Von Schmetterlingen, Tornados und Oktoberfest: Die Ensemblevorhersage

Wie bereits am vergangenen Dienstag an dieser Stelle beschrieben wurde, leidet die Wettervorhersage unter anderem darunter, dass die Daten, die in ein computergestütztes Wettermodell einfließen, nicht hundertprozentig genau sind. Um aber auch längerfristige Aussagen über das zumindest grobe Wettergeschehen machen zu können (beim DWD bis zu zehn Tage im Voraus), bedienen sich die Meteorologen der sogenannten „Ensemblevorhersage“.

Dabei werden die Eingangsdaten minimal verändert, bevor das Modell mit seinen Berechnungen anfängt. Danach werden die Eingangsdaten wieder minimal variiert und eine weitere Vorhersage erstellt. Dieser Vorgang wird nun noch einige Male wiederholt (bis zu 50 Mal), sodass man am Ende nicht nur eine, sondern mehrere, sprich ein ganzes Ensemble an Vorhersagen vor sich hat. Jede dieser einzelnen Vorhersagen stellt also ein Mitglied dieses Ensembles dar. Da die Ausgangsdaten immer nur minimalst verändert werden, zeigen die Ensemblemitglieder in den ersten Vorhersagetagen häufig noch eine recht ähnliche Wetterentwicklung, bevor sie immer mehr voneinander abweichen. Man spricht hierbei auch vom sogenannten „Schmetterlingseffekt“. Dieser Begriff geht auf den US-amerikanischen Meteorologen Edward N. Lorenz zurück und bedeutet, dass aufgrund der chaotischen Natur der Atmosphäre bereits kleine Veränderungen in den Anfangsbedingungen im Laufe der Zeit große und unvorhersehbare Folgen haben können. Lorenz veranschaulichte dieses Phänomen recht plakativ, indem er die Möglichkeit einräumte, dass der Flügelschlag eines Schmetterlings in Brasilien einen Tornado in Texas auslösen könnte. Aufgrund dieser Chaostheorie geht der russische Mathematiker Wladimir Igorewitsch Arnold davon aus, dass selbst bei größtmöglicher Messstationsdichte, exakten Daten und unbegrenzt leistungsfähiger Computer das Wetter maximal bis zu zwei Wochen im Voraus vorhersagbar ist.