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Computermodelle: Was steckt hinter einer Wettervorhersage ?

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Präsentation zum Thema: "Computermodelle: Was steckt hinter einer Wettervorhersage ?"—  Präsentation transkript:

1 Computermodelle: Was steckt hinter einer Wettervorhersage ?

2 Was steckt dahinter ? ?

3 Von den Messungen bis zur Wettervorhersage Assimilation Meteorologische Messungen Messungen Computermodell Analyse Wetterbericht Computerwelt Vorhersager Prognose Bodenmessungen Bodenmessungen Ballonsonden Ballonsonden Flugzeuge Flugzeuge Satelliten Satelliten

4 Wie kann man die Wetterentwicklung berechnen ? Leonhard Euler ( ) ( ) Geboren in Basel Zustand zur Zeit t bekannt, d.h. es sind einige Parameter (p,T,v,usw.) an jedem Raumpunkt bekannt Zeit t ? Zeit t + t so kann der Zustand irgendwann später berechnet werden. Differenzialgleichungen Diese Gleichungen sind (im allg.) leider nicht mathematischlösbar… Diese Gleichungen sind (im allg.) leider nicht mathematisch lösbar… … man kann aber numerisch für jeden Raum- und Zeitpunkt rechnen. … man kann aber numerisch für jeden Raum- und Zeitpunkt rechnen. M Massenerhaltung I Impulsgleichung T Thermodynamik

5 Die Diskretisierung Es gibt unendliche viele Raumpunkte: das ist zuviel zu rechnen !... 1 Wert für jeden Parameter: Druck Temperatur Windgeschwindigkeit... ca. 10 km ca. 250 m Deshalb wird der Raum in kleine Zellen aufgeteiltdie Diskretisierung Deshalb wird der Raum in kleine Zellen aufgeteilt: die Diskretisierung Oft mehr als Zellen !!! Einsatz von Supercomputern

6 Probleme der Diskretisierung Viel passiert aber innerhalb einer Gitterzelle, das nicht explizit von den Modellgleichungen dargestellt werden kann ! Turbulenz Turbulenz Wolkenprozesse Wolkenprozesse … … Die Messungen sind viel weniger zahlreich als die Zellen des Computermodells. (besonders auf dem Meer) Der jetzige Zustand der Atmosphäre ist nicht so gut bekannt, wie es für das Computermodell Ideal wäre ! Solche Phänomene werden grob durch einfache Formeln schematisiert.

7 Der Schmetterlingseffekt Die Atmosphäre ist ein chaotisches System : Kleine Ursachen können grosse Folgen haben. Temperatur in Zürich in Zürich Zeit Messung Prognose vom Modell Kleine Ungenauigkeiten im Anfangzustand des Modells verursachen mehr oder weniger spät bedeutende Fehler in der Prognose. Prognose von einem gröberen Modell Prognosehorizont ca. 3-4 Tage

8 Die heutige Lage vor ein paar Tagen vorhergesagt Temperatur und Druck heute Samstag um 14 Uhr, prognostiziert: Vor 6 Tagen (Sonntag) Vor 5 Tagen (Montag) Vor 4 Tagen (Dienstag) Vor 3 Tagen (Mittwoch) Heute MoSoDiMiDoFr Vor 2 Tagen (Donnerstag) Gestern (Freitag)

9 Starker Regen über Luzern am Donnerstag 6. Juni 2002 Niederschlagsintensität (mm/h) vom Lokal Modell

10 Woran man sich erinnern soll Wetterprognosen werden aus dem jetzigen Zustand der Atmosphäre mit Computermodellen berechnet. Wetterprognosen werden aus dem jetzigen Zustand der Atmosphäre mit Computermodellen berechnet. Ihre Qualität ist stark abhängig von der Genauigkeit dieser Anfangzustände. Ihre Qualität ist stark abhängig von der Genauigkeit dieser Anfangzustände. Die Entwicklungsprozesse der Atmosphäre sind ziemlich gut bekannt und dargestellt in Modellen, aber… Die Entwicklungsprozesse der Atmosphäre sind ziemlich gut bekannt und dargestellt in Modellen, aber… … es ist tatsächlich schwierig, das aktuelle Wetter genügend detailliert zu kennen ! … es ist tatsächlich schwierig, das aktuelle Wetter genügend detailliert zu kennen !

11 Die zwei goldenen Regeln der Meteorologie Je frischer der Wetterbericht, desto vertrauenswürdiger Je frischer der Wetterbericht, desto vertrauenswürdiger Je lokaler der Wetterbericht, desto vertrauenswürdiger Je lokaler der Wetterbericht, desto vertrauenswürdiger

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13 Computermodelle: Was steckt hinter einer Wettervorhersage ? ?

14 Kurzvorträge (ca. 15 Min) Beginn jede volle Stunde von 10 Uhr bis 17 Uhr Raum L4 (L Stock)


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