Chaotisches Wetter

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  • Chaotisches Wetter
    05.04.2008 04:06

    Das Wetter in den kommenden Tagen bleibt sehr wechselhaft. Die Prognosegüte ist relativ gut. Doch woran erkennt man die Sicherheit der Wettervorhersage im Mittelfristbereich? Dazu schaut man sich die Ensembleprognosen an.

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    Ensembleprognosen ermöglichen Aussagen über die Eintreffwahrscheinlichkeit der operationellen Vorhersagen. Die Vorhersagegenauigkeit hängt nicht nur vom Prognosehorizont ab, sondern auch von der Stabilität der Wetterlage. Da die Atmosphäre ein chaotisches System ist, können kleine Ursachen große Wirkungen haben. Bei einer instabilen Wetterlage ist es möglich, dass zum Beispiel eine wenige Zehntel Grad höhere Starttemperatur über dem Atlantik am dritten Prognosetag eine komplett andere Wetterlage über Mitteleuropa verursacht.

    Bei der Berechnung der Ensembleprognosen wird das operationelle Modell etwas vereinfacht (gröbere zeitliche und räumliche Auflösung) und 50 Mal mit leicht veränderten Anfangsbedingungen gestartet. Daraus ergeben sich 50 zusätzliche Kurven für die einzelnen Prognoseparameter (graue Kurven in Abb. 1). Ist die Übereinstimmung dieser Ensembleprognosen groß, kann von stabilen Verhältnissen in der Atmosphäre und sicheren Prognosen ausgegangen werden. Streuen die Ergebnisse dagegen stark, deutet dies auf eine instabile Wetterlage mit unsicheren Prognosen hin. Für das 80%-Band (Vertrauensintervall) werden die jeweils fünf extremsten Läufe am oberen und unteren Rand der Spanne aussortiert. Die Spannweite der übrigen 40 Läufe gibt Auskunft über Bandbreite der möglichen Wetterentwicklung.

    In Abb. 1 und 2 dargestellt werden der operationelle ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) Lauf (rot), der NCEP (National Centers for Environmental Prediction) Lauf (blau), das Vertrauensintervall (80%-Band) (dunkelgrau) und das Mittel aller 50 Läufe (violett). In Abb. 1 erkennt man den Verlauf der Temperatur, in Abb. 2 den Verlauf des 12-stündigen Niederschlags, jeweils für den Gitterpunkt Berlin.

    Neben der Diagrammdarstellung gibt es auch die Clusterdarstellung der Höhenwetterkarte (500 hPa), bei der ähnliche Wetterlagen zu Gruppen zusammengefasst werden. In Abb. 3 erkennt man fünf Gruppen, dazu ist zum Vergleich der Hauptlauf (bezeichnet als "Oper") extra dargestellt. Diesen (O) und den Kontrolllauf (C, gleiche Anfangsbedingungen wie O, jedoch geringere Modellauflösung) findet man auch in den Gruppen wieder. Startwert der Berechnung ist der 3. April 12 Uhr, die Prognosezeit ist der 13. April. Der Vorteil gegenüber den Ensembles für einen Gitterpunkt liegt auf der Hand: Man hat einen besseren Überblick über die unterschiedlichen Strömungsmuster, die vom Wettermodell über Europa gerechnet werden.

    In Abb. 3 erkennt man, dass keine Gruppe einen Keil über Europa zeigt, dieser würde für ruhiges Frühlingswetter sorgen.

    Von: Karsten Kürbis