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Lexikon der Geographie: Wettervorhersagbarkeit

Wettervorhersagbarkeit, Beurteilung der grundsätzlichen Möglichkeit, realistische Wettervorhersagen mit numerischen Modellen zu erzielen. Die Vorhersagbarkeit hängt von den verwendeten physikalischen Gleichungen und Lösungsverfahren des verwendeten Modells, der Vorhersagezeit und weiteren Einflussgrößen ab. Das Problem der Vorhersagbarkeit ist eng verknüpft mit Fragen der nichtlinearen Dynamik, einem Arbeitsfeld der theoretischen Physik. Die Struktur nichtlinearer Gleichungen kann dazu führen, dass bei nur geringfügig unterschiedlichen Anfangsbedingungen und gleichen Randbedingungen ein dynamisches System sehr unterschiedliche Entwicklungen durchlaufen kann. Bei entsprechenden numerischen Modellen auf der Basis nichtlinearer Gleichungen bestehen die Möglichkeiten, dass keine, eine oder mehrere Lösungen gefunden werden. Es kann auch zum Durchlauf eines oder unterschiedlicher Grenzzyklen kommen, bei denen die Variablen nacheinander immer wieder ähnliche Werte annehmen, aber keine eindeutige Lösung erreicht wird.
Da die Anfangsbedingungen für numerische Wettervorhersagen aufgrund eingehender Mess- und Interpolationsfehler nicht genau bekannt sind, kann es selbst bei einem "perfekten" numerischen Prognose-Modell zu unrealistischen Ergebnissen kommen. Durch den Vergleich kurz- und mittelfristiger Vorhersagen (bis zu sieben Tage Vorhersagezeitraum) mit Wettervorhersagemodellen bei variierenden Randbedingungen ist bekannt, dass meistens eine eindeutige, in wenigen Fällen zwei unterschiedliche Entwicklungen vorhergesagt werden. In operationellen Wettervorhersagen werden deshalb sog. Ensemble-Vorhersagen eingeführt. Ensemble-Vorhersagen bestehen aus einer größeren Zahl von Modellsimulationen mit vereinfachten Modellen (aus Rechenzeitgründen) und unter variierenden Anfangsbedingungen, die parallel zum Wettervorhersagemodell durchgeführt werden. Die Ergebnisse geben für jeden Vorhersagezeitpunkt Anhaltspunkte dafür, ob eine grundsätzliche andere Entwicklung der großräumigen Druckverteilung wahrscheinlich ist. Das Problem der abnehmenden Güte mittelfristiger Wettervorhersagen und die Schwierigkeiten langfristiger Wettervorhersagen sind vor allem durch die grundsätzlichen Probleme der Vorhersagbarkeit bei physikalischen Systemen mit nichtlinearen Gleichungssystemen bedingt.

CK

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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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