Entwickler" gelten, hat sich letztendlich der Name Navier-Stokes-Gleichungen durchgesetzt. Vereinfacht gesagt beschreiben sie, wie sich Fluide, wie zum Beispiel Luft oder Wasser, unter dem Einfluss von Trägheit, Druck, Viskosität (also Reibung) und äußeren Kräften bewegen. Sie beschreiben also einen der zentralen Prozesse in der Meteorologie, nämlich wie sich Luft bewegt, wenn Faktoren wie Reibungseffekte, die Corioliskraft oder die Schwerkraft berücksichtig werden. Damit sind die Navier-Stokes-Gleichungen die Grundlage unserer heutigen Wettermodelle wie ICON, IFS oder GFS. Für die Modelle werden die Gleichungen von Hochleistungsrechnern numerisch auf Millionen von Gitterpunkten gelöst. Für einen vorgegebenen Startwert gibt es also Lösungen, die wir tagtäglich verwenden. Das Millennium-Problem liegt aber gar nicht in dieser numerischen Lösung, sondern in der Frage, ob es im Dreidimensionalen Raum immer, also bei jeglicher Art von Anfangsbedingungen eine global glatte Lösung gibt. Für den zweidimensionalen Raum ist die Antwort bekannt, dort gibt es solche global glatten Lösungen. Für den dreidimensionalen Raum gibt es seit dem 08.09.2026 eine Antwort, die KI hat eine Lösung gefunden, in der die Gleichung eine Singularität entwickelt. Die Lösung bleibt dann nicht für alle Zeiten glatt. Es kommt zu einem Blow-up der Lösung. Am besten lässt sich bildlich beschreiben, was eine Singularität und ein Blow-up überhaupt sind. Dafür stellen wir uns einen Wind vor. Mit der Zeit nimmt seine Geschwindigkeit zu. Nach einer Minute hat er eine Geschwindigkeit von 8 m/s. Nach zwei Minuten weht er schon mit 40 m/s. Nach fünf Minuten hat er dann plötzlich eine unendlich hohe Geschwindigkeit. In der Mathematik wäre das nun das Blow-up unserer Lösung. In einer endlichen Zeit ist die Lösung unendlich groß geworden, ohne dass sich die Anfangsbedingungen verändert haben. Die Singularität beschreibt den Zeitpunkt, an dem dies geschieht, in unserem Beispiel also bei Minute fünf. Die KI-Agenten haben nach Angaben von OpenAI eine solche Singularität gefunden und damit gezeigt, dass unter den entsprechenden Bedingungen eine zunächst glatte Lösung in endlicher Zeit ihre Glattheit verlieren kann. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Navier-Stokes-Gleichungen "ungültig" sind. Die Wettermodelle bleiben davon dennoch unberührt. Das mathematische Millennium-Problem fragt danach, ob bestimmte dreidimensionale Lösungen für alle Zeiten glatt bleiben. Eine numerische Wettervorhersage betrachtet dagegen einen konkreten Anfangszustand und einen begrenzten Zeitraum. Dass sich mit diesen Gleichungssystemen konkrete Wetterentwicklungen für einige Tage numerisch berechnen lassen, steht daher nicht im Widerspruch zum Millennium-Problem. Die Singularität tritt zudem nicht in den üblichen Wettervorhersagen auf, sondern in einer speziell konstruierten mathematischen Lösung. Vergleichbar ist das mit einer Landkarte. Die ganze Karte bildet Deutschland richtig ab, nur ganz am Rand ist der Gipfel der Zugspitze unendlich hoch. Dennoch bleibt die restliche Karte gültig und es kann mit ihr navigiert werden. Nur für diesen einen speziellen Punkt muss nachgeforscht werden, um für ihn eine "richtige" Lösung zu finden. Und weil es nun mal keine unendlichen Windgeschwindigkeiten gibt ist diese theoretische Schwäche der Mathematik für die Vorhersage nicht relevant. Letztendlich hat die Lösung dieses Millennium-Problems keine Auswirkungen auf unseren Alltag. Bis das Clay Institute die Lösung anerkennt, wird es aber noch mindestens zwei Jahre dauern, denn dafür müssen verschiedene Prüfprozesse durchlaufen werden und Voraussetzungen, wie Publikationen, erfüllt sein. Dennoch ist es spannend zu sehen wozu KI in der Lage ist und welche mathematischen Probleme KI in Zukunft noch lösen wird. Lea Friedel und M.Sc.-Met. Nico Bauer Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 03.10.2026 Copyright (c) Deutscher Wetterdienst