DEUTSCHER WETTERDIENST

Der Schmetterlingseffekt

Warum sind dem Vorhersagezeitraum Grenzen gesetzt und wo liegen die Grenzen der Vorhersagbarkeit?

Wie entstehen Vorhersagen?

In der heutigen Zeit leitet der Meteorologe seine Wetterprognose aus den Rechenergebnissen sogenannter Wettermodelle ab. Dabei wird von einem Hochleistungsrechner aus einem gegebenen Anfangszustand der Atmosphäre mithilfe von Gleichungen der Zustand zu einem späteren Zeitpunkt berechnet. Der Anfangszustand ergibt sich aus den Stationsbeobachtungen, Messungen von Bojen, Schiffen und Flugzeugen, Bal-lonaufstiegen sowie aus Satelliten- und Radardaten. Wettermodelle liefern dem Meteorologen nicht nur die Feuchte- und Druckverteilung in verschiedenen Höhen, sondern auch Parameter wie die Temperatur, den Bedeckungsgrad sowie die Niederschläge.

Das System Chaos

Das Problem an den Berechnungen ist jedoch, dass die Atmosphäre ein chaotisches System ist. Das heißt, dass der zukünftige Zustand der Atmosphäre stark von den Anfangsbedingungen abhängt. Nur geringe Abweichungen können in der Zukunft zu einer völlig anderen Wetterentwicklung führen. Der amerikanische Meteorologe Edward N. Lorenz, der Begründer der Chaostheorie, veranschaulichte diesen Effekt damit, dass ein Flügelschlag eines Schmetterlings in Brasilien unter Umständen einen Tornado in Texas auslösen kann. Heute ist dies als der sogenannte Schmetterlingseffekt bekannt. Lorenz gelang zu dieser Entdeckung bei Computerrechnungen, die das Verhalten von Gasen und Flüssigkeiten simulierten.

Nun lässt sich der Anfangszustand der Atmosphäre für die Wettermodelle nicht beliebig genau bestimmen. Zum einen gibt es nicht für jeden Punkt der Atmosphäre Messungen, zum anderen sind alle Beobachtungen in einem gewissen Rahmen fehlerbehaftet. Des Weiteren sind die Gleichungen in den Wettermodellen zum Teil nur Näherungen. So werden die Modellrechnungen mit zunehmender Vorhersagezeit immer unsicherer.

Die Wetterlage entscheidet

Wie lange das Wetter noch einigermaßen vorhersagbar ist, hängt von der Wetterlage ab. Bei stabilen Wetterlagen ist der Zeitraum entsprechend länger, während er bei Grenzwetterlagen oft nur wenige Tage beträgt. Im Allgemeinen gilt jedoch, dass das Wetter derzeit, ohne auf regionale Detailprognosen einzugehen, im Mittel etwa 7 Tage vorhersagbar ist. Bis zu 10 Tagen kann man noch einen groben Trend angeben.

Um das Problem mit dem Chaos zumindest etwas in den Griff zu bekommen, werden sogenannte Ensemblerechnungen durchgeführt. Das bedeutet, dass ein Wettermodell mehrere Male mit jeweils leicht variierten Anfangsbedingungen gerechnet wird. Wenn sich bestimmte Wetterentwicklungen häufen, sind diese am wahrschein-lichsten.

Dennoch wird sich auch in Zukunft trotz immer besserer Computer und genaueren Messdaten die mögliche Vorhersagezeit nur langsam verlängern. Denn auch in Zukunft lässt sich nicht jeder Flügelschlag von Schmetterlingen erfassen.