Das neue Vorhersagemodell COSMO-1 – Gewitterwolken nehmt euch in Acht

31. März 2016, 2 Kommentare

Das Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz nimmt heute das neue Vorhersagemodell COSMO-1 in Betrieb. Das Interview mit einem Meteorologen zu den Erfahrungen mit dem neuen Modell.

Die Maschenweite beträgt 1.1 km. Ein wichtiger Fortschritt für die Vorhersage lokaler Wetterphänomene wie Gewitter oder Föhn, denn bisher hatten die Vorhersagemodelle der MeteoSchweiz eine Maschenweite von 7 km (COSMO-7; seit 2001) sowie 2.2 km (COSMO-2; seit 2008). Welche Erfahrungen haben die Meteorologen mit dem neuen Modell schon gemacht? Welche Wetterphänomene können detaillierter erkannt werden? Wie arbeitet es sich mit einem Modell, das auf dem neuen Supercomputer „Piz Kesch“ am Nationalen Hochleistungsrechenzentrum der Schweiz (CSCS) in Lugano 20-mal so schnell gerechnet wird wie zuvor? Wir haben mit einem Meteorologen gesprochen.

Grobmaschige numerische Wettervorhersagemodelle, die den ganzen Globus abdecken, sind zu ungenau, um regionale oder sogar lokale Prognosen zu erstellen. Die Wettervorhersagen für die Schweiz stützen sich deshalb auf kleinräumige Modelle mit kleiner Maschenweite wie das neue COSMO-1 (siehe Abbildung 1). Das Wettervorhersagemodell COSMO-1 bietet eine breite Palette von Vorhersagen mit hoher Auflösung für den Alpenraum: Temperatur, Niederschlag, Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Druck, Luftfeuchtigkeit, Bewölkung, Sonneneinstrahlung, Schneefallgrenze und vieles mehr. So erhalten zum Beispiel die Krisenstäbe bei Unwettern lokale Informationen über die zu erwartenden Niederschlagsmengen oder Windgeschwindigkeiten. Luftverkehr und die Flugsicherung, die Energie- und Baubranche, Strassenunterhaltsdienste sowie viele andere Wirtschaftszweige können ihre Arbeit aufgrund der Modellvorhersagen besser planen.

Die wichtigsten Kunden jedoch sind die Meteorologen, die täglich Ihre Prognosen auf die numerischen Modelle stützen. Jeder Meteorologe weiss um die Stärken und Schwächen der einzelnen Modelle und kann diese richtig einschätzen. Aus den Wetterkarten, die das Modell COSMO-1 liefert, leiten sie eine kurzfristige Prognose für die kommenden ein bis zwei Tage ab.

Herr Giordano Sie arbeiten seit einigen Jahren als Meteorologe bei MeteoSchweiz, freuen Sie sich auf das neue und leistungsstärkere Prognosemodell?

Jede Verbesserung der Grundlagen, mit denen Wetterprognosen erstellt werden, ist grundsätzlich sehr erfreulich, sowohl für professionelle Anwender, als auch für unerfahrene Nutzer. Noch vor wenigen Jahrzehnten wären solch detaillierte Prognosen undenkbar gewesen. Heutzutage wird eine verlässliche Wetterprognose für die kommenden 2-3 Tage quasi vorausgesetzt. Umso grösser ist dann der allgemeine Aufschrei, wenn die Prognose mal daneben liegt.

Was ändert sich für Sie bei der Anwendung des neuen Modells?

Jedes neue Modell bringt Verbesserungen, aber auch Herausforderungen in der Anwendung. Für einen Meteorologen ist Erfahrung besonders wichtig. Wie verhält sich das Modell in einer bestimmten Wetterlage, welche sind die Stärken, welche die Schwächen? Wann kann ich mich auf das Modell verlassen und wann sollte ich vorsichtig sein? Diese Erfahrungen gilt es mit einem neuen Modell erst einmal zu sammeln. Es ist nicht so, dass man wieder von Null anfangen muss, dennoch ist eine gewisse Eingewöhnungsphase normal. Es ist wie wenn man in ein unbekanntes Auto steigt: Die Grundfunktionen sind die gleichen, dennoch muss man erstmal verstehen, wie das neue Auto tickt. Aus diesem Grund testen wir das neue Modell bereits lange bevor es auch der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt wird.

Wie sind die Tests mit dem neuen Modell COSMO-1 verlaufen?

Die Testphase war durchaus erfreulich. Es gab nie Situationen, wo ich gedacht habe: „Jetzt läuft das Modell völlig aus dem Ruder“. Die grösste Herausforderung sehe ich darin, dass man vor lauter Begeisterung über den Detaillierungsgrad vergisst, dass es immer noch eine Prognose ist, und dass sich die Realität (die Atmosphäre) nicht zwangsläufig daran halten wird.

Welche Parameter können mit dem detaillierten Modell besser erkannt werden?

Diese Frage kann noch nicht abschliessend beantwortet werden, da die bereits genannten Erfahrungswerte fehlen. Was ich mir vom neuen Modell erhoffe, sind zum einen Verbesserungen in der Vorhersage der bodennahen Phänomene wie z.B. Windsysteme in komplexer Topographie oder Nebelbildung bzw. -auflösung. Zum anderen haben wir es zum ersten Mal mit einem Modell zu tun, das in der Lage ist, die Gewitterentstehung nicht nur grob zu simulieren, sondern auch Details weitgehend zu reproduzieren. Das ist ein absolutes Novum, man darf auf die kommende Gewittersaison durchaus gespannt sein.

Wie weit kann die wissenschaftliche Entwicklung gehen? Werden wir in 15 Jahren noch höher aufgelöste Modelle nutzen?

Der Weg zu immer höher aufgelösten Modellen ist unaufhaltsam, das geht allein schon mit den stetig zunehmenden Rechnerkapazitäten einher. Der zweite Weg ist, die Prognosen mit Hilfe von sogenannten Ensemble-Vorhersagen breiter zu „streuen“, um Überraschungen zu minimieren. Hier müssen allerdings meines Erachtens noch Konzepte entwickelt werden, wie man Wahrscheinlichkeitsvorhersagen für den Endkunden (vom Landwirt bis zum Piloten, vom Bauunternehmer bis zum Gleitschirmflieger) verständlich kommuniziert, ohne das Gefühl von Ungenauigkeit zu vermitteln. Ein dritter Weg könnte die Entwicklung von selbstlernenden Prognosemaschinen sein. Man hat Computern auf diesem Weg bereits komplexe Spiele wie das einst als unbezwingbar geltende chinesische „Go“ oder das Autofahren beigebracht, warum sollen Computer nicht auch die Interpretation der Wettermodelle (die sogenannte Synoptik) lernen, was heute noch als Königsdisziplin des Menschen gilt? Das Berufsbild des Meteorologen wird sich in den kommenden 15 Jahren vermutlich noch ziemlich stark verändern, wie alle vom Technikfortschritt beeinflussten Arbeitsbereiche.

Welches Wetterphänomen bleibt schwierig zu prognostizieren?

Grundsätzlich sind extreme Wetterereignisse schwieriger zu prognostizieren, als solche die ständig vorkommen. Das liegt in der Natur der Sache. Im Bereich von Unwetterwarnungen stellen Gewitter mit Sicherheit die grösste Herausforderung dar. Hier wird es auf absehbare Zeit vermutlich nicht möglich sein vorauszusagen, wann und wo genau die nächste Gewitterzelle in die Luft geht. Dennoch wird man immer besser in der Lage sein, das Risiko räumlich und zeitlich einzuschränken.

Bei den Phänomenen mit einer hohen Auswirkung z.B. auf die Aviatik sehe ich die Nebelvorhersage als grösste Herausforderung. Es gibt Situationen, in denen nicht einmal klar ist, ob der Nebel in der nächsten Stunde noch auftaucht oder nicht.

Und die beliebten Fragen wie beispielsweise im Februar „Wie wird der Sommer?“ oder Ende November „Gibt es weisse Weihnachten?“, wird man vermutlich ebenfalls noch länger nicht zuverlässig beantworten können.

Herzlichen Dank für das Interview.

Sehen Sie einen Unterschied?

Einbettung in weltweites Wetter

Die Ausgangswerte für COSMO-1 werden aus aktuellen Messdaten berechnet: COSMO-1 verarbeitet pro Tag Informationen von rund 80 Radiosondierungen, 13‘000 Flugzeugbeobachtungen, 17‘000 Stationsbeobachtungen und 600 Windprofilen sowie Informationen aus dem Wetterradarnetz. Auch die Wetterentwicklung ausserhalb des Modellgebiets wird einbezogen. Hierzu ist COSMO-1 in das globale Modell IFS-HRES vom EZMW eingebettet.

Kommentare (2)

  1. knr, 01.06.2016, 11:55

    Interessanter Artikel, doch was ist Orographie (Abb.1) ;-) ?

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    Antworten auf knr

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    1. MeteoSchweiz, 01.06.2016, 14:31

      Mit Orographie ist die Beschreibung des Reliefs der Erde bezüglich der Höhenverhältnisse (Verlauf und Anordnung der Gebirge) gemeint. Die Orographie hat gerade im Alpenraum grossen Einfluss auf die Wetterentwicklung (z. B. Stau- und Föhnlagen). Siehe dazu z.B. http://www.wetter.net/lexikon/orografie.html