Der Frosch hat ausgedient
Tausende Messstationen auf der ganzen Erde liefernden Istzustand. Computer rechnen in die Zukunft. Die Kunst des Menschen ist, die Ergebnisse zu interpretieren.
Tausende Messstationen auf der ganzen Erde liefernden Istzustand. Computer rechnen in die Zukunft. Die Kunst des Menschen ist, die Ergebnisse zu interpretieren.
die furche: Herr Felkel, Sie leiten die Abteilung Wetter an der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik auf der Hohen Warte in Wien. Wie entsteht ein Wetterbericht?
Heinz Felkel: Die Entstehungsgeschichte einer Wetterprognose verläuft so, dass man zuerst auf der ganzen Welt sehr viele Messstationen - diese weißen Wetterhüttchen, die jeder kennt - betreibt und Messwerte bekommt: Temperatur, Luft, Feuchtigkeit, Wind ... Zusätzlich misst man nicht nur am Boden, sondern mithilfe von Radiosonden-Ballonaufstiegen die entsprechenden Wetterwerte in bis zu 30 Kilometer Höhe. Das heißt, ich erhalte einen Überblick über die ganze Erde, der mir den Istzustand der Atmosphäre liefert.
Und jetzt beginnt die eigentliche Modellrechnung, bei der man sich bemüht, diesen unregelmäßigen Istzustand auf ein gleichmäßiges Gitternetz, das über die ganze Erde gespannt wird, zu übertragen. Die Gitterpunkte dieses Netzes, das für weltweit rechnende Rechenmodelle verwendet wird, sind jeweils ungefähr 70 Kilometer voneinander entfernt. Für jeden Gitterpunkt ermittle ich nun meine Messdaten. Dann versuche ich mithilfe von Rechenmethoden aus diesem Istzustand durch Verwendung der physikalischen Zusammenhänge zwischen Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Druckänderungen und vieles mehr in die Zukunft zu rechnen.
die furche: Wie weit voraus ist es möglich, das Wetter zu errechnen?
Felkel: Neun Tage sind für eine echte Prognose machbar. Dann ist es aus! Sonst betreibe ich Klimmzüge, die jedoch nicht mehr sehr aussagekräftig sind. Diese Vorausrechnung macht man ja in ganz kleinen Zeitschritten von wenigen Minuten, bis man zum zehnten echten Prognosentag kommt. Für alle sechs Stunden bis zum zehnten Folgetag vom Rechenbeginn an gibt es dann Aussagen über die Lufttemperatur am Boden, in 500 Meter Höhe, in 1000 Meter Höhe und so weiter. Dasselbe gilt für die Luftfeuchtigkeit und den Wind und für viele andere Größen, die in der Öffentlichkeit gar nicht bekannt sind. Und diese Vorhersagedaten ermöglichen es dem Prognostiker, dem Meteorologen eine Aussage über das für ihn relevante Gebiet zu treffen.
die furche: Was heißt das jetzt konkret für die Situation in Österreich?
Felkel: Mir liefert das große Rechenmodell zum Beispiel eine Nordwestströmung für Österreich, oder eine Kaltluftzufuhr aus Norden. Wie wirkt sich nun diese großräumig prognostizierte Situation auf die österreichischen Gebiete aus. Bringt die Nordwestströmung einen Stau und Niederschläge nördlich des Alpenhauptkamms? Wenn ja, wo besonders stark? Ist der Stau auch noch in Wien vorhanden, oder ist Wien schon etwas besser dran und es gehen nur mehr ein paar Schauer durch, während es in Oberösterreich, Salzburg und Tirol aus Kübeln schüttet. Diese Unterschiede herauszuarbeiten, ist weiterhin die Kunst des Menschen. Vor allem in so besonders orographisch, mit Bergen und Tälern strukturierten Gebieten wie in Österreich.
die furche: Gibt es Möglichkeiten die Genauigkeit der Wetterprognosen noch zu erhöhen. Andere mathematische Methoden, mehr Wetterstationen, ... ?
Felkel: Das Problem liegt in der Modellrechnung. Man kann diese Gitterdistanzen nur sehr schwer verkleinern und gleichzeitig einen langen Prognosenzeitraum beibehalten. Wenn ich neun Tage prognostizieren möchte, dann muss ich bei einer gewissen Gitterdistanz - von etwa 70 Kilometern - bleiben. Mache ich die Gitterdistanz kleiner, kann ich natürlich die Strukturen der Oberfläche viel besser simulieren. Aber dieses Modell wird schon bei einer gewissen - nicht sehr langen - Vorhersagezeit instabil. Das heißt, es kommt ein Blödsinn raus. Also, je kleinmaschiger mein Rechenmodell konzipiert ist, desto kürzer ist die Vorhersagezeit.
die furche: Ist die Meteorologie demnach an ihren Grenzen angelangt?
Felkel: So kann man das nicht sagen. Die Verbesserung geht in eine andere Richtung. Man baut zum Beispiel in die Anfangsbedingungen von Rechenmodellen, die mehrere Tage prognostizieren können, künstliche Störfunktionen ein. Das heißt, ich rechne mit den geschilderten Anfangsmesswerten neun Tage in die Zukunft und bekomme ein Ergebnis. Danach rechne ich das Ganze noch einmal, habe jetzt aber bewusst eine Störung in die Anfangsbedingungen eingebaut. Das wird in dem Rechenzentrum, an dem wir beteiligt sind, für 50 künstliche Störfälle gerechnet. Ich erhalte also den Normalrechenlauf und zusätzlich 50 künstlich gestörte andere Ergebnisse. Damit kann ich aber jetzt Häufigkeitsaussagen machen und Ergebnisse, die eher gleich, sind in Klassen einteilen.
die furche: Was gewinne ich durch diese bewusst falschen Ergebnisse?
Felkel: Dabei stelle ich zum Beispiel fest, dass es an einem Tag nur zwei große Varianten gibt, was mich in meiner Prognose bestärkt. Denn wenn bei 50 verschiedenen Rechenläufen nur zwei Möglichkeiten herauskommen und diese womöglich auch nur wenig differieren, dann muss die Prognose sehr sicher sein. Kommen aber drei, vier oder mehr Klassen an Ergebnissen heraus und diese unterscheiden sich auch noch sehr stark, dann scheint die Prognose sehr unsicher zu sein. Und je unsicherer die Prognose wird, desto mehr ist der Mensch gefordert, um zu sagen welcher Variante er oder sie mehr vertraut. Der riesige Fortschritt aber ist, dass man durch diese bewussten Fehler ein Maß dafür bekommt, wie sicher das Modellergebnis gewertet werden kann. Je mehr sich die Ergebnisse streuen, desto unsicherer muss ich das interpretieren.
die furche: Wenn Sie einmal total danebengreifen - was ja auch vorkommen kann - woran liegt das?
Felkel: Das kommt natürlich vor, und der Grund dafür ist die sogenannte Chaostheorie. Es herrscht in der Natur eine sehr große gegenseitige Abhängigkeit vor. Nur ein kleiner Auslöser - irgendetwas, irgendwo - kann das ganze System total umwerfen. Und diese Modellberechnungen können aufgrund des Rechenaufwandes nur einmal am Tag gerechnet werden. Außerdem müssen die Gleichungen vereinfacht werden, damit auch die leistungsfähigsten Computer sie in einer akzeptablen Zeit rechnen können. Die Extrapolation in die Zukunft verlangt vereinfachende Annahmen, damit das ganze System überhaupt gelöst werden kann.
die furche: Als wie sicher schätzen Sie Ihre Wetterprognosen ein?
Felkel: Für die Wetterdienste trifft ganz gut zu, dass man bestimmte Elemente innerhalb der nächsten 24 oder 36 Stunden bis zu 95 Prozent richtig hat. Aber Sie müssen immer dazu sagen, wonach genau Sie fragen. Wenn Sie wissen wollen, ob es morgen in Wien drei oder fünf Liter Niederschlag pro Quadratmeter regnet, dann wird die Trefferrate wesentlich geringer sein, als wenn sie nur wissen wollen, regnet es morgen nachmittag oder nicht. Es hängt also sehr stark davon ab, was ich prüfe.
die furche: Ist es in Österreich schwieriger ein Meteorologe zu sein, als anderswo?
Felkel: Es ist sicher schwieriger als in Norddeutschland oder den weiten Flächen von Amerika. Bei uns ist die orographische und klimatologische Situation doch sehr unterschiedlich. Österreich liegt in einer Art Übergangssituation zwischen dem sehr maritim beeinflussten Westen und dem trockenen Osten. Österreich liegt noch in der Feuchtzone und schon in der Steppenzone.
Darum sprechen Prognostiker gerne vom Frontenfriedhof zwischen St. Pölten und Wien. Das passiert sehr oft, dass Wetterfronten aus dem Westen bis nach St. Pölten und die Gegend bei Mariazell schlechtes Wetter bringen. Dahinter verebbt diese Front auf den paar Kilometern zwischen St. Pölten und Wien. Nun meldet der Wetterbericht: Im Osten meist regnerisch. Und der Interessierte im sonnigen Wien denkt sich, die Meteorologen haben wieder einmal daneben gegriffen. Dabei schneit oder regnet es schon im Wienerwald.
die furche: Ein "verrücktes Wetter" - Gibt es das für einen Meteorologen?
Felkel: Nein! Für Meteorologen gibt es sicherlich ein interessantes Wetter, wenn sich sehr viel abspielt, wenn es schwierig ist, zu entscheiden, welcher Prognose man bei Grenzsituationen den Vorzug gibt. Es gibt auch eigentlich kein schlechtes Wetter, denn es hängt immer von der Perspektive ab, aus der ich das Wettergeschehen kommentiere. Nach langer Dürre ist viel Regen kein schlechtes Wetter.
Außerdem, Statistiker sagen, wenn ich Ihnen die Prognose gebe, morgen ist das Wetter so wie heute, habe ich aufgrund der Erhaltungstheorie schon eine 66-prozentige Trefferrate. Von diesen zwei Dritteln, die jeder erreichen kann, zu den 90 Prozent Treffern von uns Meteorologen, die wir mit irrem Aufwand - Satelliten, Radar, Blitzbeobachtung, Wetterbeobachtungsstellen, ... - zuwege bringen, scheint der Fortschritt nicht groß zu sein. Da kann man natürlich darüber philosophieren, ob es das wert ist. Ich jedenfalls bin davon überzeugt.
Das Gespräch führte Wolfgang Machreich.
Das Klima Österreichs Eine CD-Rom zur Thematik können Sie bestellen bei Dr. Reinhard Böhm, ZAMG, Hohe Warte 38, 1190 Wien.
Den vollständigen IPCC-Report finden Sie unter: http://ipcc-ddc.cru.uea.ac.uk
.png "Hängematte")
