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Lexikon der Geowissenschaften: Verifikation

Verifikation, Prognosenprüfung, Überprüfung der Richtigkeit (Wahrheit) von Aussagen (Hypothesen). Für den Wahrheitsgehalt beliebiger Aussagen gibt es jedoch kein allgemeingültiges Kriterium. Allenfalls für die Klasse alternativer, binärer Ja/Nein-Aussagen lassen sich die Wahrheitswerte der zweiwertigen Logik (wahr/falsch) bestimmen. In der Regel werden die Verfahren der Verifikation bei der Überprüfung und Beurteilung geophysikalischer, insbesondere meteorologischer Vorhersagen eingesetzt. Es läuft immer auf einen Vergleich zwischen Vorhersagen und Beobachtung hinaus. Daraus folgt aber auch, daß Vorhersagen über nicht oder erst in ferner Zukunft beobachtbare/meßbare meteorologische Elemente und Erscheinungen nicht verifizierbar sind, woraus grundsätzliche Probleme bei der Bewertung von Modellen, z.B. der Klimavorhersage, erwachsen. In gewisser, aber letztlich nicht überzeugender Weise hilft man sich hierbei mit verifizierbaren Aussagen über vergangenes Wetter und Klima („Nachsagen”, Epignosen). Manchmal wird der Begriff Verifikation auch für einen momentanen Soll-Ist-Vergleich verwendet, für den aber die Bezeichnung „real-time-monitoring” (Echtzeitüberwachung) verständlicher und präziser ist. Um aber wesentliche Eigenschaften einer Vorhersagemethode oder eines Prognosemodells zu erkennen, bedarf es der mathematisch-statistischen Auswertung einer Stichprobe, d.h. einer hinreichend großen Menge vieler Einzelfälle. Am Ende steht die Berechnung und Darstellung verschiedener Verifikationsmaße, die in der Lage sind, die unterschiedlichen Aspekte der Bewertung von Aussagen widerzuspiegeln. Im wesentlichen ist an Genauigkeit, wissenschaftliche Leistung und (ökonomischen) Nutzen zu denken. Von Anfang an unterzogen sich die Meteorologen der Verifikation ihrer Vorhersagen, um mit deren Hilfe kontinuierlich die Qualität ihrer Vorhersagen anzuheben. Anwendung und Methodik der Verifikation haben sich seitdem beträchtlich erweitert und verbessert. Im Grunde genommen läuft es auf Vergleiche der verschiedensten Art hinaus: a) Vorhersage, Beobachtung/Messung zur Bestimmung des Vorhersagefehlers bzw. der Kontingenz zwischen Prognose und Beobachtung, b) (echte) Vorhersagen, Referenzvorhersagen zur Bestimmung der (wissenschaftlichen) Vorhersageleistung und der praktischen Grenze der Vorhersagbarkeit, c) Vergleich der Verifikationsergebnisse aus verschiedenen Zeiträumen, um Aussagen über Trend und wissenschaftlichen Fortschritt sowie die Abschätzung möglicher Ursachen zu treffen, d) Verifikationsergebnisse für verschiedene Orte, Länder, Klimagebiete zur Aufdeckung von Unterschieden zwischen den Verifikationsmaßen und Ursachensuche, e) Vergleich der Verifikationsergebnisse verschiedener Methoden, insbesondere altes/neues Modell der numerischen Wettervorhersage, alter/neuer Ansatz des statistischen post-processing oder alte/verbesserte Methoden der synoptischen Wettermeldung. Infolge der methodischen Vielfalt gewinnen Verifikationsvergleiche zwischen unterschiedlichen Methoden zunehmend an Bedeutung, vor allem der Leistungsvergleich zwischen „Mensch” (Vorhersagemeteorologen) und „Maschine” (algorithmisierte und automatisierte Verfahren der praktischen Wettervorhersage) ( Abb.). [KB]


Verifikation: Trend des Fehlers rmse (Ordinate) bei der punkt- und termingenauen Vorhersage der Lufttemperatur für den morgigen Tag im Zeitraum 1984 bis 1998 (Quartalsmittelwerte und gleitendes Mittel). Eine Abnahme des rmse von 2,45 K auf 1,90 K entspricht z.B. einer Reduktion des Risikos absoluter Fehler >5 K von 4% (1984) auf 0,9% (1998). Solche Trendanalysen erzeugt die Verifikation für eine Vielzahl vorhergesagter meteorologischer Elemente und Ereignisse. Verifikation:
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