Die Wetterforscher versprechen keine Wetterprognosen, sondern prognostizieren sie, und dieser Prozess ist nicht ein Glücksakt, sondern eine komplexe wissenschaftliche Arbeit, die auf Physik, Mathematik und riesigen Rechenkapazitäten basiert. Hier ist, wie es Schritt für Schritt passiert.

Schritt 1: Sammlung von Daten über den aktuellen Zustand

Alles beginnt mit der Beantwortung der Frage: »Was passiert gerade?«. Die Wetterforscher sammeln Daten aus der ganzen Welt und tun dies fast in Echtzeit. Quellen der Informationen:

• Bodenstationen. Messen Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Wind und Niederschlag an der Erdoberfläche.
• Satelliten. Bieten etwa 80% aller Informationen über den aktuellen Zustand der Atmosphäre, insbesondere über Ozeane und schwer zugängliche Gebiete.
• Radare. Verfolgen Niederschläge und gefährliche Ereignisse auf vergleichsweise niedrigen Höhen.
• Aerologische Ballone und Flugzeuge. Messen Parameter in den oberen Schichten der Atmosphäre.

Alle diese Daten werden überprüft: falsche Werte werden verworfen, Informationen werden miteinander verglichen und verarbeitet, um eine möglichst genaue Karte des Ausgangszustands der Atmosphäre zu erstellen.

Schritt 2: Berechnung auf Supercomputern (numerische Vorhersage)

Das ist das Herz der modernen Meteorologie. Die erhaltenen Daten werden in eine numerische Wettervorhersagemodell geladen – ein komplexer Softwarekomplex, der ein System von Gleichungen löst, die die Physik der Atmosphäre beschreiben.

Die Atmosphäre wird in Millionen virtueller Zellen (Gitter) aufgeteilt. Der Supercomputer berechnet, wie Temperatur, Druck und Wind in jeder Zelle in einigen Sekunden ändern werden, und nutzt dieses Ergebnis als neue Ausgangsbedingung für den nächsten Schritt, und so Tag für Tag. Daher werden für die Vorhersage der Wetterprognose einige der leistungsstärksten Computer der Welt benötigt.

Schritt 3: Bewertung der Unbestimmtheit (ensemblematische Vorhersage)

Die Atmosphäre ist eine chaotische System. Ein kleines Fehler in den Anfangsdaten kann sich in wenigen Tagen zu einer großen Fehler wachsen. Um diese Unbestimmtheit zu berücksichtigen, wird ein ensemblematische Vorhersage verwendet.

Statt einer Berechnung startet die Modell mehrfach (manchmal bis zu 99 Mal), wobei die Anfangsbedingungen jedes Mal leicht verändert werden. Wenn alle Prognosen ähnliche Ergebnisse zeigen (z.B. Regen), ist die Zuverlässigkeit hoch. Wenn der Spread groß ist (ein Durchgang – Regen, ein anderer – Sonne), ist die Prognose weniger zuverlässig.

Schritt 4: Die Arbeit des Wetterforschers (Nachbearbeitung und Erfahrung)

Der Computer gibt ein rohes Ergebnis. Ein Wetterforscher ist nicht nur ein Maschinenoperator, sondern ein Experte, der:

1. Vergleicht Daten von verschiedenen globalen Modellen (europäischen, amerikanischen, japanischen und anderen).
2. Korrigiert sie, indem er die systematischen Fehler jeder Modell kennt (Nachbearbeitung).
3. Anwendet sein Wissen über die lokale Besonderheiten: Relief, Böen, den Einfluss der Stadt, die eine grobe Modell möglicherweise nicht berücksichtigen könnte.

Beispielsweise könnte das Modell einen lokalen Starkregen in einem bestimmten Bezirk nicht sehen, und der Wetterforscher, der das Verhalten der Wetterfronten in dieser Region kennt, könnte die Prognose genauer machen.

Warum Prognosen nicht immer genau sind und wie zuverlässig sie sind

Der größte Feind der Genauigkeit ist der Chaos und die Unvollständigkeit der Daten. Es ist unmöglich, den Zustand der gesamten Atmosphäre perfekt zu messen.

Ein 5-tägiger Vorhersage ist heute so genau wie ein 3-tägiger Vorhersage Anfang der 2000er Jahre. Dies ist das Ergebnis der Verbesserung der Modelle und der gesteigerten Rechenleistung.

Zusammenfassung

Die Wettervorhersage ist eine Kette von «Daten → Supercomputer → Ensemble → Erfahrung des Wetterforschers». Obwohl es niemals absolute Genauigkeit geben wird, erlauben es die modernen Technologien, die Wetterprognose mit hoher Zuverlässigkeit für mehrere Tage vorherzusagen.

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