Wettervorhersage

Die Wettervorhersage wird von staatlichen und privaten Wetterdiensten geleistet. Die Voraussetzung dazu liefert die Meteorologie als Disziplin der Naturwissenschaft.

Ziel der Wettervorhersage ist die Prognose eines Zustandes der Atmosphäre zu einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Gebiet. Dabei sind tatsächlich nicht nur Wettererscheinungen, die sich am Boden auswirken gemeint, sondern es wird die gesamte Erdatmosphäre betrachtet.

Als physikalisches Ereignis lässt sich das Wetter durch entsprechende Naturgesetze beschreiben. Die grundlegende Idee einer Wetterprognose ist es, aus einem bereits vergangenen und dem aktuellen Zustand der Atmosphäre, unter Anwendung der bekannten physikalischen Regeln, einen Zustand in der Zukunft abzuleiten.

Die mathematischen Konstrukte, welche diese physikalischen Regeln beschreiben, sind allerdings sogenannte nichtlineare Gleichungen. Das bedeutet, dass bereits kleine Änderungen im Ausgangszustand zu relativ großen Veränderungen am Ergebnis der Rechnung führen können. (Siehe auch Schmetterlingseffekt)

Es wird im Wesentlichen zwischen einer manuellen oder synoptischen Wettervorhersage und einer numerischen Wettervorhersage unterschieden, wobei heute immer noch eine Kombination beider Verfahren zur Anwendung kommt. Dies hängt damit zusammen, dass auch aktuelle numerische Prognosemodelle unzureichende Ergebnisse liefern. Um die lokale Klimatologie von Wetterstationen zu berücksichtigen, werden heutzutage den numerischen Berechnungen noch statistische Verfahren nachgeschaltet, wie z. B. die MOS-Verfahren Model Output Statistics.

Die Daten über den aktuellen Zustand der Atmosphäre kommen von einem Netz von Bodenmessstationen, die Windgeschwindigkeit, Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit sowie Niederschlagsmengen messen. Zusätzlich werden auch Daten von Radiosonden, Wettersatelliten, Verkehrsflugzeugen und Wetterschiffen verwendet. Problematisch ist dabei die unregelmäßige Verteilung dieser Beobachtungen und Messungen, sowie die Tatsache, dass in geringer entwickelten Ländern und über den Ozeanen relativ wenige Messstationen vorhanden sind.

Geschichte

Die Abschätzung der zukünftigen Wetterentwicklung interessiert die Menschen seit Jahrtausenden und ist Gegenstand intensiver Erfahrung und zunehmender Forschung.

Versuche, das Wetter vorherzusagen, sind seit dem Altertum überliefert und dürften noch länger zurückreichen, wenn man bedenkt, wie stark Menschen - besonders in der Landwirtschaft - von Niederschlag und Temperatur abhängig waren.

Sogenannte Lostage - als sog. "Bauernregeln" bekannt - sind als Versuch anzusehen, analog den scheinbar immer wieder gleich ablaufenden Jahreszeiten die Zeiten dazwischen weiter in wetterrelevante Abschnitte zu unterteilen. Man ging davon aus, dass an Lostagen - ähnlich einem Knoten in einem Entscheidungsbaum - das Wetter und die Witterung, abhängig vom Zustand an diesem Tag, einen gewissen weiteren Verlauf nehmen würden, der aus Überlieferungen und später Aufzeichnungen ermittelt werden könne.

Otto von Guericke erkannte im Jahr 1660 erstmals den Zusammenhang zwischen Abfallen des Luftdrucks und Aufzug eines Unwetters. Ein europäisches Stationsnetz mit gleichzeitigen Beobachtungen für die synoptische Methode entstand bald nach 1800, der nordatlantische Eis-Warndienst aber erst nach dem Titanic-Unglück 1912.

Um 1900 entstanden viele nationale Wetterdienste, die in Kooperation eine großräumige synoptische Wettervorhersage entwickelten. Seit den 1950er Jahren wurde sie durch mathematische Rechenmodelle und Daten von meteorologischen Satelliten, ein Netz von Radiowettersonden und Wetterradar sukzessive verbessert. Dabei stieg der relativ zuverlässige Vorhersagezeitraum in mittleren Breiten von etwa 3 Tagen auf 4-5 Tage, was für viele Sparten der Wirtschaft, im Verkehr oder im Bauwesen, sowie für Planungen in der Landwirtschaft eine merkliche Verbesserung bedeutete.

Verlässlichkeit

Heute ist eine Prognose für die kommende Woche ungefähr so zuverlässig, wie sie es vor dreißig Jahren für den nächsten Tag war. Die 24-Stunden-Vorhersage erreicht eine Eintreffgenauigkeit von gut 90 %. Die Treffsicherheit für die kommenden 3 Tage beträgt etwas mehr als 75 %.^[Beleg?]

Die Zuverlässigkeit schwankt jedoch sehr stark in Abhängigkeit von der Wetterlage. So ist es bei einer stabilen Winterhochdrucklage manchmal problemlos möglich eine Woche mit 90 % Sicherheit zu prognostizieren. Dagegen liegt die Prognosegüte bei einer instabilen Gewitterlage im Sommer oft deutlich unter 70 % für 24 Stunden. Ebenfalls muss man bei der Prognosegüte zwischen Temperatur und Niederschlag unterscheiden. Temperaturen können deutlich genauer als Niederschlag prognostiziert werden.

Teilweise ist die Wettervorhersage nicht so verlässlich, wie die Allgemeinheit und verschiedene Fachgebiete es sich wünschen. Dies hängt vor allem mit drei Ursachen zusammen:

der unvollständigen Kenntnis des tatsächlichen Geschehens in der Erdatmosphäre (unvollständige Daten bzw. aus einem zu weitmaschigen Netz)
dem chaotischen (nicht vorhersehbaren) Anteil im Wettergeschehen
der (noch immer) unzureichenden Genauigkeit der rechnerischen Modelle: aus Gründen der Rechenzeit^[Beleg?] und der großen anfallenden Datenmengen können die beteiligten Luft- und Wassermassen noch nicht mit zufriedenstellender Genauigkeit berücksichtigt werden. Es spielen zu viele einzelne Faktoren eine Rolle, deren Zusammenspiel man bis dato und auch in näherer Zukunft nicht vollständig analysieren kann. Daher machen lokale Einflüsse wie Gebirge und ihre unregelmäßig geformten Hänge, Effekte unterschiedlicher Einstrahlung durch „falsch“ berechnete Bewölkung, der Bewuchs (Wald zu Acker!) oder das Gestein so viel aus, dass die Treffsicherheit für die nächsten 4 bis 7 Tage erheblich sinkt. Keine der heute verwendeten Methoden reicht über zwanzig Tage in die Zukunft hinaus, so dass längere Vorhersagen z. B. saisonale Wetterprognosen unseriös sind und von den meisten Wetterberichterstattungen im Fernsehen und Radio auch gemieden werden.

Aus den vorhandenen Datenmodellen lassen sich für unterschiedliche Vorhersagebereiche dennoch sehr zuverlässige Vorhersagen für wetterabhängige Branchen erstellen. Der Deutscher Wetterdienst hat ein Vorhersagemodul für die Kornfeuchte bei vollreifem Getreide erstellt. Dieses Modell sagt mit hoher Genauigkeit die Kornfeuchte von Getreide anhand von Bodenfeuchte, Luftfeuchte und Sonneneinstrahlung vorher. Die Vorhersagezeit reicht 5 Tage in die Zukunft. Die Vorhersagen werden nur in der Zeit der Getreideernte im Sommer erstellt.

Die Theorie der Meteorologie ist zwar durch die Gasgesetze, die Thermodynamik und die Strömungslehre weitgehend geklärt, kann aber durch kleinräumige Effekte von bis zu Kilometer-Dimensionen nicht alle Luftbewegungen mit ausreichender Genauigkeit berechnen. So kann beispielsweise an einem sonnigen Tag die Temperatur über dunklen und hellen Flächen um mehrere Grad differieren. Ähnliches tritt zwischen Sonnenseite und Schattenseite eines Gebirgskammes auf oder zwischen Gewässern und festem Boden.

Prognosen durch Laien

Bis zu einem gewissen Maß kann auch ein Laie eine Prognose für seine Umgebung erstellen, die jener eines ganzen Bundeslandes an lokaler Verlässlichkeit gleichkommt. Wer das erlernen will, findet im Buchhandel kurzgefasste Anleitungen zur Deutung von Temperatur und Luftdruck und zur Beobachtung von Wind und Wolken - die viel über die horizontalen und vertikalen Luftbewegungen erkennen lassen. Neben Thermometer und Barometer braucht man dazu nur eine gesunde Beobachtungsgabe - denn Wind und Art der Wolken sagen fast alles über die horizontalen und vertikalen Luftbewegungen. Doch auch einfache Wetterstationen für den Schreibtisch plus Außenfühler können programmierte Prognosen mit 60 bis 75 % Zutreffenswahrscheinlichkeit abgeben.

Für die nächsten 1 bis 3 Stunden kann man bei der Frage nach örtlichem Regen, klarem Sternhimmel oder Eintreten von Frost - auf 80 bis 90 % kommen. Selbst die einfachste aller Prognosen - "heute wird's so wie gestern" (Persistenz) - trifft in Mitteleuropa zu 50 bis 70 % zu. Deshalb kann eine nähere Nachfrage bei einem Wetterdienst, etwa von einem Landwirt oder einer Versicherung bei Gewitterlagen, immer eine höhere Trefferquote bringen als das einheitliche Fernsehwetter für ein ganzes Bundesland.

Witterungsprognosen

Aufgrund immer besserer Beobachtungs- und Modellierungsmöglichkeiten scheint es in näherer Zukunft möglich zu sein, die Witterung, also das Wetter über einen längeren Zeitraum, vorherzusagen

Siehe auch

Literatur

Hans von Storch: Das Klimasystem und seine Modellierung: eine Einführung Springer Verlag, 1999, ISBN 978-3-540-65830-6. (Kapitel 6.1 Wettervorhersagemodelle)
Utecht Burkhard: Witterung und Klima Teubner B.G., 2005, ISBN 978-3519102083

Weblinks

Europäisches Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF), Kooperation mit den Wetterdiensten aus 26 europäischen Ländern
Prognosegüte Tabellarischer Ansicht der Prognosegüte von Wettervorhersagen

Wikisource: Wetterbericht vom 2. Januar 1906, früh 8 Uhr – Quellen und Volltexte