Projekt:AnOrMaL/Wetterfrösche

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Gruppe "Die Wetterfrösche" (HD)[Bearbeiten]

Beruf: Meteorologe

Thema: Mathematik und das Wetter

  • Wie mathematisch ist das Wetter?
 Das Wetter ist nicht mathematisch, aber die Wettervorhersage ist es. Mittlerweile kann de Bauer auf dem Feld, aber such der    
 erfahrenen Meteorologe in der Wettervorhersagezentrale den Computer - und damit die Mathematik, die im Vorhersagesystem steckt -  
 nicht mehr schlagen. 
  • Wie groß ist der Mathematik-Einfluss im Studium?
 Sehr groß - mindestens so groß wie in der Physik. Bei uns kommen noch als Schwerpunkte Hydrodynamik (Navier-Stokes-Gleichungen (N 
 gekopplelte nichtlineare partielle Differentialgleichungen) - der Kern aller Atmosphärenmodelle), Strahlungsübertragungsgleichung 
(Schwarzschild-Gleichung mit allen Finessen für Fernerkundung und Erwärmungsratenbestimmung), Multi-Parameter Statistik mit nicht 
 normalverteilten Daten (für Datenassimilation = verheiraten von Messungen und Modellen), Extremwertstatistik (für Trendnalysen im 
 Klimabereich) und vieles mehr. 
  • Welche Mathematik wird für Messungen benötigt?
 Man muss praktisch den Messprozess für jede Messung verstehen und in ein numerisches Modell umsetzen, das Modellvariablen und 
 Messungen verbindet. Diese Modelle nennt man Vorwärtsmodelle und sind heute zentraler Teil von Wettervorhersagemodellen. Man 
 packt also z.B. nicht ein aus Satellitendaten abgeleitetes Temperaturprofil in das Modell sondern die Messungen (was 
 Strahlungsmssungen sind) einschließlich des Vorwärtsmodells. 
  • Welche Mathematik wird benötigt um die Karten zu lesen?
 Nein - das kann mit gewisser Übung jeder – (sieh Kachelmann). 
  • Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit das eine Vorhersage richtig oder dalsch ist?
 Dazu müsste man zuerst definieren, was eine zutreffende Wettervorhersage ist. Und das ist gar nicht einfach. Wir benutzen z.B. 
 den Korrelationskoeffizienten zwischen gemessenen und modellierten räumlichen Druckverteilungen als das aller simpelste Maß. Wenn 
 man nach der Kundenzufriedenheit geht - da nagle mich nicht auf die Zahlen fest - kann man sagen, dass das Wetter der nächsten 3 
 Tage derzeit sicher zu 90% ausreichend gut vorhergesagt wird. Aus persönlicher Erfahrung ann ich sagen, dass die Vorhersage bis 
 zu 10 Tagen - das ist dann nur die Witterung - sehr gut brauchbar ist also mit ca. 80%-70% stimmt. Um weiter vorherzusagen müssen 
 die Modelle, insbesondere für die Ozeanzirkulation und den Wasserflusses im Boden, verbessert werden. Aktuelle arbeiten wir (die 
 Meteorologen) daran eine Vorhersage von Schwankungen für mehrere Jahre zu erstellen. Da aber die Jahreszeitenprognose derzeit 
 noch nicht weit genug weg ist vom Würfeln (geschicktes Würfeln gibt schon eine Qualität von 60%!) wird das sich noch ein paar 
 Jährchen dauern. 
  • Welche Faktoren spielen eine Rolle um eine richtige Wettervorhersage zu treffen?
 Das ist einfach zusagen:
 1.Zunächst benötigen wir vollständige dreidimensionale Beobachtungen des Erdsystems (also neben Atmosphäre auch Untergrund, 
 Ozeane und Eiskappen). Das ist schon mal unmöglich doch wir tun unser Möglichstes mit Satelliten z.B..
 2. Wir brauchen ein Modell, das alle wetterwirksamen Prozesse realistisch. Letztlich gehört da auch der Mensch dazu mit seinen 
 Aktivitäten - den haben wir bislang noch gar nicht drin.
 3. Dann brauchen wir mathematische Verfahren, die den Modellzustand dem realen zu einem bestimmten Zeitpunkt möglichst nahe 
 kommt. Von dem an können wir dann das Wetter inm die Zukunft rechnen.
 4. Da wir nie alles wissen können und auch die Modelle immer Defizite haben, machen wir viele parallele Vorhersagen, die die 
 bekannten Unsicherheiten berücksichtigen - auch das ist eine (mathematische) Wissenschaft für sich.
 5. Und am Ende müssen wir dann das Ergebnis - sogenannte Ensembles - in Wahrscheinlichkeiten umrechnen; auch das ein bislang noch 
 nicht gelöstes Problem.