Der Froschtipp ist eine Initiative einer kleinen Gruppe insbesondere am Wetter interessierter Studenten des Meteorologischen Instituts der Uni Hamburg. Es geht dabei um die Vorhersage und die Verifikation von Wettervorhersagen für das Wochenende. Wettertippspiele sind dabei nichts Neues. Wohl am bekanntesten ist das Wetterturnier aus Berlin, das auch zu Freitag getippt wird. Da hier der Standort Hamburg aber fehlt, was wir sehr bedauern, entstand der Froschtipp - das Spiel mit dem prognostischen Vorteil für Hamburg.

Wettervorhersagen sind, je nach Land, Klimazone und Berufsstand ein elementarer Teil des täglichen Lebens. Während in Deutschland der Wetterbericht am Ende der Nachrichten nicht fehlen darf, da viele Freizeitaktivitäten und Unternehmungen davon abhängen, hat die Wettervorhersage in Ländern wie den USA einen ganz anderen Stellenwert. Hier achtet man in machen Gegenden sehr darauf, was die Meteorologen sagen, da sie vor drohenden Gewittern und Tornados warnen, die eine unvorstellbare Zerstörungskraft besitzen. Wenn auch gleich wir weniger von Tornados betroffen sind, sind viele (Wirtschafts-)Faktoren in Deutschland von einer verlässlichen Wettervorhersage abhängig. Landwirte, Bauunternehmen, Großveranstaltungen und viele weitere benötigen präzise Informationen über das kommende Wetter, um planen zu können. Um dies bewerkstelligen zu können, läuft, ohne dass viele von uns jemals etwas davon mitbekommen werden, im Hintergrund die Vorhersagemaschinerie jeden Tag von neuem an.

Mit der Messung beginnt es

Eine genaue Messung ist der Beginn jeder Vorhersage. Weltweit werden jeden Tag, mindestens an 2 Terminen am Tag, koordiniert Messungen an Meteorologischen Messstationen vorgenommen. Das beginnt bei den rund 4000 SYNOP-Stationen, die viele an der weißen Wetterhütte (dem Stevenson-Screen) erkennen. Weiter geht es mit 800 Radiosondenstationen, die zweimal am Tag gleichzeitig Wetterballons (siehe Bild) auflassen. Fast kontinuierlich wird die Erde von verschiedenen Satelliten beobachtet. Hinzu kommen noch Meldungen von Schiffen, Bojen, Flugzeugen, fest Beschäftigten und ehrenamtlichen Beobachtern. Die Daten werden dann über das vom Internet abgetrennte GTS an Meteorologen - und die großen Rechenzentren - verteilt.

Ein gutes Modell ist die halbe Miete

Während die Daten noch einlaufen, beginnen die Wettermodelle mit Ihrer Arbeit. „Assimilation“ nennt sich das Zusammensammeln und erstellen einer virtuellen Atmosphäre, welches die realen atmosphärischen Parameter wie Druck, Temperatur und Co. in verschiedenen Höhen dann im Modell abbildet. In den Modellen stecken dann die physikalischen Grundgleichungen für die Beschreibung atmosphärischer Zustände. Es handelt sich dabei um verschiedene Erhaltungsgleichungen für Impuls, Energie, Masse, Beimengungen und Zustandsgleichungen für die Luft der Atmosphäre.

Und es gibt verschiedene Modelle. Allen liegt eine ähnliche Physik zu Gunde, aber jedes setzt die Gleichungen etwas anders, und auf anderen Zeit- und Raumskalen um. So gibt es hydrostatische und nicht-hydrostatische Modelle, globale Modelle mit 2 Grad Auflösung, „genested“ gerechnete lokale Modelle mit Auflösungen bis zu einem Kilometer und viertelstündlicher Auflösung - die Modellwelt ist vielseitig.

Starke Rechenleistung für starke Prognosen

Das Gleichungssystem, egal in welchem Modell, ist allerdings so kompliziert, dass es nicht exakt berechnet werden kann. Man sagt auch, es existiert keine analytische Lösung. Deshalb sind die Großrechner notwendig: Sie lösen die Gleichungen numerisch, sie nähern sich also der Lösung so genau wie möglich an. So lässt sich, Schritt für Schritt wieder eine virtuelle Atmosphäre der Zukunft berechnen. Nach unzähligen Zeitschritten ist das Modell fertig und gibt eine neue, berechnete Atmosphäre aus.
Foto von NASA goddard, cc-by-2.0

Eine Karte sagt mehr als tausend Worte

Kein Mensch kann jedoch diese Datenmengen lesen. Sie müssen aufbereitet und visualisiert werden. Wetter stellt man am besten auf Karten dar. Am Boden ist die Lage klar - aber in der Höhe? Mit der Höhe nimmt der Druck in der Atmosphäre ab. Jeder, der schon einmal geflogen ist, ist dankbar gewesen um die Druckkabine. Meteorologen stellen Modellergebnisse in der Höhe gerne auf Druckflächen da, man zeichnet also alle Werte wie die Höhe oder die Temperatur immer bezogen auf den Ort, an dem ein und derselbe Druck herrscht.

Es gibt noch viele weitere Diagramme. Radiosonden stellt man gerne auf thermodynamischen Diagrammpapieren da, Zeitreihen des Wetters an einem Ort gerne in Meteogrammen. Beliebter werden in letzter Zeit auch eigene Visualisierungstools für verschiedenen Beobachtungen und Vorhersagedaten.

Viel Spielraum für Interpretation

Die Arbeit eines Vorhersagemeteorologen beginnt. In der Synoptik, der Zusammenschau, geht es um die Vorhersage des Wetters durch atmosphärische Parameter. Und da gibt es eine ganze Menge von: Bodendruck, Fronten, Geopotential, Vorticity-, Schichtdicken und Temperaturadvektion, .... die Liste ist lang. Und dann gibt es auch noch verschiedene Modelle. Und 5 Meteorologen - 6 Meinungen! Die Herausforderung an den Meteorologen ist es dann, zu entscheiden, welches Modell recht hat, welches nicht, und warum!

Keine Messung, keine Competition!

Die Verifikation ist enorm wichtig. Ohne eine Beobachtung, und gegebenenfalls eine Korrektur der Vorhersage, kommt man oftmals nicht aus. Außer beim Froschtipp, hier hat der Prognosetipp Bestand.

Das Spiel beginnt von vorn. Neue Messungen, neue Modellläufe. Und das jeden Tag. Nur damit es wieder heißt: „Und nun die Wettervorhersage für Samstag, den 18. November.“