temperaturtrend
Bild © hr

Wie funktionieren Wettermodelle und wie weit reicht die Computer-gestützte Vorhersage?

Manche Wetter-Apps liefern Vorhersagen für die kommenden zwei Wochen. An anderer Stelle umfasst der Wettertrend nur die kommenden drei bis vier Tage. Wie weit reicht denn nun der Vorhersagehorizont und wie zuverlässig sind langfristige Prognosen?

Das Wetter spielt sich etwa in den untersten 10 Kilometern der Atmosphäre ab. Ziel der computergestützten, sog. numerischen Wettervorhersage besteht darin, den aktuellen Zustand dieser Wettersphäre zu erfassen und mit Hilfe physikalischer Gesetzte in die Zukunft fortzuschreiben. Hierbei sieht man sich mit einer ganzen Reihe von Schwierigkeiten konfrontiert.

Wenn man wissen möchte, ob es in den nächsten 15 Minuten regnen wird, reicht es oft aus, das Radarbild in einer Umgebung von wenigen Kilometern um seinen Standort zu betrachten und anhand der Zugrichtung der Niederschlagsgebiete abzuschätzen, ob man den Regenschirm zuhause lassen kann. Bei der Entwicklung eines nachmittäglichen Gewitters kann dieses Verfahren bereits unzuverlässig sein. Möchte man jedoch eine Wettervorhersage für die nächsten drei Tage erstellen, so braucht man Informationen über das aktuelle Wetter weltweit, da sich innerhalb dieses Zeitraums weit entfernte Entwicklungen auf das hiesige Wetter auswirken können.

Messungen werden rund um den Globus an vielen Tausend Stationen vorgenommen, dazu kommen riesige Datenmengen von Satelliten, Radargeräten, Bojen und Wetterballons. Jedoch sind die Wetterabläufe so komplex, dass aus kleinsten Veränderungen im Laufe von Stunden und Tagen völlig andere Wetterlagen entstehen können. So verursachte beispielsweise die fehlerhafte Übermittlung der Daten eines Wetterballons vor der kanadischen Ostküste die Fehlprognose des Orkans Lothar, der an Weihnachten 1999 über Süddeutschland hinwegfegte.

Aufwändige Computermodelle berechnen nun, ausgehend von dem Anfangszustand, an möglichst vielen Orten in der Atmosphäre die zukünftigen Werte der meteorologischen Größen wie Luftdruck, Temperatur, Feuchte oder Windgeschwindigkeit. Der aktuelle Großrechner des Deutschen Wetterdienstes, der Cray XC30, hat so viel Rechenpower wie etwa 30 000 handelsübliche PCs. Trotz dieser gigantischen Leistung können die komplizierten Gleichungssysteme nur an einer begrenzten Anzahl unterschiedlicher Orte näherungsweise gelöst werden.

Zudem gibt es Vorgänge in der Atmosphäre, wie beispielsweise ein nachmittägliches Wärmegewitter, die so kleinräumig sind, dass sie im wahrsten Sinne des Wortes durch die Maschen des Modellgitters fallen. Mit ebenfalls sehr aufwändigen Methoden werden diese Prozesse anhand bekannter Größen abgeschätzt. Neben Gewittern werden auch viele Vorgänge am Erdboden wie Feuchte- und Wärmeflüsse, welche auch für die Nebelbildung und –Auflösung verantwortlich sind, mit Hilfe eines zusätzlichen Bodenmodells genähert.

Dann gibt es noch sogenannte Randbedingungen, wie Meeresoberflächentemperaturen oder die Meereisbedeckung, welche sich nur langsam ändern und somit für eine Wettervorhersage über wenige Tage hinweg als unveränderlich vorgegeben werden können. In Klimamodellen müssen die Entwicklungen dieser Größen, wie beispielsweise auch Meeresströmungen, zusätzlich berechnet werden.

Aufgrund der langjährigen Erfahrungen mit den Ergebnissen der Wettermodelle sind deren Stärken und Schwächen bekannt. Mit diesem Wissen können Vorhersagen für bestimmte Orte noch nachträglich korrigiert werden. Diese statistische Korrektur der Modellergebnisse geschieht ebenfalls computergestützt.

Jedoch wird es trotz noch so großer Anstrengungen und weiteren technischen Entwicklungen nie eine hundertprozentig sichere Vorhersage für den Folgetag geben und das Wetter in zwei Wochen dürfte ebenfalls kaum zuverlässig vorhersehbar sein, denn das chaotische Wettergeschehen wird auch künftig immer wieder für Überraschungen gut sein und uns die natürlichen Grenzen beim Blick in die Zukunft aufzeigen.

Donnerstag, 15. Februar 2018

Tim Staeger

hr-Wetterredaktion

Sendung: "alle wetter!", hr-fernsehen, 15.02.2018 19:15 Uhr