Wettervorhersage

Vorhersage des Oberflächendrucks für den Nordpazifik, Nordamerika und den Nordatlantik für fünf Tage in der Zukunft ⓘ

Die Wettervorhersage ist die Anwendung von Wissenschaft und Technik, um die Bedingungen der Atmosphäre für einen bestimmten Ort und eine bestimmte Zeit vorherzusagen. Die Menschen haben seit Jahrtausenden versucht, das Wetter informell vorherzusagen, und seit dem 19. Wettervorhersagen werden durch das Sammeln quantitativer Daten über den aktuellen Zustand der Atmosphäre, des Landes und der Ozeane und durch die Anwendung der Meteorologie erstellt, um zu prognostizieren, wie sich die Atmosphäre an einem bestimmten Ort verändern wird. ⓘ

Wurden die Prognosen früher hauptsächlich auf der Grundlage von Änderungen des Luftdrucks, der aktuellen Wetterlage und des Himmels bzw. der Wolkenbedeckung manuell berechnet, stützen sich die Wettervorhersagen heute auf computergestützte Modelle, die viele atmosphärische Faktoren berücksichtigen. Die Auswahl des bestmöglichen Vorhersagemodells, auf das sich die Vorhersage stützt, erfordert nach wie vor menschliches Eingreifen, was Fähigkeiten zur Mustererkennung, Telekonnektivität, Kenntnis der Modellleistung und der Modellverzerrungen voraussetzt. Die Ungenauigkeit der Vorhersagen ist auf die chaotische Natur der Atmosphäre, die enorme Rechenleistung, die zur Lösung der Gleichungen, die die Atmosphäre, das Land und den Ozean beschreiben, erforderlich ist, den Fehler bei der Messung der Ausgangsbedingungen und das unvollständige Verständnis der atmosphärischen und damit verbundenen Prozesse zurückzuführen. Daher werden die Vorhersagen umso ungenauer, je größer der Unterschied zwischen dem aktuellen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt ist, für den die Vorhersage gemacht wird (der Bereich der Vorhersage). Die Verwendung von Ensembles und Modellkonsens trägt dazu bei, den Fehler zu verringern und das Vertrauen in die Vorhersage zu erhöhen. ⓘ

Es gibt eine Vielzahl von Verwendungszwecken für Wettervorhersagen. Wetterwarnungen sind wichtige Prognosen, da sie dem Schutz von Leben und Eigentum dienen. Temperatur- und Niederschlagsvorhersagen sind wichtig für die Landwirtschaft und damit für die Händler auf den Rohstoffmärkten. Temperaturvorhersagen werden von Versorgungsunternehmen genutzt, um den Bedarf für die kommenden Tage abzuschätzen. Im Alltag nutzen viele Menschen Wettervorhersagen, um zu entscheiden, was sie an einem bestimmten Tag anziehen sollen. Da Aktivitäten im Freien durch starken Regen, Schnee und Windchill stark eingeschränkt werden, können Vorhersagen genutzt werden, um Aktivitäten im Zusammenhang mit diesen Ereignissen zu planen und sie im Voraus zu überstehen. ⓘ

Die Wettervorhersage ist ein Teil der Wirtschaft. So gaben die USA im Jahr 2009 etwa 5,1 Milliarden Dollar für die Wettervorhersage aus, wobei der Nutzen auf das Sechsfache geschätzt wird. ⓘ

Die Wettervorhersage bzw. der Wetterbericht wird von staatlichen und privaten Wetterdiensten geleistet. Die Voraussetzung dazu liefert die Meteorologie als Disziplin der Naturwissenschaft. ⓘ

Geschichte

Die Abschätzung der zukünftigen Wetterentwicklung interessiert die Menschen seit Jahrtausenden und ist Gegenstand intensiver Erfahrung (siehe: Wetterzeichen) und zunehmender Forschung. ⓘ

Versuche, das Wetter vorherzusagen, sind seit dem Altertum überliefert und dürften noch länger zurückreichen, wenn man bedenkt, wie stark Menschen – besonders in der Landwirtschaft – von Niederschlag und Temperatur abhängig waren. ⓘ

Sogenannte Lostage, als Bauernregel bekannt, sind als Versuch anzusehen, analog den scheinbar immer wieder gleich ablaufenden Jahreszeiten die Zeiten dazwischen weiter in wetterrelevante Abschnitte zu unterteilen. Man ging davon aus, dass an Lostagen – ähnlich einem Knoten in einem Entscheidungsbaum – das Wetter und die Witterung, abhängig vom Zustand an diesem Tag, einen gewissen weiteren Verlauf nehmen würden, der aus Überlieferungen und später Aufzeichnungen ermittelt werden könne. Die wissenschaftlich fundierte Wettervorhersage begann übrigens mit ähnlichen Methoden: Man versuchte in der Zeit vor der Telegraphie, im Wetter kurzfristige Muster zu erkennen und zum Beispiel aus den Niederschlägen, der Temperatur und dem Luftdruck der letzten drei Tage das Wetter von Morgen vorauszusagen. ⓘ

Antike Vorhersagen

Seit Jahrtausenden haben die Menschen versucht, das Wetter vorherzusagen. Um 650 v. Chr. sagten die Babylonier das Wetter anhand von Wolkenmustern und Astrologie voraus. Etwa 350 v. Chr. beschrieb Aristoteles in seiner Meteorologica die Wettermuster. Später verfasste Theophrastus ein Buch über Wettervorhersagen, das so genannte Buch der Zeichen. Die chinesischen Überlieferungen zur Wettervorhersage reichen mindestens bis ins Jahr 300 v. Chr. zurück, also etwa zu der Zeit, als die alten indischen Astronomen Methoden zur Wettervorhersage entwickelten. Zu Zeiten des Neuen Testaments bezog sich Jesus selbst auf das Entschlüsseln und Verstehen lokaler Wettermuster, indem er sagte: "Wenn es Abend wird, sagt ihr: 'Es wird schönes Wetter sein, denn der Himmel ist rot', und am Morgen: 'Heute wird es stürmisch sein, denn der Himmel ist rot und bedeckt. Ihr wisst, wie ihr das Aussehen des Himmels deuten könnt, aber ihr könnt die Zeichen der Zeit nicht deuten." ⓘ

Im Jahr 904 n. Chr. erörterte Ibn Wahshiyyas Nabatäische Landwirtschaft, die aus einem früheren aramäischen Werk ins Arabische übersetzt wurde, die Wettervorhersage von atmosphärischen Veränderungen und Zeichen aus den astralen Veränderungen der Planeten; Zeichen für Regen, die auf der Beobachtung der Mondphasen beruhen; und Wettervorhersagen, die auf der Bewegung der Winde basieren. ⓘ

Die antiken Methoden der Wettervorhersage stützten sich in der Regel auf beobachtete Muster von Ereignissen, die auch als Mustererkennung bezeichnet werden. So beobachtete man beispielsweise, dass ein besonders rötlicher Sonnenuntergang oft schönes Wetter für den nächsten Tag versprach. Diese Erfahrung wurde über Generationen hinweg gesammelt und führte zu Wetterüberlieferungen. Nicht alle diese Vorhersagen erwiesen sich jedoch als zuverlässig, und viele von ihnen haben sich inzwischen als untauglich für strenge statistische Tests erwiesen. ⓘ

Moderne Methoden

Als die Royal Charter im Oktober 1859 in einem Sturm unterging, war dies der Anstoß für die Entwicklung moderner Wettervorhersagemethoden. ⓘ

Erst mit der Erfindung des elektrischen Telegrafen im Jahr 1835 begann das moderne Zeitalter der Wettervorhersage. Davor betrug die Geschwindigkeit, mit der sich Wettermeldungen aus der Ferne verbreiten konnten, etwa 160 Kilometer pro Tag, üblicherweise jedoch 60-120 Kilometer pro Tag (zu Land oder zu Wasser). In den späten 1840er Jahren ermöglichte der Telegraf den nahezu sofortigen Empfang von Wetterberichten aus einem großen Gebiet, so dass Vorhersagen auf der Grundlage der Kenntnisse über die Wetterbedingungen in größerer Entfernung gemacht werden konnten. ⓘ

Die beiden Männer, denen die Geburt der Vorhersage als Wissenschaft zugeschrieben wird, waren ein Offizier der Royal Navy Francis Beaufort und sein Schützling Robert FitzRoy. Beide waren einflussreiche Männer in britischen Marine- und Regierungskreisen, und obwohl sie damals in der Presse belächelt wurden, erlangte ihre Arbeit wissenschaftliche Glaubwürdigkeit, wurde von der Royal Navy akzeptiert und bildete die Grundlage für alle heutigen Wettervorhersagekenntnisse. ⓘ

Beaufort entwickelte die Windstärkeskala und die Wetternotation, die er für den Rest seines Lebens in seinen Tagebüchern verwenden sollte. Er förderte auch die Entwicklung zuverlässiger Gezeitentafeln an den britischen Küsten und baute zusammen mit seinem Freund William Whewell die Wetteraufzeichnungen an 200 britischen Küstenwachstationen aus. ⓘ

Robert FitzRoy wurde 1854 zum Leiter einer neuen Abteilung des Board of Trade ernannt, die sich mit der Erfassung von Wetterdaten auf See als Dienstleistung für Seeleute befassen sollte. Dies war der Vorläufer des modernen Meteorologischen Amtes. Alle Schiffskapitäne hatten die Aufgabe, Wetterdaten zu sammeln und zu berechnen, wobei sie auf geprüfte Instrumente zurückgreifen konnten, die zu diesem Zweck ausgeliehen wurden. ⓘ

Wetterkarte von Europa, 10. Dezember 1887 ⓘ

Ein Sturm im Oktober 1859, der zum Verlust der Royal Charter führte, inspirierte FitzRoy dazu, Karten zu entwickeln, die Vorhersagen ermöglichten, was er als "Wettervorhersage" bezeichnete und damit den Begriff "Wettervorhersage" prägte. Fünfzehn Landstationen wurden eingerichtet, die ihm mit Hilfe des Telegrafen täglich zu bestimmten Zeiten Wetterberichte übermittelten, was zum ersten Sturmwarndienst führte. Sein Warndienst für die Schifffahrt wurde im Februar 1861 durch den Einsatz von Telegrafenverbindungen eingeführt. Die ersten täglichen Wettervorhersagen wurden 1861 in The Times veröffentlicht. Im folgenden Jahr wurde ein System eingeführt, bei dem in den wichtigsten Häfen Sturmwarnkegel aufgestellt wurden, wenn ein Sturm erwartet wurde. Das "Weather Book", das FitzRoy 1863 veröffentlichte, war der wissenschaftlichen Meinung jener Zeit weit voraus. ⓘ

Mit dem Ausbau des elektrischen Telegrafennetzes, das eine schnellere Verbreitung von Warnungen ermöglichte, wurde ein landesweites Beobachtungsnetz aufgebaut, das dann für synoptische Analysen genutzt werden konnte. Vom Observatorium in Kew wurden Instrumente zur kontinuierlichen Aufzeichnung der Veränderungen der meteorologischen Parameter mit Hilfe von Fotografien an die Beobachtungsstationen geliefert - diese Kameras waren 1845 von Francis Ronalds erfunden worden, und sein Barograph war zuvor von FitzRoy verwendet worden. ⓘ

Um genaue Informationen übermitteln zu können, wurde bald ein Standardvokabular zur Beschreibung von Wolken benötigt; dies wurde durch eine Reihe von Klassifizierungen erreicht, die erstmals 1802 von Luke Howard erstellt und im Internationalen Wolkenatlas von 1896 vereinheitlicht wurden. ⓘ

Numerische Vorhersage

Erst im 20. Jahrhundert führten Fortschritte im Verständnis der Atmosphärenphysik zu den Grundlagen der modernen numerischen Wettervorhersage. 1922 veröffentlichte der englische Wissenschaftler Lewis Fry Richardson "Weather Prediction By Numerical Process" (Wettervorhersage durch numerische Verfahren), nachdem er Notizen und Ableitungen gefunden hatte, an denen er als Krankenwagenfahrer im Ersten Weltkrieg gearbeitet hatte. Darin beschrieb er, wie kleine Terme in den prognostischen Strömungsgleichungen, die die atmosphärische Strömung regeln, vernachlässigt werden können und wie ein Schema der endlichen Differenzierung in Zeit und Raum entwickelt werden kann, um numerische Vorhersagelösungen zu finden. ⓘ

Richardson stellte sich ein großes Auditorium mit Tausenden von Menschen vor, die die Berechnungen durchführen und sie an andere weitergeben. Die schiere Anzahl der erforderlichen Berechnungen war jedoch zu groß, um sie ohne den Einsatz von Computern durchzuführen, und die Größe des Gitters und der Zeitschritte führte zu unrealistischen Ergebnissen bei der Vertiefung der Systeme. Später wurde durch numerische Analysen festgestellt, dass dies auf eine numerische Instabilität zurückzuführen war. Die erste computergestützte Wettervorhersage wurde von einem Team bestehend aus den amerikanischen Meteorologen Jule Charney, Philip Thompson, Larry Gates und dem norwegischen Meteorologen Ragnar Fjørtoft, dem angewandten Mathematiker John von Neumann und der ENIAC-Programmiererin Klara Dan von Neumann durchgeführt. Die praktische Anwendung der numerischen Wettervorhersage begann 1955, angetrieben durch die Entwicklung programmierbarer elektronischer Computer. ⓘ

Sendungen

Im deutschen Fernsehen:

• Bei Wetterkarten im Fernsehen und in Zeitungen ist es üblich, das Sende- oder Verbreitungsgebiet grafisch hervorzuheben. So ist bei der Wetterkarte im Ersten Deutschland farblich von den Nachbarländern abgesetzt; in den Karten der Regionalsendungen des WDR ist die Landesgrenze von Nordrhein-Westfalen erkennbar.
• Bei den beiden großen Fernsehsendern (Das Erste und ZDF) ist die grafische Hervorhebung Deutschlands erst seit der Wiedervereinigung 1990 üblich. Davor kam sowohl in der Tagesschau als auch in heute eine Mitteleuropakarte ohne Grenzen zum Einsatz.
• Trotz der deutschen Teilung wurde in den Wetterberichten von Das Erste und ZDF das Wetter für beide deutschen Staaten vorhergesagt, was am auffälligsten durch eine gesamtdeutsche Verwendung der Wettersymbole zum Ausdruck kam. Während in der Wetterkarte des Ersten einige westdeutsche Großstädte und Berlin eingezeichnet waren, war auf der ZDF-Karte auch Leipzig zu finden. Der Begriff DDR wurde nicht verwendet, stattdessen hieß es „im Osten“, analog zu „im Norden“ oder „im Südwesten“ für Regionen in der damaligen Bundesrepublik.
• Bis in die 1960er-Jahre wurde auf der Wetterkarte der Tagesschau Deutschland in den Grenzen von 1937 dargestellt.
• Nach dem parlamentarischen Beschluss der Wiedervereinigung führte zuerst die Tagesschau eine Wetterkarte ein, die das klar umrissene Gebiet des wiedervereinigten Deutschlands zeigte.
• Die Deutschland-Wetterkarte der 20-Uhr-Tagesschau enthielt am 30. März 2008 folgende Städte: Kiel, Hamburg, Hannover, Köln, Frankfurt, Stuttgart, München, Rostock, Berlin und Dresden. In der 19-Uhr-heute-Karte waren es statt Hannover, Köln und Frankfurt jedoch Kassel, Bonn und Saarbrücken (in anderen heute-Ausgaben wird eine detailliertere Karte mit weiteren Städten eingeblendet).
• Eine angeblich übertriebene Darstellung der Sommerhitze auf Wetterkarten in Zusammenhang mit dem Klimawandel entbehrt jeder Grundlage. ⓘ

Die erste tägliche Wettervorhersage wurde am 1. August 1861 in der Times veröffentlicht, und noch im selben Jahr wurden die ersten Wetterkarten erstellt. Im Jahr 1911 begann das Met Office, die ersten Seewettervorhersagen über Funk zu verbreiten. Dazu gehörten Sturm- und Unwetterwarnungen für Gebiete rund um Großbritannien. In den Vereinigten Staaten wurden die ersten öffentlichen Radiovorhersagen 1925 von Edward B. "E.B." Rideout, auf WEEI, dem Sender der Edison Electric Illuminating in Boston. Rideout kam vom U.S. Weather Bureau, ebenso wie der WBZ-Wettervorhersager G. Harold Noyes im Jahr 1931. ⓘ

BBC-Fernsehwetterkarte für den 13. November 1936 ⓘ

Die weltweit ersten Wettervorhersagen im Fernsehen, einschließlich der Verwendung von Wetterkarten, wurden von der BBC im November 1936 versuchsweise gesendet. Dies wurde 1949, nach dem Zweiten Weltkrieg, in die Praxis umgesetzt. George Cowling gab 1954 die erste Wettervorhersage, während er im Fernsehen vor der Karte stand. In Amerika wurden experimentelle Fernsehvorhersagen von James C. Fidler in Cincinnati entweder 1940 oder 1947 auf dem DuMont Television Network gemacht. In den späten 1970er und frühen 80er Jahren leistete John Coleman, der erste Wetterfrosch der ABC-Sendung Good Morning America, Pionierarbeit bei der Verwendung von Wettersatelliteninformationen und Computergrafiken für Fernsehvorhersagen. Coleman war 1982 einer der Mitbegründer von The Weather Channel (TWC). TWC ist heute ein 24-Stunden-Kabelnetz. Einige Wetterkanäle haben damit begonnen, über Live-Übertragungsprogramme wie YouTube und Periscope zu senden, um mehr Zuschauer zu erreichen. ⓘ

Mehr und bessere Daten

Seit den 1950er Jahren wurde die Datengrundlage der rechnerischen Wettervorhersage ebenfalls verbessert, so zum Beispiel durch Wettersatelliten, ein Netz von Radiowettersonden und Wetterradars. Dabei stieg der relativ zuverlässige Vorhersagezeitraum in mittleren Breiten von etwa 3 Tagen auf 4–5 Tage, was für viele Sparten der Wirtschaft, im Verkehr oder im Bauwesen sowie für Planungen in der Landwirtschaft eine merkliche Verbesserung bedeutete. ⓘ

Auch die Automatisierung und die Vernetzung der Wetterstationen brachte große Fortschritte. Während Wetterstationen früher noch von Fachleuten betrieben und unterhalten werden mussten, senden moderne Wetterstationen die Daten automatisch an die Wetterdienste. Wetterstationen mit einer eigenen Stromversorgung (Solarzellen und Akkus) und einem Satellitenmodem können auch in den abgelegensten Gebieten aufgestellt und jahrelang betrieben werden. ⓘ

Neuere Entwicklungen in den Datenwissenschaften ermöglichen es etwa, in den Messwerten selbst Muster zu erkennen und zum Beispiel herauszufinden, welche Messstationen unter welchen Umständen die bedeutendsten oder die zuverlässigsten Werte liefern. So lassen sich auch mit privaten, kaum standardisierten Wetterstationen nützliche Erkenntnisse gewinnen. ⓘ

Wie Modelle Vorhersagen erstellen

Ein Beispiel für die Vorhersage der geopotentiellen Höhe von 500 mbar und der absoluten Wirbelstärke durch ein numerisches Wettervorhersagemodell ⓘ

Die Grundidee der numerischen Wettervorhersage besteht darin, den Zustand des Fluids zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erfassen und die Gleichungen der Fluiddynamik und Thermodynamik zu verwenden, um den Zustand des Fluids zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft zu schätzen. Die wichtigsten Daten, die von den Wetterdiensten in den einzelnen Ländern geliefert werden, sind Oberflächenbeobachtungen von automatischen Wetterstationen auf dem Land und von Wetterbojen auf See. Die Weltorganisation für Meteorologie (World Meteorological Organization, WMO) hat die Aufgabe, die Instrumentierung, die Beobachtungspraktiken und die Zeitplanung für diese Beobachtungen weltweit zu standardisieren. Die Stationen berichten entweder stündlich in METAR-Berichten oder alle sechs Stunden in SYNOP-Berichten. Die Stationen starten Radiosonden, die durch die Tiefe der Troposphäre bis weit in die Stratosphäre aufsteigen. Daten von Wettersatelliten werden in Gebieten verwendet, in denen traditionelle Datenquellen nicht verfügbar sind. Im Vergleich zu ähnlichen Daten von Radiosonden haben die Satellitendaten den Vorteil der globalen Abdeckung, allerdings bei geringerer Genauigkeit und Auflösung. Meteorologische Radargeräte liefern Informationen über den Ort und die Intensität des Niederschlags, die zur Abschätzung der Niederschlagsmengen im Laufe der Zeit verwendet werden können. Mit einem Puls-Doppler-Wetterradar lassen sich außerdem Windgeschwindigkeit und -richtung bestimmen. ⓘ

Moderne Wettervorhersagen helfen bei rechtzeitigen Evakuierungen und können Leben retten und Sachschäden verhindern. ⓘ

Der Handel liefert Pilotenmeldungen entlang von Flugrouten und Schiffsmeldungen entlang von Schifffahrtsrouten. Forschungsflüge mit Aufklärungsflugzeugen fliegen in und um interessante Wettersysteme wie tropische Wirbelstürme. Während der kalten Jahreszeit werden Aufklärungsflugzeuge auch über die offenen Ozeane geflogen, um Systeme zu beobachten, die zu erheblichen Unsicherheiten bei der Vorhersage führen oder von denen erwartet wird, dass sie in 3-7 Tagen über dem nachgelagerten Kontinent große Auswirkungen haben werden. ⓘ

Die Modelle werden mit diesen Beobachtungsdaten initialisiert. Die unregelmäßig verteilten Beobachtungen werden mit Hilfe von Datenassimilations- und objektiven Analysemethoden verarbeitet, die eine Qualitätskontrolle durchführen und Werte an Stellen erhalten, die für die mathematischen Algorithmen des Modells verwendbar sind (in der Regel ein gleichmäßig verteiltes Gitter). Die Daten werden dann im Modell als Ausgangspunkt für eine Vorhersage verwendet. Die Gleichungen, die zur Vorhersage der Physik und Dynamik der Atmosphäre verwendet werden, werden im Allgemeinen als primitive Gleichungen bezeichnet. Diese Gleichungen werden anhand der Analysedaten initialisiert und die Änderungsraten werden bestimmt. Die Änderungsraten sagen den Zustand der Atmosphäre für eine kurze Zeit in der Zukunft voraus. Die Gleichungen werden dann auf diesen neuen atmosphärischen Zustand angewandt, um neue Änderungsraten zu finden, und diese neuen Änderungsraten sagen die Atmosphäre zu einem noch weiter in der Zukunft liegenden Zeitpunkt voraus. Dieses Zeitschrittverfahren wird ständig wiederholt, bis die Lösung den gewünschten Vorhersagezeitpunkt erreicht. ⓘ

Die Länge des im Modell gewählten Zeitschritts hängt mit dem Abstand zwischen den Punkten auf dem Rechengitter zusammen und wird so gewählt, dass die numerische Stabilität erhalten bleibt. Die Zeitschritte für globale Modelle liegen in der Größenordnung von einigen zehn Minuten, während die Zeitschritte für regionale Modelle zwischen einer und vier Minuten liegen. Die globalen Modelle werden zu unterschiedlichen Zeiten in der Zukunft ausgeführt. Das Unified Model des Met Office läuft sechs Tage in die Zukunft, das Modell des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersagen läuft bis zu 10 Tage in die Zukunft, während das Modell des Global Forecast System des Environmental Modeling Center 16 Tage in die Zukunft läuft. Die visuelle Ausgabe einer Modelllösung wird als prognostische Karte oder Prog bezeichnet. Die Rohdaten werden häufig modifiziert, bevor sie als Vorhersage präsentiert werden. Dies kann in Form von statistischen Techniken geschehen, um bekannte Verzerrungen im Modell zu beseitigen, oder in Form von Anpassungen, um den Konsens zwischen anderen numerischen Wettervorhersagen zu berücksichtigen. MOS oder Modellausgabestatistik ist eine Technik, die zur Interpretation numerischer Modellausgaben und zur Erstellung standortspezifischer Hinweise verwendet wird. Dieser Leitfaden wird in kodierter numerischer Form dargestellt und kann für fast alle Wetterstationen des National Weather Service in den Vereinigten Staaten abgerufen werden. Wie von Edward Lorenz 1963 vorgeschlagen, ist es aufgrund des chaotischen Charakters der beteiligten Gleichungen der Strömungsdynamik unmöglich, den Zustand der Atmosphäre auf lange Sicht, d. h. in einem Zeitraum von zwei Wochen oder mehr, definitiv vorherzusagen. Bei numerischen Modellen verdoppeln sich extrem kleine Fehler in den Anfangswerten für Variablen wie Temperatur und Windgeschwindigkeit etwa alle fünf Tage. ⓘ

Im Wesentlichen ist ein Modell ein Computerprogramm, das meteorologische Informationen für zukünftige Zeiten an bestimmten Orten und in bestimmten Höhen erzeugt. Jedes moderne Modell enthält eine Reihe von Gleichungen, die so genannten primitiven Gleichungen, mit denen der zukünftige Zustand der Atmosphäre vorhergesagt werden kann. Diese Gleichungen werden - zusammen mit dem idealen Gasgesetz - verwendet, um die Skalarfelder Dichte, Druck und potenzielle Temperatur sowie das Geschwindigkeitsvektorfeld der Atmosphäre über die Zeit zu entwickeln. Zusätzliche Transportgleichungen für Schadstoffe und andere Aerosole sind auch in einigen mesoskaligen Modellen mit primitiven Gleichungen enthalten. Bei den verwendeten Gleichungen handelt es sich um nichtlineare partielle Differentialgleichungen, die mit Ausnahme einiger idealisierter Fälle nicht exakt durch analytische Methoden gelöst werden können. Daher werden mit numerischen Methoden Näherungslösungen erzielt. Verschiedene Modelle verwenden unterschiedliche Lösungsmethoden: einige globale Modelle verwenden Spektralmethoden für die horizontale Dimension und Finite-Differenzen-Methoden für die vertikale Dimension, während regionale Modelle und andere globale Modelle in der Regel Finite-Differenzen-Methoden in allen drei Dimensionen verwenden. ⓘ

Als physikalisches Ereignis lässt sich das Wetter durch entsprechende Naturgesetze beschreiben. Die grundlegende Idee einer Wetterprognose ist es, aus einem bereits vergangenen und dem aktuellen Zustand der Atmosphäre, unter Anwendung der bekannten physikalischen Regeln, einen Zustand in der Zukunft abzuleiten. ⓘ

Die mathematischen Konstrukte, welche diese physikalischen Regeln beschreiben, sind allerdings sogenannte nichtlineare Gleichungen. Das bedeutet, dass bereits kleine Änderungen im Ausgangszustand zu relativ großen Veränderungen am Ergebnis der Rechnung führen können (siehe auch: Schmetterlingseffekt). ⓘ

Es wird im Wesentlichen zwischen einer manuellen oder synoptischen Wettervorhersage und einer numerischen Wettervorhersage unterschieden, wobei heute immer noch eine Kombination beider Verfahren zur Anwendung kommt. Dies hängt damit zusammen, dass auch aktuelle numerische Prognosemodelle unzureichende Ergebnisse liefern. Um die lokale Klimatologie von Wetterstationen zu berücksichtigen, werden heutzutage den numerischen Berechnungen noch statistische Verfahren nachgeschaltet, wie z. B. die MOS-Verfahren Model Output Statistics. ⓘ

Video:Wie entsteht eine Wetterprognose? ⓘ

Bezugszeit für einen Tag im Wetterbericht (Mo, Di, Mi,…) ist in der Regel 23:51 UTC des Vortages bis 23:50 UTC. Da die Tiefsttemperaturen eines Tages in der Zeit um den Sonnenaufgang herum zu messen sind, bezieht sich das Tagesminimum im Wetterbericht auf diese Zeit und wird daher manchmal auch Frühwert genannt. Ein Beispiel: Die Nacht von Samstag auf Sonntag soll besonders kalt werden, mit der tiefsten Temperatur kurz vor Sonnenaufgang. Diese Temperatur findet man im Wetterbericht dann als Tagesminimum vom Sonntag. ⓘ

Vorhersage-Meteogramm des norwegischen Wetterdienstes yr.no für Bergen (Hordaland), 25. und 26. Mai 2007 ⓘ

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  Vorhersage­symbol: „sonnig“

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  Vorhersage­symbol: „wechselhaft“

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  Vorhersage­symbol: „bedeckt“

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  Vorhersage­symbol: „Regen­schauer“

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  Vorhersage­symbol: „Regen“

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  Vorhersage­symbol: „Gewitter“

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  Vorhersage­symbol: „Schneefall“ ⓘ

Teilweise ist die Wettervorhersage nicht so verlässlich, wie die Allgemeinheit und verschiedene Fachgebiete es sich wünschen. Dies hängt vor allem mit zwei Ursachen zusammen:

1. der unvollständigen Kenntnis des tatsächlichen Geschehens in der Erdatmosphäre.
   1. Was geschieht genau in der Atmosphäre? → Grundlagenforschung. Noch unverstandene Wetterphänomene müssen erforscht werden. Beispiel: Wie interagieren Eigenschaften des Bodens (Wärme, Feuchtigkeitsgehalt, Albedo) mit den tieferliegenden Luftschichten?
   2. Wo und wann geschieht etwas in der Atmosphäre? → Nicht alle benötigten Daten werden erhoben, und wo sie erhoben werden, geschieht dies zwangsläufig mit Lücken. Beispiele: Nicht überall stehen Wetterstationen, Gebirgstäler werden von Wetterradars nicht immer abgedeckt, die Zahl der Wetterballons ist aufgrund der Kosten sowohl in der räumlichen als auch zeitlichen Abdeckung begrenzt.
   3. Wie geschieht etwas in der Atmosphäre? → Die tatsächlichen meteorologischen Zusammenhänge müssen in ein genügend genaues rechnerisches Modell übersetzt werden. Diese reflektieren die jeweiligen Fortschritte in der Grundlagenforschung wie auch der Rechenkapazität der Computer (Das Rechengitter hat derzeit typischerweise eine Maschenweite von 1 km - 20 km). Die mittleren Effekte der Vorgänge die auf kleineren Skalen als der Rechengitterweite stattfinden (z. B. Schmelzen eines Hagelkorns) müssen mittels vereinfachenden Näherungen (sogenannten Parametrisierungen) beschrieben werden.
2. der grundsätzlich nicht vorhersehbare Anteil des Wettergeschehens → Chaosforschung, Schmetterlingseffekt. Unter welchen Umständen resultiert eine kleine Ungenauigkeit im Wettermodell bzw. in den Messwerten in einer sehr ungenauen Prognose? ⓘ

Aus Gründen der Rechenzeit und der großen anfallenden Datenmengen können die beteiligten Luft- und Wassermassen noch nicht mit zufriedenstellender Genauigkeit berücksichtigt werden. Es spielen zu viele einzelne Faktoren eine Rolle, deren Zusammenspiel man bis dato und auch in näherer Zukunft nicht vollständig analysieren kann. Daher machen lokale Einflüsse wie Gebirge und ihre unregelmäßig geformten Hänge, Effekte unterschiedlicher Einstrahlung durch „falsch“ berechnete Bewölkung, der Bewuchs (Wald zu Acker!) oder das Gestein so viel aus, dass die Treffsicherheit für die nächsten 4 bis 7 Tage erheblich sinkt. Das theoretische Limit der Wettervorhersage wird heute bei 14 Tagen angenommen. Darüber hinaus befindet man sich im Bereich der Klimavorhersage, wie der subsaisonalen, saisonalen oder dekadischen Vorhersage, und kann nur noch statistische Aussagen über längere Zeiträume treffen, aber keine konkreten Ereignisse mehr seriös vorhersagen. ⓘ

Aus den vorhandenen Datenmodellen lassen sich für unterschiedliche Vorhersagebereiche dennoch sehr zuverlässige Vorhersagen für wetterabhängige Branchen erstellen. Der Deutsche Wetterdienst hat ein Vorhersagemodul für die Kornfeuchte bei vollreifem Getreide erstellt. Dieses Modell sagt mit hoher Genauigkeit die Kornfeuchte von Getreide anhand von Bodenfeuchte, Luftfeuchte und Sonneneinstrahlung vorher. Die Vorhersagezeit reicht 5 Tage in die Zukunft. Die Vorhersagen werden nur in der Zeit der Getreideernte im Sommer erstellt. ⓘ

Die Theorie der Meteorologie ist zwar durch die Gasgesetze, die Thermodynamik und die Strömungslehre weitgehend geklärt, kann aber durch kleinräumige Effekte von bis zu Kilometer-Dimensionen nicht alle Luftbewegungen mit ausreichender Genauigkeit berechnen. So kann beispielsweise an einem sonnigen Tag die Temperatur über dunklen und hellen Flächen um mehrere Grad differieren. Ähnliches tritt zwischen Sonnenseite und Schattenseite eines Gebirgskammes auf oder zwischen Gewässern und festem Boden. ⓘ

Techniken

Persistenz

Die einfachste Methode der Wettervorhersage, die Persistenz, stützt sich auf die Bedingungen von heute, um die Bedingungen von morgen vorherzusagen. Dies kann eine gute Methode zur Vorhersage des Wetters sein, wenn es sich in einem stabilen Zustand befindet, wie z. B. während der Sommersaison in den Tropen. Diese Methode der Vorhersage hängt stark vom Vorhandensein eines stagnierenden Wettermusters ab. Bei einer schwankenden Wetterlage wird diese Vorhersagemethode daher ungenau. Sie kann sowohl für Kurz- als auch für Langfristprognosen nützlich sein. ⓘ

Verwendung eines Barometers

Messungen des barometrischen Drucks und der Drucktendenz (die Veränderung des Drucks im Laufe der Zeit) werden seit dem späten 19. Jahrhundert für die Vorhersage verwendet. Je größer die Druckveränderung ist, insbesondere wenn sie mehr als 3,5 hPa (2,6 mmHg) beträgt, desto größere Wetterveränderungen sind zu erwarten. Bei einem raschen Druckabfall nähert sich ein Tiefdruckgebiet, und die Wahrscheinlichkeit von Regen ist größer. Ein rascher Druckanstieg geht mit einer Wetterbesserung einher, z. B. mit einer Aufhellung des Himmels. ⓘ

Ein Blick in den Himmel

Der Meeresspiegel zeigt Feuchtigkeit in großer Höhe an, was auf die spätere Ankunft von feuchtem Wetter hinweist. ⓘ

Neben der Drucktendenz ist der Zustand des Himmels einer der wichtigsten Parameter für die Wettervorhersage in Gebirgsregionen. Eine Verdickung der Wolkendecke oder das Eindringen einer höheren Wolkendecke ist ein Hinweis auf baldigen Regen. Hohe dünne Schleierwolken können Halos um die Sonne oder den Mond bilden, was auf das Herannahen einer Warmfront und den damit verbundenen Regen hinweist. Morgennebel deutet auf gute Bedingungen hin, da dem Regen ein Wind oder Wolken vorausgehen, die die Nebelbildung verhindern. Das Herannahen einer Gewitterlinie könnte auf das Herannahen einer Kaltfront hinweisen. Ein wolkenfreier Himmel ist ein Hinweis auf schönes Wetter in der nahen Zukunft. Ein Balken kann auf einen kommenden tropischen Wirbelsturm hinweisen. Die Nutzung der Himmelsbedeckung bei der Wettervorhersage hat im Laufe der Jahrhunderte zu verschiedenen Wetterüberlieferungen geführt. ⓘ

Nowcasting

Die Vorhersage des Wetters innerhalb der nächsten sechs Stunden wird oft als Nowcasting bezeichnet. In dieser Zeitspanne ist es möglich, kleinere Merkmale wie einzelne Schauer und Gewitter mit angemessener Genauigkeit vorherzusagen, ebenso wie andere Merkmale, die zu klein sind, um von einem Computermodell aufgelöst zu werden. Ein Mensch, dem die neuesten Radar-, Satelliten- und Beobachtungsdaten zur Verfügung stehen, ist in der Lage, die vorhandenen kleinräumigen Merkmale besser zu analysieren und somit eine genauere Vorhersage für die nächsten Stunden zu treffen. Inzwischen gibt es jedoch Expertensysteme, die diese Daten und mesoskalige numerische Modelle nutzen, um eine bessere Extrapolation, einschließlich der zeitlichen Entwicklung dieser Merkmale, vorzunehmen. Accuweather ist für seinen Minute-Cast bekannt, der eine minutengenaue Niederschlagsvorhersage für die nächsten zwei Stunden darstellt. ⓘ

Verwendung von Vorhersagemodellen

Ein Beispiel für die Vorhersage der geopotentiellen Höhe von 500 mbar durch ein numerisches Wettervorhersagemodell ⓘ

In der Vergangenheit war der menschliche Meteorologe für die Erstellung der gesamten Wettervorhersage auf der Grundlage der verfügbaren Beobachtungen verantwortlich. Heute beschränkt sich der menschliche Beitrag im Allgemeinen auf die Auswahl eines Modells auf der Grundlage verschiedener Parameter, wie z. B. Modellverzerrungen und Leistung. Die Verwendung eines Konsenses von Vorhersagemodellen sowie von Ensemblemitgliedern der verschiedenen Modelle kann dazu beitragen, den Vorhersagefehler zu verringern. Unabhängig davon, wie gering der durchschnittliche Fehler bei einem einzelnen System ist, können bei einem bestimmten Modelllauf immer noch große Fehler innerhalb eines bestimmten Teils der Vorhersage auftreten. Der Mensch muss die Modelldaten in Wettervorhersagen interpretieren, die für den Endnutzer verständlich sind. Der Mensch kann sein Wissen über lokale Effekte, die möglicherweise zu klein sind, um vom Modell aufgelöst zu werden, nutzen, um die Vorhersage mit Informationen zu ergänzen. Auch wenn die zunehmende Genauigkeit der Vorhersagemodelle bedeutet, dass der Mensch in Zukunft vielleicht nicht mehr in den Vorhersageprozess eingebunden werden muss, ist ein menschliches Eingreifen derzeit noch erforderlich. ⓘ

Analoge Technik

Die analoge Technik ist eine komplexe Art der Vorhersage, bei der sich der Vorhersager an ein früheres Wetterereignis erinnern muss, von dem erwartet wird, dass es von einem kommenden Ereignis nachgeahmt wird. Diese Technik ist deshalb so schwierig anzuwenden, weil es selten ein perfektes Analogon für ein zukünftiges Ereignis gibt. Manche bezeichnen diese Art der Vorhersage als Mustererkennung. Sie ist nach wie vor eine nützliche Methode zur Beobachtung von Niederschlägen über Datenlücken wie Ozeanen sowie zur Vorhersage von Niederschlagsmengen und -verteilung in der Zukunft. Eine ähnliche Technik wird in der mittelfristigen Vorhersage verwendet, die als Telekonnektion bekannt ist, bei der Systeme an anderen Orten verwendet werden, um den Standort eines anderen Systems innerhalb des umgebenden Systems zu bestimmen. Ein Beispiel für Telekonnektionen ist die Verwendung von Phänomenen im Zusammenhang mit der El Niño-Südlichen Oszillation (ENSO). ⓘ

Kommunikation von Vorhersagen an die Öffentlichkeit

Ein Beispiel für eine zweitägige Wettervorhersage im visuellen Stil, wie ihn eine amerikanische Zeitung verwenden könnte. Die Temperaturen sind in Fahrenheit angegeben. ⓘ

Die meisten Endnutzer von Vorhersagen sind Mitglieder der Öffentlichkeit. Gewitter können starke Winde und gefährliche Blitzeinschläge verursachen, die zu Todesfällen, Stromausfällen und großflächigen Hagelschäden führen können. Starke Schneefälle oder Regenfälle können den Verkehr und den Handel zum Erliegen bringen und Überschwemmungen in niedrig gelegenen Gebieten verursachen. Übermäßige Hitze- oder Kältewellen können Menschen mit unzureichenden Versorgungseinrichtungen krank machen oder töten, und Dürren können den Wasserverbrauch beeinträchtigen und die Vegetation zerstören. ⓘ

In mehreren Ländern gibt es staatliche Stellen, die Vorhersagen und Beobachtungen/Warnungen/Ratschläge für die Öffentlichkeit bereitstellen, um Leben und Eigentum zu schützen und wirtschaftliche Interessen zu wahren. Um die Informationen in einer nützlichen und verständlichen Form zu präsentieren, muss man wissen, was der Endnutzer von einer Wettervorhersage erwartet. Beispiele hierfür sind der Nationale Wetterdienst der National Oceanic and Atmospheric Administration (NWS) und der Meteorologische Dienst von Environment Canada (MSC). Traditionell waren Zeitungen, Fernsehen und Radio die wichtigsten Kanäle, um der Öffentlichkeit Informationen über Wettervorhersagen zu vermitteln. Darüber hinaus verfügten einige Städte über Wetterbaken. Aufgrund der großen Menge an spezifischen Informationen, die dort zu finden sind, wird immer häufiger das Internet genutzt. In allen Fällen aktualisieren diese Stellen ihre Vorhersagen regelmäßig. ⓘ

Unwetterwarnungen und -vorhersagen

Ein wichtiger Bestandteil der modernen Wettervorhersage sind die Unwetterwarnungen und -hinweise, die die nationalen Wetterdienste herausgeben, wenn schweres oder gefährliches Wetter zu erwarten ist. Dies geschieht, um Leben und Eigentum zu schützen. Zu den bekanntesten Unwetterwarnungen gehören die Warnung vor schweren Gewittern und Tornados sowie die Unwetter- und Tornadobeobachtung (severe thunderstorm and tornado watch). Weitere Formen dieser Warnungen sind Winterwetter, starker Wind, Hochwasser, tropische Wirbelstürme und Nebel. Unwetterwarnungen und -hinweise werden über die Medien, einschließlich des Rundfunks, mit Hilfe von Notfallsystemen wie dem Emergency Alert System verbreitet, die in das reguläre Programm integriert werden. ⓘ

Niedrige Temperaturvorhersage

Die Tiefsttemperaturvorhersage für den aktuellen Tag wird anhand der niedrigsten Temperatur berechnet, die zwischen 19 Uhr am Abend und 7 Uhr am nächsten Morgen gemessen wurde. Kurz gesagt, der für heute vorhergesagte Tiefstwert ist höchstwahrscheinlich der Tiefstwert von morgen. ⓘ

Spezialisierte Vorhersagen

Es gibt eine Reihe von Sektoren, die spezielle Anforderungen an die Wettervorhersage haben, und für diese Nutzer werden die folgenden Spezialdienste angeboten: ⓘ

Luftverkehr

Aschewolke vom Ausbruch des Vulkans Chaitén 2008, die sich über Patagonien vom Pazifik bis zum Atlantik erstreckt ⓘ

Da die Luftfahrtindustrie besonders empfindlich auf das Wetter reagiert, sind genaue Wettervorhersagen unerlässlich. Nebel oder außergewöhnlich niedrige Wolken können viele Flugzeuge am Starten und Landen hindern. Turbulenzen und Vereisung sind ebenfalls eine große Gefahr während des Fluges. Gewitter stellen für alle Flugzeuge ein Problem dar, da sie aufgrund ihrer Auf- und Abwinde schwere Turbulenzen verursachen, durch die starken Niederschläge vereisen und durch großen Hagel, starke Winde und Blitze schwere Schäden an Flugzeugen verursachen können. Auch Vulkanasche stellt ein erhebliches Problem für die Luftfahrt dar, da Flugzeuge in Aschewolken die Triebwerksleistung verlieren können. Tagtäglich werden Flugzeuge so gesteuert, dass sie den Rückenwind des Jetstreams nutzen, um den Treibstoffverbrauch zu senken. Die Flugbesatzungen werden vor dem Start über die zu erwartenden Bedingungen auf der Strecke und am Zielort informiert. Außerdem wechseln die Flughäfen oft die Startbahn, um den Gegenwind auszunutzen. Dadurch verkürzt sich die für den Start benötigte Strecke, und mögliche Seitenwinde werden vermieden. ⓘ

Schifffahrt

Die gewerbliche und Freizeitnutzung von Wasserstraßen kann durch Windrichtung und -geschwindigkeit, Wellenperiodizität und -höhen, Gezeiten und Niederschläge erheblich eingeschränkt werden. Alle diese Faktoren können die Sicherheit des Schiffsverkehrs beeinflussen. Aus diesem Grund wurden verschiedene Codes entwickelt, um detaillierte Seewettervorhersagen effizient über Funk an Schiffslotsen zu übermitteln, z. B. die MAFOR (Marine Forecast). Typische Wettervorhersagen können auf See durch den Einsatz von RTTY, Navtex und Radiofax empfangen werden. ⓘ

Landwirtschaft

Landwirte verlassen sich auf die Wettervorhersagen, um zu entscheiden, welche Arbeiten an einem bestimmten Tag durchgeführt werden sollen. Zum Beispiel ist das Trocknen von Heu nur bei trockenem Wetter möglich. Länger anhaltende Trockenheit kann die Baumwoll-, Weizen- und Maisernte ruinieren. Während die Maisernte durch Trockenheit ruiniert werden kann, können die getrockneten Reste in Form von Silage als Viehfutterersatz verwendet werden. Fröste und Frost können sowohl im Frühjahr als auch im Herbst die Ernten beeinträchtigen. So kann zum Beispiel bei blühenden Pfirsichbäumen die potentielle Pfirsichernte durch einen Frühjahrsfrost dezimiert werden. Orangenhaine können bei Frösten und Frost, unabhängig von ihrem Zeitpunkt, erhebliche Schäden erleiden. ⓘ

Forstwirtschaft

Die Vorhersage von Wind, Niederschlag und Feuchtigkeit ist für die Verhütung und Bekämpfung von Waldbränden von entscheidender Bedeutung. Verschiedene Indizes, wie der Waldbrandwetterindex und der Haines-Index, wurden entwickelt, um die Gebiete vorherzusagen, in denen das Risiko von Bränden aufgrund natürlicher oder menschlicher Ursachen höher ist. Auch die Bedingungen für die Entwicklung von Schadinsekten lassen sich durch Vorhersage der Wetterentwicklung vorhersagen. ⓘ

Energieversorgungsunternehmen

Ein Lüftungsgerät wird zum Heizen und Kühlen von Luft an einem zentralen Ort eingesetzt (für Legende auf das Bild klicken). ⓘ

Strom- und Gasversorgungsunternehmen stützen sich auf Wettervorhersagen, um den Bedarf vorherzusagen, der stark vom Wetter beeinflusst werden kann. Sie verwenden die als Gradtag bezeichnete Größe, um zu bestimmen, wie stark die Nachfrage nach Heizung (Heizgradtag) oder Kühlung (Kühlgradtag) sein wird. Diese Größen beruhen auf einer Tagesdurchschnittstemperatur von 18 °C (65 °F). Kühlere Temperaturen führen zu Heizgradtagen (einer pro Grad Fahrenheit), während wärmere Temperaturen zu Kühlgradtagen führen. Im Winter kann strenges kaltes Wetter zu einem sprunghaften Anstieg der Nachfrage führen, da die Menschen ihre Heizung aufdrehen. Ebenso kann im Sommer ein sprunghafter Anstieg der Nachfrage mit dem verstärkten Einsatz von Klimaanlagen bei heißem Wetter verbunden sein. Indem sie einen Nachfrageschub vorwegnehmen, können Versorgungsunternehmen zusätzliche Strom- oder Erdgasmengen kaufen, bevor die Preise steigen, oder unter bestimmten Umständen die Versorgung durch Stromausfälle und Blackouts einschränken. ⓘ

Andere kommerzielle Unternehmen

Zunehmend zahlen private Unternehmen für Wettervorhersagen, die auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind, damit sie ihre Gewinne steigern oder große Verluste vermeiden können. So können beispielsweise Supermarktketten die Bestände in ihren Regalen ändern, um sich auf die unterschiedlichen Kaufgewohnheiten der Verbraucher bei verschiedenen Wetterbedingungen einzustellen. Wettervorhersagen können für Investitionen auf dem Rohstoffmarkt genutzt werden, z. B. für Termingeschäfte mit Orangen, Mais, Sojabohnen und Öl. ⓘ

Militärische Anwendungen

Streitkräfte des Vereinigten Königreichs

Königliche Marine ⓘ

Die britische Royal Navy verfügt in Zusammenarbeit mit dem britischen Met Office über eine eigene Abteilung von Wetterbeobachtern und -prognostikern, die als Teil des Fachbereichs Hydrographie und Meteorologie (HM) die Einsatzbedingungen auf der ganzen Welt überwachen und vorhersagen, um U-Boote, Schiffe und Flugzeuge der Fleet Air Arm mit genauen und zeitnahen Wetter- und ozeanografischen Informationen zu versorgen. ⓘ

Königliche Luftwaffe

Eine mobile Einheit der RAF, die mit dem britischen Met Office zusammenarbeitet, prognostiziert das Wetter für Regionen, in denen britische und verbündete Soldaten und Soldatinnen eingesetzt sind. Eine in Camp Bastion stationierte Gruppe liefert Vorhersagen für die britischen Streitkräfte in Afghanistan. ⓘ

US-Marine

Emblem des JTWC Joint Typhoon Warning Center ⓘ

Ähnlich wie in der Privatwirtschaft stellen die militärischen Meteorologen die Wetterbedingungen für die Kriegsteilnehmer dar. Militärische Meteorologen informieren Piloten vor und während des Fluges über das Wetter und stellen Echtzeit-Ressourcenschutzdienste für Militäreinrichtungen bereit. Marinemeteorologen sind für die Wettervorhersage auf See und auf Schiffen zuständig. Die US-Marine erbringt einen besonderen Dienst für sich selbst und den Rest der Bundesregierung, indem sie über ihr Joint Typhoon Warning Center Vorhersagen für tropische Wirbelstürme über dem Pazifik und dem Indischen Ozean herausgibt. ⓘ

US-Luftwaffe

In den Vereinigten Staaten bietet Air Force Weather Wettervorhersagen für die Luftwaffe und das Heer an. Die Meteorologen der Luftwaffe decken Luftoperationen sowohl in Kriegs- als auch in Friedenszeiten ab und unterstützen das Heer; die Seewissenschaftler der Küstenwache der Vereinigten Staaten erstellen Schiffsprognosen für Eisbrecher und andere verschiedene Operationen in ihrem Bereich, und die Meteorologen der Marine unterstützen boden- und luftgestützte Operationen des United States Marine Corps. Alle vier Teilstreitkräfte absolvieren ihre meteorologische Grundausbildung auf der Keesler Air Force Base. Militärische und zivile Meteorologen arbeiten bei der Analyse, Erstellung und Kritik von Wettervorhersageprodukten aktiv zusammen. ⓘ

Verlässlichkeit

Heute ist eine Prognose für die kommende Woche ungefähr so zuverlässig, wie sie es vor dreißig Jahren für den nächsten Tag war. Die 24-Stunden-Vorhersage erreicht eine Eintreffgenauigkeit von gut 90 %. Die Treffsicherheit für die kommenden 3 Tage beträgt etwas mehr als 75 %. ⓘ

Die Zuverlässigkeit schwankt jedoch sehr stark in Abhängigkeit von der Wetterlage. So ist es bei einer stabilen Winterhochdrucklage manchmal problemlos möglich, eine Woche mit 90 % Sicherheit zu prognostizieren. Dagegen liegt die Prognosegüte bei einer instabilen Gewitterlage im Sommer oft deutlich unter 70 % für 24 Stunden. Ebenfalls muss man bei der Prognosegüte zwischen Temperatur und Niederschlag unterscheiden. Temperaturen können deutlich genauer als Niederschlag prognostiziert werden. ⓘ

Seit 1968 ist die Qualität der DWD-Modellvorhersagen stetig gestiegen. Neue, leistungsfähigere Rechner und verbesserte Wettermodelle wie auch verbesserte Satellitendaten führten oftmals zu einem sprunghaften Anstieg der Genauigkeit in Richtung Optimum (1,0), wie hier am Beispiel der Bodendruckvorhersagen. Ab 1978 konnten statt zwei dann vier Vorhersagetage gerechnet werden, ab 1991 sogar sieben Tage. 2008 war eine Sieben-Tage-Vorhersage besser als die Zwei-Tage-Vorhersage zu Beginn des Computerzeitalters 1968. Eine sehr gute Übersicht über die historische und heutige Genauigkeit von Unwetterwarnungen und Wettervorhersagen ergibt die Broschüre Wie gut sind Wettervorhersagen? des Deutschen Wetterdienstes. Mit einer Trefferquote von über 90 Prozent sagt der Deutsche Wetterdienst heute die Temperatur des folgenden Tages voraus, vor 30 Jahren betrug dieser Wert nur gut 70 Prozent; bei der Windgeschwindigkeit sind die Angaben in über 95 Prozent korrekt, bei der Niederschlagsmenge in über 80 Prozent der Fälle. ⓘ

Wetter-Apps

Wetterprognose-Apps sind sehr beliebt, und sie sind auf vielen Smartphones vorinstalliert (z. B. "Weather" auf iPhones). Die Apps beziehen ihre Prognosen nicht selten aus dem öffentlich zugänglichen und kostenlosen GFS-Modell der US-amerikanischen NOAA. Dies hat für den Benutzer den Vorteil, dass Prognosen für die gesamte Welt verfügbar sind, und für den Anbieter den, dass softwaretechnisch keine Integration mit regionalen Wetterprognosen notwendig ist. Jedoch arbeitet GFS mit einem 28 km × 28 km-Raster, was zum Beispiel eine genaue Abbildung von Gebirgszügen verunmöglicht – sie erscheinen im meteorologischen Modell als Hochebenen. Die Wetterprognose für Sion zum Beispiel – 515 m über Meer, mitten in den Alpen gelegen und einer der wärmsten Orte der Schweiz – entsteht dann über eine Anpassung an frühere Erfahrungswerte, und nicht direkt aus dem Wettermodell. ⓘ

Des Weiteren wird kritisiert, dass Wetter-Apps selten darüber aufklären, wo deren Grenzen liegen. Zum Beispiel werden langfristige Prognosen oft gleich präsentiert wie die wesentlich zuverlässigeren kurzfristigen Prognosen. Auch fehlen oft Hinweise darauf, wie oft und zu welchen Zeitpunkten die Prognosen erneuert werden. ⓘ

Wet bias

Das sogenannte „Nässe-Bias“ ist eine absichtlich eingeführte systematische Verzerrung in den Wetterprognosen. Sie sorgt dafür, dass nasseres Wetter vorausgesagt wird, als (statistisch gesehen) tatsächlich eintrifft. ⓘ

Wettervorhersage in den Medien

Österreich

Österreich wird längs vom Alpenhauptkamm durchzogen, der eine deutliche Wetterscheide bildet. Oft treten Wettererscheinungen nur regional auf, was auf einer Umrisskarte Österreichs samt den Bundesländergrenzen gerne durch einen Präsentator mit die Gebiete überstreichenden Handgesten oder per Fingerzeig etwa durch Bernhard Kletter veranschaulicht wurde oder wird. Die Daten werden von den staatlichen Wetterdiensten ZAMG bzw. Austrocontrol (Flugwetter) erhoben und Prognoserechnungen (AROME-Modellkette und INCA-Nowcasting), Wetterberatung und -warnung durchgeführt. Daneben gibt es einige private Wetterdienste z. B. UBIMET mit eigenen Messstellen sowie weitere Behörden (Umweltämter, hydrologische Dienste, Straßenmeisterei, Lawinenwarndienste, die meteorologische Messungen durchführen). Es gibt 5 Wetterradare (Wien-Flughafen, Salzburg, Innsbruck, Zirbitzkogel, Valluga) und 4 Wetterballonstartplätze (Wien, Graz, Linz, Innsbruck) sowie mehrere hundert weitgehend automatisierte Bodenstationen. Der staatliche Rundfunk ORF besitzt für die Vorhersage eine eigene Wetterredaktion (ähnlich dem ZDF in Deutschland) der auch erfahrene Meteorologen angehören. ⓘ

In frühen Jahren, etwa um 1970, noch in Schwarz-Weiß, war in der Rückwand des Studios ein weniger als 1 m breiter Bildschirm eingelassen, auf den von hinten Wettersymbole und Temperaturwerte hell projiziert wurden. Die aufkommenden Farbfernsehkameras verlangten nach größerer Beleuchtungsstärke, die nur mehr durch Frontprojektion auf einen retroreflektierenden Schirm erzielt werden konnte, was jedoch an den Konturen des im Projektionsstrahl stehenden Moderators Schatten mit sich bringt. Mit der digitalen Bildverarbeitung wurde es später möglich, zwei Bewegtbilder live zusammenzusetzen. Der Präsentator scheint vor einer Wand mit der Fernsehbildbreite füllenden Wetterkarte zu stehen und auf sie zu schauen, während er einmal links und danach rechts im Bild steht, um mit Gesten Gebiete im Osten bzw. Westen des Landes zu veranschaulichen oder auf besprochene Symbole zu zeigen. Tatsächlich ist die Studiorückwand jedoch einfärbig grün oder blau, um die Wetterkarte samt bewegten farbigen Elementen dort ins zu übertragende Gesamtbild hineinzurechnen, wo der Moderator den einfarbigen Hintergrund nicht abdeckt. Der Moderator steht dabei seitlich (einmal links und einmal rechts) von der Kartenmitte (des Gesamtbilds) scheint auf die Karte an der nahen Studiowand zu schauen, während er das Wettergeschehen mit Handgesten erläutert. Tatsächlich sieht er jedoch auf einen Kontrollmonitor (von zweien) mit dem Gesamtbild etwas außerhalb der Kamerasicht. ⓘ

Schweiz

Das Leutschenbach in Zürich. Das Wetterstudio ist auf dem Dach zu erkennen. ⓘ

Nach den Hauptnachrichten auf SRF wird die Sendung SRF Meteo live und bei fast jedem Wetter vom Dach des TV-Studios Leutschenbach präsentiert. Werden Diagramme eingeblendet, wird der Moderator nicht gezeigt; es erfolgt der Einfachheit halber eine Trennung der aufgenommenen und computergenerierten Bilder. Das Studio verfügt über eine mit Wasser gefüllte, flache Wanne, anhand welcher der aktuelle Wind und Niederschlag zu erkennen sind. ⓘ