Numerische Wettervorhersage (NWV)


Jede numerische Wettervorhersage beginnt mit der globalen Erfassung des Ist-Zustandes der Atmosphäre mittels Beobachtungsstationen zu den synoptischen Hauptterminen 00, 06, 12, 18 UTC. Dabei werden unter anderem die Wetterelemente Wind, Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte registriert. Da die globalen Beobachtungsstationen unregelmäßig verteilt sind (stark unterbestimmter Anfangszustand) und für jeden Gitterpunkt eines weltumspannenden dreidimensionalen Gitternetzes Modellvariablen bekannt sein müssen, kommt ein Modellzustand (numerische Analyse) zur Hilfe. Dieser Prozess wird als Datenassimilation beschrieben. Durch die partielle Integration physikalischer Gesetze wird folglich für alle Gitterpunkte in verschiedenen Höhen der Atmosphäre der Wetterzustand in der Zukunft berechnet. Da die Gitterpunkte besonders im globalen Maßstab eine zum Teil enorme Distanz aufweisen (mehr als 15 km), müssen entsprechend auch innerhalb der einzelnen Gitterzellen via Parametrisierung die Wetterprozesse (Turbulenzen, Wolken, Konvektion) erfasst werden. Dies passiert mithilfe einfacher Formeln auf Grundlage der Modellvariablen an den jeweiligen Gitterpunkten. Nachfolgend sind die wichtigsten Parameter und die dazugehörigen Gleichungen für die numerische Wettervorhersage zusammengestellt:

Parameter Gleichung
3 Windkomponenten  3 Bewegunggleichungen (x,y,z)
Luftdruck Kontinuitätsgleichung (Massenerhaltung)
Lufttemperatur 1. Hauptsatz der Thermodynamik
Luftdichte Gasgleichung
Luftfeuchte Wasserdampfbilanzgleichung

Kurze Historie der numerischen Wettervorhersage

 

1916     Erste numerische Wettervorhersage (Richardson). Die Berechnung der 6 Stundenprognose betrug 6 Wochen und schlug fehl.

 

1950     Erste brauchbare Wettervorhersage (Charney, Fjortoft, Neuman) mit Hilfe eines Computers.

 

1954     Erste operationelle numerische Wettervorhersage (Rossby).

 

1966     Beginn der numerischen Wettervorhersage im Deutschen Wetterdienst.




© Welt der Synoptik | Autor: Denny Karran