{"id":10130,"date":"2018-10-14T17:57:58","date_gmt":"2018-10-14T15:57:58","guid":{"rendered":"http:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/?p=10130"},"modified":"2018-10-14T17:57:58","modified_gmt":"2018-10-14T15:57:58","slug":"numerische-wettervorhersage-vereinfachtes-abbild-der-atmosphaere-und-der-erde","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/numerische-wettervorhersage-vereinfachtes-abbild-der-atmosphaere-und-der-erde\/","title":{"rendered":"Numerische Wettervorhersage – Vereinfachtes Abbild der Atmosph\u00e4re und der Erde"},"content":{"rendered":"
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Numerische Wettervorhersage – Vereinfachtes Abbild der Atmosph\u00e4re und der Erde<\/h1>\n
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Heutzutage sind komplexe Wettermodelle die Basis einer jeden Wetterprognose. Sie bilden die Atmosph\u00e4re und die Erde aber nur vereinfacht ab. Warum das so ist und welche Auswirkungen dies auf die Vorhersage hat, erfahren Sie im heutigen Thema des Tages.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Unser abwechslungsreiches Wetter resultiert aus einer Vielzahl von physikalischen Vorg\u00e4ngen in der Atmosph\u00e4re. Diese sind so komplex, dass man sie selbst mit den gr\u00f6\u00dften Hochleistungsrechnern der Welt nicht exakt berechnen kann. Deshalb verwendet man sogenannte numerische Wettervorhersagemodelle. Dabei handelt es sich um Computerprogramme, die die physikalischen Abl\u00e4ufe vereinfacht beschreiben, um damit das zuk\u00fcnftige Wetter vorhersagen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

Die entscheidende Vereinfachung ist, dass man den Zustand der Atmosph\u00e4re nicht an unendlich vielen Punkten rund um den Globus bestimmen kann. Daher werden die atmosph\u00e4rischen Messgr\u00f6\u00dfen wie Wind, Luftdruck, Temperatur oder Niederschlag auf einem Gitternetz berechnet. Je feiner die Maschenweite des Gitters ist, desto kleinr\u00e4umigere atmosph\u00e4rische Prozesse k\u00f6nnen mit dem Modell ber\u00fccksichtigt werden und umso genauer wird letztendlich die Vorhersage. Ist das Gitter hingegen zu fein, w\u00fcrde dies den Rahmen an Rechenaufwand und Datenmenge sprengen (siehe Themen des Tages vom 10. Mai und 6. Juli 2018). Als bestm\u00f6glichen Kompromiss verwendet das globale ICON-Modell des Deutschen Wetterdienstes eine horizontale Maschenweite von etwa 13 km. Verglichen mit Modellen aus fr\u00fcheren Zeiten ist dies bereits ausgesprochen fein. Das Vorg\u00e4ngermodell GME besa\u00df im Jahre 2004 noch eine Maschenweite von 60 km und wurde erst mit steigender Rechnerleistung mehrfach verfeinert.<\/p>\n

Mit dem ICON-Modell k\u00f6nnen Hoch- und Tiefdruckgebiete sowie Niederschlagsgebiete an Wetterfronten relativ pr\u00e4zise vorhergesagt werden. Problematisch wird es jedoch bei kleinskaligen Ph\u00e4nomenen wie einzelnen Schauer- oder Gewitterzellen, die meist unterhalb der Gr\u00f6\u00dfenordnung des Gitters liegen. Die komplizierten Prozesse innerhalb eines Gewitters sind somit viel zu kleinr\u00e4umig und k\u00f6nnen vom Modell nicht direkt ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n

Auch die Topografie ist f\u00fcr das lokale Wettergeschehen ein entscheidender Faktor. Nicht umsonst findet man Weinanbaugebiete zumeist an Bergh\u00e4ngen, da diese sich tags\u00fcber am st\u00e4rksten aufheizen und nachts von Kaltluftseen entlang der Talsohle verschont bleiben. Allerdings sind die meisten T\u00e4ler zu schmal, um vom ICON-Modell aufgel\u00f6st zu werden. Jede Modellgitterfl\u00e4che erh\u00e4lt n\u00e4mlich nur die mittlere H\u00f6he innerhalb dieses Gebiets. Man kann sich die Erdoberfl\u00e4che im Modell also so vorstellen, als h\u00e4tte ein gro\u00dfes B\u00fcgeleisen alle Erhebungen und Vertiefungen glatt geb\u00fcgelt, die eine Ausdehnung von weniger als 13 km haben. So k\u00f6nnen Berg-Talwind-Zirkulationen, die in Gebirgsregionen das Wettergeschehen nicht selten ma\u00dfgeblich beeinflussen, ebenfalls nicht beschrieben werden.<\/p>\n

All diese Effekte sind jedoch fr\u00fcher oder sp\u00e4ter sowohl f\u00fcr kleinr\u00e4umige als auch f\u00fcr gro\u00dfr\u00e4umige Str\u00f6mungen von Bedeutung. Beispielsweise kann ein Gewitter das Wetter in der Umgebung deutlich beeinflussen. Man entwickelt deshalb Verfahren (in der Fachsprache Parametrisierungen genannt), die jene Prozesse, die zu kleinr\u00e4umig f\u00fcr das Modell sind, zumindest als gemittelte \u00c4nderungen des atmosph\u00e4rischen Zustands in einer Gitterfl\u00e4che ber\u00fccksichtigen. Jede derartige Vereinfachung f\u00fchrt dennoch zu einer gewissen Ungenauigkeit, die daf\u00fcr mitverantwortlich ist, dass sich die Qualit\u00e4t einer Wetterprognose mit fortschreitender Vorhersagedauer verringert.<\/p>\n

M\u00f6chte man nun genauer wissen, wie Gewitter oder lokale Windph\u00e4nomene das Wetter in der gew\u00fcnschten Region beeinflussen, ben\u00f6tigt man ein feineres Gitter, das nur einen kleinen Teil der Erde (z.B. Mitteleuropa) \u00fcberdeckt. Der DWD verwendet dazu das Lokalmodell COSMO-D2 mit einer Maschenweite von etwa 2 km. Nun k\u00f6nnen Berg-Talwind-Zirkulationen in mittelgro\u00dfen Gebirgst\u00e4lern aufgel\u00f6st und einzelne Gewitterzellen vereinfacht dargestellt werden. Einige der im ICON ben\u00f6tigten Vereinfachungen (d.h. Parametrisierungen) werden somit \u00fcberfl\u00fcssig. Aber auch dieses Modell st\u00f6\u00dft an seine Grenzen. Jeder hat schon einmal festgestellt, dass es an hei\u00dfen Sommertagen \u00fcber dunklen Asphaltfl\u00e4chen unertr\u00e4glich hei\u00df wird, w\u00e4hrend es wenige hundert Meter entfernt am Flussufer deutlich angenehmer ist. Dieser sehr kleinr\u00e4umige Einfluss wird von COSMO-D2 nicht erfasst, ebenso wenig wie komplexe Windstr\u00f6mungen in engen H\u00e4userschluchten in St\u00e4dten oder am Waldrand, um nur zwei Beispiele zu nennen.<\/p>\n

Selbst wenn in Zukunft die Modellgitter stets feiner werden, wird es immer Effekte geben, die „durch das Gitter fallen“. Man denke nur an kleinste Turbulenzen, die beispielsweise den Rauch einer Zigarette verwirbeln. So wird eine Prognose \u00fcber viele Tage in die Zukunft nie exakt sein. Sehen wir es aber positiv: W\u00fcrde es keinerlei \u00dcberraschungen mehr geben, w\u00e4re Wetter ziemlich langweilig und keiner k\u00f6nnte mehr \u00fcber die Meteorologen schimpfen!<\/p>\n

Dipl.-Met. Dr. Markus \u00dcbel<\/p>\n

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 07.10.2018<\/p>\n

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst<\/p>\n<\/div>\n

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