Expl0586: Die Wettervorhersage


Ich habe auf meinem Smartphone die Wetterdaten von hier und von fünf anderen Orten. Da kucke ich immer und vergleiche. Und wenn’s bei uns besser ist, dann freue ich mich tierisch. Ach, wie gut, dass es die Wettervorhersage gibt, oder?


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Bildbeitrag: By Weather-clear.svg: Linuxerist, MilloshWeather-overcast.svg: Linuxeristderivative work: Bertrand GRONDIN (Weather-clear.svgWeather-overcast.svg) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
Musik: „„Sunny Sunshine“ von Sasha / CC BY-NC-SA 3.0


Als vor vielen tausend Jahren die ersten beiden Menschen die menschliche Sprache erfanden, da haben die sich erst einmal ungläubig angeschaut. Jetzt, wo sie miteinander kommunizieren konnten, über ‘was sollten sie bloß reden? Und ich schätze, sie haben sich für’s Wetter entschieden. Wenn so ein smalltalk ganz, ganz besonders small ist, dann bleibt immer noch das Wetter.

Und eine der entscheidenden Fragen ist natürlich: Wie wird’s wohl werden? Das kann man verstehen, da braucht man nicht unbedingt Zuckerrüben-Bauer für sein. Auch ein Picknick will geplant sein oder die Belagerung einer feindlichen Burg oder die Meisterschaft im Eisstock-Schießen.

Das Wetter ist uns auch heute noch so wichtig, dass die meisten Smartphones, die man so bei anderen Menschen beobachten kann, das Wetter und die Temperatur direkt auf der Homescreen anzeigen. Ist ja auch praktisch, dann muss man gar nicht mehr den Kopf heben, um zu sehen, ob die Sonne scheint!

Auf einen Klick erfolgt dann gleich die Prognose und ein Überblick auf die Wetterentwicklung der nächsten Tage. Komischerweise glaubt immer noch niemand diesem Wetterbericht so richtig. Das war schon in meiner Kindheit so, wo jede Familie ein Barometer an der Wand hingen hatte. Da klopfte der Besitzer fachmännisch dagegen, dann zuckte der Zeiger und der Fachmann – also jeder – erstellte seine eigene fachmännische Vorhersage.

„Glaubt’s net dem Rundfunk, bei uns ist des alles ganz anders…“ Meinte mein Opa z.B.

Aber das Misstrauen ist – statistisch gesehen – natürlich fehl am Platz. Für den nächsten Tag liegt die Genauigkeit bei 90%, für drei Tage bei 75%. Im Schnitt. Bei Hochdrucklagen im Winter tut sich lange nichts, da ist die Genauigkeit höher. Bei Gewitterlagen im Sommer sinkt sie natürlich, hinunter auf 70% für die nächsten 24 Stunden.

Dieser Wert für die ganze Woche ist dabei heute so genau wie die Zweitage-Vorhersage im Jahre 1968, also ganz zu Beginn des Computerzeitalters in der Meteorologie.

Klar, denn das ist viel Statistik. Und wir Menschen sind nachträglich. Hat es uns erst einmal ein Picknick überraschend verregnet, dann nehmen wir das den Wetterfröschen oder Wetterfeen persönlich lange übel. Was hilft es dem aufgeweichten Käse-Sandwich, dass 90% seiner Vorgänger bei strahlendem Sonnenschein verspeist worden?

Tatsächlich steckt aber hinter den launischen Vorhersagen prominenter Fernseh-Vorzeige-Wettermenschen konzentrierte Wissenschaft. Natürlich die Metereologie. Und die Mathematik.

Der Deutsche Wetterdienst z.B., eine Bundesbehörde übrigens, gehört uns allen, sammelt erst einmal viele, viele bunte Daten. Selber betreibt er z.B. 750 Messbojen im Meer, 3000 Wetterstationen auf Handelsschiffen, rüstet alle 360 Flugzeuge der Lufthansa mit Stationen aus, betreibt 180 lokale Stationen und greift auf die Werte von mehr als 1800 Hobbymetereologen zurück.

Zusätzlich stellen sich die Wetterdienste international ihre Werte auch zur Verfügung. Die Supercomputer in Offenbach berechnen dann erst einmal ein Netz an virtuellen Dreiecken mit 20 km Seitenlänge und in 60 Schichten bis zu einer Höhe von 36 km über der Erdoberfläche. Das ergibt 88 Millionen Rechenpunkte rund um den Globus.

Achtmal am Tag werden diese Punkte aufgrund aller Daten berechnet und spucken eine Matrix aus acht Grundwerten aus. Wichtig dabei natürlich Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windstärke.

Genauso funktioniert das innerhalb Deutschlands, bloß, dass die virtuellen Rechnerdreiecke da viel kleiner gestaltet sind. Statt 20 km Seitenlänge nur 2,8 km. Sonst könnte einem eine kleine, bösartige Gewitterwolke glatt durch die Lappen gehen.

Klingt soweit alles machbar. Aber es ist halt doch noch ein bisschen schwieriger. Darum eben sogenannte „Supercomputer“. Die haben dann schon einmal Dutzende von Rechenkernen mit 4000 Teraflops. Ein normaler Pentiumchip schafft – im Vergleich – sechs Gigaflops. Ich persönlich schaffe ungefähr einen Flop, d.h. eine Addition pro Sekunde.

Denn die Regeln des Wetters folgen nicht einfachen linearen Gleichungen. Es ist nicht so, dass das Wetter immer wärmer wird, je höher der Luftdruck ist. Darum hat das mit dem Wandbarometer bei meinem Opa auch nicht hingehauen.

In der Natur folgen die meisten Gesetzmäßigkeiten nichtlinearen Gleichungen, im Falle des Wetters gar dynamischen, nichtlinearen Gleichungen. Der Butterfly-Effekt ist ja berühmt und bedeutet etwas wie: Wenn in Peking ein Schmetterling will, dass es in Hamburg schneit, dann macht der das einfach. Na ja, eher so ähnlich.

Das ist ja nur ein Symbol für die Chaosforschung und die ist in der Metereologie ausgesprochen wichtig. Auch kleinste Wetterveränderungen, z.B. in Gebirgstälern in denen keine Messtation steht, können sich hochschaukeln zu Wetterphänomenen, die man nicht prognostizieren konnte.

Weil die Wetterprozesse nicht linear sind. Es ist eher wie bei Fieberkurven. Wettersysteme können Veränderungen zum Teil lange puffern und integrieren, doch dann schlägt das ganze System auf einen Schlag um.

Wir erheben zwar immer mehr Messpunkte, entwickeln immer bessere Programme und verwenden immer komplexere Modelle auf immer schnelleren Rechner.

Aber trotzdem wird es in absehbarer Zeit keine hundertprozentige Vorhersage für das Picknick geben. Und auch nicht darüber, wie das Wetter an Ostern so wird. Alles, was an Vorhersage über zwei Wochen hinausgeht, ist völlig unseriös.

Darüber hinaus sind die Prognosen der verschiedenen Dienste im Web aber sehr ähnlich. Und damit auch die meisten Apps. Stiftung Warentest testete 2014 10 Online-Portale und gab acht die Note „Befriedigend“, zwei fielen ganz durch. Das ist ein sehr strenges Testergebnis, weil die Tester eben die Langzeit-Prognosen mit in die Berechnung nahmen – nicht ganz fair, metereologisch gesehen,

Wir wissen also theoretisch so viel vom Wetter wie noch nie. Doch eines hat sich nicht geändert: Wie ganz genau das Wetter zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort ist, dass wissen wir erst genau dann und dort.