Wettervorhersagen und ihre Aussagekraft

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1 Eidgenössisches Departement des Innern EDI Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz Wettervorhersagen und ihre Aussagekraft Andreas Asch, Meteorologe MeteoSchweiz Was steckt hinter den Vorhersagen? 2 1

2 Inhalt Wie kommt eine Prognose zu Stande? Vorhersagemethoden Synoptik Wettermodelle Was ist bei der Verwendung einer Prognose zu beachten? Was kann man daraus ablesen und was eben nicht? Beispiel TAF 3 Synoptik: Erfassen 4 2

3 Synoptik: Erfassen Analysieren 5 Synoptik: Erfassen Analysieren Vorhersagen 6 3

4 Numerische Modellierung 7 Numerische Modellierung 1922 erste (von Hand) gerechnete Wetterprognose durch L. F. Richardson. Prognose für 8 Stunden. Dauerte 6 Wochen und das Ergebnis war falsch! Vision: «Forecast Factory» mit menschlichen Computern 8 4

5 Numerische Modellierung Erste numerisch gerechnete Wetterprognosen von Charney, Fjørtoft und von Neumann im Jahr 1950 mit ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) Quelle: U. S. Army Photo 9 Numerische Modellierung Peter und Owen Lynch, November 2008: Nachrechnung der ENIAC 24 Stunden-Prognose mit Nokia 6300 Handy in weniger als 1s (ENIAC ~ 24h) Quelle: Weather,

6 Numerische Modellierung Globale Modelle (ECMWF; GFS) Regionale Modelle (COSMO 7, COSMO 2) Ensemble Systeme 11 Numerische Modellierung ECMWF 16 km COSMO 6.6 km COSMO 2.2 km 12 6

7 Globale Modelle weltumspannendes Gitternetz im Abstand von ca. 16 km 91 vertikale Schichten ergibt Millionen von Gitterpunkten an jedem Gitterpunkt müssen in Minutenabständen verschiedene physikalische Gleichungen berechnet werden (bis Tag+10) gewaltiger Rechenaufwand! 13 Regionale Modelle COSMO 7 / COSMO 2 Gitternetz mit höherer Auflösung 6.6 km / 2.2 km, 60 Schichten in einem begrenzten Gebietsausschnitt An den Rändern muss dieses Modell Informationen von einem globalen Modell erhalten Verwendung für Kurzfristprognose (0 bis 72 h) Globale Modelle werden üblicherweise für Tag+3 bis etwa Tag+7 verwendet 14 7

8 Wir erinnern uns: Erfassen Analysieren Vorhersagen 15 Fütterung des Modells Quelle:

9 17 Das Beobachtungsnetz: Bodendaten, Schiffe, Flugzeuge 18 9

10 Verwendung von Satellitendaten bringt markante Qualitätsverbesserung 19 Numerische Modellierung Der exakte Zustand der Atmosphäre ist nie genau bekannt (Anfangszustand) limitierte Anzahl Beobachtungen (v. a. über Meer) Beobachtungen sind nie exakt Modellauflösung ist Vereinfachung der Realität Lücken zwischen den Gitterpunkten (z.b. Gewitter, Talwind) Orographie geglättet: höchster Alpengipfel im lokalen Modell (COSMO2) 3950 Meter, im globalen (EZMW) etwa 3000 Meter 20 Region Mont Blanc; Quelle: DWD 10

11 Fallbeispiel 21 Modellauflösung Lücken zwischen den Gitterpunkten (z.b. Gewitter, Talwind) Orographie geglättet: höchster Alpengipfel im lokalen Modell (COSMO2) 3950m, im globalen (EZMW) ca. 3000m 22 11

12 Anfangszustand Anfangszustand am Gitterpunkt kaum exakt bekannt! T = 13.2 oder 13.4 oder 12.9 C? 23 Ensemble Prognose 24 12

13 Schreiben einer Wetterprognose Numerische Modelle IFS, GFS COSMO 2/7 COSMO-LEPS EFI Aktuelles Wetter Beobachtungen Messungen Satellitenbilder Radarbilder Klimatologie Vorgeschichte Erfahrung

14 Verschiedene Wetterprognosen 27 TAF Flugplatzprognose: so viel wie nötig, so kurz wie möglich Primär für IFR-Flugplanung Es werden daher nicht alle Änderungen des Wetters angegeben, sondern nur die Durchschreitung oder das Erreichen von definierten Schwellwerten Schwellwerte international vorgegeben von ICAO mit einzelnen lokalen Ausnahmen 28 14

15 Beispiel TAF Z 1406/1512 VRB03KT 9999 FEW060= METAR Z VRB02KT 9999 FEW020 BKN050 13/08 Q1003 NOSIG= Z 30004KT 9999 RA BKN018 BKN045 BKN080 13/07 Q1003 NOSIG= Z 27005KT 9999 RA BKN018 BK050 BKN080 13/07 Q1004 NOSIG= Z 27005KT 9999 BKN018 OVC050 13/08 Q1004 NOSIG= Z 26007KT 9999 BKN020 OVC050 12/07 Q1004 NOSIG= Z 26006KT 9999 SCT020 BKN050 11/07 Q1005 NOSIG= Z 26005KT 9999 FEW020 BKN060 11/07 Q1005 NOSIG= Z VRB03KT 9999 FEW060 09/07 Q1006 NOSIG= Trotz offensichtlicher Wetteränderung ist das TAF korrekt! 29 Eine Änderung von FEW070 SCT240 zu 30 15

16 BKN020. wird nicht vorhergesagt die Wolkenbasis ist über 1500 ft/agl 31 FEW011 zu 32 16

17 SCT006 BKN016 wird nicht vorhergesagt. Wolken unter 1500ft/AGL < BKN 33 Wind Windstärke: Änderung von 10 KT Böen: Angabe ab 25 KT, weitere Änderungen ab ±10 KT 34 17

18 Niederschlag Leichter Regen (-RA) wird nicht vorhergesagt, RA und +RA schon Vereisender Regen (FZRA) und Schneefall (SN) werden bei jeder Intensität angegeben 35 Wolken Bewölkungsänderungen werden nur unterhalb 1500 FT/AGL angegeben: NSC, FEW, SCT BKN, OVC Darunter sind folgende Höhenänderungen signifikant: Durchschreiten der Höhen 100 / 200 / 500 / 1000 / 1500 ft vorausgesetzt, Bedeckungsgrad BKN oder OVC 36 18

19 Zusammenfassend Für die richtige Interpretation von Wetterprognosen ist Hintergrundwissen wichtig: Unterschied automatische Prognosen vs. «manuelle Prognosen» TAF müssen mit dem Wissen um die Schwellwerte interpretiert werden! 37 Übung TAF: /0115 VRB03KT 9999 FEW060 BECMG 0112/0115 RA Frage: Ich plane einen Flug zu diesem Flugplatz, ETA 1100z. Ist gemäss obigem TAF möglich, dass mich: a) 27008KT (Ja) b) -RA (Ja) c) RA (Nein) d) -SN (Nein) e) SN (Nein) f) BKN020 (Ja) erwarten? 38 19