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"Chaos" hilft bei der Wetterprognose

Gezielte Auswertung lokaler Daten / Verhalten des Windes analysiert

Von Rainer Scharf

Auch eine Reihe von schönen Sommertagen kann nicht darüber hinwegtäuschen, daß das Wetter in unseren Breiten meist "launisch" und unvorhersagbar ist. Das Wettergeschehen ist seinem Wesen nach chaotisch. Schon geringe Störungen der Atmosphäre - es heißt, sogar der Flügelschlag eines Schmetterlings - können die langfristige Wetterentwicklung beeinflussen und jede Vorhersage zunichte machen. Dabei ist es jedoch entscheidend, wo und wann eine Störung auftritt. Denn das chaotische Verhalten des Wetters und somit auch seine Störungsempfindlichkeit sind nicht immer und überall gleich stark ausgeprägt. Das hat eine Untersuchung von Meteorologen, Physikern und Computerwissenschaftlern der Universität Maryland ergeben.

Die Forscher haben weltweite Wettervorhersagen analysiert, die der nationale Wetterdienst der Vereinigten Staaten alle 24 Stunden berechnet und über das Internet zur Verfügung stellt. Jede dieser Prognosen erstreckt sich über einen Zeitraum von acht Tagen und besteht aus einer Haupt- und fünf Kontrollvorhersagen. Während die Hauptvorhersage aufgrund aktueller Wetterdaten aus aller Welt berechnet wird, fließen in die Kontrollvorhersagen Daten ein, die sich geringfügig von den gemessenen Werten unterscheiden. Je instabiler und chaotischer das Wettergeschehen ist, desto mehr weichen die Kontrollvorhersagen voneinander und von der Hauptvorhersage ab. Dadurch läßt sich mit den Kontrollvorhersagen die "Treffsicherheit" der Hauptvorhersage einschätzen.

Für ihre Analysen haben die amerikanischen Wissenschaftler aus der Flut der prognostizierten Wetterdaten die Vorhersagen für die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit in etwa fünf Kilometer Höhe ausgewählt. Dazu teilten sie die Weltkarte in 1100 mal 1100 Quadratkilometer große Regionen ein, in denen jeweils an 25 gleichmäßig verteilten Punkten Windprognosen vorlagen. Aus den Unterschieden zwischen der Hauptvorhersage und den Kontrollvorhersagen haben die Forscher für jede der Regionen berechnet, wie chaotisch dort die Winde wehen und wie sich deren Stärke und Richtung ändern.

Es stellte sich heraus, daß das chaotische Verhalten des Windes in den gemäßigten Zonen, insbesondere in den Vereinigten Staaten, wesentlich schwächer ausgeprägt ist als in den tropischen Breiten. Im übrigen wehen die Winde auf der Nordhalbkugel stetiger und weniger chaotisch als auf der Südhalbkugel. Die Analyse erbrachte außerdem, daß die Gebiete, in denen sich Wind und Wetter nur wenig chaotisch verhalten, fest umrissene Gestalt haben. Sie tauchen nicht zufällig auf und verschwinden wieder, sondern wandern in geordneter Weise über den Globus. In solchen Gebieten kann man mit schon vergleichsweise ungenauen Werten das Wetter recht gut vorhersagen ("Physical Review Letters", Bd. 86, S. 5878).

Nach Meinung der Forscher lassen sich die derzeitigen Wetterprognosen deutlich verbessern, wenn man die Regionen mit schwach chaotischem Wettergeschehen stärker als bisher berücksichtigt. Dazu müßten die Werte der Meßstationen aus Gebieten, die die Vorhersagen besonders stark beeinflussen, häufiger als die Daten anderer Orte aktualisiert und mit den Wettervorhersagen verglichen werden. Mit ihrem Analyseverfahren können die Wissenschaftler diese Meßstellen lokalisieren.

Schwierigkeiten werden jedoch weiterhin die "chaotischen" Bereiche bereiten. Die Prognosen für diese Orte können nur durch einen beträchtlich höheren Rechenaufwand verbessert werden. Der stark chaotische Einfluß dieser Gebiete wird auch weiterhin langfristige Wettervorhersagen vereiteln. 

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 29.08.2001, Nr. 200 / Seite N2

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