![\"\"](\"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/IMG_1542.jpg\")
<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"\n… kann am anderen Ende der Welt ein Tornado entstehen?! Was hat es mit diesem popul\u00e4ren Begriff des „Schmetterlingseffekts“ auf sich und welche Bedeutung hat er f\u00fcr die Wettervorhersage?<\/p>\n
Es war die Zahl 0,506127, die das Weltbild der Naturwissenschaften revolutionieren sollte. Im Jahre 1963 gab der US-amerikanische Mathematiker und Meteorologe Edward Lorenz diese Ziffernfolge als Startwert f\u00fcr ein Wettervorhersagemodell in einen Computer ein. Als er die Simulationen noch einmal f\u00fcr einen l\u00e4ngeren Zeitraum starten wollte, gab er 0,506 (also drei statt sechs Dezimalstellen) ein, um Rechnerzeit zu sparen. F\u00fcr Lorenz sehr \u00fcberraschend ergaben sich schon nach kurzer Simulationszeit Unterschiede zur urspr\u00fcnglichen Rechnung. Zun\u00e4chst vermutete er einen Fehler im Rechner, entdeckte aber dann, dass der Grund f\u00fcr die Abweichung in der Rundungsungenauigkeit lag. Winzige Abweichungen beim Anfangszustand k\u00f6nnen also zu v\u00f6llig unterschiedlichen Ergebnissen f\u00fchren – oder wie man sprichw\u00f6rtlich sagen w\u00fcrde: kleine Ursache, gro\u00dfe Wirkung.<\/p>\n
Diese (wie in der Wissenschaft so h\u00e4ufig) zuf\u00e4llige Entdeckung war der Ursprung der Chaos-Theorie, die als dritte Revolution in der Physik des 20. Jahrhunderts gilt, nach der Relativit\u00e4tstheorie und der Quantenphysik (siehe auch „Als die Welt unscharf wurde“ https:\/\/www.dwd.de\/DE\/wetter\/thema_des_tages\/2016\/12\/5.html).<\/p>\n
Diese neue Erkenntnis war auch f\u00fcr die Wettervorhersage bahnbrechend, denn bisher ging man davon aus, dass die Qualit\u00e4t der Vorhersagen einzig durch Modellfehler und Fehler in den Anfangsbedingungen (d.h. im aktuellen Zustand der Atmosph\u00e4re) beschr\u00e4nkt sei. Nun aber war klar, dass auch im Falle eines perfekten Modells und beliebig kleiner Fehler in den Anfangsbedingungen allein schon durch die chaotische Natur unserer Atmosph\u00e4re eine prinzipielle Grenze der Vorhersagbarkeit besteht.<\/p>\n
F\u00fcr einen Vortrag im Jahr 1972 w\u00e4hlte Lorenz den Titel „Kann der Fl\u00fcgelschlag eines Schmetterlings in Brasilien einen Tornado in Texas ausl\u00f6sen?“ und pr\u00e4gte damit den popul\u00e4ren Begriff des „Schmetterlingseffekts“. Seine Antwort auf diese provokative Frage: Der Schmetterling k\u00f6nne, wenn er einen Tornado ausl\u00f6sen k\u00f6nne, diesen auch genauso gut verhindern. Es ist also unm\u00f6glich, \u00fcber einen gewissen Zeithorizont hinaus ein nichtlineares (also chaotisches) System wie die Str\u00f6mungen der Atmosph\u00e4re, und somit auch das Wetter, genau vorherzusagen.<\/p>\n
Als anschauliches Beispiel f\u00fcr chaotisches Verhalten kann eine Buckelpiste herangezogen werden (siehe Grafik): Sechs Kugeln, deren Anfangspositionen sich nur um 1 mm unterscheiden, werden an das obere Ende einer 60 m langen Buckelpiste gesetzt und rollen hinunter. Am unteren Ende der Buckelpiste sind die Kugeln bis zu 15 m voneinander entfernt, das ist mehr als 10.000 Mal des anf\u00e4nglichen Abstands! Wir k\u00f6nnen uns nun vorstellen, dass eine Kugel, die am Ende der Piste links ankommt eine Prognose f\u00fcr „sch\u00f6nes Wetter“ darstellt, und eine Kugel, die rechts unten ankommt „unfreundliches Wetter“. Da wir das aktuelle Wetter beim Start der Vorhersage nicht genau kennen (in W\u00fcsten, auf Ozeanen oder insgesamt auf der S\u00fcdhalbkugel sind meteorologische Messstationen n\u00e4mlich eher rar ges\u00e4t), wissen wir \u00fcbertragen auf das Beispiel der Buckelpiste nicht auf den Millimeter genau, wo wir die Kugel am oberen Ende der Piste loslassen sollen. Die Grafik zeigt, dass diese Unsicherheit zu Beginn der Vorhersage (d.h. auf den ersten 20 m) kaum eine Rolle spielt; die Bahnen liegen sehr nahe beieinander. Nach einer gewissen Zeit divergieren sie jedoch und das Ensemble aller Kugeln deutet mit etwa gleicher Wahrscheinlichkeit auf sch\u00f6nes bzw. unfreundliches Wetter hin.<\/p>\n
Eine deterministische Wettervorhersage (d.h. eine einzige Kugel) kann diese Unsicherheit der Vorhersage nicht erfassen. Deshalb arbeiten wir Meteorologen h\u00e4ufig mit Ensemble-Vorhersagen (wir schauen uns also viele Kugeln mit leicht unterschiedlichen Anfangswerten an), die es sowohl m\u00f6glich machen, verschiedene Szenarien der Wetterentwicklung, als auch den Zeithorizont zu bestimmen, ab dem die einzelnen Vorhersagen voneinander abweichen, d.h. die deterministische Vorhersage unsicher wird.<\/p>\n
Wer beim n\u00e4chsten Gr\u00fcbeln \u00fcber ein Problem oder eine Aufgabe das Gef\u00fchl hat, nur noch „Chaos“ im Kopf zu haben, sollte nicht verzagen, sondern vielmehr an die Worte Albert Einsteins denken: „Nichts kann existieren ohne Ordnung. Nichts kann entstehen ohne Chaos.“<\/p>\n
Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann<\/p>\n
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 21.12.2016<\/p>\n
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