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Verifikation der Wettervorhersagen 2021

19. Mai 2022, 3 Kommentare
Themen: Über uns

MeteoSchweiz prüft seit 1985 systematisch die Qualität der Vorhersagen. Diese Qualitätskontrolle erlaubt es, sowohl Wetterlagen, die meteorologisch schwierig vorherzusagen sind, als auch Verbesserungspotenziale in der Produktionskette der für jede und jeden über die MeteoSchweiz-App erhältlichen Daten aufzuzeigen. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über den Qualitätsindex und warum dieser für das Jahr 2021 eine Verschlechterung zeigt. Der Index misst die Vorhersagequalität und ist gut dafür geeignet, die Auswirkungen der von MeteoSchweiz im Jahresverlauf eingeführten Änderungen in der Produktionskette nachzuverfolgen.

Wetterzentrale MeteoSchweiz am Standort Genf.
Wetterzentrale MeteoSchweiz am Standort Genf. Bild: MeteoSchweiz.

Jahresabhängige Schwankungen der Vorhersagequalität

Eine Analyse der Entwicklung des Qualitätsindexes COMFORT seit 2014 zeigt grundsätzlich eine Verbesserung der Vorhersagequalität für die drei als Referenzwerte verwendeten Vorhersagehorizonte (Tag+1, Tag+3, Tag+5), gleichzeitig jedoch auch eine Verschlechterung für die Jahre 2018 (analysiert in folgendem Bericht) und 2021.

 

Änderung des Verifikationssystems

Der Qualitätsindex COMFORT beruhte seit 2014 auf täglichen Vorhersagen für Referenzregionen oder –stationen, die von Meteorologinnen und Meteorologen überwacht wurden. Im Mai 2021 wurde die Produktionskette für die Vorhersagen vollständig automatisiert. Im Anschluss daran musste das Verifikationssystem komplett neugestaltet werden. Die Grundlagen des Qualitätsindexes COMFORT wurden dabei beibehalten. Das neue System erlaubt es jedoch einerseits, neu eingeführte Weiterentwicklungen von Vorhersagedaten auf der App und der Internetseite von MeteoSchweiz objektiv zu überprüfen. Hierbei handelt es sich um stündliche probabilistische Vorhersagewerte. Andererseits führte das neue Verifikationssystem zu einer Verschlechterung der Indexwerte während des Sommers.

Nicht genügend Regen

Falls Sie unsere Vorhersagen auf der App nutzen, haben Sie sicherlich festgestellt, dass zu Beginn des Sommers die tägliche Niederschlagssumme oft zu gering vorhergesagt wurde. COMFORT ist dies nicht entgangen. Der Qualitätsindex für Niederschlag hat sich erheblich verschlechtert. Das Problem war auf die Methode zur Berechnung der täglichen Niederschlagssumme zurückzuführen. Hierfür wurden stündliche probabilistische Daten verwendet, was insbesondere bei Regenschauern lokal zu erheblich unterschätzten Werten führte. Die Methode wurde korrigiert, und die Qualität der täglichen Niederschlagssummen hat sich inzwischen verbessert.

.. und zu viel Sonne

Umgekehrt wurde die Sonnenscheindauer (ein Parameter, der derzeit nur auf der Website von MeteoSchweiz zu sehen ist, jedoch bei unserer Verifikation berücksichtigt wird) überschätzt. Dies beruhte darauf, dass die Schwellenwerte, ab welcher Bestrahlungsstärke in Watt pro Quadratmeter Sonnenschein registriert wird, bei der Vorhersage und in den Messungen unterschiedlich gesetzt wurden. Hierbei handelte es sich um einen Fehler in der Verifikationsmethode und nicht um eine Schwäche der Vorhersage.

Um zu verdeutlichen, was die zwei beschriebenen Probleme in den Vorhersagedaten der App und Internetseite von MeteoSchweiz verursachten, haben wir nach einigen Änderungen im System und Verbesserungen in den Berechnungsmethoden die Vorhersagen für Niederschlag und Sonnenscheindauer neu berechnet. Dies gilt insbesondere für die genauere Berechnung der Sonnenscheinstunden, bei der zusätzlich das Ausmass der Beschattung am jeweiligen Vorhersagestandort berücksichtigt wurde. Die Änderungen sind seit dem Herbst 2021 in den Vorhersagedaten eingebunden.

Meteorologische Aspekte

Der Monat April 2021

Der Indexwert für April liegt unter der Zielvorgabe für den Vorhersagetag Tag+5. Es lohnt sich, diesen Sachverhalt genauer zu betrachten, da man annehmen könnte, dass der überdurchschnittlich sonnige und trockene April 2021 leicht vorherzusagen war. Die Schwierigkeit bestand jedoch darin, die minimalen und maximalen Temperaturen vorherzusagen. Der Temperatur-Qualitätsindex für April 2021 liegt sechs Punkte unter dem Durchschnittswert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass unsere Vorhersagemodelle Schwierigkeiten damit hatten, die bei anhaltender Bisenlage oft tiefen Temperaturen vorherzusehen.

Die Monate Juni und Juli 2021

Die Monate Juni und Juli zeigten eine Reduktion des Niederschlag-Qualitätsindexes, wenn man die Auswirkungen der am Verifikationssystem vorgenommenen Verbesserungen ignoriert. Der Sommer 2021 galt allgemein als sehr wechselhaft, da er von häufigen Regenfällen geprägt war. Dies wird durch einen Vergleich zwischen den Niederschlagssummen vom Juli 2020 und vom Juli 2021 bestätigt. Es ist allgemein bekannt, dass Wetterlagen mit häufigem Regen schwieriger vorherzusagen sind.

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Kommentare (3)

  1. Jan Kunz, 24.05.2022, 20:12

    Spannender Einblick. Vielen Dank dafür. So funktioniert gelebte Wissenschaft. Daten hinterfragen, überprüfen und Schlüsse ziehen. So kann das Gesamtsystem an sich immer mehr verbessert werden.

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  2. Matthias Lugauer, 22.05.2022, 21:08

    Vielen Dank, dass Sie sich mit diesem Artikel so "in die Karten schauen lassen". So ganz erschließen sich mir die Gründe der angesprochenen Vorhersage-Verifikations-Probleme aber nicht. Zuerst erläutern Sie, dass Probleme durch die Änderung des Verifikationssystem entstanden sind. Ich verstehe nicht, warum sich das auf die Prognose auswirkt. Den Vorteil und Nutzen dieser "Verschlimmbesserung" bei App und Internet kapier ich leider auch nicht, aber vielleicht kann ein praktizierender Meteorologe mehr damit anfangen (ich war mal Meteorologe, bin aber zum Lehrer mutiert). Im Weiteren argumentieren sie mit den Überschriften "zu wenig Regen, zu viel Sonne und meteorlogische Aspekte". Die Unterscheidung leuchtet mehr auch nicht ganz ein. Bei mir ist ein bisschen der Eindruck entstanden, dass Sie die Gründe für die Vorhersage-Verifikations-Probleme vielleicht selbst noch nicht bis zum Grund verstanden haben, was ja auch kein Beinbruch wäre. "Nüt für Unguat" und mersi vial Moal!

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    1. MeteoSchweiz, 27.05.2022, 11:51

      Sehr geehrter Herr Lugauer,
      Danke für Ihren Kommentar. Wir verstehen die Gründe und es ist uns ein Anliegen, hier transparent zu sein. Die Ursachen für die tieferen Indexwerte im Sommer waren einerseits Fehler in der Berechnung (1. bei den Vorhersagedaten von Niederschlag, 2. Unterschiedliche Strahlungs-Schwellenwerte in Vorhersagen und Beobachtungen für die Bestimmung der Sonnenscheindauer). Diese Fehler wurden inzwischen korrigiert. Die gestrichelte Linie im Qualitätsindex der Tagesniederschlagssummen zeigt, wie die Vorhersagegüte ohne diese Berechnungsfehler ausgesehen hätte: Selbst ohne die Fehler hätten wir letztes Jahr im April und im Sommer unsere Zielvorgaben in der Qualität kaum erreicht. Dies wird im Abschnitt 'Meteorologische Aspekte' genauer erklärt. Übrigens liefern uns diese Analyse wertvolle Ansatzpunkte für künftige Verbesserungen unserer Vorhersagesysteme.
      Viele Grüsse
      MeteoSchweiz