Was steckt hinter einer Wettervorhersage ? Computermodelle: Was steckt hinter einer Wettervorhersage ?

Was steckt dahinter ? ?

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

Wie kann man die Wetterentwicklung berechnen ? Leonhard Euler (1707-1783) Zustand zur Zeit t bekannt, d.h. es sind einige Parameter (p,T,v,usw.) an jedem Raumpunkt bekannt so kann der Zustand irgendwann später berechnet werden. Massenerhaltung Impulsgleichung Thermodynamik ? Differenzialgleichungen Geboren in Basel Zeit t Zeit t + D t Diese Gleichungen sind (im allg.) leider nicht mathematisch lösbar… … man kann aber numerisch für jeden Raum- und Zeitpunkt rechnen.

Die Diskretisierung Es gibt unendliche viele Raumpunkte: das ist zuviel zu rechnen !... Deshalb wird der Raum in kleine Zellen aufgeteilt: die Diskretisierung 1 Wert für jeden Parameter: Druck Temperatur Windgeschwindigkeit ... ca. 250 m ca. 10 km Oft mehr als 1‘000‘000 Zellen !!! Einsatz von Supercomputern

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

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

Die heutige Lage vor ein paar Tagen vorhergesagt So Mo Di Mi Do Fr Heute 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) Vor 2 Tagen (Donnerstag) Gestern (Freitag)

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

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

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

Was steckt hinter einer Wettervorhersage ? Computermodelle: Was steckt hinter einer Wettervorhersage ? ?

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