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Wetterthema

15.03.2019

Von Reissäcken und Schmetterlingen

Was haben Reissäcke mit dem Frühlingserwachen zu tun?

Dieser Tage werden die Meteorologen mal wieder besonders in Beschlag genommen: „Wann kommt der Frühling?“ ist die Frage, die sich bei dem andauernden Regenwetter zunehmend aufdrängt. Für kommende Woche ist ein Frühlingshoch angekündigt, doch wie verlässlich ist diese Aussage, wo liegen die Grenzen der Vorhersagbarkeit des Wetters?

Wettermodelle berechnen die Entwicklungen in der Atmosphäre bis zu zwei Wochen in die Zukunft. Na also, binnen zwei Wochen kommt der Frühling doch bestimmt. Wieso sickern da keine Informationen durch? Fürchtet man etwa eine Massenhysterie? Natürlich nicht. Mit dem sogenannten Vorhersagehorizont ist es so eine Sache – er ist nämlich beschränkt und liegt deutlich unterhalb der angesprochenen zwei Wochen. Man könnte ein Wettermodell auch ein Jahr in die Zukunft rechnen lassen, ob dabei aber verlässliche Vorhersagen erzeugt werden, darf angezweifelt werden.

Um diesen Vorhersagehorizont abzuschätzen kann man ein und dasselbe Computermodell mit minimal unterschiedlichen Anfangsdaten füttern, dem ursprünglichen Wetterzustand also, um dann zu prüfen nach welcher Zeit die unterschiedlichen Vorhersagen auseinanderlaufen. Typischerweise führt man dies etwa 30-mal durch und erhält dadurch ein ganzes Ensemble an Vorhersagen. Die Unterschiede der Eingangsdaten liegen dabei innerhalb der normalen Toleranz, der auch die Messungen unterliegen – man kann eben Temperatur, Luftdruck, Feuchte, etc. nicht beliebig genau und in beliebig hoher räumlicher Auflösung messen.

So erhält man eine längerfristige Prognose, wie beispielsweise die Temperatur in Frankfurt am Main, die in obiger Abbildung bis Ende März, also über zwei Wochen weit in die Zukunft reicht. Deutlich zu erkennen ist der systematisch breiter werdende Unsicherheitsbereich, die sog. Rauchfahne, innerhalb dessen sich die Temperaturentwicklung dieser 30 Vorhersagen bewegt.

Woher rührt diese Unsicherheit und wird sich daran im Zuge des technischen Fortschritts noch etwas Grundlegendes ändern? Quantensprünge durch eventuelle künftige Durchbrüche in der Computertechnik beispielsweise sind hier nicht mehr zu erwarten, denn dieses Verhalten, die Widerspenstigkeit, mit der sich atmosphärische Entwicklungen der Eingrenzung durch Vorhersagen entziehen ist eine der Natur innewohnende Eigenschaft, deren Entdeckung in den 60iger Jahren einen ganz neuen Zweig der Physik, die Chaosforschung begründet hat.

Eine charakteristische Eigenschaft atmosphärischer, oder allgemein aller chaotischer Systeme ist deren Empfindlichkeit gegenüber unterschiedlichen Anfangsbedingungen. Das bedeutet, anfängliche Ungenauigkeiten oder Abweichungen bauen sich mit der Zeit immer weiter auf, potenzieren sich zu immensen Fehlern.

Man stelle sich eine Billardkugel vor, deren Einfallswinkel an einer Bande unter idealisierten Bedingungen gleich ihrem Ausfallwinkel ist. Eigentlich müsste man deren Lauf ja beliebig weit in die Zukunft vorausberechnen können. jedoch sorgen bereits kleinste Einflüsse, wie ein Staubkorn auf ihrem Weg oder der Luftzug eines offen stehenden Fensters zu Fehlern, die nach mehren Bandenkontakten ihre Bahn weit vom vorausgesehenen Weg abbringen werden. Ganz ähnlich verhält es sich in der Atmosphäre, was zu dem bildlichen Vergleich führte, ein Schmetterlingsschlag in Brasilien oder das Umfallen eines Reissackes in China löse hierzulande ein Gewitter aus.

Das ist natürlich eine Metapher, die jedoch den Kern des Problems trifft. Das versprochene Frühlingshoch, welches ab Dienstag nächster Woche endlich eine trockene Witterung einleitet, liegt aber bereits vor dem Vorhersagehorizont. Ob das freundliche Wetter jedoch sogar bis zum darauf folgenden Wochenende anhält, ist aber noch nicht deutlich sichtbar.

Freitag, 15. März 2019

Tim Staeger
ARD-Wetterredaktion

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