Ich hatte vor Kurzem über Hobbyastronomen geschrieben, die mit ihren Aufnahmen und mit überschaubarem Aufwand zur Forschung beitragen können. Funkamateure haben es schwerer, belastbare Zahlen zu liefern. Trotzdem können ihre Beobachtungen zum Verständnis der Funkwellenausbreitung beitragen.
Bei Astrofotos lassen sich Messwerte kalibrieren, auch wenn Standort und Equipment unterschiedlich sind. Beim Funk hängt fast alles von den Umständen ab: Antenne, Standort, Höhe, Leistung, Frequenz. Eine absolute Messung, die für sich genommen etwas Belastbares aussagt, ist hier kaum möglich.
Dazu kommt der Ausbreitungsweg. Licht aus dem All findet im Wesentlichen direkt ins Teleskop. Funkwellen suchen sich ihren Weg, vor allem auf Kurzwelle, sehr gern auf Umwegen. Ionosphäre, Streuung, Reflexionen, Beugung – alles spielt mit. Was am Ende an der Antenne ankommt, hat oft wenig mit der reinen Freiraumausbreitung zu tun.
Ähnliches gilt auf VHF und UHF – also auf zwei Metern und darunter – nur mit anderem Hintergrund. Hier sind es kaum bis keine ionosphärischen Reflexionen, sondern die Troposphäre. Inversionen, Hochdruckgebiete, Feuchte, Temperaturgradienten, gelegentlich auch sporadische E-Schichten. Funkamateure, die auf 2 m und kürzeren Wellen aktiv sind, sehen diese Effekte direkt. Reichweiten, die plötzlich funktionieren oder plötzlich nicht mehr, sind oft ein Hinweis auf Bedingungen, die auch für Wetterbeobachtung und Klimatologie interessant sind.
Wertlos sind solche Beobachtungen deshalb nicht. Wer auf Kurzwelle oder UKW funkt, betreibt im Grunde ohne großes Zutun ein kleines Stück Ausbreitungs-Monitoring. Es braucht keine Spezialausrüstung, nur saubere Dokumentation. Aus vielen einzelnen Kontakten entsteht so nach und nach ein Bild.
In den folgenden Absätzen skizziere ich kurz welche Gedanken mir dazu kommen.
Die obere Atmosphäre
In Stratosphäre, Mesosphäre, Ionosphäre passiert genau das, was Funkbetrieb möglich oder unmöglich macht: F2-/F1-Schicht, sporadische E, Aurora, der tägliche Wechsel der D-Schicht.
Kurz: Wenn du als Funkamateur „Funkwetter“ beobachtest, dokumentierst du Atmosphärenphysik.
Sonnenaktivität – der Treiber von allem
Wer Ionosphäre verstehen will, kommt an der Sonne nicht vorbei. Drei Zahlen, die du dir merken solltest:
- Sonnenfleckenrelativzahl, dokumentiert seit 1749, monatlich gepflegt vom SIDC in Belgien
- Solarer Flux Index (10,7 cm) misst die 2,8-GHz-Strahlung der Sonne
- Kp-Index beschreibt die geomagnetische Unruhe auf einer Skala von 0 bis 9
Alles ist in Echtzeit verfügbar, das SIDC, das NOAA Space Weather Prediction Center und die einschlägigen KW-Seiten tragen sie täglich zusammen. Wer eine Verbindung dokumentiert, sollte die dazugehörigen Werte mit notieren. Daraus wird aus einer Verbindung eine echte Korrelation.
HF-Ausbreitungsbeobachtung – das Rückgrat
Das wichtigste und am leichtesten zugängliche Feld ist der Kurzwellenbereich, von 3 bis 30 MHz. Drei Systeme mit denen man Ausbreitungsforschung bereits betreiben kann:
WSPR (Weak Signal Propagation Reporter) kommt von Joe Taylor, K1JT, dem Nobelpreisträger für Physik 1993. Das Verfahren funktioniert bereits mit einigen mW und extrem schmalen Signalen (unter 6 Hz Bandbreite) auf Pfaden, die im normalen SSB- oder CW-Betrieb längst verstummt sind. Jede Aussendung wird automatisch in eine zentrale Datenbank geladen, mit Zeitstempel, Leistung, Frequenz und Empfangsrapport. Inzwischen sind das pro Tag Millionen von Datenpunkten. Wer über das Minimum hinaus beitragen will, sollte vor allem die Metadaten sauber halten.
PSKReporter sammelt Empfangsrapporte aus den gängigen Digitalmodes – z.B. FT8, FT4, PSK31, JS8Call – und zeigt diese auf einer Weltkarte.
Reverse Beacon Network (RBN) dreht das Spiel um: Eine Schar Empfangsstationen meldet jeden gehörten CQ-Ruf mit Signalstärke bei CW-, RTTY- und PSK31.
Meteorscatter – wo Staubkörner die Musik machen
Meteorspuren reflektieren VHF-Signale auf 50, 70 und 144 MHz über Sekunden und ganz selten bis zu zwei Minuten. Wer regelmäßig Meteorscatter betreibt, dokumentiert indirekt die Aktivität bestimmter Meteorströme – Perseiden, Geminiden, Leoniden, Quadrantiden, Orioniden.
Aurora/Polarlichter
VHF-Ausbreitung über Aurora („aurora backscatter“) tritt auf, wenn Aurora-Bögen die Ionisation bis in die E-Schicht treiben. Typisch auf 6 und 2 m. Auch aus diesen Log-Daten kann man einiges ableiten.
Sporadische E – das Sommerphänomen
Sporadische E auf 10, 6, 4 und 2 m ist eine saisonal sehr unterschiedliche Reflexionsschicht in rund 100 km Höhe. Funkamateure sammeln in jedem Sommer abertausende Beobachtungen.
Wissenschaftlich interessant: Es-Öffnungen hängen mit atmosphärischen Schwerewellen, Jetstream-Lagen und sommerlichen Gewitterkomplexen (Mesoskalige Konvektive Systeme) zusammen. Hier sind kooperative Beobachtungen mit Meteorologen denkbar.
UKW-Troposphäre
Auch in der unteren Atmosphäre lässt sich etwas beitragen:
- Föhnlagen über den Alpen sind oft mit reproduzierbar erhöhter UKW-Reichweite verbunden
- Troposphärische Ducts über See oder bei sommerlichen Inversionswetterlagen erlauben Reichweiten von mehreren hundert Kilometern
- Rain Scatter auf 3 cm (10 GHz) und höher ist spärlich, aber gut geeignet, sommerliche Schauer mit extremer Reichweite aufzuzeichnen
Wetter- und Katastrophenfunk
SKYWARN in den USA ist das bekannteste Beispiel: Funkamateure melden Hagel- oder Sturmschäden in Echtzeit an Warndienste. In Deutschland gibt es kein offizielles Gegenstück in der Form (hier nur via Telefon und App). Über die Aktivitätsgruppen im DARC und die Landesverbände wäre dies ebenfalls organisierbar.
HamSCI – Citizen Science mit Universitätsanschluss
Erwähnenswert ist HamSCI (Ham Radio Science Citizen Investigation) an der University of Scranton. HamSCI hat das Personal Space Weather Station Projekt aufgesetzt: ein Setup aus SDR-Empfänger, Magnetometer und Wetterstation, deren Daten gebündelt in ionosphärische Studien einfließen. Die Eclipse-Kampagnen 2017 und 2024 haben exemplarisch gezeigt, was mit verteilten Empfängern in hoher Dichte möglich ist. Die durch Sonnenfinsternisse ausgelöste Ionosphärenreaktion konnte in Echtzeit kartiert werden.
Wer in Europa mitmachen will, muss dazu nicht in den USA wohnen. Die Datenformate sind offen, ein eigener Beitrag ist mit vertretbarem Aufwand möglich.
Ideen – was du heute tun kannst
Ohne großen Aufwand:
- WSPR-Bake laufen lassen – Antenne und Standort im Profil sauber dokumentieren
- FT8 auf der vorhandenen Station – pskreporter.info eingebunden lassen (ist Default in WSJT-X)
- Aurora- oder Es-Beobachtungen mit Zeit, Frequenz und Antennenrichtung protokollieren
Mit mittlerem Aufwand:
- eine Reverse-Beacon-Knoten-Station werden
- sich einer HamSCI-Forschungsaktion anschließen
Mit deutlichem Mehraufwand, aber wissenschaftlich besonders ergiebig:
- eigene Magnetometer- oder SDR-basierte PSWS-Stationen aufbauen und vernetzen
- Meteorscatter-Skimmer für automatisierte Meteorzählungen betreiben
Wohin die Reise geht
Solarzyklus 25 hat sein Maximum überschritten und steuert auf ein Minimum um das Jahr 2029 bis 2030 zu. Das bringt sich ändernde Messbedingungen.
Auch der nächste schwere Sonnensturm ist nur eine Frage der Zeit. Funkamateure, die Daten senden oder empfangen, liefern dann in Echtzeit das dichteste bodengestützte Netz an Ausbreitungswerten, das es überhaupt gibt – dichter, als jede wissenschaftliche Station allein stemmen könnte.
Fazit
Funkamateure sind heute mehr als „nur“ Funkamateure. Sie sind eine weltweite, dichte, kontinuierlich dokumentierende Messstation für die obere Atmosphäre. Wer ohnehin WSJT-X auf dem Rechner laufen lässt oder eine Bake auf dem Dach hat, leistet schon einen Beitrag. Die Schwelle in eine bewusste Beteiligung ist niedrig.
Ich würde mich freuen, wenn das Bewusstsein in diesen Bereichen intensiver wäre und sich aktiven Gruppen finden würden.