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Zum Frühlingsstart: Eine Google-Anfrage nach „forecasting future“ („Zukunftsvorhersage“) generiert über 28 Millionen Suchergebnisse. Zu wissen, was passiert, bevor es passiert, ist ein einträgliches Geschäft: von den Finanzmärkten bis zum Wetter, erklärt Dr. Rosmarie de Wit von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG).
In vielen Fällen handelt es sich dabei um mehr als bloß Neugierde, da uns das Wissen um zukünftige Entwicklungen dabei helfen kann, Entscheidungen zu optimieren und Risiken zu verringern. Defensives Fahrverhalten und Streudienste können beispielsweise bei vorhergesagten Temperaturen unter Null Unfälle verhindern. In Folge erläutern wir anhand einer kurzen Übersicht von früheren und aktuellen Methoden der Wettervorhersage etwaige Parallelen zwischen Wetter- und Finanzmarktvorhersage.
Frosch im Glas
Der Wunsch, das Wetter vorherzusagen, resultierte in allerlei interessanten Ansätzen. Eine sehr kreative Methode ist es, einen Frosch in ein Glas mit einer kleinen Leiter zu setzen, und sofern der Frosch die Leiter emporklettert, von Schönwetter auszugehen. Natürlich garantiert diese Methode keine präzise Vorhersage. Die Präzision verbesserte sich mit der Erfindung des Telegraphen in den 1840ern.
Die Datenübertragung über große Distanzen hinweg wurde deutlich schneller und als Folge konnten die ersten Wetterkarten mit Informationen zu weitreichenden atmosphärischen Bedingungen erstellt werden. Die Realisierung der Tatsache, dass der atmosphärische Status mit Hilfe von mathematischen Gleichungen beschrieben werden konnte, war der nächste große Sprung. Diese Vorgangsweise ermöglichte die Vorhersage zukünftiger Bedingungen auf Basis des Status quo.
Allerdings dauerte es bis zur Erfindung des ersten Computers in den 1940ern, bevor die numerische Wettervorhersage in der heutigen Form Einzug hielt.
Computersimulation für Wettermodelle
Wettermodelle bestehen aus einem System gekoppelter nichtlinearer, partieller Differenzengleichungen, die in dreidimensionalem Raum zu lösen sind. Lösungen für derartige Gleichungen können nur vermittels Computersimulationen erzielt werden.
Aufgrund dessen müssen die Gleichungen diskretisiert werden (Einteilung von kontinuierlichen Objekten in eine endliche Anzahl diskreter Objekte), damit die Berechnungen für diskrete Punkte im Raum und die fortschreitende Zeit durchgeführt werden können. Die Basis für das Modell bilden die vom globalen Beobachtungsnetzwerk bereitgestellten Daten (z.B. Wetterstationen, Satelliten, Schiffe und Flugzeugmessungen). Das Zukunftsszenario wird dann mit Hilfe von Berechnungen bezüglich der Veränderungen im Zeitablauf erstellt.
Wissen was das Wetter bringt
Um Unsicherheiten hinsichtlich des Ausgangsszenarios ins Kalkül zu ziehen sowie die Robustheit der Algorithmen des Models zu optimieren, werden mehrere Modeliterationen vorgenommen mit jeweils kleinen Parameteranpassungen. Die Streuung, welche die Modelliterationen generieren, bietet wertvolle Informationen hinsichtlich der Sensibilität der Atmosphäre auf die Ausgangsbedingungen und die Vorhersagesicherheit.
5-Tage-Vorhersagen heute besser als 3-Tage-Vorhersagen in 2007
Je geringer die Abweichungen, desto höher ist die Eintrittswahrscheinlichkeit der Vorhersagen. Der Computereinsatz für den gesamten Vorhersageprozess ist bedeutend, d.h. Supercomputer arbeiten rund um die Uhr.
Natürlich sind die Vorhersagen für die kommenden paar Tage am verlässlichsten, doch aufgrund der beständig steigenden Computerkapazität und der Entwicklung der Modelle verbessert sich auch die Vorhersagequalität: die heutigen Fünf-Tage-Vorhersagen sind so präzise wie die Drei-Tage-Vorhersagen in 2007. Das heißt, zumindest beim Wetter ist es definitiv möglich, die Zukunft vorherzusagen!
Wichtige rechtliche Hinweise:
Prognosen sind kein zuverlässiger Indikator für künftige Entwicklungen.
großartig, insbesondere, da ich der Ansicht bin, dass Wetterprognosen sehr viel gemeinsam haben mit Kapitalmarktprognosen. Eine Prognoseperspektive von bescheidenen 3-5 Tagen ist auch realistisch in unsicheren Systemen. Am besten hat mir folgende Passage gefallen „System gekoppelter nichtlinearer, partieller Differenzengleichungen, die in dreidimensionalem Raum zu lösen sind“ . Ich spende eine Tafel Ritter Sport oder eine Portion „Berliner Eisbein“, der diesen mathematischen Husarenritt für mein Spatzenhirn vereinfacht.