Wetter, Klima und Fußball Andreas Hense Meteorologisches Institut Universität Bonn Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Einleitung Ziele des Vortrags Daten der Atmosphäre und der Bundesliga Die Analogien zwischen Atmosphäre und Bundesliga Wetter und Spieltage Großwetterlage und die Saison Klima und die „Ewige Tabelle“ Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Einleitung Der Zufall und die Statistik Wettervorhersage und Fußball-Toto Langfristvorhersage und die internationalen Wettbewerbe Klimavorhersage und die „Ewige Tabelle“ Wege der Wetter- und Klimavorhersagen durch moderne mathematisch-physikalische Methoden Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Die Ziele des Vortrags Darstellung der (überraschenden) Ähnlichkeiten zwischen Fußball und dem atmosphärischen Geschehen Bedeutung des Zufalls und die Notwendigkeit von Statistik Die heutige Sichtweise der Wetter- und Klimaforschung als ein Gebiet der Angewandten Physik Animation zum Studium und zur Weiterbildung Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Die Daten Tägliche Summen des Niederschlags Versuchsgut Klein-Altendorf/Meckenheim seit 1958 Tagesmittel der Temperatur Versuchsgut Klein-Altendorf seit 1958 alle Bundesliga-Spiele des FC Schalke 04 von 1963/64 bis 1998/99 (ohne 2. Liga) alle Bundesliga-Spiele des FC Bayern München von 1965/66 bis 1998/99 Dr. Th. Hofmeister (Uni Dortmund) http://ls2-www.cs.uni-dortmund.de/~hofmeister/ Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Tordifferenz FC Schalke 04 1963/64 -1998/99 Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Tordifferenz FC Bayern München 1965/66-1998/99 Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Die Analogien Luftwirbel einer bestimmten Größe sind vorhersagbar über eine bestimmte Zeit (Lebensdauer) Zigarettenwirbel über Sekunden Wolken über Minuten große Gewitter über Stunden Wetterwirbel (Hoch/Tiefs) über Tage Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Die Analogien-atmosphärische Skalen Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Die Analogien Fußballbewegungen sind nur über bestimmte Zeiten vorhersagbar individuelle Spielzüge über 1-5 Stationen Ausgang einzelner Spiele zum nächsten Spieltag Ausgang der Liga etwa 1-5 Tage Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Schluß aus den Analogien Ein Fußballspiel entsteht aus der Summe vieler Spielzüge Entstehung eines Zufallselements Jahreszeitenmittel entsteht aus der Summe von verschiedenen Hoch- und Tiefdruckgebieten (Ein Hoch/Tiefdruckgebiet setzt sich aus verschiedenen Wolkenwirbeln zusammen Entstehung eines Zufallselementes) Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Schluß aus den Analogien Vorhersagen (von Fußballspielen und Jahreszeiten) sind Vorhersagen über Statistiken in der Meteorologie: Vorhersagen 2. Art Ableiten des typischen Verhaltens aus bekannten Randwerten Ozeanische Wassertemperaturen bestimmen die Jahreszeiten Spielstärke einer Mannschaft läßt auf den Ausgang der Saison schließen (z.B. Meisterschaftsaspirant, potentieller Absteiger) Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Tropische 6 Monatsvorhersagen Apr-Jun 02 Jul-Sep 02 Oct-Dec 02 Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Kicker September 2001 Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Ergebnis des Zufallselementes Wetterschwankungen Spielausgang einer Mannschaft (Tordifferenz) sehr variabel Niederschlagsmenge/Temperaturabweichung von Tag-zu-Tag sehr variabel Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Die Skalenkopplung Die Summe des täglichen Wetters macht die Jahreszeiten mehrere Jahreszeiten (1-10) charakterisieren das kurzfristige Klima (interannuelle Schwankungen) viele Jahreszeiten (10-40) charakterisieren das langfristige Klima (interdekadische Schwankungen) Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Die Skalenkopplung Die Summe der zufallsbedingten Spielstände bestimmt die aktuelle Position in der Tabelle Die Summe über viele Spielzeiten bestimmt die Position in der „Ewigen“ Bundesligatabelle Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Tordifferenz FC Bayern München 1965/66-1998/99 Gleitende Summe über die letzten 34 Spiele Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Tordifferenz FC Schalke 04 1963/64 -1998/99 Gleitende Summe über die letzten 34 Spiele Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Gleitende 30 Tage Mittel Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Extreme Ereignisse Extreme Wetterereignisse (z.B. Sturmtiefs) sind als Einzelereignisse kein Hinweis auf Veränderungen in längeren Zeitskalen (Klimaänderungen) entsprechen z.B. 8:1 Niederlagen / Gewinne sind als Einzelergebnis kein Hinweis auf Abstieg oder Meisterschaft Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Extreme Ereignisse Langfristige Klimaänderungen Position in der „Ewigen“ Bundesligatabelle als Summe aller Punkte über viele Spielzeiten ändert sich wenig durch Einzelspiele mittlere Niederschlagssumme über mehr als 10 Jahre ändert sich wenig durch Einzelereignisse Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Zufall und Statistik Fußballergebisse sind stark vom Zufall beeinflußt Grundlage Fußballtoto/Odd-Set nur in der Statistik (Summe aller Spielzüge eines Spiels, Tabelle) wird die Stärke einer Mannschaft sichtbar auch eine spielstarke Mannschaft fängt sich während eines Spiels ein Tor ein oder verliert ein ganzes Spiel kein Hinweis auf „Klimaänderungen“ Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Zufalls und Statistik Die gleichen Argumente gelten für Luftwirbel, Wetter und Klima Fußballvorhersagen sind nur mit Statistik möglich Klima- und Wettervorhersagen sind ebenfalls nur mit Statistik möglich Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Zufall und Statistik Fußballvorhersage für den nächsten Spieltag entspricht der Wettervorhersage für die nächsten Tage Vorhersage über den Ausgang einer Saison entspricht einer Jahreszeitenvorhersage Vorhersage der Position in der „Ewigen“ Tabelle in ca. 5 Jahren entspricht einer Klimavorhersage über 20 (?) Jahre Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Zufalls und Statistik Wie gut ist eine (einfache) Vorhersage? T(morgen)=T(heute) Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Zufalls und Statistik Wie gut ist eine (einfache) Vorhersage? S04(n.Spieltag) = S04(l.Spieltag) Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Zufalls und Statistik Wie gut ist eine (einfache) Vorhersage? Bayern(n.Spieltag) = Bayern(l.Spieltag) Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Zufall und Statistik Es ist nicht möglich und sinnvoll, aus den Ergebnissen einer Mannschaft allein eine Vorhersage für den Tabellenstand in einer Woche, einer Saison oder der „Ewigen“ Tabelle zu machen. Es ist notwendig, die anderen (benachbarten) Mannschaften zu berücksichtigen notwendige Randbedingungen: Summe der Gegentore = Summe der geschossenen Tore Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Zufall, Statistik und Dynamik Es ist nicht möglich, aus den Beobachtungen an einem Ort allein, Vorhersagen für den nächsten Tag, die kommende Jahreszeit oder eine Klimaänderung zu machen Man muß einen größeren Ausschnitt (die gesamte Atmosphäre) betrachten Es gelten Erhaltungssätze (Masse, Energie) Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Zufall, Statistik und Dynamik Bei der Betrachtung der 1. Bundesliga über mehr als eine Spielzeit müssen die unteren Ligen mit berücksichtigt werden Austausch von Mannschaften Bei der Betrachtung langer Zeitskalen in der Atmosphäre müssen wir weitere Komponenten des Klimasystems mit betrachten (Ozean, Eis) Austausch von Masse und Energie Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Zufall, Statistik und Dynamik Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Moderne Wetter- und Klimavorhersagen Mathematisches Modell der Atmosphäre (des Ozeans, der Eissphäre) Meteorologische Modelle für Wolken und Niederschlag, Strahlung, Verdunstung von Land- und Pflanzenoberflächen uvam IT Umsetzung auf Rechner (NEC SX-6 bis PC) Erhebung der meteorologischen (ozeanographischen) Daten Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Moderne Wetter- und Klimavorhersage Statistisch-dynamische Bearbeitung der Beobachtungen Effektive Programmierung (MPP - Rechner) Meteorologisch-statistische Interpretation der Ergebnisse Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Andreas Hense, JdG-Vortrag Zusammenfassung Wetter, Klima und Fußball werden stark durch den Zufall bestimmt Wetter, Klima und Fußball werden aber auch durch eine Dynamik bestimmt Vergleiche Klima/Wetter Probleme mit entsprechendem Fußballbeispiel wenn letzteres sinnlos ist erstes auch sinnlos Beachte die Wechselwirkung zwischen den Systemen Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Ein kleiner Unterschied zwischen Fußball und Wetter/Klima Im Gegensatz zum Geosystem gibt es eine streng deterministische Komponenente im Fußball entdeckt durch eine Düsseldorfer Arbeitsgruppe um Andreas Frege Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag

Ein kleiner Unterschied zwischen Fußball und Wetter/Klima „nur eins weiß ich hundert-prozentig nie im Leben würde ich zu Bayern gehen“ Bayern-Song der Toten Hosen Mai 2002 Andreas Hense, JdG-Vortrag