24
Jan
2016

Kunst in der Meteorologie oder der "Spaghetti Plot"

Am 19. Und 20. Dezember 2015 beschrieben wir im Thema des Tages, wie man die Unsicherheit in Bezug auf die Modellvorhersage mithilfe von Meteogrammen bzw. der Rauchfahne in den Griff zu bekommen versucht. (Derzeit Seite 4 im Archiv zum Thema des Tages auf www.DWD.de)

Wir haben gelesen, dass die Anfangswerte nicht ganz exakt bekannt sind. Daher berechnet man mehrere Prognosen mit leicht unterschiedlichen Werten, um zu sehen, wie deren Variation sich im weiteren Verlauf auf die Prognose auswirkt. Im Gegensatz zur Rauchfahne und dem Meteogramm, die nur an einem bestimmten Ort gültig sind, betrachten Spaghetti Plots ein bestimmtes Gebiet, in unserem Beispiel den atlantisch europäischen Raum.

Wir betrachten heute den speziellen Fall die Isothermenkarte in 850 hPa. Was ist das? Bei einer Isothermenkarte werden Orte gleicher Temperatur miteinander verbunden. In unserem Beispiel die Temperaturen in etwa 1500 m Meereshöhe. Wir kennen etwas ähnliches aus Zeitungen und Fernsehen. Dort werden Isobarenkarten veröffentlicht. Auf ihnen werden die Orte verbunden, an denen in Bezug auf die Meereshöhe gleicher Luftdruck herrscht.

Die verschiedenen Isothermen der Vorhersagen mit den unterschiedlichen Anfangswerten und damit verschiedenen Farben der jeweiligen Ergebnisse werden übereinander gezeichnet. Bei einer eintägigen Prognose (linke Abbildung) ergeben die einzelnen Vorhersagen im Regelfall eine dicke mehrfarbige Linie. Die südliche Linie entspricht hier der Null-Grad-Isotherme. Die nördliche Linie gehört zur -5 Grad Isotherme; sie markiert also in etwa die Südgrenze des Schneefalls in den Niederungen.

Bei längerfristigen Vorhersagen (rechte Abbildung) unterscheiden sich die Isothermen so stark, dass man keine präzisen Aussagen mehr machen kann. Den durchaus um 20 Grad differierenden Temperaturen in der Rauchfahne entspricht in der Flächendarstellung ein nicht zu trennendes Gewirr an Isolinien. Die Darstellungen heißen dann aus gutem Grund Spaghetti Plots. Der abgebildete Spaghetti Plot stammt vom amerikanischen Rechnermodell. Wir haben natürlich auch von anderen Modellen entsprechende Abbildungen.

Wie kann man nun aus so einem Chaos noch eine Wettervorhersage erstellen? Man lässt den Computer innerhalb der einzelnen Spaghetti Plots ähnliche Fälle suchen und fasst diese als einen Fall zusammen. So erhalten wir anstatt vieler Linien nur wenige eindeutige Darstellungen. Der Fachbegriff dafür ist Clusteranalyse. Alternativ kann man sich auch die Mittelwerte der Parallelrechnungen darstellen. Das soll nach etwa vier Tagen eine höhere Qualität haben als der umfangreiche Hauptmodelllauf. Wer sich Spaghetti Plots und Rauchfahnen aktuell anschauen möchte, gibt in die Suchmaschine Spaghetti Plot und ENS ein.

Wem das durchaus nachvollziehbar zu kompliziert ist, betrachtet das Ganze als Kunstwerk und vergrößert, passend zur fünften Jahreszeit, die Abbildungen, schneidet sie aus und macht Luftschlangen daraus.

Dipl.-Met. Christoph Hartmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 24.01.2016

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