Das Wetter wird besser … vorhergesagt

Wettervorhersagen werden nie hundertprozentig korrekt sein, aber sie werden immer besser. Das Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz startet jetzt mit einem neuen Prognosemodell ICON, das das seit 1993 benutzte System ablöst und damit eine neue Epoche des schweizerischen Wetterdienstes einläutet. Was geschieht da hinter den Kulissen?

An einer Wettervorhersage hängt wesentlich mehr, als sich das normalsterbliche Menschen träumen lassen, die sich am Nachmittag mit zweifelndem Blick zum Himmel fragen, ob sie heute Abend Freunde zum Grillen einladen oder all das schöne Bier lieber allein trinken sollen. Vom Flugverkehr bis zum Erntetermin, von der Public-Viewing-Veranstaltung bis zum Wochenendausflug, bei vielen Gelegenheiten sind möglichst verlässliche Wetterprognosen willkommen, und in manchen Fällen haben solche Vorhersagen sogar Geschichte geschrieben.

In der Schweiz ist seit 160 Jahren das heutige Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie (MeteoSchweiz) für das Wetter zuständig, dessen Zentrale nicht von ungefähr im Zürcher Flughafen ansässig ist, und das Außenstellen in Locarno, Genf, Payerne und Arosa unterhält. Rund 400 Mitarbeitende beobachten das Wetter mit dem nationalen Boden- und Radarmessnetz „rund um die Uhr, erstellen Wetterprognosen und warnen Einsatzbehörden und Bevölkerung, wenn Sturmwinde, starke Niederschläge, Gewitter oder Hitzewellen drohen“. Das Amt liefert auch „der Wirtschaft nach Bedarf spezialisierte Wettervorhersagen und erbringt umfassende Wetterdienstleistungen für die zivile, militärische und private Luftfahrt“, wie es selbst seine Tätigkeit beschreibt.

Neues Modell soll mehr Genauigkeit bringen

Wetterprognosen basieren heutzutage auf komplexen Computerprogrammen, sogenannten „Wettermodellen“, die auf Großrechnern ausgeführt werden. Nach 31 Jahren wird das bisherige Modell COSMO jetzt in Rente geschickt.

Stattdessen wird in Zukunft das Wetter- und Klimamodell ICON (Icosahedral Nonhydrostatic Weather and Climate Model) operativ eingesetzt, das durch eine internationale Gemeinschaft ständig weiterentwickelt wird, sodass sich die Zuverlässigkeit der Prognosen stetig verbessert. An der Entwicklung von ICON haben Institutionen wie die ETH, der Deutsche Wetterdienst (DWD), das Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) und das Deutsche Klimarechenzentrum (DKRZ) zusammengearbeitet. Es wird unter einer Open-Source-Lizenz bereitgestellt, so dass Interessierte weltweit damit und daran arbeiten können.

Worin liegen die Vorteile des neuen Modells? Während das Vorgängermodell COSMO die Messdaten auf Basis eines rechteckigen Rechengitters hochrechnete, arbeitet ICON mit einem Dreiecksgitter, das die Topografie der Schweiz besser erfassen kann. Es errechnet mittels einer dreidimensionalen Computersimulation die Veränderung der Atmosphäre und des Klimas über die nächsten Stunden und Tage, im Falle von Klimasimulationen über die nächsten Jahrzehnte bis Jahrhunderte.

„Numerische Wettermodelle“, so MeteoSchweiz, „basieren auf physikalischen Gesetzmäßigkeiten und mathematischen Gleichungen. Sie beschreiben die wesentlichen physikalischen Prozesse in der Atmosphäre und am Erdboden, wie Luftdruck, Temperatur, Wind, Wasserdampf, Wolken und Niederschlag. Ein zentrales Element der Modelle ist das Gitter, welches über die Topografie gelegt wird, um die Atmosphäre in Einzelwerte zu unterteilen. Auf Basis dieses Dreiecksgitters modelliert ICON die komplexe Topografie der Schweiz, insbesondere die Alpen, noch genauer als bisher. Die Maschenweite des Gitters ist entscheidend: Je kleiner sie ist, desto detaillierter erfasst das Modell die atmosphärischen Strukturen und den Erdboden. Der Abstand der Gitterpunkte variiert in der Vertikalen von wenigen Metern in Bodennähe bis zu mehreren hundert Metern in den oberen Schichten der Atmosphäre.“

Eine Hauptrolle bei dieser Arbeit spielt also Kollege Computer. Die schweizerischen Wettervorhersagen entstehen auf der neuen High-Performance Computing Plattform ALPS auf einem Großrechner am Schweizerischen Hochleistungsrechenzentrum (CSCS) in Lugano. Durch die Verwendung von insgesamt 192 Graphikprozessoren und einer dafür optimierten Software rechnet der neue Supercomputer deutlich schneller.

Zukunft der Wetterprognosen

Trotz der hohen Auflösung und fortschrittlichen Algorithmen können viele kleinräumige physikalische Prozesse, wie die Wolkenbildung oder die Wechselwirkungen zwischen Sonnenstrahlung und Wolkentropfen, nicht vollständig aufgelöst werden. Daher arbeiten die Forschenden kontinuierlich daran, diese Prozesse besser zu modellieren und die Genauigkeit der Vorhersagen zu erhöhen.

„Wettervorhersagen werden nie zu 100% korrekt sein, da das Wetter ein sehr komplexes und teilweise unvorhersehbares System ist. Trotzdem wird die zukünftige Weiterentwicklung der Wettermodelle, besonders durch eine höhere Auflösung des Rechengitters über anspruchsvollen Gebieten wie den Alpen, noch genauere Prognosen als heute ermöglichen. Eine Erhöhung der Anzahl von parallelen Modellläufen wird helfen, Unsicherheiten besser zu verstehen und extreme Wetterereignisse genauer vorherzusagen, was die Zuverlässigkeit der Vorhersagen erhöht“, verspricht MeteoSchweiz. Trotzdem möchten die Meteorolog*innen keine überzogenen Erwartungen wecken: „Erwarte aber bitte keine Wunder! Wetterphänomene wie z.B. Gewitter oder Nebel werden auch in Zukunft eine große Herausforderung für unsere Wettermodelle sein.“

Ein Problem wird trotz aller Bemühungen aber bleiben: Alle reden vom Wetter, und wie es ist, ist es verkehrt.

Praktische Informationen

https://www.meteoschweiz.admin.ch.

Auf dieser Seite gibt es auch prächtige monatliche und vierteljährliche Klimabulletins, anhand derer sich beispielsweise überprüfen lässt, ob in diesem Frühjahr wirklich das schrecklichste Mistwetter seit Menschengedenken herrschte.

Klimawandelleugner hingegen werden bei der für sie wenig erbaulichen Lektüre des Klima-Monitors Schnappatmung bekommen.

Text: MeteoSchweiz/Harald Borges, Bild oben von Victoria auf Pixabay