Da vertraut man der Wetter-App, die Sonnenschein voraussagt, und steht später unvorbereitet im Regen. Besonders wenn das Wetter schlechter wird als vorhergesagt, ist der Ärger groß. Wie wird eigentlich eine Wetterprognose gemacht und warum kommt es zu Ungenauigkeiten?
Wie viel Heizöl werde ich diesen Winter brauchen? Sollte ich heute einen Schirm mitnehmen? Die meisten Menschen haben ein großes Interesse daran, das Wetter im Voraus zu kennen. Darum präzisiert die Meteorologie seit rund 100 Jahren ständig ihre Vorhersagemethoden. Und trotzdem: Wer eine Grillparty plant, kann sich auch heute nicht sicher sein, ob es wirklich erst in der Nacht zu regnen anfängt oder ob das Nass die Gäste nicht doch schon um 20 Uhr vertreibt. Warum ist das Wetter so schwer vorauszusehen? Wir haben beim Deutschen Wetterdienst (DWD) nachgefragt.
Wie entsteht ein Wetterbericht?
Das zukünftige Wetter wird durch komplizierte mathematische Modelle berechnet, die auf Hochleistungsrechnern laufen. Dazu füttern Wissenschaftler das Computerprogramm mit den Daten des aktuellen Ausgangszustands.
Mit dieser Methode können Wissenschaftler das Wetter für einzelne Tage ungefähr für sieben Tage im Voraus berechnen. Für bis zu 14 Tage lässt sich meist ein relativ zuverlässiger Trend ermitteln. "Spätestens nach zehn bis 14 Tagen kann man das Wetter mit solchen Modellen nicht mehr tagegenau vorhersagen. Die Fehler, die dabei entstehen, werden dann einfach zu groß", sagt Diplom-Meteorologe Andreas Friedrich vom Deutschen Wetterdienst.
Das erste Problem bei der Berechnung des Wetters ist schon die Frage: Wie ist das globale Wetter jetzt gerade? Das Computermodell kann nur dann genaue Vorhersagen errechnen, wenn es möglichst umfassende Informationen über die Wetterverhältnisse überall auf der Erde hat.
Um vorhersagen zu können, wie das Wetter in fünf Tagen in München wird, sind Daten aus der ganzen Welt nötig. Luftströmungen beispielsweise seien sehr schnell, erklärt Friedrich. "Windgeschwindigkeiten in zehn Kilometern Höhe liegen in der Regel bei 200 bis 300 Stundenkilometern. Das heißt, unser zukünftiges Wetter wird auch davon beeinflusst, wie der Zustand aktuell in Amerika ist."
In ihrem Wettermodell legen Meteorologen ein Gitternetz über die ganze Erde. Für die Berechnung braucht das Programm die aktuellen Daten für die einzelnen Knotenpunkte des Netzes. Inzwischen betragen die Abstände zwischen den einzelnen Rechenpunkten meist zwei bis zehn Kilometer. "Das lag vor 30 Jahren noch bei 200 Kilometern. Das Netz ist schon deutlich engmaschiger geworden", so Friedrich.
Welche Daten braucht man für die Wetterprognose?
An jedem dieser Gitterpunkte müssen die Wissenschaftler einen möglichst umfassenden Anfangszustand ermitteln. Gemessen werden nicht nur Windrichtung und –geschwindigkeit. Auch die Temperatur und Feuchtigkeit werden sowohl für die Luft bestimmt, als auch für die oberen Schichten des Erdbodens. Beim Meer braucht man die Wassertemperaturen in unterschiedlichen Tiefen.
"Und was die Informationen bezüglich der Luft wie Temperatur und Windbedingungen angeht, brauchen wir diese nicht nur kurz über dem Boden, sondern in verschiedenen vertikalen Abständen für die ganze Atmosphäre bis in Höhen von 30 Kilometern. Das ergibt dann ein dreidimensionales Netz. Und an jedem Gitterpunkt in diesem dreidimensionalen Netz brauchen wir den detaillierten Ist-Zustand", erklärt Friedrich.
Das Netz an Messpunkten ist aber nicht überall so engmaschig wie in Zentraleuropa. Beispielsweise gibt es im Meer wenige Wetterstationen. Über den Wüsten oder dem Nordpol werden auch nur wenige Daten erfasst. Um das Wettermodell trotzdem anzuwenden, müssen die Meteorologen aus den Beobachtungswerten an den umliegenden Gitterpunkten die Daten für die fehlenden Knoten abschätzen. "Das heißt, was wir als Anfangszustand in diese Modelle eingeben, ist nur eine Näherung", sagt der Wetterexperte.
Die ganze Berechnung beginnt also schon mit einem kleinen Fehler. Und auch die Rechenprogramme seien nur Näherungsformeln, erklärt Friedrich. "Man kann in der Meteorologie nichts exakt berechnen, weil auch die Gleichungen immer einen Fehler haben."
Grund dafür sei das chaotische System der Atmosphäre. "Die funktioniert eben nicht so wie die Gesetze der Astronomie, wo ich eine Sonnenfinsternis im Jahr 2087 minutengenau vorhersagen kann. In der Meteorologie klappt das leider nicht. Und das führt auch noch mal zu einem Fehler."
Und dieser Fehler wird immer größer, je länger das Programm in die Zukunft rechnet. "Darum macht es bei Wettervorhersagen nach zwei Wochen keinen Sinn mehr zu sagen, wie an einem bestimmten Tag das Wetter wird", so Friedrich.
Was hat es mit Jahreszeitenprognosen auf sich?
Trotzdem gibt auch der DWD Jahreszeitenprognosen heraus, die beispielsweise im Herbst Angaben darüber machen, wie der Winter wird. Doch solche Klimasimulationen hätten mit dem Wetterbericht, den wir aus dem Fernsehen oder von der Wetter-App kennen, wenig gemeinsam, sagt Friedrich. Die Langzeitprognosen treffen ausschließlich Aussagen darüber, ob ein Zeitraum von drei Monaten im Schnitt wärmer oder kälter, feuchter oder trockener wird als der Mittelwert des Vergleichszeitraums in den vergangenen 30 Jahren.
Solche Informationen sind für die Industrie interessant. Wenn ein im Schnitt besonders heißer Sommer bevorsteht, kann ein Getränkehersteller zum Beispiel seine Produktion hochfahren. Doch für eine Privatperson habe die Methode keinen Wert. "Denn was bedeutet es, wenn ermittelt wird, dass der Winter etwas wärmer wird als der Mittelwert der vergangenen 30 Jahre? Es kann im Dezember eisig kalt sein, wir haben vier Wochen lang starke Schneefälle und Dauerfrost. Der Januar bringt dann Tauwetter, man kann nicht mehr Skifahren und der Februar wird durchschnittlich. Als Mittelwert für diese drei Monate könnte ein leichter Temperaturanstieg herauskommen."
Außerdem liegt die Trefferquote für solche Klimasimulationen bei ungefähr 60 Prozent. "Für die Industrie ist es immer noch besser, mit einer Wahrscheinlichkeit von 60 Prozent zu arbeiten, als zu würfeln", sagt Friedrich. Aber für die private Planung müssten sich die Menschen bei den aktuellen technischen Möglichkeiten eben mit einer Vorhersage von bis zu 14 Tagen begnügen.
Doch wenn man bedenkt, welcher Aufwand hinter einer solchen Prognose steckt, erscheint es schon fast wie ein kleines Wunder, dass einem die Smartphone-App überhaupt relativ genau sagen kann, ob am nächsten Wochenende das Wetter eine Grillparty erlaubt.
Verwendete Quellen:
- Gespräch mit Diplom-Meteorologe Andreas Friedrich vom Deutschen Wetterdienst
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